化工回轉(zhuǎn)窯設計規(guī)定綜述1課件

化工回轉(zhuǎn)窯設計規(guī)定綜述一、總則二、筒體三、滾圈四、支承裝置的設計計算五、支承裝置六、潤滑七、傳動裝置八、窯頭、窯尾及密封裝置九、熱平衡、熱效率計算化工回轉(zhuǎn)窯設計規(guī)定綜述一、總則1一﹑總則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)或漿狀物料進行加熱處理的熱工設備.它屬于回轉(zhuǎn)類設備,回轉(zhuǎn)筒體具有一定的安裝斜度,通常筒體內(nèi)襯有耐火磚或設有內(nèi)件(如換熱設備、抄板等),以低速回轉(zhuǎn).b.本規(guī)定慨括了化工回轉(zhuǎn)窯的結(jié)構(gòu)計算、設計—也就是說根據(jù)本設計規(guī)定和已知的工藝條件可以進行回轉(zhuǎn)窯的設計和計算.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、換熱裝置、滾圈、支承裝置、傳動裝置、窯頭罩、燃燒室、窯尾罩、加料設備.①筒體與內(nèi)襯筒體由鋼板卷成,是物料完成物理與化學反應地回轉(zhuǎn)容器,因而是回轉(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)往一﹑總則1.0.1主題內(nèi)容2

往帶有腐蝕性,此時回轉(zhuǎn)筒體內(nèi)都需要襯有若干層耐火材料---即窯襯,保護筒體和減少散熱損失.

