CN103480453A - 一种高精度、易整体拆装耐磨齿辊及其制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种高精度、易整体拆装耐磨齿辊及其制造方法，耐磨齿辊包括齿辊圈、传动轴、结构圈、端盘和压盘圈。该制造方法为：首先通过消失模铸造出齿辊圈，将齿辊圈和结构圈固定联接后进行热处理；将结构圈内圆面和端盘外圆面设置成圆锥面；活动压盘的内圆面和外圆面设置成锥面，在部分圆锥面和锥面上加工出键槽，将结构圈用活动压盘与端盘固定联接；并将各基本结构单元上位于同一轴线的活动压盘通过张紧螺栓固定。该耐磨齿辊的使用，大幅度提高了破碎机的出料粒度精度；该耐磨齿辊的检修或者部分零部件损坏后的更换变得非常方便，提高了生产作业、检修的效率以及耐磨齿辊的使用寿命，降低了生产成本。

Description

一种高精度、易整体拆装耐磨齿辊及其制造方法

技术领域

本发明涉及破碎机技术领域，具体涉及破碎机的耐磨齿辊及其制造方法。

背景技术

在以煤或煤矸石为燃料的火力发电厂或热电厂，其蒸汽锅炉较早采用的是煤粉炉，其能量转化率不高，多在32%～38%。这不仅浪费了大量煤炭资源，同时煤粉炉燃烧后的环保后续处理也要求很高，对环境污染也较大。

在工业上运用的循环流化床火力发电锅炉，极大地提高了能量转化率，能轻松达到38%～42%甚至于更高，极大地节约了能源。但是，循环流化床锅炉有效燃烧的是颗粒煤，其颗粒大小一般在10mm～0.2 mm间，燃烧效率最高的或者说燃烧最充分的燃料是≤8 mm且≥0.2mm颗粒。

现有的齿辊式结构的破碎设备存在的一个严重问题就是，出料精度差，难以满足循环流化床锅炉对颗粒煤的精度要求（如上所述），特别是D₅₀=2.5mm的要求。这主要是因为现有齿辊式结构的齿面上采用螺栓联接的结构，螺栓处粒度会超过标准，无法保证出料高精度。

此外，对辊式破碎机而言，齿辊圈的耐磨性能和拆卸更换是也是非常重要的，它会直接影响设备的使用效率和使用单位的经济效益。现在的通用做法是：为了保证齿的耐磨性，采用齿面堆焊耐磨层或者齿辊圈分块采用较高耐磨性的材料整体铸造。前者由于精度很低，几乎不能保证破碎粒度的要求而被淘汰了；后者，由于耐磨材料本身的特性，造成后续加工很困难，不仅大大增加了加工成本，而且很难保证整圆拼装精度，同时齿板的定位和紧固也会存在问题，如果螺栓紧固失效，就存在齿板断裂后飞出打坏设备的风险；而分块拼装，使用单位要进行更换检修，不仅因操作空间原因很困难，而且需要耗费很长的时间，这会大大降低生产效率，增加使用单位的生产成本。

发明内容

针对现有技术中的上述不足，本发明提供的耐磨齿辊解决了现有破碎设备的破碎精度差和分体式设计齿辊拆卸难的问题。

为了达到上述发明目的，本发明采用的技术方案为：提供一种高精度、易整体拆装耐磨齿辊，包括齿辊圈、传动轴和若干基本结构单元，所述基本结构单元至少包括结构圈、端盘和压盘圈，所述结构圈与齿辊圈固定联接，所述结构圈通过压盘圈与套设在传动轴上的端盘固定联接；所述压盘圈由至少两个活动压盘拼组成圆；位于同一轴线的活动压盘通过张紧螺栓固定；所述传动轴的两端上分别安装有一轴承座总成。

