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      新型圓筒混合機支撐結構的研究銷齒多點嚙合傳動新型圓筒混合機，闡述了新型圓筒混合機的結構特征。通過對新型結構三維模型的建立和有限元分析，確定了聚氨酯輪胎布置方案，并進行了受力分析。結果表明，主、從動側輪胎個數、布置角度和輪胎間距是影響輪胎壽命的三個重要因素，通過優化輪胎布置，使支撐筒體的每個輪胎受力均勻。改進后的輪胎支撐方式能大大改善傳統圓筒混合托輥受力不均和振動嚴重的問題，并提高使用壽命。

　　1前言目前，國內燒結廠大多使用金屬托輥支撐漸開線大齒輪傳動圓筒混合機。由于混合機工作過程中筒體內的物料連續不斷地拋落、滾落，使金屬托輥承受連續沖擊載荷，偏心物料的載荷作用和漸開線齒輪嚙合的固有特性，使混合機的振動問題尤為嚴重。這種混合機的不足主要表現在以下幾方面：混合機筒體完全由四個托輥支撐，這要求托輥和滾圈必須保證較高的圓柱度和安裝精度，材料要有足夠的強度、剛度和耐磨性。

　　托輥和滾圈都是硬質材料，它們之間系剛性接觸，不具備減振功能，對于混合物料的周期性沖擊會產生較大振動，惡化工作情況。

　　金屬托輥徑向對稱布置，受偏料作用，基金項目：河北省科技型中小企業技術創新資金項目（12C1303351003）通訊作者：趙守明（1990-），男，碩士研究生，研究方向：冶金設備。

　　主、從動側托輥受力嚴重不均，導致主動側托輥先出現點蝕，兩側托輥壽命相差過大，且更換困難，影響工作效率。

　　鑒于以上問題，嚴重影響物料混合及設備使用壽命12.也有些燒結廠使用橡膠輪胎傳動，但由于橡膠材料不能傳遞大扭矩，故不適宜大型化發展0，直徑3.2m以上的大型圓筒混合機很少使用這種傳動形式4.雖然橡膠輪胎混合機振動小，有利于混合，但橡膠輪胎使用壽命過短，更換頻繁，嚴重影響生產效率。

　　2新型圓筒混合機結構分析針對傳統圓筒混合機存在的問題，我們在大量研究的基礎上，提出了種新型圓筒混合機。它主要由筒體、銷齒傳動系統、主動側輪胎組、從動側輪胎組、擋輪、機架、筒體內部裝置等組成，其結構簡圖見。

　　與傳統圓筒混合機相比，新型圓筒混合機采用銷齒傳動方式驅動筒體轉動。銷齒傳動具有結構簡單、重量輕、安裝拆卸便捷、造價低廉、維修方便等優點，適用于低速、重載、沖擊大的大型設備，常應用于粉塵多、潤混較差的場合S.銷齒和銷輪是單獨拆卸安裝的，若有損壞，可直接更換，不必像齒輪齒損壞全身報廢，且更換零件停機時間短。

　　筒體由主、從動側多組聚氨酯輪胎支撐。

　　考慮到混合設備正常工作時會產生偏心物料，導致兩側輪胎受力相差較大，因此在軸向上兩側分配不同個數輪胎，且輪胎布置由傳統的對稱布置（a =yS），改為a、/3角度不同的非對稱布置，以使兩側輪胎受力相當；為了使各個輪胎受力均勻，壽命接近，軸向輪胎采用非等距分布。

　　聚氨酯（CPU）材料是種性能介于鋼和橡膠之間的材料，具有很好的剛度、強度和耐磨性，并且減振效果非常好63，不僅能避免輪胎主動易出現的打滑、易損情況，而且能夠承受重載，亦能有效解決漸開線齒輪傳動產生的沖擊和振動問題。

　　3有限元分析16m新型圓筒混合機是消化某廠橡膠輪胎傳動圓筒混合機而設計的。依據現有橡膠輪胎傳動圓筒混合機的輪胎個數、輪胎布置等參數，通過試錯法對多組不同結構輪胎布置進行計算與模擬。

　　材料屬性定義為線彈性、各向同性且不隨溫度變化，模型中主要材料參數如表1所示。

　　3.2施加載荷支撐部件所受載荷分為筒體不變載荷以及=0.381則線段AB的方程為：由以上兩方程，得筒體截面物料厚度公式為：物料所產生的變載荷。對于不變載荷，加方向重力場即可，而內部物料載荷的施加則要相對復雜些。物料對圓筒混合機產生的載荷是一個圓缺形豎直向下的載荷，且沿筒體周邊變化，這種載荷需由函數載荷表達9，并要將函數載荷施加到表面效應單元上，將物料載荷簡化為一個對稱非均布函數載荷，如所示。

　　表1主要結構材料參數名稱材料泊松比筒體托輥鐵芯支撐輪胎物料非均布載荷中，截面上q是自變量z的函數，由于筒體是傾斜安裝，其軸線與y軸有夾角，在坐標系O-x'y'z中，若y'變化q也隨之變化，故q既是z的函數又是y'的函數。計算時，假設筒體是水平安裝，此時q只是z的函數。

