1、回轉干燥烘干機傳動系統的基本情況1.1基礎技術參數
規格型號∮4500mm×38 300mm；處理介質
磷酸二銨(DAP)；生產能力 517～570 t/h;簡體轉速3.0 r／min；電機功率710 kW(6 000V)；電機轉速740 r/min。
1.2設備啟動方式
采用帶料啟動方式，正常啟動時干燥烘干機簡體內存有600—650 t物料。
1.3設備結構
(1)外形結構
干燥烘干機簡體采用Q23s -A鋼板卷制拼焊成型，全長38300mm，筒體內徑4500 mm，筒體的安裝傾角為3°。干燥烘干機由1對開式直齒圓柱齒輪驅動，大齒圈采用鞍座支撐固定在干燥烘干機筒體外殼上；而簡體的軸向定位由出料滾圈兩側的擋輪來調節與控制。
(2) 大小齒輪及鞍座結構（見圖1）
該齒輪副是l對模數m- 40的直齒圓柱軟齒面開式齒輪，制造精度為10級。小齒輪節圓直徑di一680 mm，材質為35CrMo，調質處理；大齒圈節圓直徑dz=5840 mm，材質為ZG310 -570，正火處理。大齒圈采用剖分式結構，安裝時用4顆M40的螺栓將兩半邊齒圈連接固定成一體。
鞍座采用厚度為30 mm的Q23s -A鋼板拼焊成型，其底板預加工成弧形，用4顆M30的螺栓固定在于燥機簡體上；而鞍座與大齒圈之間則采用一直徑為∮80 mm的40Cr銷軸連接；鞍座與銷軸采用間隙配合，銷軸與大齒圈采用H7／n6的過渡配合。
1.4大小齒輪的潤滑情況
該齒輪副的潤滑原設計采用稀油“油池飛濺”潤滑方式，潤滑油采用減速箱換下的廢齒輪油。由于是開式齒輪，齒輪罩密封效果差，所以潤滑油很容易被外界雜質污染，造成齒輪嚙合時產生磨粒磨損現象。因此，我公司后來相繼將2臺干燥烘干機大小齒輪的潤滑方式改為自動噴霧潤滑。
2回轉干燥烘干機傳動系統的故障狀況
2.1故障統計
在2004年，對2臺干燥烘干機的故障情況進行統計。統計結果顯示，由干燥烘干機傳動系統故障引起的裝置停車時間分別為266.5h和123h，約占干燥烘干機總故障時間的85.01%和66.13%；而干燥烘干機的故障時間又占到分廠設備故障總時間的36.35%和19.75%。因此，減少干燥烘干機傳動系統的故障對提高整個裝置運行率有著非常重要的意義。
2.2故障狀況
(1)鞍座底板斷裂（見圖2）
觀察所有斷裂的鞍座，發現斷裂斷口全都處于鞍座底板與立板加強筋的外側焊縫處，并都沿干燥烘干機軸線方向斷開，斷口比較規則。
(2)鞍座連接螺栓斷裂（見圖3）
螺栓的斷口全都集中在螺桿根部，斷口比較規則，斷口附近見不到明顯的徑向壓痕，裂紋方向與螺桿軸心線夾角約為45°。
(3)鞍座銷軸斷裂（見圖。4）
設備運行一段時間后，鞍座與大齒圈的連接銷軸會在鞍座和齒圈的結合面處附近發生斷裂，但軸表面見不到明顯的徑向壓痕；斷口斷面較平整、規則，能看到裂紋源，裂紋方向與軸心線夾角約為45°。
(4)齒面故障狀況（見圖5、圖6）
齒面磨損從圖5、6可看出，無論是小齒輪還是大齒圈，在各齒的整個嚙合齒面上，都能在齒根附近看到明顯的齒面磨損分界面，齒厚明顯減薄，齒頂被磨圓、磨尖，已形不成一個正確的漸開線齒形，同時在沿齒面滑動方向還出現了“摩擦”溝痕。2005年1月分別對2臺干燥烘干機大齒圈的齒厚進行了測量，結果發現：A系列干燥烘干機大齒圈分度圓處的齒面磨損量最大值已達到12.87 mm，約為齒厚的20.47%；而B系列干燥烘干機大齒圈該處的齒面磨損量最大值也達到了7. 87 mm，約為齒厚的12.52%。
齒面變形從圖5、6可看出，該齒輪對的齒輪齒面不僅有磨損，還出現了變形：小齒輪節圓附近齒面出現明顯“凹溝”；而大齒圈節圓附近齒面則出現明顯
“棱脊”，齒頂和齒側出現“飛邊”，齒輪嚙合面已產生明顯的塑性變形，破壞了正確的漸開線齒形。
3故障原因分析
3.1齒面故障機理分析
(1)齒面故障形貌從圖5和圖6可以看出，齒面故障形貌與典型的低速大功率軟齒面齒輪傳動在齒面硬度不夠的情況下易產生的輪齒塑性變形形貌（如圖7所示）相符。且從齒面還可以看出有明顯的因潤滑不良而引起的摩擦磨損和粘著磨損溝痕。
