化工回轉(zhuǎn)窯設(shè)計規(guī)定綜述1ppt課件

1、化工回轉(zhuǎn)窯設(shè)計規(guī)定綜述一、總那么二、筒體三、滾圈四、支承安裝的設(shè)計計算五、支承安裝六、光滑七、傳動安裝八、窯頭、窯尾及密封安裝九、熱平衡、熱效率計算一總那么1.0.1主題內(nèi)容 a.回轉(zhuǎn)窯是對散狀物料(顆粒狀、塊狀或粉料)或漿狀物料進展加熱處置的熱工設(shè)備.它屬于回轉(zhuǎn)類設(shè)備,回轉(zhuǎn)筒體具有一定的安裝斜度,通常筒體內(nèi)襯有耐火磚或設(shè)有內(nèi)件(如換熱設(shè)備、抄板等),以低速回轉(zhuǎn). b.本規(guī)定慨括了化工回轉(zhuǎn)窯的構(gòu)造計算、設(shè)計也就是說根據(jù)本設(shè)計規(guī)定和知的工藝條件可以進展回轉(zhuǎn)窯的設(shè)計和計算. c.本規(guī)定所說的化工回轉(zhuǎn)窯主要包括以下九大部件:筒體與內(nèi)襯、換熱安裝、滾圈、支承安裝、傳動安裝、窯頭罩、熄滅室、窯尾罩、加料

2、設(shè)備. 筒體與內(nèi)襯 筒體由鋼板卷成,是物料完成物理與化學反響地回轉(zhuǎn)容器,因此是回轉(zhuǎn)窯的基體. 由于回轉(zhuǎn)窯在化工過程中的作用不同,有的介質(zhì)溫度高達1450,且介質(zhì)往 往帶有腐蝕性,此時回轉(zhuǎn)筒體內(nèi)都需求襯有假設(shè)干層耐火資料-即窯襯,維護筒體和減少散熱損失. 換熱安裝 為了加強換熱效果,回轉(zhuǎn)筒體內(nèi)往往還設(shè)有各種換熱安裝,如鏈條、換熱管束、格板式換熱器等. 滾圈 筒體、物料、窯襯、內(nèi)件等一切回轉(zhuǎn)部分的分量經(jīng)過滾圈傳到支承安裝上.滾圈傳送的載荷可達幾百噸,其本身的分量有可達幾十噸,是回轉(zhuǎn)設(shè)備的最重要的關(guān)鍵零件之一. 支承安裝 支承安裝接受回轉(zhuǎn)部分的全部分量,由一對托輪軸承組和一個大底座組成.一對托輪支撐

3、著滾圈,既允許筒體自在轉(zhuǎn)動,又向根底傳送了具大載荷. 擋輪的作用是限制和控制回轉(zhuǎn)窯回轉(zhuǎn)部分的軸向竄動. 傳動安裝 傳動安裝的作用是經(jīng)過設(shè)在筒體中部的齒圈使筒體回轉(zhuǎn),通常齒圈經(jīng)過彈簧板與筒體相連.對直徑較大的回轉(zhuǎn)窯,為了便于內(nèi)襯的砌筑和檢修,通常都設(shè)有輔助傳動安裝.它主要由電動機、減速機、液力巧合器、聯(lián)軸器、傳動軸、軸承、小齒輪、機架等組成. 窯頭罩 窯頭罩是銜接回轉(zhuǎn)筒體頭端與流程中下道工序設(shè)備的中間過渡體.窯頭罩內(nèi)通常也襯有耐火資料,在靜止的窯頭罩與回轉(zhuǎn)筒體之間有密封安裝,通常稱為窯頭密封安裝.熄滅室 它是工藝所需的高溫氣體的發(fā)生器,與窯尾罩相連,內(nèi)襯有假設(shè)干層耐伙資料.窯尾罩 它是銜接窯尾端

4、與物料預處置設(shè)備以及煙氣處置設(shè)備的中間體窯頭罩內(nèi)通常也襯有耐火資料,在靜止的窯尾罩與回轉(zhuǎn)筒體之間有密封安裝,通常稱為窯尾密封安裝.加料設(shè)備 它是回轉(zhuǎn)窯的附屬設(shè)備,普通根據(jù)物料入窯形狀來選用喂料設(shè)備.1.0.2 本規(guī)定適用范圍:適用于任務壓力為微負壓或常壓的化工回轉(zhuǎn)窯及回轉(zhuǎn)設(shè)備,常用于煅燒、熄滅、復原、枯燥、冷卻等工藝過程.1.0.3 援用規(guī)范 a.GB/T12-1989 b.JB/T6402-1992 c.JB/T8853-2019 d.JB/T8854.2-2019 e.GB/T10095-2019 1.0.4 回轉(zhuǎn)窯分類 a.按窯體幾何外形來分:直筒窯、冷端擴展窯熱端擴展窯、兩端擴展窯.

5、b.按加熱方式來分:內(nèi)熱窯、外熱窯. c.按工藝作用來分:煅燒窯、熄滅窯、復原窯、枯燥窯、冷卻窯.二筒體筒體是回轉(zhuǎn)窯的基體,它應有足夠的剛度和強度.在安裝和運梳過程中應堅持軸線的直線性和截面的圓度,它關(guān)系到延伸回轉(zhuǎn)窯內(nèi)襯的壽命,減少暈轉(zhuǎn)阻力,及功率耗費,減輕不均勻磨損,減少機械缺點,堅持長期平安運轉(zhuǎn),因此非常關(guān)鍵,所以必需根據(jù)這一要求來設(shè)計窯的筒體. 筒體的剛度主要是筒體截面在具大的橫向切力作用下抵抗徑向變形的才干. 筒體的強度問題主要表現(xiàn)為筒體在載荷坐用下產(chǎn)生裂紋,尤其是滾圈附近的筒體.筒體在運轉(zhuǎn)過程中存在著相當大的應力,特別是軸向應力比切向應力大得多.因此在制造、安裝、運用和維修任務時應保