优选地，所述结构圈内圆面和端盘外圆面设置成圆锥面；活动压盘的内圆面设置成与端盘圆锥面相配合的锥面，活动压盘外圆面设置成与结构圈圆锥面相配合的锥面。

优选地，各基本结构单元的活动压盘与端盘和结构圈之间设置有传动键。

本发明用于加工上述高精度、易整体拆装耐磨齿辊的方法为：

将齿辊圈采用消失模进行浇注成型，齿辊圈为含碳量为0.25%—0.35%的无碳化物贝氏体钢；由模具制造出齿辊圈的EPS泡沫模型，涂挂耐火涂料并烘干后埋入干砂中，在负压状态下浇注无碳化物贝氏体钢液成型，得到齿辊圈；

结构圈可以与齿辊圈一起采用消失模进行整体浇注成型，或者结构圈可以由碳素结构钢加工得到；这里的碳素结构钢可以是35号钢或者30号钢；

将压盘圈采用消失模浇注成型或者选用钢板进行加工得到；再将压盘圈等分成至少两个活动压盘；这里消失模浇注成型工艺中可以采用普通碳素结构钢；

若结构圈和齿辊圈采用分体式成型，对齿辊圈内圈进行粗加工并在需要安装结构圈位置处开设焊接剖口和焊接工艺孔，将结构圈装进齿辊圈后，并将其与齿辊圈焊接固定；

将一体成型的齿辊圈和结构圈或者焊接在一起的结构圈和齿辊圈进行提高耐磨指数的热处理（只要能够满足齿辊耐磨指数的热处理工艺均可以）；将成型后的端盘进行退火工艺处理（退火工艺处理的主要目的是提高端盘的抗拉、抗压、耐磨等综合力学性能，只要能实现这些性能的提供的退火工艺均可以）；

在热处理后结构圈的内圆面加工成圆锥面并在圆锥面上加工出键槽；在退火处理之后的端盘的外圆面上加工成圆锥面并在圆锥面上加工出键槽；将成型的活动压盘内圆面和外圆面加工成与所述圆锥面配合的锥面，在其中部分或者所有活动压盘的锥面上加工出键槽；

将结构圈通过压盘圈与套设在传动轴上的端盘固定联接；压盘圈由至少两个活动压盘拼组成圆；并将位于同一轴线的活动压盘通过张紧螺栓固定。

本发明的有益效果为：采用拼组成圆的活动压盘将结构圈与套设在传动轴上的端盘固定联接，采用这种结构设计使该耐磨齿辊各部件加工精度和装配精度得以提高；且该耐磨齿辊的检修或者部分零部件损坏后的更换变得非常方便，提高了生产作业和检修的效率，提高了耐磨齿辊的使用寿命，从而降低了生产成本。

采用该方法进行耐磨齿辊的制造，不仅保证了耐磨齿辊工作面的高耐磨性要求，而且解决了现行的齿辊因用多件带圆弧的齿板拼装成圆而产生较大的圆度误差的问题，消除了各组件装配时定位和紧固困难，大幅度提高了使用该耐磨齿辊的破碎机的粒度精度，同时，还可以较大幅度地节约材料和机械加工的成本。

附图说明

图1为高精度、易整体拆装耐磨齿辊的结构示意图；

图2为高精度、易整体拆装耐磨齿辊的侧视图；

图3为若干活动压盘拼组成的压盘圈的侧视图；

图4为端盘的侧视图。

其中，1、结构圈；2、齿辊圈；21、齿圈；3、传动键；4、端盘；5、轴承座总成；51、轴承座；52、调心滚子轴承；53、止动螺母；6、压盘圈；61、活动压盘；7、张紧螺栓；8、传动轴；81、传动平键；9、工艺孔。

