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    某廠采用淤漿法生產(chǎn)高密度聚乙烯過(guò)程中，使用回轉(zhuǎn)滾筒式干燥機(jī)，將含濕量30%（重量比）的聚乙烯干燥成含濕量0.3%的粉末，再經(jīng)造粒包裝出廠。該干燥機(jī)是裝置中的關(guān)鍵設(shè)備，由簡(jiǎn)體、支承、傳動(dòng)、密封、潤(rùn)滑及加熱等幾部分組成。機(jī)組自投產(chǎn)后不久即發(fā)現(xiàn)支承部分的滾圈和托輪磨損嚴(yán)重，磨損的托輪可在計(jì)劃?rùn)z修時(shí)更換，但滾圈與簡(jiǎn)體連接成一體，短時(shí)間內(nèi)無(wú)法更換，一直帶“病”運(yùn)轉(zhuǎn)，成為設(shè)備運(yùn)行的隱患。為此，筆者對(duì)磨損原因進(jìn)行分析，結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況制定了合理可行的改進(jìn)方案。
1、支承結(jié)構(gòu)
    回轉(zhuǎn)滾筒式干燥機(jī)整個(gè)簡(jiǎn)體長(zhǎng)21 000mm，直徑2 428mm，容積95m3，在距進(jìn)料端4 200mm處設(shè)置一個(gè)滾圈和兩個(gè)支承滾圈的托輪，構(gòu)成進(jìn)料端支承，在距出料端4200mm處設(shè)置一套相同的出料端支承。為防止簡(jiǎn)體在運(yùn)行中的軸向移動(dòng)，在進(jìn)料側(cè)的滾圈軸向兩側(cè)各設(shè)有擋輪。滾圈與托輪表面接觸，構(gòu)成一對(duì)承載元件，用來(lái)支承整個(gè)筒體及物料的重量。兩個(gè)托輪的中心線夾角為600，其截面如圖1所示，滾圈和托輪材料、結(jié)構(gòu)尺寸見(jiàn)表l。
2、滾圈、托輪磨損特征
    滾圈和托輪表面沿周向均布有連續(xù)整圈劃傷溝槽，槽深約0.5 mm，寬約mm，溝槽兩側(cè)有不規(guī)則的毛邊；表面有點(diǎn)狀麻坑，局部有指甲蓋大小的黑褐色斑痕。并且兩者表面均有大小不等的V形凹坑，凹坑斷面不規(guī)則，有典型的裂紋擴(kuò)展線，隨著運(yùn)轉(zhuǎn)周期的增長(zhǎng)，凹坑不斷擴(kuò)大，邊緣金屬被壓潰成金屬屑擠出脫落。托輪表面有細(xì)微裂紋，呈放射狀和圓弧網(wǎng)狀。裂紋在表面有延伸趨勢(shì)，由斷面向縱深擴(kuò)展，表面有金屬皺折，沿裂紋縫隙敲擊，金屬塊脆性剝落。同時(shí)，托輪表面粘附有金屬凸起物，形成局部高點(diǎn)，使?jié)L圈、托輪接觸精度降低。
    在運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程中，托輪、滾圈運(yùn)行環(huán)境溫度較高。托輪比滾圈的損壞程度大，進(jìn)料側(cè)滾圈、托輪磨損比出料側(cè)嚴(yán)重。對(duì)干燥機(jī)的支撐受力情況進(jìn)行了計(jì)算，從計(jì)算結(jié)果看進(jìn)料側(cè)滾圈、托輪受力大于出料側(cè)，與實(shí)際宏觀檢查反映的情況相符。
3、滾圈、托輪磨損原因分析
3.1疲勞裂紋的形成
    重新校核了滾圈、托輪的強(qiáng)度，結(jié)果顯示兩者設(shè)計(jì)強(qiáng)度均能夠滿足要求，但滾圈、托輪表面宏觀檢查發(fā)現(xiàn)的麻坑、裂紋及凹坑均為疲勞破壞的典型特征，說(shuō)明雖然最大接觸應(yīng)力和彎曲應(yīng)力低于屈服極限，但在長(zhǎng)期重復(fù)作用下，有其他因素影響導(dǎo)致了疲勞磨損破壞。
