干燥烘干機是寧夏化工廠年產30萬t復合肥裝置的核心設備，由蘭州石油機械研究所設計，中國石油第二化建公司承擔建設制造和安裝。該設備自2004年11月投料試車以來，故障比較多。2004年的統計數據表明，干燥烘干機故障停機2 233h，占裝置停車檢修時間的45010以上，且干燥烘干機托輪軸及主減速機頻繁出現故障。現對故障情況介紹如下。
1、干燥烘干機支撐、傳動系統的基本情況
1.1設備技術參數
轉窯：窯體尺寸∮4200 mm×33 200 mm，物料流量230~270 t/h，物料相對密度0.85—1.1，轉速2.1r/min．斜度1.80。
電機：功率400 kW，電壓6000V，額定電流49.69 A，轉速990 r/min。
減速機：型號ZSY560-63-Ⅱ，速比i=63。
設備啟動方式：采用帶料啟動方式，正常啟動時，設備內部存有40一60t物料。
1.2設備結構
1)外形結構干燥烘干機簡體采用Q235A鋼板卷制拼焊成型。干燥烘干機由對開式直齒圓柱齒輪進行驅動，大齒輪安裝在彈簧鋼板上，齒圈與彈簧板之間用調整墊片調整簡體的同心。彈簧板通過墊板安裝在加厚簡體上，而簡體的軸向定位由進料端滾圈兩側的擋輪來調節和控制。
2)托輪支撐系統兩組托輪組支撐1個滾圈回轉，托輪采用鑄鋼件制成，托輪軸為45#鍛件，托輪與托輪軸之間采用過盈配合。
3)傳動系統設備運轉時，主電機啟動，主電機通過液力耦合器與主減速器相連，主減速器輸出軸與小齒輪之間為剛性聯軸節連接。主電機帶動主減速器、小齒輪、大齒輪回轉，從而拖動簡體轉動。
2、干燥烘干機支撐托輪系統、傳動系統故障狀況
2.1支撐托輪系統故障狀況
干燥烘干機托輪軸在2005年總共發生3次斷裂：2005年4月1日遠離齒圈的支撐托輪軸斷裂，斷裂截面為∮200 mm與∮250 mm的臺階截面；2005年7月11日和9月5日近齒罔的支撐托輪軸斷裂，斷裂截面也為∮200 mm與∮250 mm的臺階截面。
托輪軸應該只承受徑向載荷，運行2個月就發生斷裂，從斷口分析看是典型的交變彎曲載荷作用。下的軸疲勞斷裂。
2.2傳動系統故障狀況
1) 2005年5月9日，干燥烘干機減速器高速軸發生斷裂事故，斷裂截面為∮75 mm與∮100 mm的臺階截面。
2) 2005年12月24日，干燥烘干機減速器Ⅱ級齒輪軸發生齒輪從齒根折斷事故。
3、故障原因分析．
3.1托輪軸斷裂分析
1)材料原因托輪軸所選材料為45#鋼鍛件，是軸最普遍選用的材料，為了保證材料具有良好的機械性能，需進行調質熱處理。第一次托輪軸斷裂后，委托蘭州石油化工機械設備t程集團公司測試中心對軸進行斷口分析，分析結論為該軸屬于疲勞斷裂，主要因不符合調質熱處理工藝條件所致。
2)托輪軸的加工原因軸類的加工精度、裝配精度對軸的承載能力影響極大。其軸肩處的過渡圓角、表面粗糙度對軸的疲勞強度、疲勞壽命影響非常大。對于該托輪軸，∮250 mm外圓與4200 mm外圓軸肩，原過渡圓角設計為R=4mm，而實際加1=的過渡圓角為R=O，軸的抗疲勞性差。
3)設備簡體的加工原因 干燥烘干機為大型回轉設備，筒體各筒節的同軸度、圓度對設備回轉的平穩性影響很大。按照設計要求，滾圈加厚筒節上焊接墊板，墊板外圓經加工后，設計厚度為20 mm，設計要求筒體圓周長度的極限偏差為-2—+8 mm，截面圓度誤差不得大于6 mm。制造中加厚筒節、簡體直徑與圓度超差，造成簡體的同軸度、外圓跳動量超差，由此給傳動和支撐系統造成的附加沖擊載荷，對傳動精度也有影響。根據偏心載荷的計算數據，滿足設計規范時簡體偏心量不超過4 mm，動載荷僅為255 700 N，但筒體偏心量超過8 mm時，引起的動載荷將達到511410N。
綜上所述，托輪軸運轉期間，不僅承受由滾圈作用到托輪外圓上的正壓力引起的對稱交變循環載荷，而且承受啟動過程中由于慣性產生的瞬間沖擊載荷，以及由于筒體制造偏差造成的偏心載荷。3種載荷疊加作用，改變了軸的疲勞循環特征，在正常交變載荷的基礎上疊加了脈沖載荷，改變了軸的交變載荷循環周期。啟動及偏心引起的沖擊載荷造成軸橫截面的應力水平較高，材料的疲勞壽命較低。
3.2減速器高速軸斷裂及Ⅱ、Ⅲ級齒輪軸磨損分析
減速機在設計選型方面是否存在能力偏小，減速機所能承受的負荷比實際生產中的負荷是否偏小，需設計單位進行校核；液力耦合器在本次斷軸和上次托輪軸斷裂時，其易熔塞沒有熔化，沒有起到保護作用，液力耦合器選型是否過大，需設計單位重新進行校核。現對減速器功率進行簡單校核。
減速機承受中等沖擊載荷，取工況系數kA-1.5；干燥烘干機屬復合肥關鍵設備，減速機失效會引起設備、生產線停產，取安全系數ks= 1.5；電機功率P2按額定功率298 kW，則減速機計算功率(%)為：
根據式(l)，若電機功率P2分別按額定功率298 kW的70%計算，或按經驗公式計算為387 kW，則減速機計算功率分別為469.4 kW、871kW。
按設計原則要求：P2m<PJ（P1為減速機的公稱輸入功率）。我廠干燥烘干機傳動減速機速比63，經查公稱轉速n，=1 000 r/min時，PJ=420 kW，現轉速nl- 990 r/min，折算減速機輸入功率：
P1= 420×990/1 000= 415,8 kW
顯然Pl< P2m，不能滿足設計要求，原設計選型的減速機功率小了，不能保證裝置長周期運行。
所以干燥烘干機減速器高速軸斷裂及Ⅱ、Ⅲ級齒輪軸磨損原因主要是減速器設計功率偏小。
4、解決方法
4.1托輪軸斷裂的解決方法
1)軸結構取消原來軸上的定位軸套，將托輪與軸的過渡配合改為過盈配合，將原支撐托輪軸截面由∮200 mm改為∮240 mm，以增加軸的強度；改進軸肩處過渡園角的結構，降低應力集中，提高軸的疲勞安全系數。
2)改變軸的材質把原來45#鋼改為42CrMo，以提高軸的整體強度。
4.2減速器高速軸斷裂及Ⅱ、Ⅲ級齒輪軸磨損的
解決辦法
將高速軸截面直徑由∮75 mm改為Ø96 mm，以增加軸的強度。若要徹底解決齒輪軸磨損問題，必須更換大功率的減速器。
