1 是否要焊接磨損的托輪

客戶的問(wèn)題：為什么不在托輪表面上焊接以修 復(fù)磨損的輪表？

窯專家的回答：修復(fù)包括通過(guò)對(duì)托 輪表面局部或整體的覆蓋?？亢附涌梢孕纬赡芴娲?磨損材料的新材質(zhì)，這種修復(fù)方法曾被反復(fù)嘗試，但 大多數(shù)都不能達(dá)到滿意的效果。決定修復(fù)成敗的相 關(guān)因素有很多，要知道成敗之處就必須了解托輪表 面的機(jī)械構(gòu)造。

赫茲壓力是輪帶與托輪的接觸壓力。一個(gè)托輪 要支撐的負(fù)荷一定不能超過(guò)赫茲壓力允許范圍的上限。輪帶的直徑主要由它的簡(jiǎn)體直徑?jīng)Q定，輪帶的 厚度要能提供足夠的強(qiáng)度和硬度來(lái)支撐筒體和其內(nèi) 部物質(zhì)的重量。因此輪帶要有適當(dāng)?shù)慕孛嫦禂?shù)，而截面系數(shù)是由輪帶的厚度和寬度共同決定的。托輪 直徑是赫茲壓力的一個(gè)決定因素；托輪直徑越大，赫 茲壓力越小。但是輪帶和托輪間接觸線的長(zhǎng)度和輪 帶面寬度，相對(duì)托輪直徑對(duì)赫茲壓力有更直接的影 響，所以輪帶越寬其赫茲壓力越小。

輪帶與托輪之間的接觸線和接觸點(diǎn)，細(xì)看的話 實(shí)際是一塊區(qū)域而不是一條線，因?yàn)殇撘彩怯袕椥缘?。正如汽車輪胎與路面接觸時(shí)會(huì)輕微變平，輪帶 和托輪面經(jīng)過(guò)接觸時(shí)也都會(huì)變扁平(見(jiàn)圖1)。

曲面相接時(shí)產(chǎn)生了接觸壓力，在接觸面寬度的 中心升到最大值。即在輪帶與托輪接觸面相交的中 心線的那一點(diǎn)有最大值(見(jiàn)圖2)。

同時(shí)，還存在一個(gè)被稱為“泊松定律”的現(xiàn)象，即 某物質(zhì)如果向著某個(gè)方向被擠壓，它會(huì)向其它方向 延伸(見(jiàn)圖3)。

托輪表面被焊接后，新的金屬層與底層物質(zhì)會(huì)有不同的力學(xué)性質(zhì)。不管焊條冶金與底層金屬選的多么仔細(xì)和契合，不管預(yù)熱處理的工作做的多全面，金屬性質(zhì)的差異還是會(huì)存在。通常又都沒(méi)有采取這 些預(yù)防措施，所以情況更糟糕(見(jiàn)圖4)。

當(dāng)托輪面 經(jīng)過(guò)接觸點(diǎn)時(shí)，如圖所示金屬會(huì)壓縮變形，壓縮程度 會(huì)因幾何學(xué)和總重量有所不同。但外層和底層金屬 由于機(jī)械性質(zhì)不同，壓縮程度也不同。泊松比率是度量這種壓縮程度差異的一種方法。因此，在金屬 融合區(qū)的剪切力可以輕易地分離開兩種材料。微小的裂縫會(huì)漸漸擴(kuò)大，不管焊接的多好，焊接材料也會(huì)很快就碎裂，剝落，或者與底層金屬分離。

如果托輪還很大，還有修復(fù)價(jià)值，加工一個(gè)足夠 厚的輪圈是使修復(fù)能持久的第一步。一個(gè)新的套管(見(jiàn)圖5)，通常是一個(gè)新鑄的有足夠厚度的輪圈，把 它配合套裝在舊的托輪外面(見(jiàn)圖6)。輪圈熱脹冷 縮的配合精度要能防止其在運(yùn)轉(zhuǎn)中脫離。有能力和 有經(jīng)驗(yàn)的機(jī)械廠都知道這些工藝參數(shù)。這種組裝的 產(chǎn)品經(jīng)過(guò)機(jī)械加工后會(huì)具有原始托輪的尺寸，該修 復(fù)產(chǎn)品的使用壽命如同新托輪一樣長(zhǎng)。請(qǐng)注意圖6 中的托輪是在舊托輪的軸端用密集縫焊來(lái)修復(fù)的。 在其軸端縫焊修復(fù)是可行的，因?yàn)樗谋砻娴膲毫?非常小，而且在運(yùn)轉(zhuǎn)中其表面還有一層油膜支撐。

2 用百分表測(cè)量軸齒輪

客戶的問(wèn)題：只用一個(gè)百分表可以測(cè)量大齒圈 的端面擺動(dòng)嗎?