6、證和堅持筒體的直線性.2.1.1筒體的根本參數(shù) 筒體的根本參數(shù)主要有:物料在筒體內(nèi)的停留時間、填充系數(shù)f、筒體傾角、轉(zhuǎn)速n.a物料在筒體內(nèi)的停留時間: 物料在筒體內(nèi)的停留時間主要與筒體長度、內(nèi)徑、轉(zhuǎn)速、傾角、構(gòu)造(有無抄板、擋料板)及自然傾角等要素有關(guān). 物料在窯內(nèi)挪動的根本規(guī)律是隨著窯的回轉(zhuǎn),物料被帶到一定高度,隨后下落,由于窯是傾斜的,物料在滑落的同時就沿筒體軸線前進了一段間隔. 按筒體內(nèi)能否有抄板,分兩種情況來計算物料在筒體內(nèi)的停留時間.筒體內(nèi)無抄板的物料停留時間 =L(+24)/(324Dinsin) Di筒體內(nèi)徑,假設(shè)不是等徑窯,應分段計算;帶內(nèi)襯的窯應為襯后直徑.筒體內(nèi)無抄板的物料

7、停留時間=mkL/(Dinsin) m、k是系數(shù),它與物性參數(shù)、抄板方式、介質(zhì)與物料的流動方式親密相關(guān),除了按規(guī)定選取外,還應結(jié)合實踐,參考類似工況的回轉(zhuǎn)窯確定系數(shù)m、k的取值.b.填充系數(shù)f 窯某一截面上的填充系數(shù)f等于物料層所占有的截面積與窯整個截面積之比. 某一窯的平均填充系數(shù)f等于該段窯內(nèi)裝填物料占有體積與該段窯的有效體積(容積)之比. 填充系數(shù)f主要與構(gòu)造影響系數(shù)、物料處置量、物料的停留時間、物料的密度、筒體的長度及內(nèi)徑等因書素關(guān). f=2.1210-2k1G/(lDi2) Di筒體內(nèi)徑,假設(shè)不是等徑窯,應分段計算;帶內(nèi)襯的窯應為襯后直徑. 計算f時應思索窯內(nèi)物料的結(jié)塊等影響要素.

8、c.筒體傾角 窯筒體軸線與程度面的夾角為該窯的傾角. 傾角大小應根據(jù)筒體的長短、物料的流動性及物料的停留時間而定. 為便于計算,回轉(zhuǎn)窯的斜度習慣上取窯軸線的傾角的正弦值sin.d.轉(zhuǎn)速n 回轉(zhuǎn)窯轉(zhuǎn)動的速度稱為該窯的轉(zhuǎn)速.單位r/min. 回轉(zhuǎn)筒體的專速范圍為:0.410 r/min,常用13 r/min,設(shè)計轉(zhuǎn)速時應控制筒體外徑的圓周速度不超越1m/s,即2Rn/601m/s. 主要是由于大型回轉(zhuǎn)設(shè)備的直徑和長度都比較大，構(gòu)成回轉(zhuǎn)設(shè)備的筒體、齒圈、滾圈及內(nèi)部充填物料的質(zhì)量總和比較龐大，在轉(zhuǎn)動過程中所構(gòu)成的慣性也就比較大。假設(shè)回轉(zhuǎn)筒體外徑圓周線速度過快，特別容易產(chǎn)生振動而反過來影響傳動安裝和支撐

9、安裝的穩(wěn)定運轉(zhuǎn)，呵斥軸承等部件失效。 對帶內(nèi)襯的回設(shè)備，轉(zhuǎn)速過快而產(chǎn)生的慣性振動還會導制內(nèi)襯的松動和零落。2.1.2 支承檔數(shù)確實定 支承檔數(shù)按筒體內(nèi)徑及筒體長度的比值來確定,詳細取發(fā)見表2.1.2. 冷卻機、枯燥機的長徑比普通都小于12,通常都采用兩檔支承.2.1.3 筒體壁厚確實定-分齒圈、滾圈和其它部分處. 其它部分處筒體壁厚確實定又分帶內(nèi)襯和不帶內(nèi)襯兩種情況,分別見表2.1.3.1-1和表2.1.3.1-2.在選取直徑分界處筒體壁厚的時,盡量取大值. 齒圈和滾圈處筒體的壁厚通常是取其它部分處筒體厚度的1.42倍,主要以筒體計算結(jié)果為準,普通直徑3000以下的窯取小值,直徑3000以上的

10、窯取大值. 筒體加厚段的長度普通為滾圈寬度的2倍.即12m左右. 2.1.3 擋輪及齒圈位置確實定 a.擋輪位置確實定:當回轉(zhuǎn)設(shè)備支撐檔數(shù)為奇數(shù)時，通常擋輪設(shè)置在中間檔；當回轉(zhuǎn)設(shè)備支撐檔數(shù)為偶數(shù)時，通常擋輪設(shè)置在中間接近窯尾方向的第一檔 . 主要是由于筒體受熱要伸長,這樣可以減少累計伸長量,當然由于布置構(gòu)造等緣由,也有將擋輪設(shè)置接近窯頭方向的支承安裝,此時筒體在窯體上竄時受軸下拉力.b.齒圈位置確實定 為了使齒圈的嚙合少受熱膨脹的影響,齒圈應臨近帶擋輪的支撐安裝,其間隔近似等于窯筒體的直徑.2.1.5 筒體內(nèi)部安裝a.內(nèi)襯 內(nèi)襯的作用是維護筒體,使之免受高溫、介質(zhì)腐蝕、磨損,變減少散熱損失.

