退火工段伸缩缝处退火窑辊道地轴的处理

2014-04-15车兆华

建材世界 2014年1期

车兆华，徐乾，冯影

（1.蚌埠凯盛工程技术有限公司，蚌埠 233018；2.机电设备开发研究院，蚌埠 233018）

浮法玻璃退火窑是浮法玻璃生产线关键的三大热工设备之一，其传动辊道（以下称为退火窑辊道）是借助于玻璃带与输送辊道面之间的摩擦力，把玻璃带从锡槽连续拉引出来，经过渡辊台之后，依次通过退火窑的各区。通过对退火窑不同区段的温降实施技术调控，使连续玻璃带的内应力有控制地逐步降低，从而达到玻璃带的良好的退火状态，消除玻璃内应力对玻璃产品性能和质量的影响。在其退火的过程中，由于玻璃本身处于从熔融到硬化的温度状态下，退火窑辊道传动的稳定性和速度的一致性成为了该设备设计过程中考虑的技术关键点，否则会导致玻璃带表面划伤，严重时会产生断板、炸板等，使整条生产线无法正常生产。为了在退火窑辊道的设计中保证其传动的稳定性和速度变化的一致性，通常有以下两种方法：1）采用分散式设置多个传动站，通过增加伺服电机等电气控制手段来保证传输的稳定性和速度变化的一致性；2）采用连续传动轴传动来保证传动的稳定性和速度变化的一致性。如采用第一种方法则存在成本过高和控制难度增加的问题，从而难以控制整个辊道线速度使其保持一致，故我公司在退火窑辊道的设计中采用第二种连续轴的方法。

出于对退火窑辊道传动的稳定性和速度变化一致性的考虑，一般不建议在退火工段设置伸缩缝，但是有些情况下伸缩缝不可避免的存在，所以这就要求在退火窑辊道的设计中考虑在伸缩缝处地轴的处理问题。

1 伸缩缝对退火窑辊道的影响

首先向大家介绍下在车间楼面主体结构施工中为了消除混凝土结构应力产生的收缩而通常采用的两种结构。

一种为后浇带。后浇带是在建筑施工中为防止现浇钢筋混凝土结构由于温度、收缩不均可能产生的有害裂缝，其做法为：按照设计或施工规范要求，在基础底板、墙、梁相应位置留设临时施工缝，将结构暂时划分为若干部分，经过构件内部收缩，在若干时间后再浇捣该施工缝混凝土，将结构连成整体。后浇带的浇筑时间宜选择气温较低时，可用浇筑水泥或水泥中掺微量铝粉的混凝土，其强度等级应比构件强度高一级，可防止新老混凝土之间出现裂缝，造成薄弱部位。设置后浇带的部位还应该考虑模板等不同措施的消耗因素。

一种为伸缩缝。伸缩缝又称温度缝，其主要作用是防止厂房结构部分因气候变化而产生裂缝。其做法为：沿建筑物长度方向每隔一定距离预留缝隙，将建筑物从屋顶、墙体、楼层等地面以上构件全部断开，因浮法玻璃生产线退火工段基本上为钢结构，所以多数伸缩缝设置在有基础梁或者混凝土楼面的位置。建筑物基础因其埋在地下受温度变化影响小，不必断开。伸缩缝的宽度一般为2～3cm，缝内填保温材料，两条伸缩缝的间距在建筑结构规范中有明确规定。若建筑物平面尺寸过长，因热胀冷缩的缘故，可能导致结构中产生过大的温度应力，需在结构固定长度位置设缝将建筑分成几部分，该缝即为温度缝。对不同的结构体系，伸缩缝间的距离不同，我国现行规范《混凝土结构设计规范》GB 50010—2002对此有专门规定。

该文主要阐述的对象为对浮法退火窑辊道影响较大的伸缩缝，伸缩缝间距计算公式为

式中，Lmax为板或墙允许最大伸缩缝间距，m；H为板厚或墙高计算厚度或高度，m；L为底板或长墙的全长，m；Et为底板或长墙的混凝土龄期内的弹性模量，N/mm2；Cx为反映地基对结构约束程度的地基水平阻力系数；T为结构相对地基的综合温差，包括水化热温差，气温差和收缩当量温差，℃；εp为混凝土的极限变形值；α为混凝土或钢筋混凝土的线膨胀系数，取1.0×10－5。