②換熱裝置為了增強換熱效果,回轉(zhuǎn)筒體內(nèi)往往還設有各種換熱裝置,如鏈條、換熱管束、格板式換熱器等.③滾圈筒體、物料、窯襯、內(nèi)件等所有回轉(zhuǎn)部分的重量通過滾圈傳到支承裝置上.滾圈傳遞的載荷可達幾百噸,其本身的重量有可達幾十噸,是回轉(zhuǎn)設備的最重要的關鍵零件之一.④支承裝置支承裝置承受回轉(zhuǎn)部分的全部重量,由一對托輪軸承組和一個大底座組成.一對托輪支撐著滾圈,既允許筒體自由轉(zhuǎn)動,又向基礎傳遞了具大載荷.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.⑤傳動裝置傳動裝置的作用是通過設在筒體中部的齒圈使筒體回轉(zhuǎn),通常齒圈通過彈簧板與筒體相連.往帶有腐蝕性,此時回轉(zhuǎn)筒體內(nèi)都需要襯有若干層耐火材料3對直徑較大的回轉(zhuǎn)窯,為了便于內(nèi)襯的砌筑和檢修,通常都設有輔助傳動裝置.它主要由電動機、減速機、液力偶合器、聯(lián)軸器、傳動軸、軸承、小齒輪、機架等組成.⑥窯頭罩窯頭罩是連接回轉(zhuǎn)筒體頭端與流程中下道工序設備的中間過渡體.窯頭罩內(nèi)通常也襯有耐火材料,在靜止的窯頭罩與回轉(zhuǎn)筒體之間有密封裝置,通常稱為窯頭密封裝置.⑦燃燒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)襯有若干層耐伙材料.⑧窯尾罩它是連接窯尾端與物料預處理設備以及煙氣處理設備的中間體窯頭罩內(nèi)通常也襯有耐火材料,在靜止的窯尾罩與回轉(zhuǎn)筒體之間有密封裝置,通常稱為窯尾密封裝置.⑨加料設備它是回轉(zhuǎn)窯的附屬設備,一般根據(jù)物料入窯形態(tài)來選用喂料設備.對直徑較大的回轉(zhuǎn)窯,為了便于內(nèi)襯的砌筑和檢修,通常都設有輔助41.0.2本規(guī)定適用范圍:適用于工作壓力為微負壓或常壓的化工回轉(zhuǎn)窯及回轉(zhuǎn)設備,常用于煅燒、焚燒、還原、干燥、冷卻等工藝過程.1.0.3引用標準a.GB/T11352-1989《一般工程用鑄造碳鋼》b.JB/T6402-1992《大型低合金鋼鑄件》c.JB/T8853-2019《標準減速機》d.JB/T8854.2-2019《齒鼓式聯(lián)軸器》e.GB/T10095-2019《漸開線圓柱齒輪精度》1.0.4回轉(zhuǎn)窯分類a.按窯體幾何形狀來分:直筒窯、冷端擴大窯熱端擴大窯、兩端擴大窯.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、焚燒窯、還原窯、干燥窯、冷卻窯.1.0.2本規(guī)定適用范圍:適用于工作壓力為微負壓或常壓的化5二．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保持軸線的直線性和截面的圓度,它關系到延長回轉(zhuǎn)窯內(nèi)襯的壽命,減少暈轉(zhuǎn)阻力,及功率消耗,減輕不均勻磨損,減少機械故障,保持長期安全運轉(zhuǎn),因此十分關鍵,所以必須根據(jù)這一要求來設計窯的筒體.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能力.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、使用和維修工作時應保證和保持筒體的直線性.2.1.1筒體的基本參數(shù)筒體的基本參數(shù)主要有:物料在筒體內(nèi)的停留時間τ、填充系數(shù)f、筒體傾角α、轉(zhuǎn)速n.二．筒體6a．物料在筒體內(nèi)的停留時間τ:物料在筒體內(nèi)的停留時間τ主要與筒體長度、內(nèi)徑、轉(zhuǎn)速、傾角、結(jié)構(gòu)(有無抄板、擋料板)及自然傾角等因素有關.物料在窯內(nèi)移動的基本規(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距離.按筒體內(nèi)是否有抄板,分兩種情況來計算物料在筒體內(nèi)的停留時間τ.⑴筒體內(nèi)無抄板的物料停留時間ττ=L(θ+24)/(324Di·n·sinα)Di—筒體內(nèi)徑,如果不是等徑窯,應分段計算;帶內(nèi)襯的窯應為襯后直徑.⑵筒體內(nèi)無抄板的物料停留時間ττ=m·k·L/(Di·n·sinα)a．物料在筒體內(nèi)的停留時間τ:7m、k是系數(shù),它與物性參數(shù)、抄板形式、介質(zhì)與物料的流動方式密切相關,除了按規(guī)定選取外,還應結(jié)合實際,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主要與結(jié)構(gòu)影響系數(shù)、物料處理量、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.f=2.12×10-2×k1·G·τ/(ρ·l·Di2)m、k是系數(shù),它與物性參數(shù)、抄板形式、介質(zhì)與物料的流動8