窯專家的回答：不可以。只用一個(gè)百分表測(cè)量窯大齒圈端面擺動(dòng)的方法是不妥當(dāng)?shù)?見(jiàn)圖7)。用 2個(gè)百分表測(cè)量端面擺動(dòng)，能消除所有由托輪支撐 的旋轉(zhuǎn)設(shè)備都固有的“軸端面浮動(dòng)”的影響。窯的簡(jiǎn)體，由于有適應(yīng)熱膨脹的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，又受推力控制器 和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)經(jīng)濟(jì)性因素的影響，簡(jiǎn)體可以沿軸向移動(dòng)。這種在大齒圈端面測(cè)量出來(lái)的移動(dòng)，通常不會(huì)超過(guò)大齒圈與小齒輪端面尺寸之差值，名義尺寸約 為±1／2英寸[12 mm]左右。

被推力擋輪限制做軸向移動(dòng)的推力輪帶，通常 是離大齒圈最近的那個(gè)輪帶。這是窯筒體上的一個(gè)固定點(diǎn)，從這里熱膨脹使筒體向著其它的方向膨脹伸展。因此離該點(diǎn)最近的大齒圈的位置就可以固定不變，大齒圈與小齒輪平行排列，它幾乎不受簡(jiǎn)體熱膨脹的影響。

如果是這樣，當(dāng)推力輪帶在推力擋輪的連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)推動(dòng)時(shí)，只用一個(gè)百分表不能消除窯簡(jiǎn)體的“軸向端面浮動(dòng)”嗎?

這里假定推力輪帶始終圍繞窯筒體的軸線旋轉(zhuǎn)，且筒體軸線是完全筆直。也就是說(shuō)，輪帶沒(méi)有發(fā)生晃動(dòng)。當(dāng)然這實(shí)際上是不可能的。所有的輪帶，包括推力輪帶，都會(huì)晃動(dòng)。我們只需要討論它晃動(dòng)了多少。對(duì)大齒圈端面擺動(dòng)范圍的要求是很嚴(yán)苛的，大約在0．030～0．060英寸[0．8～1．5 mm]內(nèi)，且對(duì)每個(gè)齒輪都有具體的最大許可值。所以我們可 以知道筒體最微小的移動(dòng)或推力擋輪表面微小的瑕疵都可以引起足夠大的軸向間隙，從而導(dǎo)致大齒圈 端面擺動(dòng)的錯(cuò)誤測(cè)量讀數(shù)。

只用一個(gè)百分表測(cè)量時(shí)，推力輪帶的任何晃動(dòng) 都會(huì)在大齒圈上反映出來(lái)，被看作是大齒輪的端面擺動(dòng)。而這兩種晃動(dòng)沒(méi)有辦法區(qū)分。在不知情的情況下大齒圈會(huì)被當(dāng)作唯一的端面擺動(dòng)來(lái)調(diào)整，(或盡 從業(yè)人員所能)以應(yīng)對(duì)推力輪帶的擺動(dòng)。這樣一個(gè)百分表就會(huì)顯示符合大齒圈端面擺動(dòng)數(shù)據(jù)了。這樣做最多就是能讓大齒圈端面擺動(dòng)來(lái)反映推力輪帶的 擺動(dòng)。兩者數(shù)據(jù)大小相同，只是方向相反。推力擋輪表面的凸凹不平會(huì)給讀數(shù)帶來(lái)很大干擾，會(huì)擾亂 后續(xù)的工作。把大齒輪端面擺動(dòng)數(shù)據(jù)繪制成函數(shù)圖 形時(shí)，相對(duì)于圓周位置的振幅定義了一個(gè)正弦曲線 (見(jiàn)圖8)。更加復(fù)雜的數(shù)據(jù)分析還包括函數(shù)曲線分析，要把數(shù)據(jù)配合到最切合的正弦波形圖上。2個(gè)百分表沒(méi)有相隔180°時(shí)也可以讀取數(shù)據(jù)，但必須是同一個(gè)端面的數(shù)據(jù)。即使過(guò)程復(fù)雜，還是有必要使 用2個(gè)百分表。