    由于托輪滾圈的防護(hù)罩密封性能不佳，外部雜質(zhì)易入接觸表面成為磨粒，在接觸區(qū)域內(nèi)磨削表面，造成表面變形和擦傷，降低了表面精度。擦傷的表面形成溝槽，使表面不連續(xù)，引起應(yīng)力集中，應(yīng)力集中處的最大應(yīng)力增長(zhǎng)，達(dá)到強(qiáng)度極限時(shí)，產(chǎn)生疲勞裂紋；同時(shí)由于磨粒對(duì)滾圈和托輪表面局部作用時(shí)間不同，會(huì)產(chǎn)生交變接觸應(yīng)力，引起表層的疲勞損傷，導(dǎo)致產(chǎn)生表面裂紋。
    滾圈、托輪可視為軸線平行的兩圓柱體，兩圓柱體線接觸承受載荷后，發(fā)生局部變形，線接觸擴(kuò)大為窄矩形面接觸，在接觸表層下出現(xiàn)最大剪應(yīng)力，在此最大剪應(yīng)力的作用下，內(nèi)部金屬晶體出現(xiàn)位錯(cuò)滑移，在晶界或相界面受阻；或是兩列交叉的位錯(cuò)會(huì)合，構(gòu)成位錯(cuò)堆積群，位錯(cuò)堆積前端應(yīng)力集中，形成疲勞裂紋源。疲勞裂紋向四周擴(kuò)展，擴(kuò)展方向大致與法向面成45°，導(dǎo)致表面微粒脫落，產(chǎn)生麻坑。從麻坑脫落的金屬粒在通過(guò)滾圈、托輪接觸區(qū)時(shí)形成淺壓痕，在淺壓痕的邊緣又形成應(yīng)力集中，產(chǎn)生邊緣裂紋進(jìn)一步擴(kuò)展使表面損傷。
    滾圈、托輪在交變接觸應(yīng)力作用下，表面引起反復(fù)局部塑性變形，使接觸表面形成擠出帶和侵入溝，如圖2所示，侵入溝成為疲勞裂紋的發(fā)源地，表面疲勞裂紋源擴(kuò)展，導(dǎo)致接觸表面的局部剝離，造成接觸疲勞磨損。
3.2疲勞裂紋的擴(kuò)展
    滾圈、托輪表面裂紋一旦形成，潤(rùn)滑油會(huì)成為一種很好的滲透劑，充滿任何細(xì)小裂紋，起油楔作用。對(duì)于唇部趨近載荷的裂紋，通過(guò)載荷區(qū)時(shí)唇部封閉，油不能排出，在裂紋內(nèi)部產(chǎn)生很高的油壓，這種油壓反復(fù)出現(xiàn)，成為疲勞裂紋擴(kuò)展的推動(dòng)力，最后導(dǎo)致裂紋貫穿表面，引起微粒脫落，逐漸形成麻坑。麻坑處表面不連續(xù)，產(chǎn)生應(yīng)力集中，材料繼續(xù)脫落，其寬度和長(zhǎng)度不斷擴(kuò)大，形成V形凹坑。另一方面在接觸應(yīng)力作用下，表面局部突出的部位被壓平，形成小范圍內(nèi)金屬折疊，疲勞裂紋被埋沒(méi)，尖端產(chǎn)生應(yīng)力集中，裂紋擴(kuò)展延伸，也引起了表層局部剝落，導(dǎo)致產(chǎn)生表面麻坑和斑痕。
3.3  潤(rùn)滑不良引起的磨損破壞
    滾圈與托輪接觸運(yùn)轉(zhuǎn)采用滴油潤(rùn)滑，常因油路長(zhǎng)，油管細(xì)，環(huán)境臟，過(guò)濾網(wǎng)堵塞而不能及時(shí)潤(rùn)滑到接觸面上。滾圈與托輪表面在接觸壓力作用下，金屬直接接觸而相粘，粘著點(diǎn)在運(yùn)轉(zhuǎn)中被剪切剝離，滾圈材料強(qiáng)度略低于托輪，表面金屬被剝落，剝落的金屬與托輪表面的金屬在較大壓力作用下產(chǎn)生“冷焊”，使托輪表面粗糙度增加，產(chǎn)生應(yīng)力集中，同時(shí)凸起物還會(huì)在運(yùn)轉(zhuǎn)中進(jìn)一步劃傷滾圈表面，造成嚴(yán)重的刮傷與溝槽，加速了表面的破壞。另外，由于潤(rùn)滑缺乏還將導(dǎo)致運(yùn)轉(zhuǎn)接觸面有時(shí)處于一種千磨擦狀態(tài)，磨損破壞加劇。