Di—筒體內(nèi)徑,如果不是等徑窯,應分段計算;帶內(nèi)襯的窯應為襯后直徑.計算f時應考慮窯內(nèi)物料的結(jié)塊等影響因素.c.筒體傾角α窯筒體軸線與水平面的夾角為該窯的傾角α.傾角α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sinα.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:0.4~10r/min,常用1~3r/min,設計轉(zhuǎn)速時應控制筒體外徑的圓周速度不超過1m/s,即2π·R·n/60≤1m/s.主要是因為大型回轉(zhuǎn)設備的直徑和長度都比較大，構(gòu)成回轉(zhuǎn)設備的筒體、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)動過程中所形成的慣性也就比較大。如果回轉(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裝置和支撐裝置的穩(wěn)定運行，造成軸承等部件失效。Di—筒體內(nèi)徑,如果不是等徑窯,應分段計算;帶內(nèi)襯的窯應為9對帶內(nèi)襯的回設備，轉(zhuǎn)速過快而產(chǎn)生的慣性振動還會導制內(nèi)襯的松動和脫落。2.1.2支承檔數(shù)的確定支承檔數(shù)按筒體內(nèi)徑及筒體長度的比值來確定,具體取發(fā)見表2.1.2.冷卻機、干燥機的長徑比一般都小于12,通常都采用兩檔支承.2.1.3筒體壁厚的確定---分齒圈、滾圈和其它部分處.其它部分處筒體壁厚的確定又分帶內(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1.4~2倍,主要以筒體計算結(jié)果為準,一般直徑3000以下的窯取小值,直徑3000以上的窯取大值.筒體加厚段的長度一般為滾圈寬度的2倍.即1~2m左右.2.1.3擋輪及齒圈位置的確定a.擋輪位置的確定:當回轉(zhuǎn)設備支撐檔數(shù)為奇數(shù)時，通常擋輪設置在中間檔；當回轉(zhuǎn)設備支撐檔數(shù)為偶數(shù)時，通常擋輪設置在中間靠近窯尾方向的第一檔.對帶內(nèi)襯的回設備，轉(zhuǎn)速過快而產(chǎn)生的慣性振動還會導制內(nèi)襯10主要是因為筒體受熱要伸長,這樣可以減少累計伸長量,當然由于布置結(jié)構(gòu)等原因,也有將擋輪設置靠近窯頭方向的支承裝置,此時筒體在窯體上竄時受軸下拉力.b.齒圈位置的確定為了使齒圈的嚙合少受熱膨脹的影響,齒圈應鄰近帶擋輪的支撐裝置,其距離近似等于窯筒體的直徑.2.1.5筒體內(nèi)部裝置a.內(nèi)襯內(nèi)襯的作用是保護筒體,使之免受高溫、介質(zhì)腐蝕、磨損,變減少散熱損失.內(nèi)襯每隔2~3年就要大修一次,這主要取決于內(nèi)襯材料的質(zhì)量、砌筑施工質(zhì)量和操作穩(wěn)定性等因素.常用耐火材料有: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)襯分成若干個區(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1/3~1/2左右.主要是因為筒體受熱要伸長,這樣可以減少累計伸長量,當然11c.擋料圈

擋料圈可設置在窯頭,也可設在窯尾.設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.設在窯尾的擋料圈主要是延長物料停留時間,增大回轉(zhuǎn)窯的填充率.設計窯頭擋料圈時,應注意不要防礙加料裝置.d.導料螺旋e.進料裝置f.刮料器g.擋料板h.抄板抄板的作用是將物料揚起,是物料松散形成料幕,充分與氣體接觸換熱.抄板的型式:升舉式、扇形式、分布式等,以升舉式使用較多.抄板的固定:直接焊在筒體上、通過焊在筒體上的連接件用螺栓連接.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,一般都分好幾段.i.筒體接口主要是指測溫口、測壓口、取樣口、檢查孔等.筒體上一般不設人孔.c.擋料圈122.1.7測溫裝置常用的是滑環(huán)測溫裝置,熱電偶接線通過滑環(huán)與測溫儀表連接,測出回轉(zhuǎn)窯上需要測出的各點溫度.滑可用φ20~30mm紫銅棒煨制而成,環(huán)直徑取1.1~1.3Do.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+δ)·δN/m由于筒體各段的厚度不同,應分段計算,另外考慮筒體有內(nèi)件時可增加10%~30%.b.筒體內(nèi)襯單位長度載荷:qc=3.081×10-5·ρc·(Di-hi)·hiN/m如果是多層內(nèi)襯應分層計算.c.筒體內(nèi)單位長度物料載荷:qu=7.705×10-6·ρ·f·Dio2N/m注意窯內(nèi)可能出現(xiàn)的最大填充率f.d.筒體內(nèi)單位長度抄板載荷:qf=7.701×10-2·δ1·H·nN/m2.1.7測溫裝置13