真正的難題是，只用一個(gè)百分表時(shí)，大齒圈的端 面擺動(dòng)仍然是個(gè)未知數(shù)。使用2個(gè)百分表，可以準(zhǔn)確完成這些測(cè)量幾乎不費(fèi)額外的力氣，至于別的方法都不用討論了。僅使用一個(gè)百分表說(shuō)明他們對(duì)窯 的機(jī)械結(jié)構(gòu)缺乏了解或者是公然的忽視。

3 尋找窯輪帶的底部中心點(diǎn)

顧客的問(wèn)題：如何尋找窯輪帶的底部中心點(diǎn)?

窯醫(yī)生的回答：回轉(zhuǎn)窯是運(yùn)轉(zhuǎn)還是停止的?如 果窯是停止的，只要用卷尺沿軸找到輪帶的中心，劃一條12英寸的圓周線。然后在輪帶的底部用水平 儀找水平面，找水平時(shí)劃線標(biāo)出切點(diǎn)，這一點(diǎn)就是底 部中心點(diǎn)。要更準(zhǔn)確就要用水平儀；如果還要更高 的準(zhǔn)確度，就要使用光學(xué)自動(dòng)水準(zhǔn)儀。把機(jī)械師的 刻度尺或光學(xué)工具尺的零刻度一端固定在一塊磁鐵上，然后把磁鐵末端置于輪帶上。刻度尺要從輪帶 處呈放射狀向外伸出。讓一個(gè)人通過(guò)自動(dòng)水準(zhǔn)儀觀 看著刻度數(shù)，沿著圓周線移動(dòng)帶磁鐵刻度尺，通過(guò)底 部中心點(diǎn)。當(dāng)水準(zhǔn)儀視場(chǎng)內(nèi)的刻度讀數(shù)達(dá)到最大值 時(shí)，觀測(cè)者就能用自動(dòng)水準(zhǔn)儀確定輪帶的底部中心 點(diǎn)。

有一個(gè)簡(jiǎn)單的方法可以快速確定中心點(diǎn)：在輪 帶底部噴灑WD40(一種輕油)，油會(huì)順著輪帶底部 流下并滴落(見(jiàn)圖9)。

如果窯是運(yùn)轉(zhuǎn)的：把自動(dòng)水準(zhǔn)儀放置在窯中心線旁，平視輪帶的底部邊緣。自動(dòng)水平儀要裝在可 以作垂直移動(dòng)調(diào)節(jié)的架子上。上下移動(dòng)自動(dòng)水平 儀，直到其視場(chǎng)內(nèi)交叉瞄準(zhǔn)的水平線與輪帶邊緣為 切線。仔細(xì)觀測(cè)底部切點(diǎn)上的交叉瞄準(zhǔn)線，就可目 測(cè)來(lái)確定輪帶的中心點(diǎn)。在中心點(diǎn)處直立一個(gè)高度 尺并擺動(dòng)它，就可以測(cè)出輪帶底部中心點(diǎn)的最小高度。

4 回轉(zhuǎn)窯的運(yùn)轉(zhuǎn)方向

顧客的問(wèn)題：回轉(zhuǎn)窯可以逆向旋轉(zhuǎn)嗎?