11、內(nèi)襯每隔23年就要大修一次,這主要取決于內(nèi)襯資料的質(zhì)量、砌筑施工質(zhì)量和操作穩(wěn)定性等要素. 常用耐火資料有:粘土質(zhì)耐火磚、高鋁質(zhì)耐火磚、耐火混凝土砌塊、鱗酸鹽耐火磚、鎂鋁磚、隔熱磚、碳素磚等.b.擋磚圈:其作用是將內(nèi)襯分成假設(shè)干個區(qū),分別固定.它是焊在筒體上的一組圓環(huán),厚度可取筒體厚度,但高度應為筒體內(nèi)襯厚度的1/31/2左右.c. 擋料圈 擋料圈可設(shè)置在窯頭,也可設(shè)在窯尾.設(shè)在窯頭的擋料圈用來防止物料倒流,其高度按照轉(zhuǎn)窯的填充系數(shù)及物料性質(zhì)來確定.設(shè)在窯尾的擋料圈主要是延伸物料停留時間,增大回轉(zhuǎn)窯的填充率.設(shè)計窯頭擋料圈時,應留意不要防礙加料安裝.d.導料螺旋e.進料安裝f.刮料器g.擋料板h

12、.抄板抄板的作用是將物料揚起,是物料松散構(gòu)成料幕,充分與氣體接觸換熱.抄板的型式:升舉式、扇方式、分布式等,以升舉式運用較多.抄板的固定:直接焊在筒體上、經(jīng)過焊在筒體上的銜接件用螺栓銜接.抄板的高度:主要是根據(jù)物性參數(shù)、筒體直徑、轉(zhuǎn)速等參數(shù)確定,普通都分好幾段.i.筒體接口主要是指測溫口、測壓口、取樣口、檢查孔等.筒體上普通不設(shè)人孔.2.1.7 測溫安裝 常用的是滑環(huán)測溫安裝,熱電偶接線經(jīng)過滑環(huán)與測溫儀表銜接,測出回轉(zhuǎn)窯上需求測出的各點溫度.滑可用2030mm紫銅棒煨制而成,環(huán)直徑取1.11.3Do.2.2 筒體的計算2.2.1 筒體的載荷計算:筒題上的載荷分為兩類,一類是沿筒體軸線方向的均布

13、載荷;另一類是它分布較短,簡化為集中載荷.a.筒體單位長度載荷: qs=0.242(Di+) N/m 由于筒體各段的厚度不同,應分段計算,另外思索筒體有內(nèi)件時可添加10%30%.b.筒體內(nèi)襯單位長度載荷: qc=3.08110-5c(Di-hi)hi N/m假設(shè)是多層內(nèi)襯應分層計算.c.筒體內(nèi)單位長度物料載荷: qu=7.70510-6fDio2 N/m留意窯內(nèi)能夠出現(xiàn)的最大填充率f.d.筒體內(nèi)單位長度抄板載荷: qf=7.70110-21Hn N/m 普通需求計算實踐抄板總分量再除以筒體長度.假設(shè)筒體內(nèi)無抄板,此項載荷就沒有.f.齒圈質(zhì)量 Gc=f1mB2df2 f1計算系數(shù)算系數(shù)、m齒圈模

14、數(shù)mm、B2-齒圈寬度mm、df2齒圈分度圓直徑mm. 剛計算時能夠不知道m(xù)、B2、df2,應參照類似回轉(zhuǎn)窯設(shè)備先假定一個m、B2、df2,按步驟向后計算,最終會計算出一個m、B2、df2,再將它們與前面的假設(shè)進展比較,假設(shè)差不多,闡明前面假設(shè)成立,否那么應反復上一假設(shè)過程,直到最終計算結(jié)果與假設(shè)相當時為止.2.2.2 筒體彎矩計算及應力校核a.筒體計算的概念 筒體截面剛度計算應是計算筒體的徑向變形,并使它不超越滿足運轉(zhuǎn)條件的徑向變形許用值. 筒體的應力普通有軸向應力和切向應力(實踐上的應力不限于此,遠比這要復雜得多).由筒體的軸向彎曲可以斷定的存在, 由筒體橫截面變形可以斷定的存在. 鋼制圓

15、筒橫臥置放于地面上時,在自重作用下,在其底部會產(chǎn)生數(shù)值很可觀的切向彎曲應力.對于回轉(zhuǎn)窯,因添加了內(nèi)襯、物料、齒圈等各項載荷,支承情況與自在臥置完全不同,對這種情況下的切向應力雖有幾種分析方法,但都不怎樣成熟,目前也不適用于設(shè)計計計算,因此國內(nèi)外至今任沿用一定的假設(shè)條件下的軸向應力計算的方法,在統(tǒng)計根底上確定許用應力,經(jīng)過軸向應力計算來間接保證徑向變形和切向應力滿足剛度和強度要求.b.三個假設(shè)條件將筒體視為圓截面程度延續(xù)梁,不計傾角影響,也不計筒體截面變形后對截面模數(shù)的影響.不計物料重心對筒體軸線的影響,不計筒體所受扭矩.按靜載荷計算.c.進展筒體計算的主要目的 驗算強度-變形條件,以確定所選的

16、筒體厚度能否適宜.根據(jù)計算結(jié)果,調(diào)整各跨跨度 ,使之滿足等支反力原那么使各支座反力趨于接近,從而使支承安裝的設(shè)計得到一致;其次是滿足等彎矩原那么,使各支座截面彎矩趣于接近,防止為了滿足個別截面的要求而加厚筒體.支承檔數(shù)較少時,由于構(gòu)造上的緣由,上述原那么不易實現(xiàn),不用強求.為支承部件及根底提供設(shè)計載荷.d.雙支座筒體彎矩的計算支點位置確實定 支點位置除思索構(gòu)造要求外,應按等彎矩原那么設(shè)計. 對于等直徑的懸伸段構(gòu)造簡單的,可近似取l1=l2=0.21L.支座反力的計算F1=Lq(L/2-l2)+Fca/(L-l1-l2) N;F2= Lq(L/2-l1)-Fca/(L-l1-l2)+Fc N;彎