(2)齒輪的強度校核情況
按電機功率為710 kW和10級開式重負荷齒輪進行強度校核計算得：齒面接觸應力aH =491. 38 N]mm2，齒根彎曲應力一223. 16 N/mm2。
而按原設計選用的材料和實測的齒面硬度（實測值HB179）查得的許用應力為：齒面許用接觸應力aHP一349. 12 N/mm2，齒根許用彎曲應力aFP一151. 69N/mm2。
由此可見，齒輪原設計的齒面接觸疲勞強度和齒根彎曲疲勞強度均不夠。
3.2鞍座底板、連接螺栓及銷軸斷裂機理分析
3.2.1斷口形貌分析
從鞍座底板、連接螺栓及銷軸的斷口形貌看出，斷口端面較平整規則，能看到裂紋源、擴展區和瞬斷區，屬較典型的疲勞斷裂。
3.2.2受力分析
(1)熱應力分析
由于大齒圈及鞍座在干燥烘干機簡體上的安裝是常溫下進行的，在設備運行后，干燥烘干機齒圈處筒體溫度高達90℃，而大齒圈則基本上仍是常溫，因此，兩者的熱膨脹不等，肯定會產生附加的熱膨脹應力。為此，對筒體的熱膨脹量進行計算：當干燥烘干機正常運行時，鞍座處簡體在直徑方向上的熱膨脹量達3. 655 mm；而外部大齒圈的溫度始終與大氣溫度相當，其熱膨脹量非常小，可忽略不計。而鞍座的結構型式基本上不具備任何熱膨脹補償能力，因此，筒體的熱膨脹給鞍座施加了一個巨大的膨脹應力，圖8是簡體熱膨脹時鞍座與銷軸的受力情況分析。
從圖8看出，無論是底板還是銷軸，均同時承受著1組由于熱膨脹而產生的向外附加應力和來自大齒圈的向內反作用力，并在底板立筋邊沿焊縫處、銷軸大齒圈側邊處形成一個應力集中與突變區域，且應力還是周期變化的。
(2)設備運行情況下的受力分析
在設備運行情況下，鞍座底板、連接螺栓及銷軸除了要承受干燥烘干機簡體及簡體物料的重力和小齒輪傳遞的轉矩外，還要承受因簡體熱膨脹而產生的附加應力，同時還要承受由于齒輪對嚙合狀況差帶來的附加沖擊力。這些力分別以拉伸、彎曲、剪切等方式作用在鞍座底板、連接螺栓及銷軸上。
(3)每次開停車熱應力循環1次，而設備運行情況下的受力則隨著鞍座所處位置的不同而不同，越接近小齒輪處受力越大，循環周期同大齒圈旋轉頻率。
由此可以看出，鞍座底板、連接螺栓及銷軸的斷裂為低周疲勞斷裂。
3.3綜合分析
根據上述分析可以看出：
(1)引起鞍座底板、連接螺栓及銷軸易斷裂的主要原因是：原設計大齒圈采用鞍座支撐結構無法補償因干燥烘干機簡體熱膨脹、變形而在上述各處產生的巨大的附加應力，且周期性地循環變化，極易引起疲勞斷裂。同時10級加工精度的開式齒輪傳動本身又存在著傳動精度低、嚙合間隙大等缺點，嚙合時會產生沖擊力；且由于DAP生產工藝在停車時需用干燥烘干機作為一個臨時儲倉的特殊性，因此，在開車時是帶超常規載荷起動，將產生較大的沖擊力；而鞍座支撐方式為剛性支撐，不能吸收或減弱任何沖擊力。
(2)齒面磨損變形嚴重的主要原因是原設計齒面接觸強度嚴重不足，引起輪齒表面承載能力不足：一方面表面被碾壓至破碎，甚至脫落，表面粗糙度急劇惡化，很難形成有效的潤滑油膜，而原設計不當的潤滑方法更加劇潤滑狀況的惡化，因而造成齒面金屬直接接觸產生磨損；另一方面由于齒輪硬度不足，齒面接觸應力超過材料抗剪屈服極限，因而輪齒表面金屬產生塑性流動，造成輪齒變形。
(3)齒面狀況的惡化，進一步加大齒輪運行中的沖擊載荷給鞍座及其連接件帶來的附加應力，因而加快了上述部位的故障頻率；而另一方面鞍座及其連接件的斷裂又反過來影響齒面的正常嚙合狀況，加劇齒輪傳動的沖擊振動，加速齒面的磨損和塑性變形，二者相互影響，最終形成一種惡性循環。
4、改進對策
(1)改大齒圈鞍座支撐結構為切向彈簧板支撐結構。
(2)改進齒輪材質并適當增加齒輪的硬度。
(3)適當增加齒寬。
(4)將齒輪原設計的10級加工精度改為9級精度。
(5)潤滑改為專用開式齒輪油的噴霧潤滑方式。
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