具体实施方式

如图1至图4所示，该高精度、易整体拆装耐磨齿辊包括齿辊圈2、传动轴8和若干基本结构单元，基本结构单元至少包括结构圈1、端盘4和压盘圈6；端盘4用传动平键81固定在传动轴8上；结构圈1通过压盘圈6与套设安装在传动轴8上的端盘4固定联接；压盘圈6由至少两个活动压盘61拼组成圆（图3中的压盘圈6由8个活动压盘61拼组而成）；各基本结构单元上位于同一轴线的活动压盘61通过张紧螺栓7固定；传动轴8的两端上分别安装有一轴承座总成5。

齿辊圈1根据其自身的长度，可以直接采用整体制造或者铸造成几段齿圈21后固定联接在一起（齿圈21的个数可以根据实际需要而定，可以是单独一个齿圈21，也可以是至少由两段齿圈21固定联接在一起）。齿辊圈1铸造完成并按要求机加工后与结构圈2配装联接并焊接成整体；在生产时也可以直接将齿辊圈2和结构圈1整体铸造出来。

为了方便活动压盘61的安装，将焊接在一起的齿辊圈2和结构圈1进行热处理后，将结构圈1的内圆面和端盘4的外圆面加工成圆锥面；在活动压盘61内圆面设置成与端盘4圆锥面相配合的锥面，活动压盘61外圆面设置成与结构圈1圆锥面相配合的锥面，活动压盘61根据齿辊圈2的直径大小，拼组成圆。

张紧螺栓7依据活动压盘61的结构和齿辊圈2的长度确定其尺寸和数量，活动压盘61按顺序相向成对安装后，每个活动压盘61两端的张紧螺栓7均按要求预紧并进行可靠的放松；活动压盘61被张紧螺栓7压紧后与端盘4和结构圈1就形成了一个摩擦副，保证了活动压盘61在受到外界力矩超过活动压盘61配合面传递的最大力矩时仍能实现力矩的传递，避免出现打滑现象。

在各基本结构单元的活动压盘61与端盘4和结构圈1之间设置有传动键3。这里所说的活动压盘61的位置是不限定的，可以是组成压盘圈6的一个或者多个，且不同基本结构单元中，用于设置传动键键槽的活动压盘61不一定在同一轴线上（图1中的情况只是本申请举出的一个例子，不能用于限定本申请的权利要求书的保护范围）。需要注意的是，传动键3的个数也是可以根据实际情况进行调整的，并不限于图2中给出的传动键3给出的个数。

用于安装传动键3的键槽分别设置在结构圈2的圆锥面与活动压盘61的锥面上和端盘4的圆锥面与活动压盘61的锥面上，这样，既避免了直接在耐磨材料加工键槽有开裂趋向的风险，又使动力传递绝对可靠，将张紧螺栓7的螺母拆除，所有活动压盘61均可以单件拆下，这样就可以实现齿辊圈2的整体拆除更换。活动压盘61上至少设置有两个以供张紧螺栓7穿过、调节的腰圆形孔和一个减轻重量的工艺孔9，端盘4上等间距的设置有若干工艺孔9。

轴承座总成5包括轴承座51、安装在轴承座内部的调心滚子轴承52及用于将轴承座51固定在传动轴上的止动螺母53；两个轴承座总成5中一个为固定轴承座总成，安装在传动轴8动力输入端，在传动轴8动力输入端的轴承上链接有动力传动轮，用于与动力系统有效联接；另一个轴承座总成5为活动轴承座总成。传动轴8在活动压盘61全部卸除后，可将耐磨齿辊分成几个独立的部件，使传动轴8可以连同动力传动轮一起从齿辊圈2中取出，从而保证了耐磨齿辊方便、快捷地整体拆卸更换。

该高精度、易整体拆装耐磨齿辊的加工工艺描述如下：

齿辊圈2采用消失模铸造，消失模铸造既可以保证齿辊圈2的齿形及整体成型精度，又有较为理想的铸件表面质量，还可以得到最小的加工余量；齿辊圈2采用的是含碳量为0.25%—0.35%的无碳化物贝氏体钢，具有高强、高韧、抗磨等特性，能使齿辊圈的抗磨性和寿命得到大大提高，材质的因素使耐磨齿辊的耐磨性增加而不易磨损，齿辊圈2的齿完整性不易被破坏，在破碎时从而保证了齿辊的出料粒度的精度。又由于其含碳量较低，在铸态下有较好的焊接性和机加工性，所以齿辊圈2可以在铸造成型后进行粗加工和焊接。

