隧道窑内的轨道出现问题分析和预防措施

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隧道窑内的轨道出现问题分析和预防措施                                                                                            
笔者通过在烧结砖行业近15年的工作，接触到大、中、小不同断面和不同有效高度隧道式焙烧窑的设计图纸审查、施工管理、烧成工作的操作管理以及在使用过程中出现问题的决策、解决，体会最深且难以解决的是窑炉在使用过程中轨道，因无规律外伸变形，出现窑内轨道接头间断档等事故，以及脱轨而导致窑车不能正常运行，甚至被迫停窑维修。下面就隧道窑室内的轨道出现问题分析和预防措施谈些看法：轨道的受力及影响

1.轨道的受力分析
窑车是在外力的作用下通过钢制车轮与钢制轨道的滚动摩擦在窑内运行的，这样钢制轨道承受着窑车静止时的垂直压力，力的方向垂直向下；窑车运行时滚动摩擦力的反作用力，力的方向与窑车运行方向相反。
在特殊情况下，钢制轨道顶侧面还受导向约束轮的钢轨导向力即钢轨导向力。这个力的形成机理，当窑车轮的轴在支座的受到变形或轴承支架受损后，窑车运行时，导向约束轮给钢轨以横向力，钢轨同时给车轮一横向反作用力，迫使窑车改变方向运行，这个力就称钢轨导向力，力的方向是沿着车轴方向的。
2.导向力与钢轨侧磨
钢制轨道的侧磨的大小与导向力成正比，它还与轮缘角、钢轨水平方向的曲率半径、车载荷的大小、摩擦系数、固定车轴牢固程度等有关。在实际工作中人们无法改变车的载荷、摩擦系数，但是能在设计时提出钢轨平直标准进行量化和窑车车轴固定的优化，施工中调直并固定钢轨和车轮制作精度的提高；以及日常维修中及时把车轴固定牢靠。
3.钢轨导向力与脱轨
我国规定脱轨系数是作用在轮轨接触点的钢轨导向力与垂直力的比值来进行表示。钢轨导向力愈大，垂直力愈小，愈容易脱轨。引起钢轨导向力和垂直作用力变化的因素很多。如在线路方面轨道顶面高低不平，甚至有凹窝等不符合标准和水平不良，以及车轴固定不牢和轮缘角与轨道不吻合等，将引起窑车车架变形，导致车轴位移，增加导向轮的钢轨导向力，出现脱轨。
在正常焙烧过程中，隧道窑的轨道会无规律的向外伸长和脱轨问题的分析