17、矩的計算支座處的彎距M1、M2M1 =q/2l12; M2 =q/2l22;跨間最大彎矩Me=-q/2(l1+e)2+eF1跨間最大彎矩發(fā)生在筒體內(nèi)剪力燈于零的地方即F1=eq+l1qe.筒體的應力計算及校核支座處的軸向彎曲應力1 跨間最大彎曲應力ef.三支點以上(包括三支點)筒體彎矩計算三彎矩方程對于m+2檔支承(即m+1跨)的筒體,可以簡化為一個m次超靜定延續(xù)梁,它的兩端是懸伸梁,對每一個中間支座(2,m+1)均可列出一個三彎矩方程式(彎矩以梁下側(cè)纖維受拉為正)Ln-1Mn-1/In-1+2(Ln-1/In-1+Ln/In) Mn+LnMn+1/In=-6Bn-1/In-1-6An/InB

18、n-1跨度Ln-1上的虛載荷n-1在該跨右支座產(chǎn)生的虛反力;An-跨度Ln上的虛載荷n在該跨左支座產(chǎn)生的虛反力;Mn-1、M n 端支座彎矩,以在簡化載荷時求得.對m個中間支座可列出m個聯(lián)立方程,從而求得m個未知的支座截面彎矩.截面慣性矩I按跨間筒體厚度計算,滾圈下加厚段的影響不計.對三檔支承的窯,即m+2=3,m=1,近中間一個支座的彎矩M 2未知.M 2 =-6B n-1 -6A n-M 1l 2 -M 3l 3/2(l 2 +l 3)支座反力的計算第n個支座的反力Fn=Fa+FbFa作用在n支座左面跨度的支座彎矩及載荷引起的反力;Fb作用在n支座右面跨度的支座彎矩及載荷引起的反力;附加彎

19、矩的計算 附加彎矩是由于托輪安裝位置不準確或支座沉陷引起的.g.應力計算與校核 計算公式同兩彎矩方程h.筒體變形計算筒體軸線撓度跨間最大撓度ymax計算按表2.2.4.1分別計算后再疊加.懸伸段端部撓度ye的計算ye=le0-y0Y0按表2.2.4.1(2)計算許用撓度ym的計算跨間許用撓度ym=310-4L懸伸段許用撓度ym=4.510-4le筒體截面變形計算與校核筒體徑向變形量用橢圓度e1來衡量e1=8.1410-14QcRc3/EI筒體徑向變形量校核e1e1=1.510-3Dii.筒體安裝尺寸的計算筒體熱膨脹量的計算:計算熱膨脹量以臨近齒圈的托輪為基準根底程度間隔及標高尺寸計算:計算根底

20、程度間隔及標高尺寸時必需思索筒體的安裝斜度及熱態(tài)任務的膨脹量. 計算回轉(zhuǎn)設(shè)備的熱膨脹量的一個目的是為了協(xié)調(diào)回轉(zhuǎn)設(shè)備在運用形狀與安裝形狀下滾圈與支撐安裝的接觸長度，確保支撐安裝處于有利的受力形狀下任務。三、滾圈回轉(zhuǎn)設(shè)備的滾圈對回轉(zhuǎn)筒體的主要作用是支撐和剛性加強作用. a.滾圈構(gòu)造滾圈的截面方式可分為:矩形截面和箱形截面.矩形滾圈:其截面是實心矩形,外形簡單,由于截面是整體的,鑄造缺陷相對來說不顯得突出,裂痕少. 矩形滾圈可以鑄造,也可鍛造.但兩者價錢相差比較大.箱形滾圈:其截面是空心箱形,外形比較復雜.其剛性較大,有利于加強筒體剛度,與矩形滾圈相比,可節(jié)約資料.但由于外形比較復雜,鑄造時在冷縮過

21、程中易產(chǎn)生裂紋等缺陷,它有時導致橫截面斷裂.剖分式滾圈:將滾圈分成假設(shè)干塊,用螺栓銜接成整體.有分成兩塊的,也有分成四塊的.它增大了機械加工量、剛性比整體滾圈差得多、它對筒體的加固作用也將大大減弱,特別是銜接處的部分剛性特差,易產(chǎn)生早期破壞.滾圈與筒體的結(jié)合化:為了簡化制造、安裝,加強筒體剛性,可采用滾圈與筒體加厚段(滾圈下)合在一同的構(gòu)造.箱形鋼板焊接構(gòu)造,整體鑄鋼構(gòu)造.b.滾圈尺寸滾圈外徑Dr與截面高度H確實定.設(shè)計時參照表3.1.2.1選取,對無內(nèi)襯的回轉(zhuǎn)窯, Dr/Di可根據(jù)情況適當減少.滾圈的寬度Br滾圈的寬度Br必需滿足其與托輪之間的計算接觸應力滾圈資料的許用接觸應力,且滾圈的寬度

22、Br比托輪的寬度Bt寬3040mm.c.墊板 墊板用來將筒體載荷傳送到滾圈上,使筒體不直接與滾圈相磨損.但墊板之間的空隙添加了滾圈的散熱面積. 墊板的數(shù)量與尺寸 墊板的數(shù)量按筒體外徑圓周每隔300400mm(弧長)設(shè)置一塊.普通墊板的寬度占其所在的整個圓周長的6070%。 墊板的寬度 b=2(Di+2)/3n 墊板的長度a=2(2030)+2b0+Br b0擋板寬度 墊板的厚度取1.11.3倍滾圈處的筒體厚度,并留有加工余量.墊板與筒體的焊接 焊接高度不大于墊板厚度的一半; 墊板與筒體焊后必需進展外圓加工,外圓應與筒體同軸,同軸度公差為0.0015Di,且不得大于3mm.滾圈與筒體墊板之間的安