上述用于浇注齿辊圈2的消失模（白模）的制造采用下述工艺：将齿辊圈2的图纸展开成平面布局，根据粒度及生产效率等参数，对其进行设计后，开模批量性发泡制作，这样既可以保证齿形的几何参数，也保证了所有齿形的一致性和齿面的表面质量；对白模进行塑化干燥后，用专用泡沫胶成片地粘贴到白模基圆上，等待其干透以后，再将其用模具制作成耐磨齿辊的EPS泡沫模型，进行校正和浇冒系统粘结后，涂挂专用耐火涂料，经多遍分次烘干后埋入干砂中，在负压状态下浇注无碳化物贝氏体钢液成型，优选的浇注方式是真空烧壳浇注或真空振动浇注。

上述制作齿辊圈2的方法，由于泡沫模型不易变形，从而能够保证齿辊圈2的圆柱度，以此为基准，才能保证加工的结构圈的同心度，圆柱度和同心度是影响破碎机出料粒度精度的重要因素之一。

结构圈1可以与齿辊圈2一起采用消失模进行整体浇注成型，或者结构圈1可以由碳素结构钢加工得到；这里的碳素结构钢可以是35号钢或者30号钢。采用35号钢或者30号钢，是因为35号钢为优质碳素结构钢（GB/T699-1999）有良好的塑性和适当的强度，工艺性能较好。能够弥补无碳化物贝氏体钢的可塑性差的缺点。

将压盘圈6采用消失模浇注成型或者选用厚钢板进行加工得到；再将压盘圈6等分成至少两个活动压盘61；这里消失模浇注成型工艺中可以采用普通碳素结构钢。

齿辊圈2浇铸后，根据结构圈1位置要求对齿辊圈2的内圈进行粗加工，并对内圈处需要焊接结构圈1的位置开好焊接剖口和焊接工艺孔后，将结构圈1装配进齿辊圈2，按焊接工艺要求进行焊接；（若齿辊圈2和结构圈1为一体成型，则直接进行热处理，不需要对齿辊圈2的内圈进行粗加工处理以及焊接剖口的处理）焊接完后，即可进行耐磨性参数的热处理；将成型后的端盘4进行退火工艺处理。在热处理后结构圈1的内圆面加工成圆锥面并在部分圆锥面上加工出键槽；在退火处理之后的端盘4的外圆面上加工成圆锥面并在部分圆锥面上加工出键槽；将成型的活动压盘61内圆面和外圆面加工成与所述圆锥面配合的锥面，在其中部分或者所有活动压盘61的锥面上加工出键槽。

将结构圈1通过压盘圈6与套设在传动轴8上的端盘4固定联接，在活动压盘61、端盘4和结构圈1配合的形成的完整键槽内安装上传动键3，上述传动键3可以选用平键；键装配完成后并将各基本结构单元上位于同一轴线的活动压盘61通过张紧螺栓7固定。

齿辊圈2采用无碳化物贝氏体钢通过消失模铸造，具有高强、高韧、抗磨等特性，能使齿辊圈2的抗磨性和寿命得到大大提高，从而使使用该耐磨齿辊的破碎机的出料粒度精度大幅提高；又有较高的铸造精度、装配精度以及加工和装配精度。本发明的耐磨齿辊采用端盘4和多个活动压盘61，便于整体装配、拆卸和维修更换。由于破碎机的工作环境一般较差，齿辊又是易损件，维修更换频率较高，本发明提供的耐磨齿辊可以实现齿辊整体拆装而不用拆卸传动部件，节约检修时间，保证破碎机生产效率。

