烧结机车轮组件断裂原因分析及改善措施

烧结机车轮组件断裂原因分析及改善措施

尤兆柳

（身份证：44080419860630XXXX）

摘要：550m2烧结机是烧结工艺的主机设备，它由驱动装置、给料装置、台车、风箱及风箱端部密封、尾部装置、骨架及轨道装置、机下灰斗、主排气管道、风箱支管、冷风阀、双层卸灰阀、卸矿斗等组成。台车是烧结机的重要部件，台车由车体、栏板、隔热件、篦条、卡轮、车轮和车轴以及空气密封装置等组成。烧结机台车车轮，投产使用已经两年，现周期性维护中，发现大部分的车轮组件出现断裂现象，影响到台车车轮的修复，及车轮的使用寿命。因此进行对车轮组件进行原因分析非常有必要，本文进行对设备故障进行诊断分析，及采取相关的措施处理。

关键词：烧结机；台车车轮；断裂

1前言

烧结机台车车轮组件由车轮、轴承、卡轮、自润滑衬套组成的。烧结机的工作过程：经过配料并混匀、制粒的混合料由圆辊给料机经十一辊布料器均匀地铺在台车上，通过驱动装置使头部星轮旋转而推动台车向机尾方向移动。当台车运行至点火器下部时，台车上的混合料中的焦粉被点燃，在抽风条件下，混合料从表层垂直向下烧结。当台车运行至机尾时，烧结过程即告完成。尾部星轮的旋转使台车上的烧结矿饼卸下，然后空台车从下部轨道返回至头部，重新开始铺料——点火——烧结——卸矿这一作业循环，从而连续不断地生产出烧结矿。现周期性维护中，发现自润滑衬套的材料破碎、脱落成粉末状（图1）；车轮油封损坏；自润滑衬套与车轮轴、卡轮相对运动摩擦，车轮轴磨损严重（图2）；自润滑衬套受挤压后延伸变形严重（图3）；车轮的本体台阶损坏（图4）等问题。因此对本次的设备问题进行课题的研究，采取有效的措施，确保设备的稳定运行。

图1润滑衬套的材料破碎图2车轮轴磨损严重

图3自润滑衬套变形图4本体台阶损坏

2原因分析

2.1配合公差尺寸问题分析

通过原设计的图纸进行分析，自润滑衬套与车轮轴、卡轮均为过度配合，衬套的尺寸为160+0.04mm，而车轮轴为160+0.015-0.04。在整个使用过程中自润滑衬套与车轮轴、卡轮相对运动摩擦，使车轮轴磨损严重。

2.2衬套的材质分析

卡轮衬套材料有压溃变宽，卡住一体化车轮内圈滚道的问题，造成一体化车轮卡阻、本体开裂的主要。针对本问题，对现场的卡轮、衬套进行材料化学分析：

图表7化学成份分析

通过卡轮、衬套的4各样品进行化学分析，并且与45#钢的标准对比。反馈出卡轮、衬套的采取同样的材质，因此存在着相同硬度，并且衬套的厚度比较单薄，在台车进行星轮时会发生挤压相对变形。

2.3自润滑的材料

台车的车轮衬套自润滑材料为石墨，易碎、易脱落，润滑性能差，易磨损并且石墨不适应高温环境，使用后成粉末状，容易挤坏车轮油封，影响车轮的使用寿命。

3改善的措施

根据以上的分析，采取以下措施以满足设备的正常使用。

1、自润滑衬套的基材（钢套）选用45#钢，并进行调质处理，有效增加钢套的强度，避免受挤压延伸变形后加剧磨损。

2、自润滑块选用二硫化钼复合材料，复合材料的主要成份含量：PTF1-M18≥23%，400目铜粉≥13%，高纯石墨≥17%，二硫化钼≥32%，碳粉≥15%。复合材料的特性：摩擦系数（0.04-0.1）很低、耐温250ºC，受挤压不会碎，润滑性能优越，机械强度和耐磨性高，使用寿命长。

3、镶嵌自润滑块的衬套在钻孔时，孔交错布置。孔不钻通，在孔的底部钻3mm的透气孔，便于润滑块安装。

图8自润滑块的衬套

4、自润滑块镶嵌入衬套后，加工外圆。润滑块高出钢套0.3mm，避免钢套外圆与卡轮直接接触摩擦，保持足够的润滑性。

图9自润滑块

5、车轮轴不是易损件，不易更换，自润滑衬套与卡轮为易损件。为此，自润滑衬套外圆与卡轮内孔保持间隙配合（配合间隙0.25mm），与车轮轴间的配合改为过盈配合（过盈量0.05mm），避免自润滑衬套与车轮轴产生摩擦，保护轴不被磨损。

6、自润滑衬套与车轮轴装配时采取加热装配。当自润滑衬套温度升至180°C时，自润滑衬套内孔增大0.2mm。

4结论

为解决本次湛江钢铁烧结机车轮组件断裂问题，本文主要对组件的配合公差、材质化学成分、材料选择，进行原因分析。针对分析的问题要因制定有效的解决方案，确保设备的正常运行，对于后续的新建同类型的设备具体有参考价值。

参考文献

[1]《机械设计手册》.编辑委员会.机械设计手册第5版.第1卷[M].机械工业出版社.

[2]《金相检验基本知识》.高文民.中国铁道出版社，1989.

[3]东北工学院《机械零件设计手册》编写组.机械零件设计手册[M].冶金工业出版社出版.1984年.

[4]烧结机图纸..2015.