23、裝間隙是根據(jù)滾圈安裝處的筒體壁溫及他們的加工精度來確定的。d.擋板 -擋板 的作用是限制滾圈在筒體的軸線方向的位移.擋板的方式分為擋塊式、支耳式、擋圈式.擋板尺寸-擋板的高度不大于滾圈高度的1/2,長度以保證與墊板的焊接方便為宜.擋板數(shù)量與分布-擋板數(shù)量與墊板數(shù)量相等,在滾圈兩側(cè)交錯布置.e.滾圈在筒體上的固定方式松套式-滾圈內(nèi)徑與墊板外徑間留有間隙.合理選擇間隙的大小,即可控制熱應力,又可充分利用滾圈的剛性使之對筒體起加固作用.鉚固式用鉚釘把滾圈、墊板與筒體鉚固在一同.楔鐵式-經(jīng)過一組組帶有斜面的楔鐵把滾圈固定在筒體上.滾圈內(nèi)徑必需加工成斜面,楔鐵必需有足夠的硬度,且楔鐵與筒體的焊接順序很重

24、要 f.滾圈與墊板安裝間隙滾圈與筒體墊板之間的安裝間隙是根據(jù)滾圈安裝處的筒體壁溫及它們的加工精度來確定的.普通高溫段間隙較大,低溫段間隙較小.安裝間隙c=1/2Dri (t1-t2).滾圈的設(shè)計計算a.滾圈與托輪的資料關(guān)于二者資料的組合有兩種觀念:一種看法以為滾圈大而重,不易改換,為延伸其運用壽命,滾圈的資料應比托輪好,即滾圈的硬度應比托輪高;另一種看法以為托輪轉(zhuǎn)速比滾圈高,點蝕和磨損快,而托輪外表損壞后又會影響滾圈的壽命,因此托輪的硬度應比滾圈高. 目前國內(nèi)大部分采用滾圈資料的硬度應比托輪低. 滾圈的常用資料為：鑄造碳素鋼和鑄造合金鋼.b.滾圈與托輪的接觸應力的計算與校核滾圈與托輪資料不同時

25、的接觸應力的計算見3.2.2.1-1;滾圈與托輪資料一樣時的接觸應力的計算見3.2.2.1-2.c.接觸應力的校核滾圈與托輪的接觸應力差值滾圈與托輪或擋輪之間的外表硬度HB不能一樣主要有兩個緣由: 由于滾圈與托輪的直徑大小比普通為2.34之間，也就是說在運轉(zhuǎn)過程中托輪與滾圈的轉(zhuǎn)速比為2.34，托輪上的某定點受磨擦的時間比滾圈上的某定點長42.3倍，思索等壽命設(shè)計原那么，滾圈與托輪之間的外表硬度不能一樣。 在運轉(zhuǎn)過程中，滾圈與托輪擋輪的接觸面上的接觸應力較大，假設(shè)兩物體的外表硬度相等，那么接觸面會發(fā)生“脫皮景象。滾圈與托輪資料的許用接觸應力值見表3.2.2.2. 當滾圈資料用ZG42CrMo時,

26、正火處置后其硬度HB200220,此時配對的托輪擋輪的資料也用ZG42CrMo,調(diào)質(zhì)后其外表硬度HB230.此時ZG42CrMo的許用接觸應力c=441MPa,許用彎曲應力w=98MPa.d.彎曲應力的計算與校核.滾圈松套于墊板無間隙構(gòu)造彎曲應力計算.載荷分布 滾圈與墊板的接觸沿圓周延續(xù).滾圈上的彎矩計算滾圈上最大彎矩的計算 Mmax=8.6110-5QcRc Nm彎曲應力的校核見3.2.3.1-4判別某一回轉(zhuǎn)設(shè)備的滾圈截面設(shè)計能否合格主要看滾圈的接觸強度和彎曲強度的計算結(jié)果能否合格且適中。固定于筒體上的滾圈彎曲應力計算.均布載荷滾圈上的彎矩最大彎矩彎曲應力計算與校核按(3.2.3.1-46)

27、.四、支承安裝的設(shè)計計算托輪布置及受力分析a.兩托輪中心線與筒體截面中心連線的夾角普通為60,也有不是60的,即托輪采用非對稱的布置方式，這樣可使兩側(cè)的托輪在運轉(zhuǎn)時所受的磨擦力相等，即使得兩側(cè)托輪的運轉(zhuǎn)壽命相當。b.托輪徑向力分析 徑向力Nt=(Q+Qr)cos/2cos 由于cos近似等于1,所以: Nt=(Q+Qr)/2cos FH= Ntsina Fv= Ntcosa+QtC.托輪軸向力分析見圖4.1.4所示下滑工況 上竄工況停窯工況d.接觸應力計算托輪接觸應力計算公式同滾圈接觸應力計算公式.(二)托輪設(shè)計計算a.托輪直徑滾圈直徑與托輪直徑之比宜取:i=Dr/Dt=2.34;b.托輪的寬