一般需要計算實際抄板總重量再除以筒體長度.如果筒體內(nèi)無抄板,此項載荷就沒有.f.齒圈質(zhì)量Gc=f1·m·B2·df2f1—計算系數(shù)算系數(shù)、m—齒圈模數(shù)mm、B2--齒圈寬度mm、df2—齒圈分度圓直徑mm.剛計算時可能不知道m(xù)、B2、df2,應參照類似回轉(zhuǎn)窯設備先假定一個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進行比較,若差不多,說明前面假設成立,否則應重復上一假設過程,直到最終計算結(jié)果與假設相當時為止.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,并使它不超過滿足運轉(zhuǎn)條件的徑向變形許用值.筒體的應力一般有軸向應力σ和切向應力στ(實際上的應力不限于此,遠比這要復雜得多).由筒體的軸向彎曲可以判定σ的存在,由筒體橫截面變形可以判定στ的存在.一般需要計算實際抄板總重量再除以筒體長度.如果筒體內(nèi)無抄板14鋼制圓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,因增加了內(nèi)襯、物料、齒圈等各項載荷,支承情況與自由臥置完全不同,對這種情況下的切向應力雖有幾種分析方法,但都不怎么成熟,目前也不適用于設計計計算,因此國內(nèi)外至今任沿用一定的假設條件下的軸向應力計算的方法,在統(tǒng)計基礎上確定許用應力,通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.三個假設條件⑴將筒體視為圓截面水平連續(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.⑵不計物料重心對筒體軸線的影響,不計筒體所受扭矩.⑶按靜載荷計算.c.進行筒體計算的主要目的

⑴驗算強度-變形條件,以確定所選的筒體厚度是否合適.鋼制圓筒橫臥置放于地面上時,在自重作用下,在其底部會產(chǎn)生15⑵根據(jù)計算結(jié)果,調(diào)整各跨跨度

,使之滿足等支反力原則—使各支座反力趨于接近,從而使支承裝置的設計得到統(tǒng)一;其次是滿足等彎矩原則,使各支座截面彎矩趣于接近,避免為了滿足個別截面的要求而加厚筒體.支承檔數(shù)較少時,由于結(jié)構(gòu)上的原因,上述原則不易實現(xiàn),不必強求.⑶為支承部件及基礎提供設計載荷.d.雙支座筒體彎矩的計算⑴支點位置的確定支點位置除考慮結(jié)構(gòu)要求外,應按等彎矩原則設計.對于等直徑的懸伸段結(jié)構(gòu)簡單的,可近似取l1=l2=0.21L.⑵支座反力的計算F1=[Lq(L/2-l2)+Fc·a]/(L-l1-l2)N;F2=[Lq(L/2-l1)-Fc·a]/(L-l1-l2)+FcN;⑶彎矩的計算支座處的彎距M1、M2⑵根據(jù)計算結(jié)果,調(diào)整各跨跨度,使之滿足等支反力原則—使各支16M1=q/2·l12;M2=q/2·l22;跨間最大彎矩Me=-q/2(l1+e)2+e·F1跨間最大彎矩發(fā)生在筒體內(nèi)剪力燈于零的地方即F1=e·q+l1·qe.筒體的應力計算及校核⑴支座處的軸向彎曲應力σ1⑵跨間最大彎曲應力σef.三支點以上(包括三支點)筒體彎矩計算⑴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次超靜定連續(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/InBn-1—跨度Ln-1上的虛載荷ωn-1在該跨右支座產(chǎn)生的虛反力;An-—跨度Ln上的虛載荷ωn在該跨左支座產(chǎn)生的虛反力;M1=q/2·l12;M2=q/2·l22;17Mn-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.⑵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.⑶對三檔支承的窯,即m+2=3,m=1,近中間一個支座的彎矩M2未知.M2=[-6Bn-1-6An-M1l2-M3l3]/2(l2+l3)⑷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;⑸附加彎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⑴筒體軸線撓度①跨間最大撓度ymax計算按表2.2.4.1分別計算后再疊加.Mn-1、Mn–端支座彎矩,以在簡化載荷時求得.18②懸伸段端部撓度ye的計算ye=le·θ0-y0Y0按表2.2.4.1(2)計算③許用撓度[ym]的計算跨間許用撓度[ym]=3×10-4·L懸伸段許用撓度[ym]=4.5×10-4·le⑵筒體截面變形計算與校核①筒體徑向變形量用橢圓度e1來衡量e1=8.14×10-14Qc·Rc3/E·I②筒體徑向變形量校核[e1][e1]=1.5×10-3Dii.筒體安裝尺寸的計算⑴筒體熱膨脹量的計算:計算熱膨脹量以鄰近齒圈的托輪為基準⑵基礎水平距離及標高尺寸計算:計算基礎水平距離及標高尺寸時必須考慮筒體的安裝斜度及熱態(tài)工作的膨脹量.計算回轉(zhuǎn)設備的熱膨脹量的一個目的是為了協(xié)調(diào)回轉(zhuǎn)設備在使用狀態(tài)與安裝狀態(tài)下滾圈與支撐裝置的接觸長度，確保支撐裝置處于有利的受力狀態(tài)下工作。②懸伸段端部撓度ye的計算19三、滾圈回轉(zhuǎn)設備的滾圈對回轉(zhuǎn)筒體的主要作用是支撐和剛性加強作用.