3,4托輪安裝、調(diào)節(jié)不當(dāng)引起的磨損破壞
    滾圈、托輪正常運(yùn)轉(zhuǎn)的接觸寬度應(yīng)占托輪寬度的2/3，但由于安裝誤差，使托輪與滾圈軸線的平行度變差，接觸面出現(xiàn)張角，或因兩側(cè)托輪調(diào)節(jié)量不一致，使?jié)L圈、托輪由均勻接觸變?yōu)榫植拷佑|，產(chǎn)生局部應(yīng)力集中，導(dǎo)致磨損加劇。
4、改進(jìn)措施
4.1  提高托輪的耐磨性能
    欲提高托輪的耐磨性能，應(yīng)從以下幾方面著手：
    a．提高托輪表層的硬度和表面的抗塑性變形能力。需在制造托輪時(shí)強(qiáng)化材料組織，控制材料成分和熱處理工藝，防止在表層中出現(xiàn)氣孔、夾渣、微裂紋等缺陷。
b．提高托輪表面精度，消除表面粗糙不平帶來(lái)的影響。當(dāng)表面精度提高后，能有效減小接觸面上的實(shí)際接觸壓力，提高接觸疲勞磨損壽命，因此要避免在加工表面留有切削刀痕。
    c．改善冶金質(zhì)量，提高材料的純潔度。
4.2滾圈表面的現(xiàn)場(chǎng)修復(fù)
    將滾圈表面的條狀溝槽和擠出的高點(diǎn)打磨修平，對(duì)深溝槽與凹坑實(shí)施補(bǔ)焊，補(bǔ)焊后對(duì)滾圈表面再進(jìn)行打磨拋光。經(jīng)過(guò)手工修復(fù)后，滾圈的表面狀況得到改善，有效抑制了表面裂紋的擴(kuò)展。
4.3改進(jìn)潤(rùn)滑系統(tǒng)
    將原有的8個(gè)單柱塞真空滴油式注油器取消，改為集中式油站，采用內(nèi)嚙合齒輪泵供油。將滴油改為噴油，增大潤(rùn)滑油量，能有效潤(rùn)滑、冷卻運(yùn)轉(zhuǎn)接觸面，并能及時(shí)沖走表面的雜質(zhì)及金屬屑，使?jié)L圈與托輪接觸面之間形成油膜，改善接觸面運(yùn)行狀況。為防止回油管堵塞，將回油管線加粗，安裝雙聯(lián)可拆式在線過(guò)濾器，保證滾圈與托輪潤(rùn)滑清潔良好。
4.4改善滾圈托輪的工作環(huán)境
    提高密封罩的密封性能，按期更換密封條。巡檢后及時(shí)關(guān)閉觀察門，防止外界異物進(jìn)入接觸面，使?jié)L圈、托輪工作環(huán)境保持清潔。
4.5確保托輪安裝精度
    在更換托輪時(shí)要盡量保持兩側(cè)托輪調(diào)節(jié)量一致，確保托輪與滾圈軸線平行，使兩者之間的線接觸率在80%以上。運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程中要按時(shí)補(bǔ)充托輪軸承潤(rùn)滑脂，保證軸承運(yùn)轉(zhuǎn)正常，使托輪運(yùn)行平穩(wěn)。
5、結(jié)束語(yǔ)
    通過(guò)仔細(xì)分析和技術(shù)改進(jìn)，緩解了干燥機(jī)滾圈、托輪的磨損。修復(fù)的滾圈使用一年后，磨損情況沒(méi)有惡化，托輪的使用周期有所延長(zhǎng)，確保了回轉(zhuǎn)滾筒式干燥機(jī)的連續(xù)平穩(wěn)運(yùn)行。對(duì)于與其他裝置的類似情況，可參考文中提供的方法進(jìn)行處理。