窯醫(yī)生的回答：最關(guān)鍵的是托輪支座內(nèi)帶油杯 的淋油機(jī)構(gòu)。油杯淋油機(jī)構(gòu)是單方向的，所以不能逆向旋轉(zhuǎn)。否則，缺少潤(rùn)滑油會(huì)造成托輪軸承的損壞。通常推力擋輪要與窯中心線向窯朝下轉(zhuǎn)動(dòng)的一 邊偏移3～6 mm。逆向旋轉(zhuǎn)的窯意味著要把推力擋輪裝備移動(dòng)大約6～12 mm，這樣它才能恢復(fù)到向下轉(zhuǎn)動(dòng)的一邊所需要偏離的3～6 mm。如果不這樣做，推力擋輪就會(huì)受到一種向上的力，會(huì)上升并 撞到簡(jiǎn)體的底面，引起窯的嚴(yán)重?fù)p壞而發(fā)生停窯事故。

讓窯反向旋轉(zhuǎn)也逆轉(zhuǎn)了支撐托輪的推力。這就 需要作一個(gè)常規(guī)的校準(zhǔn)。如果窯有雙重的驅(qū)動(dòng)，兩 邊各有一個(gè)小齒輪，那么從驅(qū)動(dòng)的觀點(diǎn)來(lái)看反向運(yùn) 轉(zhuǎn)是有可能的。要知道小齒輪的軸承、底部和基座 一般是為向下的正常負(fù)載設(shè)計(jì)的；而在逆向運(yùn)轉(zhuǎn)中 這些壓力反向了，所以一定要確保小齒輪的軸承上的負(fù)載是在允許范圍之內(nèi)的。

如果窯的大齒圈用了沿切面的彈簧底座，通常該底座安裝后，回轉(zhuǎn)窯正向旋轉(zhuǎn)時(shí)彈簧板會(huì)被拉伸。而窯的逆向旋轉(zhuǎn)會(huì)使彈簧板受到壓緊力的負(fù)載，這可能會(huì)造成窯驅(qū)動(dòng)旋轉(zhuǎn)的不穩(wěn)定。很難說(shuō)這樣會(huì)不 會(huì)出問(wèn)題(見(jiàn)圖10)。

窯的出料口通常會(huì)偏離窯的中心線。從窯內(nèi)出料時(shí)，熟料會(huì)集中在窯向上轉(zhuǎn)動(dòng)的一側(cè)，它位于接料板的中心。當(dāng)窯逆向運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，熟料出口的中心會(huì)明顯地轉(zhuǎn)換到窯的另一側(cè)。

如果窯上裝有多筒冷卻機(jī)或管式冷卻器，要用 帶倒轉(zhuǎn)螺旋的冷卻器來(lái)替代。如果窯筒體的進(jìn)出口的封口是為一個(gè)特定的旋轉(zhuǎn)方向設(shè)計(jì)的，也會(huì)成為一個(gè)問(wèn)題。如果窯上裝有橫向螺旋盤，還要把它們倒轉(zhuǎn)過(guò)來(lái)。當(dāng)然也可能會(huì)出現(xiàn)其它的問(wèn)題，但是由于不了解你的回轉(zhuǎn)窯和操作過(guò)程，很難預(yù)見(jiàn)所有的可能性。

5 輪帶的位置

顧客的問(wèn)題：我們一些窯的運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，輪帶會(huì)碰撞 到其下端定位塊，而它們?cè)瓉?lái)總與輪帶的上端定位 塊相碰撞。這引起一些損壞：在驅(qū)動(dòng)墩上的輪帶下 端面的碎裂，而且在該輪帶上裝有位置監(jiān)控器還會(huì) 把窯向上更加推移。針對(duì)發(fā)生這種問(wèn)題的原因您可 以給一些建議嗎?兩個(gè)輪帶每分鐘的轉(zhuǎn)速都是在 1／4～1／2英寸之間滑動(dòng)。

窯醫(yī)生的回答：有時(shí)候有一個(gè)令人迷惑的問(wèn)題 經(jīng)常被人問(wèn)起：在筒體上定位擋塊之間的輪帶，為什 么有時(shí)靠上端定位塊，有時(shí)靠下端定位塊?(圖11 顯示了一個(gè)定位塊，定位塊離輪帶的縫隙顯示了輪帶的位置。)