a.滾圈結(jié)構(gòu)滾圈的截面形式可分為:矩形截面和箱形截面.⑴矩形滾圈:其截面是實心矩形,形狀簡單,由于截面是整體的,鑄造缺陷相對來說不顯得突出,裂縫少.矩形滾圈可以鑄造,也可鍛造.但兩者價格相差比較大.⑵箱形滾圈:其截面是空心箱形,形狀比較復雜.其剛性較大,有利于增強筒體剛度,與矩形滾圈相比,可節(jié)約材料.但由于形狀比較復雜,鑄造時在冷縮過程中易產(chǎn)生裂紋等缺陷,它有時導致橫截面斷裂.⑶剖分式滾圈:將滾圈分成若干塊,用螺栓連接成整體.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削弱,特別是連接處的局部剛性特差,易產(chǎn)生早期破壞.⑷滾圈與筒體的聯(lián)合化:為了簡化制造、安裝,增強筒體剛性,可采用滾圈與筒體加厚段(滾圈下)合在一起的結(jié)構(gòu).三、滾圈20箱形鋼板焊接結(jié)構(gòu),整體鑄鋼結(jié)構(gòu).b.滾圈尺寸⑴滾圈外徑Dr與截面高度H的確定.設計時參照表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.⑵滾圈的寬度Br滾圈的寬度Br必須滿足其與托輪之間的計算接觸應力≤滾圈材料的許用接觸應力,且滾圈的寬度Br比托輪的寬度Bt寬30~40mm.c.墊板墊板用來將筒體載荷傳遞到滾圈上,使筒體不直接與滾圈相磨損.但墊板之間的空隙增加了滾圈的散熱面積.⑴墊板的數(shù)量與尺寸墊板的數(shù)量按筒體外徑圓周每隔300~400mm(弧長)設置一塊.一般墊板的寬度占其所在的整個圓周長的60~70%。墊板的寬度b=2π(Di+2δ)/3n墊板的長度a=2(20~30)+2b0+Brb0—擋板寬度墊板的厚度取1.1~1.3倍滾圈處的筒體厚度,并留有加工余量.⑵墊板與筒體的焊接①焊接高度不大于墊板厚度的一半;箱形鋼板焊接結(jié)構(gòu),整體鑄鋼結(jié)構(gòu).21②墊板與筒體焊后必須進行外圓加工,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.①擋板的形式分為擋塊式、支耳式、擋圈式.②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.③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①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.②鉚固式—用鉚釘把滾圈、墊板與筒體鉚固在一起.③楔鐵式---通過一組組帶有斜面的楔鐵把滾圈固定在筒體上.滾圈內(nèi)徑必須加工成斜面,楔鐵必須有足夠的硬度,且楔鐵與筒體的焊接順序很重要f.滾圈與墊板安裝間隙②墊板與筒體焊后必須進行外圓加工,外圓應與筒體同軸,同軸度22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.一般高溫段間隙較大,低溫段間隙較小.安裝間隙c=1/2αDri(t1-t2).㈡滾圈的設計計算a.滾圈與托輪的材料關于二者材料的組合有兩種觀點:一種看法認為滾圈大而重,不易更換,為延長其使用壽命,滾圈的材料應比托輪好,即滾圈的硬度應比托輪高;另一種看法認為托輪轉(zhuǎn)速比滾圈高,點蝕和磨損快,而托輪表面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)大部分采用滾圈材料的硬度應比托輪低.

