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发布时间：2022-04-23 06:04
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时间：2023-08-19 19:53
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柔性传动在回转圆筒类设备设计中的实践与应用
张立华
摘要 分析了回转圆筒类设备传统设计中存在的问题，引进了柔性传动这一新概念，提出了解决问题的方法，介绍了回转圆筒类设备在采用柔性传动装置时的几点准则。
关键词 柔性传动 回转圆筒 设计 应用
中国图书资料分类法分类号 TH703.5
回转圆筒类设备是钢铁、有色金属冶炼、水泥、耐火材料等工业焙烧、挥发、锻烧等工艺过程中的重要设备。传统设计中一般采用开式齿轮传动。由于受筒体变形、制造、安装调整和使用环境等诸多因素的影响，开式齿轮副啮合工况十分恶劣，设备故障多，作业效率低，严重影响企业的正常生产和经济效益。柔性传动正是针对上述缺点，从根本上解决存在问题的最佳途径。本文结合作者参与的韶关冶炼厂、株洲冶炼厂、河南济源黄金冶炼厂和湘谭钢铁厂等工程，对柔性传动在回转圆筒类设备中的应用情况加以说明与总结。
1 传统设计存在的问题
国内回转圆筒类设备通常采用的传动方式为电动机—减速机—开式齿轮副。开式齿轮副中小齿轮支承在基础上，大齿圈装在筒体上，见图1。
图1 圆转筒体简图
1.筒体 2.滚圈 3.大齿圈 4.电动机 5.减速机 6.小齿轮(支座) 7.挡轮、托轮装置
钢在负载及高温作用下，筒体产生挠曲变形和膨胀，大齿圈的初始位置发生变化，开式齿轮副中心距随之发生变化，两齿轮中心线平行精度降低，因而其啮合条件严重恶化，轮齿偏载、磨损、冲击、振动和噪声加剧，最终导致传动失效。虽然可以在设计过程中采用多种补救措施，但均不能从根本上解决这一“先天不足”的缺陷。在回转圆筒类设备设计时采用柔性传动可以较好地解决这一问题。
2 柔性传动系统方案设计〔1〕
根据回转圆筒类设备的传动特点，为简化结构，便于安装调整，一般采用单点啮合BF型悬挂小车式柔性传动系统，见图2。
图2 柔性传动系统示意图
1.筒体 2.大齿圈 3.小齿轮 4.电动机 5.液力偶合器 6.减速机 7.万向联轴器 8.悬挂小车
2.1 电动机
根据回转圆筒规格及要求，选择适当类型及规格的电动机。
2.2 减速机
合理分配低速级齿轮副与减速机的速比，一般选用标准型减速机。
2.3 液力偶合器
传递力矩大，结构尺寸小，具有缓冲减振的特点。
2.4 万向联轴器
为实现减速机输出轴与悬挂小齿轮轴之间的力矩传递，保证小齿轮轴的自由浮动，一般选用伸缩式大倾角万向联轴器。
2.5 低速级齿轮副
采用小齿轮悬挂安装于大齿圈上的结构方案，见图3。
图3 悬挂小齿轮(小车)结构示意图
1.筒体 2.弹簧座 3.滚轮 4.大齿圈 5.滚道 6.大齿圈凸缘 7.支承杆 8.支承座 9.万向节 10.小车体 11.小齿轮凸缘 12.小齿轮
小齿轮安装在带有滚轮的箱体内，组成一台悬挂小车，滚轮在大齿圈两侧经机械加工的凸缘内侧滚道上滚动，大小齿轮间由两侧的凸缘保持最小轮齿侧隙，由支承杆保持小车在大齿轮上的位置，并承受传动啮合分力。杆两端采用特殊结构，保证小车相对基础的三维自由度运动，实现小齿轮随大齿圈的同步位移。
3 低速级齿轮副设计
3.1 齿圈分度圆直径d2
按筒体外径D、齿圈断面型式以及小车滚轮在滚道上不发生干涉等因素确定，一般取d2=(1.6～1.7)D。
3.2 齿轮模数m与齿宽B
由于柔性传动结构保证了齿轮副始终处于正确的啮合状态，齿面载荷均匀分布，齿宽已不受传统设计中齿宽系数范围的*。在满足轮齿弯曲强度和接触强度的前提下，随着轮齿加宽，模数呈减小趋势，齿圈齿数Z2增大，减速比提高，且小模数的大齿圈易于加工、检测。
柔性传动齿轮副参数与普通传动比较，具有以下特点：①对齿轮副的精度要求可适当降低；②齿宽B明显增大，齿宽系数超出常规范围；③模数m比同等规格的回转圆筒类设备降低2～3级。
4 悬挂小车受力分析
取整个悬挂小车为隔离体。因为小车基本上为轴向对称体，故可简化为平面力系。在实际运转中，小车受力较为复杂，为便于分析计算，忽略滚轮滚动摩擦力，则小车受力分析见图4。
图4 悬挂小车受力分析平面