28、度托輪的寬度應滿足以下三項要求:任務形狀時托輪與滾圈應堅持全接觸.由于筒體的熱膨脹及托輪底座的安裝誤差,托輪的寬度應大于滾圈寬度50100mm.當窯體較長和任務溫度較高時,應驗算冷態(tài)時滾圈與托輪的接觸寬度不小于滾圈寬度的3/4.c.托輪軸根踞托輪軸轉(zhuǎn)與不轉(zhuǎn)分為轉(zhuǎn)軸式構(gòu)造和心軸式構(gòu)造.轉(zhuǎn)軸最大彎矩: Mmax=1/4Nt(L-b)心軸最大彎矩: Mmax=1/4Nt(L1-b1)轉(zhuǎn)軸式構(gòu)造與心軸式構(gòu)造的最大區(qū)別是:轉(zhuǎn)軸式構(gòu)造的軸承裝在軸的兩端,心軸式構(gòu)造的軸承裝在軸的中間.轉(zhuǎn)軸式構(gòu)造的托輪適用于直徑和載荷較大的窯,心軸式構(gòu)造的托輪適用于直徑和載荷較小的窯,普通直徑400mm以下的托輪安裝為心軸式

29、構(gòu)造,直徑大于400mm的托輪安裝為轉(zhuǎn)軸式構(gòu)造.托輪安裝的軸承有用滑動軸承,也有用滾動軸承.主要看托輪所受的載荷大小,普通不帶內(nèi)襯的窯托輪安裝用滾動軸承,帶內(nèi)襯的窯托輪安裝用滑動軸承. 滾動軸承托輪組具有構(gòu)造簡單、維修方便、摩擦阻力小、減少電耗及制造簡單等優(yōu)點. 滑動軸承托輪組隨然構(gòu)造復雜、維修困難、摩擦阻力大,但因承載才干大,造價低而往往用于載荷較大的回轉(zhuǎn)窯.托輪軸直徑 心軸式托輪軸直徑計算公式見4.2.3-4 轉(zhuǎn)軸式托輪軸直徑計算公式見4.2.3-5校核軸的疲勞強度,驗算平安系數(shù)心軸式計算公式見4.2.3-7;轉(zhuǎn)軸式計算公式見4.2.3-6.21NNN滾動軸承的選用 計算滾動軸承的額定動載

30、荷,托擋輪滾動軸承的額定壽命可取510年,每年按7500小時計.(三)擋輪設(shè)計a.擋輪的根本參數(shù)擋輪的半錐頂角 為減少擋輪與滾圈接觸面之間的滑動磨擦損失,擋輪和滾圈間應是兩個錐體作純滾動,即兩個錐體有公共頂點.即擋輪的半錐角是根據(jù)擋輪與滾圈的幾何關(guān)系確定的。只需當擋輪的半錐角的正切值等于擋輪與滾圈的直徑比時，才干保證在回轉(zhuǎn)設(shè)備運轉(zhuǎn)過程中，擋輪與滾圈之間的運動是相對滾動。 擋輪的半錐頂角普通=1018擋輪的厚度h可根據(jù)配對的滾圈的截面高度H確定. h=(1/32/3)H.b.擋輪推力Fad普通機械擋輪推力取下面兩式中的大值. Fad=fG0/cos-G0sina Fad=G0sina液壓擋輪推力

31、Fad=(1.21.5)G0sinac.接觸強度條件見式4.3.1.3d.擋輪直徑見式4.3.1.4回轉(zhuǎn)窯是傾斜安裝的,由自重及磨擦產(chǎn)生軸向力,又因滾圈和托輪軸線不平行而產(chǎn)生附加軸向力.形大體重的筒體的軸向位置難于固定,應允許筒體沿軸向往復竄動.為了使寬度不等的托輪和滾圈的任務外表磨損均勻,也要求筒體能軸向往復竄動.竄動周期普通為每班12次. 擋輪的作用是限制筒體軸向竄動(普通機械擋輪)或控制筒體軸向竄動(液壓擋輪). 普通機械擋輪成對安裝在與齒圈臨近的滾圈兩側(cè),擋輪能否轉(zhuǎn)動成為筒體上竄或下滑的標志,因此亦稱為信號擋輪.實踐操作中,應防止使上擋輪或下?lián)踺嗛L時間延續(xù)轉(zhuǎn)動. 普通機械擋輪在任務時僅

32、能起到限制筒體的軸向竄動,沒有其它作用力來推進筒體向上竄動,必需靠托輪軸線與滾圈軸線的不平行安裝來產(chǎn)生上竄力.五、支承安裝 a.支承安裝包括托輪、擋輪、軸、軸承及其支承底座等.b.托輪安裝接受整個窯回轉(zhuǎn)部分的分量(主要是筒體、內(nèi)襯、窯內(nèi)換熱安裝、物料、滾圈、齒圈),并使筒體、滾圈能在托輪上平穩(wěn)轉(zhuǎn)動.及為化工回轉(zhuǎn)窯的支承安裝的規(guī)范系列,設(shè)計中應優(yōu)先選用.-HG21546.1-93.-HG21546.2-93.-HG21546.3-93.c.支座受力分析軸承座傾覆力, 軸承座軸向推力,調(diào)整托輪軸承座時的推力,支座不傾覆的條件, 六、光滑要使回轉(zhuǎn)窯長時穩(wěn)定運轉(zhuǎn),各運轉(zhuǎn)部件堅持良好的光滑條件是非常重要

33、的一環(huán).回轉(zhuǎn)窯的轉(zhuǎn)動部件比較多,且具有如下特點:低速重載,環(huán)境溫度高，筒體外表溫度高達200；環(huán)境粉塵多，傾斜安裝低端軸承易漏油。a.光滑油(脂)的選用原那么低速、重載、溫度高、有沖擊載荷的用粘度大的光滑油,高速、輕載、溫度低時應選用粘度小的光滑油,接受壓力大的機件選用耐高壓的光滑油,機件受溫度影響大時,除粘度外,還應思索光滑油的閃點和凝固點.b.在以下條件下宜選用光滑脂:防止灰塵進入軸承內(nèi)的部件;不需求經(jīng)常檢查的地方;某些低速、重載和溫度高的機件.在潮濕的環(huán)境中,應選用鈣基光滑脂,在高溫條件下必需選用鈉基光滑脂.回轉(zhuǎn)設(shè)備的傳動件的光滑主要是指軸承、托擋輪與滾圈及大小齒輪之間的光滑。其中滾動軸