滾圈的常用材料為：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①滾圈與托輪材料不同時的接觸應力的計算見3.2.2.1-1;②滾圈與托輪材料相同時的接觸應力的計算見3.2.2.1-2.c.接觸應力的校核①滾圈與托輪的接觸應力差值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23滾圈與托輪（或擋輪）之間的表面硬度HB不能相同主要有兩個原因:⑴因為滾圈與托輪的直徑大小比一般為2.3~4之間，也就是說在運轉(zhuǎn)過程中托輪與滾圈的轉(zhuǎn)速比為2.3~4，托輪上的某定點受磨擦的時間比滾圈上的某定點長4~2.3倍，考慮等壽命設計原則，滾圈與托輪之間的表面硬度不能相同。⑵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，若兩物體的表面硬度相等，則接觸面會發(fā)生“脫皮”現(xiàn)象。②滾圈與托輪材料的許用接觸應力值見表3.2.2.2.當滾圈材料用ZG42CrMo時,正火處理后其硬度HB≥200~220,此時配對的托輪（擋輪）的材料也用ZG42CrMo,調(diào)質(zhì)后其表面硬度HB≥230.此時ZG42CrMo的許用接觸應力[σc]=441MPa,許用彎曲應力[σw]=98MPa.d.彎曲應力的計算與校核.①滾圈松套于墊板無間隙結(jié)構(gòu)彎曲應力計算.⑴載荷分布滾圈與墊板的接觸沿圓周連續(xù).⑵滾圈上的彎矩計算⑶滾圈上最大彎矩的計算Mmax=8.61×10-5Qc·RcN·m②彎曲應力的校核見3.2.3.1-4判斷某一回轉(zhuǎn)設備的滾圈截面設計是否合格主要看滾圈的接觸強度和彎曲強度的計算結(jié)果是否合格且適中。滾圈與托輪（或擋輪）之間的表面硬度HB不能相同主要有兩個原因24③固定于筒體上的滾圈彎曲應力計算.⑴均布載荷⑵滾圈上的彎矩⑶最大彎矩⑷彎曲應力計算與校核按(3.2.3.1-4~6).四、支承裝置的設計計算㈠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一般為60°,也有不是60°的,即托輪采用非對稱的布置形式，這樣可使兩側(cè)的托輪在運行時所受的磨擦力相等，即使得兩側(cè)托輪的運行壽命相當。b.托輪徑向力分析

徑向力Nt=(Q+Qr)·cosβ/2·cosα由于cosβ近似等于1,所以:

