摘  要  本文主要介绍了国内链篦机传动系统的几种结构型式，并对其进行了分析，以便于今后的优化设计。另外还提出了有关传动系统的一些计算公式，供设计参考。

关键词  链篦机结构设计计算

1  前  言

    目前，国内已有5家采用链篦机一回转窑法生产氧化球团和金属化球团的生产厂：承钢、首钢迁安、金塔、喀左和密云。从这5套链篦机回转窑装置来看，其传动系统各有差异。为达到最优化设计的目的，本文对它们分别加以介绍，并且还将提出传动系统的一些计算方法和公式以供参考。

2  几种传动系统的结构型式

  链篦机的传动系统主要包括电机、减速器、联轴器等传动机件，见图1。

2．1传动系统的特点及技术要求

  1)根据球团生产工艺的要求，链篦床的运行速度较慢，所以要求传动系统要有较大的减速比。

  2)因链篦机头部的温度较高，热膨胀量较大，因此传动系统与头轮的联接不宜采用一般的直接联接方式，必须采取一定的措施来解决热膨胀状况下的传动问题。

  3)由于链篦机较长较宽，所以除小型链篦机采用单边传动外，大中型链篦机一般均采用双边传动，双边传动对两台电机的同步要求较高。

2．2双边传动的结构型式

  双边传动的结构型式分为两种：

  1)电机一行星减速器一小链轮一链条一大链轮(固定在机头上)型式，如图l中(a)所示。这种方式因为是用链条传动，可以调解热膨胀问题。另外，由于NGW型行星减速器有较大的减速比，所以每边只要采用一台减速机即可。这种双边传动适合于在大中型链篦机上采用，两边的电机可以采用直流电机调速，也可采用交流变频电机调速。

    2)电机一JZQ型圆柱齿轮减速器一蜗轮蜗杆减速器一联轴器(可作局部调位)型式，如图l中(b)所示。这种型式每边要配两台减速器，以获得大减速比，所以采用的设备较多，安装的占地面积较大，现在看来不太可取。

2．3单边传动的结构型式

    单边传动的结构也有两种：

    1)电机一Ⅺ型行星轮减速器直接经联轴器联接，如图1中(c)所示。这是一种较好的传动方式，用在中小型链篦机上较为理想。

    2)电机一圆锥齿轮减速器(DCY型)一圆柱齿轮减速器(ZSY型)经齿型联轴器与头轮轴相联接，如图l中(d)所示。这种传动为获得较大的减速比，采用了两台减速器，其费用较高，占地面积较大，不太理想。

    上述两种单边传动系统均采用将电机、减速器固定在一个底盘上(见图l中序号15)，该底盘又固定在链篦机的骨架上(序号18)，底盘下面安装有滚轮(序号16)。滚轮可固定在地面的轨道上(序号17)滚动。当受热膨胀时，整个系统可随链篦机而动，但其结构比较复杂。

2．4采用超短十字轴万向联轴器传动

    笔者提出采用如图1中(e)所示的传动系统，它是由电机一行星减速器一十字万向联轴器与头轮轴直接联接，可以有效地解决由于热膨胀所造成的传动装置与头轮错位的问题。这种装置可用于中小型链篦机的单边传动。但实践中尚未使用过，仅为今后的设计提供参考。

3传动系统的设计计算

    为了更好地选择传动系统中的电机、减速器、联轴器以及判断头尾轮所承受的张力等，设计时必须对传动系统进行一系列的计算。现以图l中(a)为例，介绍传动系统的计算方法。

3．1  工艺参数及某些链篦机数据

    链篦机简图示于图2。按照设计计算的需要，工艺人员必须提供下列参数和设备重量数据：

    1)工艺参数

    Q—链篦机小时产量，t／h；

    B—链篦机有效宽度，m；

    V—链篦机运行速度，m／min；

    H一料层厚度，m；

    γ一料球(湿球)容积密度，一般取γ=2．2t／m³；

    h—链篦床边板高度，m；

    L—链篦机有效长度，m。

    2)设备重量数据

    链篦床总重P₁(包括组成链篦床的所有零件)，kg；

    头轮组重P₂，如图2中序号4所示(头轮轴、头轮及所有零件总重)，kg；

    上托轮组总重P₃，如图2中序号8所示(一般上托轮有若干组，用n₁表示，则总重为n_l·P₃)，kg；

    下托轮组总重P₄，如图2中序号7所示(一般下托轮有若干组，用n₂表示，则总重为，n₂·P₄)，kg；

    尾轮组重P₅，如图2中序号6所示(尾轮及所有尾轮零件)，kg。

3．2头轮轴扭矩的计算

    1)最大张力的近似计算

    S_max=1．15[S_o+ω(P₁+1000γBLH)]g        (1)