34、承主要采用光滑脂，托擋輪與滾圈之間主要采用石墨塊光滑，大小齒輪之間采用緊縮空氣噴油光滑和小齒輪帶油光滑。七、傳動安裝 回轉(zhuǎn)窯傳動安裝的特點是減速比大?；剞D(zhuǎn)窯低速級(即筒體)轉(zhuǎn)數(shù)多半為11.5r/min,不超越3r/min,而枯燥機和冷卻機的轉(zhuǎn)速普通不超越6r/min,因此力矩很大,需求的傳動部件尺寸很龐大.a.傳動安裝的根本要求足夠的傳動功率,先進而簡約的傳動系統(tǒng),運轉(zhuǎn)可靠、操作簡單、維修方便,對采用調(diào)速的要有足夠的調(diào)速范圍,為了平安維護和檢修需求,應設(shè)置輔助傳動安裝.b.傳動系統(tǒng)闡明主傳動系統(tǒng)是:主電機、液力巧合器、主減速機、聯(lián)軸器、齒輪與齒圈、筒體.c.傳動方式隨著窯直徑的加大,傳動功率也

35、要求越來越大,以前由于大功率大速比減速機的設(shè)計制造存在困難,較大的窯都采用雙傳動.雙傳動的特點:減輕齒圈的分量;單側(cè)傳動件發(fā)生缺點時,可降低產(chǎn)量用另一側(cè)傳動繼續(xù)運轉(zhuǎn);嚙合的齒對數(shù)添加,傳動更平穩(wěn);零部件數(shù)量添加,添加了安裝和維修的任務量;雙傳動兩側(cè)的電機必需是同步的-電動機需求采用直流電源驅(qū)動.目前,隨著冶煉技術(shù)和熱處置工藝技術(shù)的不斷開展,齒輪和傳動軸的資料的機械性能得到大大的提高,大功率、大速比的減速機制造才干也有了突飛猛進的開展,并且引進國外先進技術(shù)的減速機也非常方便,因此在進展傳動安裝設(shè)計時,大多數(shù)采用單傳動,而不是雙傳動.d.在回轉(zhuǎn)設(shè)備的傳動安裝中，主電機與主減速機之間的限矩型液力巧合

36、器的主要作用是： 輕載或空載啟動電動機和逐漸啟動大慣量負載，提高異步電機的啟動才干； 防護動力過載，維護電動機； 可隔離振動，緩和沖擊； 可方便實現(xiàn)離合。e.輔助傳動輔助傳動的作用是當主電機或主電源發(fā)生缺點時,定期轉(zhuǎn)動窯以免筒體應上下溫差呵斥彎曲,并確保砌筑、安裝或檢修時能使筒體停留在某個指定的位置.輔助傳動與主傳動電機電源應分開設(shè)置,輔助電機與輔助減速機之間應設(shè)有制動器.以防窯在電動機停轉(zhuǎn)后由于在物料、內(nèi)襯的偏重作用下反轉(zhuǎn).窯的反轉(zhuǎn)速度接近甚至超越正常轉(zhuǎn)速,此時減速機變成了增速機,如不加以制動,能夠會影響電機.在輔助減速機與主減速機之間應設(shè)有離合器,在窯正常轉(zhuǎn)動時使輔助傳動與主傳動脫開.在離

37、合器未脫開的情況下,輔助傳動與主傳動不能同時轉(zhuǎn)動,因此輔助傳動與主傳動的電機應有電氣聯(lián)鎖.為了保證平安可靠,在離合器與主電機之間還應有機械電氣聯(lián)鎖安裝,以防在離合器未脫開時啟動主電機.離合器分為手動牙嵌式離合器、柱銷式離合器、電磁離合器、超越離合器等.超越離合器可將輔助電機的力矩傳入主減速機,假設(shè)主減速機按同一方向驅(qū)動主減速機的自動軸,離合器將處于脫離形狀,起到脫開兩者作用.f.傳動功率的計算:根本公式: N=N1+N2N1= 0.086(Di3Li)nsin3sinN2=(6.01610-2PDrdnf)/DtND= C1 C1 N佐野公式杜馬公式N=0.0184KD3LnfND=KiD閱歷

38、公式ND=KD3Ln四個公式比較一下各有特征,平常用的多的是根本公式,即第一種計算方法.值得一提的是對未計算過的窯,應該與類似窯的功率作一比較,以防取的系數(shù)與實踐情況出入太大.電機功率獲得太大也不好,但取的太小問題更嚴重.7.2主要零部件的選用和設(shè)計a.電動機回轉(zhuǎn)窯的載荷特點:恒力矩,即阻力矩與轉(zhuǎn)速無關(guān)-指正常物料流通量情況下.起動力矩大,窯的起動往往是在滿載的條件下進展,此時托輪軸承內(nèi)尚未構(gòu)成油膜,阻力矩也大.普通起動力矩是正常力矩的3.54倍.因此回轉(zhuǎn)窯用的電機必需滿足上述兩個載荷特點.b.電動機的選用要點:對于煅燒、反響等有物料性能變化和處置量動搖的回轉(zhuǎn)窯,以及要求調(diào)速的回轉(zhuǎn)窯應選用調(diào)速