1.引起轨道外伸因素
1.1设计方面的因素
1.1.1设计时轨道的选型，针对隧道窑断面和窑车的载重量（含自重），分别选型，选型是否合理；
1.1.2轨道间膨胀缝的留设尺寸大小是否合理；
1.1.3轨道的接头形式和轨枕的布置是否合理；
1.1.4窑车的车轮与轨道顶面接触时是否吻合，尤其是导向轮（约束轮）的轮唇与轨道顶面侧边缘是否吻合；
1.2施工方面的因素
1.2.1轨道安装长度尺寸及轨道的型号，轨道的材质是否达到设计要求；
1.2.2轨枕钢板的埋设尺寸及轨道接头的轨枕留设方式，U型螺栓的位置（含平行于窑炉中心线的轴向位置）是否位移及其配套的压紧板是否满足设计要求；一旦不满足设计和规范要求，日后会出现轨道外伸，逐步发展到轨道接头断档；
1.2.3轨道安装时水平度与轴线尺寸是否满足设计要求，轨道安装完毕后，是否加焊轨道挡铁；
1.2.4窑车在制作时的车轮与窑炉的轨道是否吻合；窑车在窑内运行时是否灵活自如，尤其是窑车运行时车轮轴与窑内轨道是否在空间上垂直成90度，车轴的延长线垂直于窑墙；否则就存在脱轨的隐患；1.2.5采购的窑车轮是否满足设计要求；1.2.6窑车制作过程中的边框砖是否超宽或过窄；
1.3窑炉使用操作方面的因素1.3.1窑车的砂封板与吃进窑炉砂封槽的石英砂内尺寸小，密封效果差，热辐射日积月累地作用到轨道上，使轨道存在变形的隐患；1.3.2窑车在运行一段时间后，使用单位进行窑车维修时，未按照设计要求摆放面砖和边框砖，造成边框砖尺寸或大或小，大则剐蹭窑墙，导致导向轮的轮唇受力，扭曲钢制轨道；小则造成窑车上的火下窜，致使钢制轨道受热膨胀，使轨道沿窑车沿着运动方向无规律延伸，轨道接头处就可能出现断档；1.3.3窑车之间的密封性能差，造成窑车上的火可能下窜，钢制轨道受热变形；1.3.4在日常操作中，风闸开启方式不正确，风机的频率配置不合理，尤其是随意关闭车底风，造成窑车上的火下窜，致使钢制轨道受热膨胀而无规律向外延伸。
保障措施在隧道式焙烧窑运行过程中，解决钢制轨道无规律外伸和脱轨的保障措施。
1.高度重视设计图纸，严格审核图纸，把问题消灭在施工前；
2.当前 隧道窑的断面宽度可分为：2.5m、3.0m、3.3m、3.6m、 4.6m、4.8m、6.9m、7.3m、9.2m、10.4m等不同宽度的隧道窑。通常情况4.6m断面宽以上的隧道窑（含4.6m），均选择22kg/m轻型轨道，有的选用30kg/m的重型轨道；4.6m断面以下隧道窑均选择18kg/m轻型轨道；2.5m断面宽以下选择15kg/m轻型轨道。轨道的定尺长度，通常根长为8m,10m,12m；为使轨道的膨胀控制在合理范围内，一般选择根长10m。对于22kg/m的轨道接头留有8-12mm的缝隙（缝隙内用高铝棉塞实、压紧）；对于18kg/m的轨道接头留有6-10mm的缝隙（缝隙内用高铝棉塞实、压紧）；轨道接头处埋设双轨枕板，接头设置在轨枕板上，以便于轨道膨胀自如；轨道接头有两种方式：一种是平口接头、另一种是斜口接头，在接头方向上斜口接头有利于平口接头，斜口接头的小角度方向要与窑车运行前进的方向一致，但是千万不要反向放置。3.施工方面的控制措施
3.1建设单位和监理单位，尤其是监理单位对轨道进场后，要抽样；
全面检验轨道的材质必须满足设计要求，轨道的外形尺寸，符合标准的方可进行下一步工序；
3.2捋清轨道的安装工艺，固定牢靠窑炉的纵向中心线。
以中心线为标准，划分轨道砼梁的 位置；支设的模板牢固且不变形，在模板上根据轨道的根长，按照设计要求标注轨枕板的中心位置和U型预埋螺栓的位置，注意双轨枕板的地方，不得遗漏；预埋轨枕板的锚铁与砼梁受力筋点焊牢固，U型螺栓也是如此固定；
3.3窑车制作结构是否合理，它将直接影响到轨道的使用。
其一，窑车的导向轮是有单边导向轮与双边导向轮之分的，轮唇与轨道的吻合合理与否，直接影响轨道是否受到侧向力，如吻合不合理，会导致轨道扭曲；其二，车轴与轨道的空间关系，也十分重要，车轴与车架联接零件---支座的位置关系和牢固程度是检查的重点；其三，窑车与窑车的接口处咬合时是否紧密，它会直接影响轨道面的正常工作温度高低；其四，轮轴内安装耐热轴承，而滚珠的间隙周边尺寸合理，有利于自由膨胀而自如滚动；其五，窑车接口处形态"V"型与"C"型相比，"V"型为最佳，但"V"型深度尺寸较"C"型要深10-20mm；为此除施工单位自检外，监理单位要进行旁站监理，留有文字和影像记录。
3.4对窑车底轨道的温度控制措施。
按要求车底风的温度要低于窑车轴承润滑剂的融点，以保证注入轴承内的润滑剂不融化，避免轴承被烧死，造成窑车卡在窑炉内。为此，一是确保车底送风道的畅通和避免中途的“跑、冒、漏”；二是经常巡视车底风出口处的温度，以不高于80℃为宜，但是也要看出风口是设置在烧成区域还在预热区域而区别对待，以及砖厂所在的地理位置和季节，灵活掌握；三是加强窑车的维修管理，做实维修记录，落实到人头，进行跟踪，达不到标准的严加考核；在维修后的窑车出车口两侧加装限制超宽装置；窑车维修后联合验收，以后在使用过程中，出现与窑墙磨擦碰撞和火烧窑车裙板、窑车与窑车接口处咬合不严等不达标现象，对参加验收者进行附带责任考核；
3.5防止脱轨重要保障措施：
a、在轨道施工中严格按照图纸要求操作，测量仪器在铺轨和调整轨道时，时刻不离的进行水平高程测量和经纬测量；b、在施工中图示位置对车轴的固定---支座的材料优劣的选择、车轮及其轴承的制作采购；c、在使用期间必须细心地维护窑车轮、轴及轴承，还有车轴的支座；d、一旦出现窑车轮转动不良，立即更换轴承并将及时场分析换下来的轴承，出现问题的原因，制定措施，防止以后再出现。因为不转动的窑车轮与轨道是滑动摩擦，通俗地讲是硬碰硬摩擦，容易造成轨道出现凹凸窝，导致轨道被不正常拉长；同时约束轮的轮唇也可能出现受力现象，导致轨道在横向水平导向力的作用下而变形，压紧板松动，长时间地在同一部位重复出现横向力，易造成固定压紧板的疲劳破坏而断裂，失去固定轨道的作用，存在了轨道接头断档的隐患；e、确保车架不变形，维修时多测量几次对角线的长度，看是否在允许误差范围内；重点是对窑车轮与窑车架联接机构零件进行检查维护，一旦发现车轮轴与轨道不成90度，立即调整联接零件，以防窑车在窑内左右摆动呈蛇形轨迹前行，而避免车上的火下窜使轨道膨胀外伸变形或脱轨。
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