1、前言
    回轉窯是氧化球團、直接還原、水泥焙燒等工藝的關鍵設備，廣泛應用于鋼鐵、有色冶金、化工、礦山、建材等行業。回轉窯采用大型回轉筒形結構，主要用于物料焙燒，在1：況條件下，窯內溫度一般介于800～1 200 ℃之間。傳統設計的回轉窯一般采用固定齒輪傳動，由于受簡體變形、制造、安裝調整和使用環境等諸多因素的影響，固定齒輪副嚙合工況十分惡劣，設備故障多，作業效率低，嚴重影響企業的正常生產和經濟效益。針對上述問題，在多年經驗積累的基礎上，中冶長天公司機械設計分院成功地開發出回轉窯柔性傳動裝置，后又經多次完善與改進，現已很好地解決了固定齒輪傳動存在的問題。
2、固定齒輪傳動存在的問題
    傳統設計中回轉窯所采用的固定齒輪傳動方式為電動機一減速器一開式齒輪副。開式齒輪副中大齒圈裝在簡體上，其中心隨簡體撓度的變化而變化，小齒輪支承在基礎上，其結構見圖1。

    由于回轉窯的特定結構，使得運行過程中大齒圈的回轉中心線不固定。如圖2所示，由于回轉窯中物料的波動、窯內溫度的變化等原因，使得運行過程中，回轉窯簡體會發生撓曲變形，其中心線最大撓度為AD。則大齒圈回轉中心發生變化，齒輪副中心距也隨之發生變化，從而導致大齒圈與小齒輪之間的齒側間隙變小，且簡體撓度越大，齒側間隙越小。為確保回轉窯在極限載荷、極限溫度時大、小齒輪之間能夠正確嚙合，必須人為增加大、小齒輪的齒側間隙，這使得正常生產狀態下，回轉窯大小齒輪間的齒側間隙過大，齒輪運行產生振動和噪聲。

    大齒圈在隨簡體中心線變化的同時，還產生一個相對于安裝平面的偏轉角口。大齒圈偏轉后，大、小齒輪的軸心線平行度降低，齒面在齒寬方向發生傾斜（見圖3），由此造成大、小齒輪在相互嚙合時輪齒之間產生偏載，加劇了齒輪的不均勻磨損，嚴重時還會出現輪齒折斷。

    此外，出于設備維護的需要，回轉窯需定期竄窯，竄窯時簡體將在回轉窯軸向方向產生約±60 mm的位移，窯內溫度的變化也使得回轉窯筒體產生一定的軸向位移，軸向位移帶動大齒圈沿軸向移動，造成大齒圈與小齒輪之間在嚙合面上產生相對滑動，加速輪齒的磨損。
3、BF型柔性傳動裝置的結構特點及應用
   針對固定齒輪傳動所存在的問題，結合回轉窯的工況特點，中冶長天公司研發出了一套BF型回轉窯柔性傳動裝置。該裝置主要由大齒輪、高速齒輪軸、低速齒輪軸、壓桿、箱體、掛輪及彈簧支承桿等組成，其結構簡圖見圖4。