這其中包括了很多問(wèn)題，有些很直觀，有些不易察覺(jué)：

1)托輪的歪斜。這通常對(duì)輪帶造成了最直接的影響，但很容易被其它影響力量所遮蓋。

2)一般磨損。在這種情況下，托輪滾動(dòng)面會(huì)逐漸產(chǎn)生微小的錐度，不再平滑。只要有千分之幾英寸的凸凹不平就會(huì)產(chǎn)生作用，輪帶會(huì)開始上移或下 移，找到耗能最小的一點(diǎn)為止。“耗能最小”的這一點(diǎn)和窯的斜面幾乎無(wú)關(guān)，而更多和托輪表面的錐度 和凹陷有關(guān)。輪帶開始順著錐面下移，或移至托輪 凹陷處的最低點(diǎn)。

3)由于窯筒體內(nèi)壁掛窯皮引起輪帶的異?，F(xiàn)象。例如，如果筒體在輪帶的一面上比另一面要熱 得多，筒體的直徑就會(huì)發(fā)生微小的變化。輪帶就會(huì)要遠(yuǎn)離較熱的那一面。這是熱變形錐度影響的另一個(gè)例子。

4)窯筒體的彎曲。如果窯簡(jiǎn)體的彎曲集中在該 輪帶上，在一次旋轉(zhuǎn)期間該輪帶向上和向下的機(jī)會(huì) 幾乎相同。這可以看作是支撐托輪上交替出現(xiàn)的推 力負(fù)荷。當(dāng)使用“菲利斯回轉(zhuǎn)窯維修推力監(jiān)控器”， 就顯著地表明了這一點(diǎn)。當(dāng)支撐托輪安裝了球形滾 柱軸承，推力監(jiān)控器就特別有用，因?yàn)橛捎趦A斜調(diào) 整，托輪不能軸向移動(dòng)。但窯彎曲通常有它們的位 置發(fā)生點(diǎn)或拐點(diǎn)，除了生輪帶中心之外，所以根據(jù)當(dāng) 時(shí)主要的情況，筒體會(huì)謳使輪帶上移或下移。這是 傾斜的另一種表現(xiàn)。托倫傾斜時(shí)會(huì)把輪帶沿軸向推 動(dòng)。彎曲變形的筒體開j臺(tái)把輪帶擠向“耗能最小”遠(yuǎn) 離彎曲處的一點(diǎn)。

5) 回轉(zhuǎn)窯的非正常負(fù)載。這個(gè)現(xiàn)象最常見(jiàn)于有 較長(zhǎng)墩距的回轉(zhuǎn)窯中。這樣的窯有時(shí)被稱為“柔軟 的”窯，因?yàn)樗鼈儗?duì)于未對(duì)準(zhǔn)的情況更能寬容忍受。 一些使用者在研究“窯的硬度比”時(shí)就知道這一點(diǎn) 了。硬度比說(shuō)明了在其它事項(xiàng)中校準(zhǔn)是多么關(guān)鍵。 這是說(shuō)點(diǎn)兒題外話了。真正的問(wèn)題是：在異常負(fù)載 的事例中，比如在一個(gè)柔軟的窯里，建造一個(gè)很大很 重的環(huán)狀物，容納了更多噸的物質(zhì)，但造成了討厭的 窯墩之間的中部筒體下陷。而且該下陷并不能被輪 帶另一面簡(jiǎn)體下陷所平衡。其后果是：因?yàn)橥搀w傾 斜使輪帶并不能和托輪傾斜相配合，于是輪帶被迫 從負(fù)重的墩距處擠走。

最后這個(gè)情況也許會(huì)是一種持續(xù)的狀況，比如 在把六墩窯改成三墩或四墩窯時(shí)常常發(fā)生。這并不是因?yàn)轭A(yù)料外的負(fù)重，而是因?yàn)樽畛醺G的設(shè)計(jì)被打 亂，剩下的窯墩不能被最佳地重新安置。實(shí)際上在 這樣的情況下，改變基座或托輪傾斜使其更好地配 合筒體傾斜可能是一種解決問(wèn)題的方法。

在持續(xù)出現(xiàn)意外的輪帶位置上，找出其產(chǎn)生的 原因是解決問(wèn)題的方法。先做容易的事情。有了這 個(gè)觀點(diǎn)，一個(gè)人就可以決定是糾正出現(xiàn)的問(wèn)題還是 想辦法忍受它。

作者：張晰

作者單位：武漢大學(xué)外國(guó)語(yǔ)學(xué)院

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