运用此方法生产制造的耐磨齿辊，不仅保证了辊式破碎机工作面的高耐磨性要求，而且避免了现行的耐磨齿辊因用多件带圆弧的齿板拼装成圆而产生的较大的圆度误差，消除了各部件装配时定位和紧固困难，（张紧螺栓7一旦失效，就有齿板断裂飞出打坏整机设备的风险）；同时，可以较大幅度地节约材料和机械加工的成本；耐磨齿辊生产过程的工艺简单，方便实现和控制，既可以保证质量还能提高生产效率，也利于产品的标准化。

虽然结合附图对本发明的具体实施方式进行了详细地描述，但不应理解为对本专利的保护范围的限定。在权利要求书所描述的范围内，本领域技术人员不经创造性劳动即可做出的各种修改和变形仍属本专利的保护范围。

Claims (6)

1.一种高精度、易整体拆装耐磨齿辊，包括齿辊圈、传动轴和若干基本结构单元，其特征在于：所述基本结构单元至少包括结构圈、端盘和压盘圈，所述结构圈与齿辊圈固定联接；所述结构圈通过压盘圈与套设在传动轴上的端盘固定联接；所述压盘圈由至少两个活动压盘拼组成圆；位于同一轴线的活动压盘通过张紧螺栓固定；所述传动轴的两端上分别安装有一轴承座总成。

2.根据权利要求1所述的高精度、易整体拆装耐磨齿辊，其特征在于：所述结构圈内圆面和端盘外圆面设置成圆锥面；活动压盘的内圆面设置成与端盘圆锥面相配合的锥面，活动压盘外圆面设置成与结构圈圆锥面相配合的锥面。

3.根据权利要求1或2所述的高精度、易整体拆装耐磨齿辊，其特征在于：各基本结构单元的活动压盘与端盘和结构圈之间设置有传动键。

4.根据权利要求1所述的高精度、易整体拆装耐磨齿辊，其特征在于：所述齿辊圈与结构圈为一体成型件。

5.根据权利要求1所述的高精度、易整体拆装耐磨齿辊，其特征在于：所述齿辊圈由至少两段齿圈固定联接而成。

6.一种高精度、易整体拆装耐磨齿辊的制造方法，其特征在于：

1）、将齿辊圈采用消失模进行浇注成型，齿辊圈为含碳量为0.25%—0.35%的无碳化物贝氏体钢；由模具制造出齿辊圈的EPS泡沫模型，涂挂耐火涂料并烘干后埋入干砂中，在负压状态下浇注无碳化物贝氏体钢液成型，得到齿辊圈；

结构圈与齿辊圈一起采用消失模进行整体浇注成型，或者结构圈由碳素结构钢加工而成；

将压盘圈采用消失模浇注成型或者选用钢板进行加工得到；再将压盘圈等分成至少两个活动压盘； 

2）、若结构圈和齿辊圈采用分体式成型，对齿辊圈内圈进行粗加工并在需要安装结构圈位置处开设焊接剖口和焊接工艺孔，将结构圈装进齿辊圈后，并将其与齿辊圈焊接固定；

3）、将一体成型的齿辊圈和结构圈或者焊接在一起的结构圈和齿辊圈进行提高其整体耐磨指数的热处理； 

4）、结构圈热处理后在其内圆面加工成圆锥面并在部分圆锥面上加工出键槽；在退火处理之后的端盘的外圆面上加工成圆锥面并在部分圆锥面上加工出键槽；将成型的活动压盘内圆面和外圆面加工成与所述圆锥面配合的锥面，在其中部分或者所有活动压盘的锥面上加工出键槽；

5）、结构圈通过压盘圈与套设在传动轴上的端盘固定联接；压盘圈由至少两个活动压盘拼组成圆；并将位于同一轴线的活动压盘通过张紧螺栓固定。

Images