式中：S_max—链篦床牵引链(图2中的序号5)的最大静张力，N

    S₀一初始拉力，N；

    So=(300B+2L)g

    g—重力加速度，g=9．8 m／s²

    ω一行走部分运行阻力系数(图2中3、4、6、7、8各轮对链篦床整个周长的阻力系数)

    阻力系数的计算公式为：

   ω=C₁(2K₁+μ₁d_l)／D_k    (2)

式中：C_l一各轮运行阻力的影响系数，一般取C_l=1．1～1．2；

    K_l—各轮轴承处滚动摩擦系数，一般取K₁=0．12；

    μ₁—各轮轴承处滑动摩擦系数，一般取μ=0．1～0．25；

    d_l—各轮轴平均直径，一般d₁=0．1～0．4 m，可取平均值d₁=0．25 m：   

    D_k—各轮平均直径，一般D_k=O．4～1．2 m，可取平均值D_k=0．8 m。

  2)动载荷计算

  S_d=3a_max(P1+1000γBLH)    (3)

式中： Sd—篦床牵引链(图2中的序号

    5)动载荷，N；

    a_max—链篦床牵引链最大加速度，m/s²;

    最大加速度的计算公式为：

    a_max=20V²/Z²t   (4)

式中：V—链篦机的运行速度，m／s；

    Z—驱动链轮(图2中头轮组的链

    轮)齿数，个；

    t—链篦床牵引链(图2中的序号5)

    的链节矩，m。

    3)边板与下滑道摩擦阻力(图2中的9与10之间的摩擦阻力)

  S_m=(P₁+1000γBLH)gμ      (5)

式中：S_m一挡板与下滑道的摩擦阻力，N；

    μ—摩擦系数，一般取μ=0．2。

  4)链篦床牵引链(图2中的5)的计算张力

    S_J=S_max+S_d ＋S_m    (6)

式中：S_J—链篦床牵引链的计算张力，N。

  采用双牵引链时，每根链条上的计算张力按下式求得：

    S_D=1．15 S_J／2    (7)

式中：SD一每根链条上的计算张力，N；

1．15一考虑两根链条受力不均衡系数。

5)头轮轴最大扭矩

M=S_JD／2            (8) 

式中：M一最大扭矩，N·m；

    D一图2中头轮组中的链轮直径，m。

3．3电机的选择

    电机功率计算(每台电机的功率)

    P=K₁S_DV／1000η／     (9)

式中：P一电动机功率，kW；

    K₁一电机备用系数，K₁=1．2；

    η—总传动效率，一般取η=0．80～0．85。

  若采用交流变频调速电机时，则电机输出转速为：

    n=60f/p          (10)

式中：n一电动机输出转速，r／min；

    f—电源频率，Hz；

    p一电机的极对数。

4减速机的选择

    1)根据已选好的电机转速和链篦床的运行速度，确定减速比。

    2)根据电机功率、头轮轴扭矩、减速比、工作条件，按下式计算选择减速机：

    Nx≥N_sK_l         (11)

式中：N_x一减速机高速轴输入功率，kW；

    N_s一电机额定输出功率，kW；

    K_l一利用系数，一般取K_l=1．2。

  或者用：M_x≥M_sK_l       (12)

式中：M_x一减速机的输出扭矩，N·m；

    M_s一实际输入扭矩，N·m；

  K_l一利用系数，一般取K_l=1．2。

5   结语

    1)链篦机是铁矿球团生产中相当重要的工艺设备，我国采用链篦机一回转窑生产球团矿的生产厂家不多，设计经验亦不丰富，因此有必要加强这方面的研究。

    2)对国内已投产的链篦机传动部分的几种有代表性的结构型式，进行了详细介绍与分析，以便于设计者在设计时参考。

    3)系统阐述了链篦机传动系统的设计计算方法，以期通过交流和讨论，使其不断臻于完善。

                                                          (承德钢铁集团公司设计研究院)