    該柔性傳動的傳動方式為動力源一高速小齒輪軸一大齒輪一低速小齒輪軸一大齒圈。工作狀態下，驅動力矩由萬向聯軸器或直接由液壓馬達傳遞至高速齒輪軸1的軸端，高速齒輪軸通過齒輪副帶動大齒輪2轉動，大齒輪2與低速齒輪軸5同軸，并通過鍵聯接帶動低速齒輪軸5轉動，低速齒輪軸5與大齒圈嚙合，通過齒輪副將動力傳遞至大齒圈。高速齒輪軸1、低速齒輪軸5均安裝在箱體4上，箱體4通過掛輪3直接掛在大齒圈上，從而將大齒圈與低速小齒輪軸的嚙合力的徑向分力傳遞給大齒圈，成為系統內力，嚙合的切向分力則通過壓桿6、壓桿底座7傳遞給基礎。
    掛輪相對于掛輪軸的相位角是可調的，相位角不同，低速齒i輪與大齒圈的嚙合中心距就不同。低速齒輪軸與大齒圈之間的嚙合中心距由掛輪的相對位置確定，掛輪的調節范圍可滿足制造、安裝誤差的要求，并留有大、小齒輪齒面磨損后調整中心距的余地。在這種傳動形式上，所有傳動齒輪都掛在大齒圈上，可隨大齒圈一起移動，當大齒圈的位置發生變化時，傳動裝置的位置也隨之變化，而所有齒輪的相對位置卻不會變化，從而確保了在大齒圈位置發生細微變化時，低速小齒輪軸與大齒圈的中心距不變，確保了齒輪副處于正確的嚙合狀態。
    考慮到柔性傳動裝置懸掛于大齒圈上，造成大齒圈和回轉窯簡體的附加載荷增大，也使掛輪的輪壓增大，會影響其使用壽命。因此設置了彈簧支承桿8來平衡柔性傳動裝置懸掛部分的重量，消除附加載荷對回轉窯的不利影響。
    回轉窯柔性傳動裝置自1997年問世以來，已廣泛應用于國內外各種規格的回轉窯上。第一套柔性傳動裝置1997年投入使用，應用于北京密云10萬t/a直接還原回轉窯，現已使用11年，設備性能良好。相繼采用柔性傳動裝置的有柳鋼，武鋼程潮、昆鋼、江陰、新疆直還、銅陵等數十家冶金礦山企業。從這些企業的使用情況來看，采用了柔性傳動裝置的回轉窯，故障率明顯降低，作業率大幅提升，設備使用壽命普遍延長。柔性傳動裝置的使用，取得了很好的經濟效益和社會效益。以120萬t/a球團生產線為例，采用柔性傳動可為企業節省土建投資約35萬元，年節省維修費用20萬元左右，因回轉窯作業率提高創造的經濟效益十分可觀。
4、柔性傳動裝置的性能優勢
    柔性傳動裝置從根本上克服了固定齒輪傳動裝置的結構缺陷，與固定齒輪傳動裝置相比，傳動性能明顯改善，主要體現在以下幾個方面：
    (1)改善了傳動齒輪的嚙合狀況。由于柔性傳動裝置直接掛在大齒圈上，運行過程中，雖然大齒圈的位置不斷變化，但與其配對的齒輪副的中心距保持不變，確保了正常的嚙合側隙，使得齒輪副運行平穩。，通過掛輪還可對齒側隙進行適當微調，當側隙偏大或偏小時，可調整掛輪裝置達到較好的嚙合側隙。因此柔性傳動比傳統固定齒輪傳動的接觸精度高得多，大大改善了齒輪的嚙合偏載，降低了接觸應力，提高了齒輪的壽命。
    (2)軸承的承載能力增強。采用柔性傳動裝置，大齒圈的位置變化不會給配對齒輪產生附加載荷，低速小齒輪軸只受嚙合力作用，軸承的工作載荷下降，運行工況得到改善，使用壽命延長。
    (3)根除了輪齒折斷現象。由于柔性傳動裝置隨大齒圈一起移動，大齒圈與配對嚙合齒輪之間不會出現偏載，消除了因嚴重偏載而折斷輪齒的現象。
    (4)齒面磨損減輕，齒輪使用壽命延長。柔性傳動中消除了沖擊載荷，對齒輪副齒側間隙也采取了有效的保證措施，使齒輪副的嚙合條件得到改善。整套柔性傳動裝置與大齒圈隨動，當大齒函隨簡體產生軸向位移時，大、小齒輪齒面不產生相對滑動，齒面磨損明顯減小，可有效延長齒輪的使用壽命。
5、結語
    隨著液壓馬達技術的不斷發展，我公司設計的回轉窯柔性傳動已全部采用液壓馬達作為驅動設備。與傳統的電機相比，它能夠提供較低的輸入轉速，因此，設計中已逐漸開始采用單級柔性傳動代替雙級柔性傳動。單級柔性傳動裝置進一步降低了回轉窯的懸掛重量，結構更為緊湊。此外，隨著生產規模的日益擴大，傳動方式也由單驅動發展到雙驅動。
回轉窯BF型柔性傳動裝置以其獨創的懸掛技術，成功地解決了回轉窯及其類似設備的驅動問題，進一步完善與提升了回轉窯的裝備水平。隨著技術的進一步創新和改進，它必將在鋼鐵、冶金、礦山、建材、有色、化工等行業獲得更加廣泛的應用。
    三門峽富通新能源銷售回轉窯、烘干機、干燥機等機械設備。