　　=35°，圓缺形半角a=45°，由幾何關系可計算A（Z1，X1）點坐標：=2.22-Z2+0.7Z-1.9將物料重力轉化為非均布載荷。如，取微元dzdy，在微元內取一點，以該點的X值為高，則微元的質量為：此微元的載荷為：將空間重力載荷轉化為平面載荷，即在zOx面內的載荷為：由于實際工作時，圓筒混合機軸線與水平面之間存在夾角，用直角坐標系的旋轉公式進行轉化，轉化方程為：上，X和Y是新坐標系下的坐標，'和y'是原坐標系的坐標，代入得：上式即是在坐標系O-x'y'z下物料厚度方程，將x'代替X就可以得到在坐標系O-x'y'z下的物料載荷：4模擬結果對兩種圓筒混合機施加自身重力載荷和相同物料載荷后，進行靜力學分析、求解，得到混合機Mises應力云圖如、所示。

　　在以上應力云圖中，沿托輥/聚氨酯輪胎與筒體接觸的軸線方向上，在筒體外側取整個筒體長度，定義這條接觸線為path，每條path上與托輥/聚氨酯輪胎接觸部分也就是輪胎所受的應力。分析每條path上的應力云圖，得到各個托輥/聚氨酯輪胎上的應力分布曲線。兩種圓筒混合機path應力分布如~1所示。5軸向輪胎間距優化由0、1可知，兩側輪胎受力不均。

　　為此，我們對上述方案中軸向輪胎間距離進行了優化設計，以使各個輪胎布置合理，受力均勻，壽命接近。輪胎間距優化是多目標優化問題，采用最小最大值函數Fminimax. 5.1目標函數目標函數描述：任意給定組輪胎的間距布置，即可求出軸向每個輪胎的受力情況，對其比較得到最大受力輪胎。給出不同的輪胎布置，便可得出不同的輪胎受力情況。

　　假設圓筒混合機一側軸向有n個支撐輪胎，約定進料端到第一個輪胎的距離為1.，第一個輪胎與第二個輪胎之間的距離為，依此類推，如2所示。

　　2圓筒混合機輪胎支撐位置示意圖每給定組距離1，就可得到對應的組輪胎受力總會找到一組距離值，使這組中受力最大的輪胎是所有可能距離值中最小的，故其目標函數可以表示為：其中一第i個輪胎與第i+ 1個輪胎間距F（1，）―第；個輪胎的受力（N）；max―每組輪胎布置值中最大的輪胎受力值（N）。

　　5.2設計變量目標函數的設計變量為：5.3約束條件每個輪胎之間的間距需大于輪胎的長度b，并且小于圓筒混合機長度I，即B　　6結果分析輪胎間距優化后應力曲線如4、5所示。將其與0、1對比可看出，優化后兩側的應力曲線均比優化前均勻。

　　根據托輥支撐方式和優化后輪胎支撐方式的應力曲線，整理托輥/聚氨酯輪胎所受主要應力數據，其結果見表2. 8x16m圓筒混合機兩種支撐方式應力表支撐方式-主動側應力/MPa從動側應力/MPa最大最小平均最大最小平均金屬托輥聚氨酯輪胎由表2不難看出，金屬托輥支撐方式的主、從動側平均應力差值為7.56MPa，最大應力差值為13.44MPa，托輥受力不均衡，導致各個托輥使用壽命相差較大；優化后的聚氨酯輪胎支撐，主、從動側平均應力差值為0.085MPa，最大應力差值為0.82MPa，各個輪胎受力趨于均衡，相差甚微，故其磨損、壽命也基本相同，且應力表1三年來更換的易損件序號備件名稱規格型號單位數量安裝部位密封圈只上下殼體密封圈只出煤嘖嘴密封圈只軸頭密封圈只軸承室密封圈只密封支架骨架油封只密封支架骨架油封只軸承室同步帶條同步輪出煤耐磨套只出煤膨脹節煤排放2.6tC2氣體計算，每年便可減排CO2：168x2. 6=436.8t；另外，按照年節電每年節約標準煤74t左右，減排C2約192t.兩項合計，每年減排CO25000余t，其他如CO、NOx等有害氣體的排放也相應減少，社會效益顯著。

　　值遠小于其許用應力。

　　7結論針對傳統圓筒混合機的缺陷，提出了新型支撐結構的圓筒混合機。

　　胎布置方案進行模擬分析，結果認為，主、從動側分別設12個、10個輪胎45°、30°角布置的方案較為合理，并對此方案軸向輪胎間距進行了優化設計。

　　根據最優輪胎間距進行模擬實驗，對比分析兩種支撐方式的應力曲線表明，聚氨酯輪胎所受應力遠小于金屬托輥，且各輪胎受力均衡。

　　綜上所述，聚氨酯輪胎支撐完全可以應用到大型圓筒混合機上，這種支撐方式不僅能大大提高支撐輪胎的使用壽命，提高生產率，還能解決傳統混合機托輥受力不均、振動嚴重等棘手問題。

　　結論分格轉子定量喂煤裝置將傳統的煤粉定量喂料、計量和鎖風功能集成到一臺裝置中，結構緊湊，占用空間小，減少了基建投資，且具有良好的防爆性，適用于采用氣力輸送煤粉的定量喂煤。該裝置已成功應用于北京首鋼國際工程技術有限公司總包的巴西136萬t/a球團生產線、重鋼集團礦業有限公司接龍鐵礦項目球團生產線、通化鋼鐵集團板石礦業有限責任公司120萬t/a球團生產線等工程中，運行穩定，計量精度高，得到了用戶認可；此外，還在國內外水泥、有色、石灰窯等行業投入使用，效果良好，亦取得了顯著的經濟和社會效益