根据计算此种伸缩缝在浮法玻璃车间钢筋混凝土地面以上大约每55m的距离布置一道，其宽度为30mm左右，其沿建筑物长方向伸缩的距离最多不超过±10mm。

综上所述，现在介绍一下伸缩缝对退火窑辊道设备的影响。如图1所示，车间地面伸缩缝处如果不处理会导致退火窑辊道横梁、油槽、油槽支架、传动轴在车间地面伸缩时受力变形进而影响生产，特别是会导致传动轴发生扭曲或者断裂，影响退火窑辊道传动轴传动的连续性和稳定性。

按照图2所示方法把退火窑辊道横梁、油槽、油槽支架、传动轴在车间地面伸缩缝处做断开分段处理，其中传动轴处设计成可伸缩的结构。该文重点分析其中传动轴伸缩结构的几种处理方法，其中主要是以万向节传动轴来实现。对于万向节传动轴在浮法玻璃生产线退火窑辊道上的应用，我们主要是利用了其可在同一直线上伸缩和可以在一定范围内变化一定角度的特性来处理车间地面伸缩缝伸缩时对传动轴的影响。

2 结构分析

在介绍了伸缩缝的概念及对退火窑辊道设备的影响后，现在再介绍几种可以消除伸缩缝对退火窑辊道影响的结构。

结构一如图3所示。在起初的设计中认为浮法玻璃生产线车间地面伸缩缝会由于车间温度变化产生沿车间长度方向的伸缩和高度方向的沉降（至于车间地面沉降的实际情况将在下文中详细叙述）。综上所述，故做如图3所示的处理结构，将图1中所示退火窑辊道传动轴分为两段断开的传动轴；左侧传动轴和右侧传动轴，同时用一种不可伸缩的鼓齿式联轴器连接，在车间地面伸缩缝因车间环境温度变化而产生伸缩时依靠滑键在鼓齿式联轴器内的法兰盘内的滑动来实现传动轴结构的可伸缩性与传递扭矩。该结构的特点是可以实现伸缩传动轴的功能，同时能满足车间地面沉降所带来的传动轴轴线不在同一直线上的问题。

结构二如图4所示。随着万向节传动轴在工业设备中使用的普及，在设计中也与时俱进采用了这一新型的结构，如图4所示结构将图1中退火窑辊道传动轴分为两段断开的传动轴；左侧传动轴和右侧传动轴，同时用一种不可伸缩的万向节传动轴连接，在车间地面伸缩缝因车间环境温度变化而产生伸缩时依靠件侧法兰盘与右侧传动轴中相连接的滑键来实现传动轴结构的可伸缩性与传递扭矩。该结构的特点是可以实现伸缩传动轴的功能，同时能满足车间地面沉降所带来的传动轴轴线不在同一直线上的问题。

结构三如图5所示。结构三存在一个问题，此结构必须用两个功能的部件来实现伸缩缝的伸缩与车间地面的沉降，所以结构比较复杂，因此在设计中采用了一种新型的可伸缩万向节传动轴来简化结构实现功能。如图5所示本结构将图1中退火窑辊道传动轴分为两段断开的传动轴；左侧传动轴和右侧传动轴，同时用一种可伸缩的万向节传动轴连接，在车间地面伸缩缝因车间环境温度变化而产生伸缩时依靠可伸缩万向节传动轴来实现传动轴结构的可伸缩性。该结构的特点是可以实现伸缩传动轴的功能，同时能满足车间地面沉降所带来的传动轴轴线不在同一直线上的问题。

结构四如图6所示。经过对多年来设计建造的众多浮法玻璃生产线的调查，发现伸缩缝处存在车间地面沉降现象的几率很小，故进一步优化了伸缩缝处的结构，如图6所示。该结构将图1中退火窑辊道传动轴分为两段断开的传动轴左侧传动轴和右侧传动轴，同时用一种轴套和滑键相配合来完成传动轴的连接，在车间地面伸缩缝因车间环境温度变化而产生伸缩时依靠滑键在左侧传动轴和右侧传动轴轴头处的键槽内的滑动和轴套的配合来实现传动轴结构的可伸缩性与传递扭矩。该结构的特点是结构简单成本较低可以实现伸缩传动轴的功能。