39、電機,調(diào)速范圍13以上.對環(huán)境溫度高、含粉塵或含腐蝕氣體的工況,應選用防爆防塵或防腐蝕電機.對環(huán)境溫度高,已超出電機運用范圍者,應設(shè)置通風冷卻安裝或隔離安裝.應思索回轉(zhuǎn)窯的載荷特點.另外對于有要求調(diào)速的回轉(zhuǎn)窯的電動機的選擇方法如下:對功率較小的電動機,可選擇電磁異步伐速電機,對功率較大的電動機,可選擇調(diào)速型液力巧合器調(diào)速,對功率較大的電動機,可選擇調(diào)頻電機來調(diào)速,即調(diào)整電源的頻率.c.齒輪罩齒輪罩的作用是將轉(zhuǎn)動的齒圈隔離起來,起平安維護作用.確定齒圈罩寬度時 ,必需開慮筒體的軸向竄動量.在設(shè)計齒圈罩時應防止漏油,在側(cè)壁和周壁上應適當設(shè)置觀查孔,以便檢查和丈量齒圈與小齒輪的嚙合情況.d.減速機的

40、選用 i總=i1i2總速比i總=電機的轉(zhuǎn)速與窯轉(zhuǎn)速之比; i1減速機速比; i2大齒圈與小齒輪的速比;大齒圈與小齒輪的速比i2與窯的長徑比有關(guān),普通為7.512.取89的較多.設(shè)計傳動安裝時，分配減速機的速比i1和大小齒輪之間的速比i2時主要應思索的要素為：回轉(zhuǎn)設(shè)備的構(gòu)造安裝尺寸及減速機和大小齒輪的綜合投資。減速機的選用除了思索滿足速比i1要求外,還應思索所傳送的有效功率N,普通減速機的額定功率應2N,并且減速機的熱功率還應滿足廠房的散熱要求.f.大齒圈和小齒輪的設(shè)計和計算齒輪配置的中心角 大齒圈和小齒輪的中心連線與齒圈的垂直中心線的夾角稱齒輪配置的中心角. 中心角普通取2040,以30占大多

41、數(shù).主要是綜合減速機、小齒輪及支撐架的布置,最后確定.齒圈分度圓直徑Df2確實定齒圈與筒體的銜接經(jīng)過彈簧板,彈簧板的安裝需求一定的空間,因此可由回轉(zhuǎn)筒體的直徑來確定齒圈分度圓直徑Df2.見表7.2.3.2齒圈的模數(shù)m齒圈的模數(shù)m主要是參照電機功率按表7.2.3.3選取.齒數(shù)小齒輪齒數(shù)Z1為1723之間的奇數(shù)，優(yōu)先選取19、21，大齒圈齒數(shù)Z2必需取偶數(shù),為了便于安裝和運輸,需求將齒圈剖分為兩片。齒圈與小齒輪的資料齒圈的常用資料為：鑄造碳素鋼和鑄造合金鋼,配套的小齒輪資料為：45(鍛) 和合金鋼(鍛) .同滾圈與托(擋)輪一樣,齒圈與小齒輪的外表硬度HB應相差3040為宜,且小齒輪的外表硬度HB

42、齒圈的外表硬度HB.齒輪的損壞方式主要是磨損，為了抗磨損，應對齒輪進展熱處置，提高其硬度和耐磨性。齒圈與小齒輪的加工精度按GB/T10095-1988的規(guī)定,普通精度等級取9級.g.齒圈與小齒輪的設(shè)計計算齒圈與小齒輪的設(shè)計計算按接觸強度和彎曲強度進展,本規(guī)定的計算公式主要是按接觸強度進展的,彎曲強度的計算要按機械設(shè)計手冊中有關(guān)齒輪傳動中的有關(guān)內(nèi)容進展.閱歷闡明,按本規(guī)定接觸強度計算出的齒圈,都滿足彎曲強度的要求.齒圈寬度Bf2Bf24.29109NKjKdj (i2+1)/ (D2f2 n c 2 )式中的功率N是取計算的運轉(zhuǎn)功率加上一余量。小齒輪寬度Bf1Bf1 = Bf2 +BB-窯體的竄

43、動量,齒圈構(gòu)造尺寸工字形截面,切向彈簧板固定的齒圈,其各項尺寸按以下取定:輪緣厚度0=2m;輪轂厚度0=(1.42)m;輪幅寬度b=(0.1250.)Bf2;輪轂寬度b1=(0.30.4)Bf2筋厚度2=(1.01.5)m;m為齒圈模數(shù).g.彈簧板彈簧板分為切向彈簧板和縱向彈簧板.縱向彈簧板僅適用于銜接截面型式為箱形斷面的齒圈,齒圈與縱向彈簧板、縱向彈簧板與筒體之間經(jīng)過墊板和螺栓銜接.切向彈簧板適用的齒圈截面型式較多,運用的也比較多.彈簧板的數(shù)量、構(gòu)造尺寸見表7.2.3.7f.聯(lián)軸器根據(jù)電機功率可計算出聯(lián)軸器需求傳送的扭矩,再根據(jù)此值和有關(guān)規(guī)范即可選擇出滿足要求的聯(lián)軸器.扭矩M=9550kpN

44、/nM.八、窯頭、窯尾及密封安裝8.1窯頭罩經(jīng)過處置的物料,從回轉(zhuǎn)的窯體內(nèi)出來,經(jīng)過窯頭罩進入下道工序.窯頭罩與筒體之間有窯頭密封安裝,窯頭罩上設(shè)有看火孔,用來察看操作中的窯內(nèi)情況.對于需求提供高溫氣體的煅燒窯,窯頭罩的外面還接有熄滅室.a.窯頭罩的方式窯頭罩分為固定式和滑動式兩種方式.大型窯的窯頭罩和窯頭罩兼作熄滅室并以煤作為燃料的應采用固定式窯頭罩.中小型窯的窯頭罩和窯頭罩兼作熄滅室并以粉煤、燃料油、燃料氣作為燃料的應采用滑動式窯頭罩.b.窯頭罩上應設(shè)有察看孔、檢修門、測溫口、出料口等工藝接口.c.熄滅室主要尺寸確實定熄滅室必需有足夠的容積,對于不同的燃料和工藝要求,熄滅室有不同的尺寸要求