Nt=(Q+Qr)/2·cosα

FH=Nt·sina

Fv=Nt·cosa+QtC.托輪軸向力分析見圖4.1.4所示⑴下滑工況

③固定于筒體上的滾圈彎曲應力計算.25⑵上竄工況⑶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=2.3~4;b.托輪的寬度托輪的寬度應滿足下列三項要求:⑴工作狀態(tài)時托輪與滾圈應保持全接觸.⑵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50~100mm.⑶當窯體較長和工作溫度較高時,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)軸式結(jié)構(gòu)和心軸式結(jié)構(gòu).⑵上竄工況26⑴轉(zhuǎn)軸最大彎矩:Mmax=1/4Nt(L-b)⑵心軸最大彎矩:Mmax=1/4Nt(L1-b1)⑶轉(zhuǎn)軸式結(jié)構(gòu)與心軸式結(jié)構(gòu)的最大區(qū)別是:轉(zhuǎn)軸式結(jié)構(gòu)的軸承裝在軸的兩端,心軸式結(jié)構(gòu)的軸承裝在軸的中間.轉(zhuǎn)軸式結(jié)構(gòu)的托輪適用于直徑和載荷較大的窯,心軸式結(jié)構(gòu)的托輪適用于直徑和載荷較小的窯,一般直徑400mm以下的托輪裝置為心軸式結(jié)構(gòu),直徑大于400mm的托輪裝置為轉(zhuǎn)軸式結(jié)構(gòu).托輪裝置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,一般不帶內(nèi)襯的窯托輪裝置用滾動軸承,帶內(nèi)襯的窯托輪裝置用滑動軸承.滾動軸承托輪組具有結(jié)構(gòu)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結(jié)構(gòu)復雜、維修困難、摩擦阻力大,但因承載能力大,造價低而往往用于載荷較大的回轉(zhuǎn)窯.⑷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4.2.3-5⑸校核軸的疲勞強度,驗算安全系數(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.⑴轉(zhuǎn)軸最大彎矩:Mmax=1/4Nt(L-b)27⑸滾動軸承的選用

計算滾動軸承的額定動載荷,托擋輪滾動軸承的額定壽命可取5~10年,每年按7500小時計.(三)擋輪設計a.擋輪的基本參數(shù)⑴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系確定的。只有當擋輪的半錐角的正切值等于擋輪與滾圈的直徑比時，才能保證在回轉(zhuǎn)設備運轉(zhuǎn)過程中，擋輪與滾圈之間的運動是相對滾動。擋輪的半錐頂角一般γ=10~18°⑵擋輪的厚度h—可根據(jù)配對的滾圈的截面高度H確定.h=(1/3~2/3)H.b.擋輪推力Fad⑸滾動軸承的選用28⑴普通機械擋輪推力取下面兩式中的大值.

Fad=f·G0/cosα-G0·sinaβFad=G0·sinaβ⑵液壓擋輪推力Fad=(1.2~1.5)G0·sinaβc.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工作表面磨損均勻,也要求筒體能軸向往復竄動.竄動周期一般為每班1~2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鄰近的滾圈兩側(cè),擋輪是否轉(zhuǎn)動成為筒體上竄或下滑的標志,因此亦稱為”信號擋輪”.實際操作中,應避免使上擋輪或下?lián)踺嗛L時間連續(xù)轉(zhuǎn)動.普通機械擋輪在工作時僅能起到限制筒體的軸向竄動,沒有其它作用力來推動筒體向上竄動,必須靠托輪軸線與滾圈軸線的不平行安裝來產(chǎn)生上竄力.⑴普通機械擋輪推力取下面兩式中的大值.29五、支承裝置

a.支承裝置包括托輪、擋輪、軸、軸承及其支承底座等.b.托輪裝置承受整個窯回轉(zhuǎn)部分的重量(主要是筒體、內(nèi)襯、窯內(nèi)換熱裝置、物料、滾圈、齒圈),并使筒體、滾圈能在托輪上平穩(wěn)轉(zhuǎn)動.《回轉(zhuǎn)窯用的托輪》及《回轉(zhuǎn)窯用的擋輪》為化工回轉(zhuǎn)窯的支承裝置的標準系列,設計中應優(yōu)先選用.《回轉(zhuǎn)窯用的托輪、擋輪類型及技術(shù)條件》---HG21546.1-93.《回轉(zhuǎn)窯用的托輪》---HG21546.2-93.《回轉(zhuǎn)窯用的擋輪》---HG21546.3-93.c.支座受力分析⑴軸承座傾覆力,⑵軸承座軸向推力,⑶調(diào)整托輪軸承座時的推力,⑷支座不傾覆的條件,五、支承裝置a.支承裝置包括托輪、擋輪、軸、軸承及其支承底30六、潤滑要使回轉(zhuǎn)窯長時穩(wěn)定運行,各運轉(zhuǎn)部件保持良好的潤滑條件是十分重要的一環(huán).回轉(zhuǎn)窯的轉(zhuǎn)動部件比較多,且具有如下特點:⑴低速重載,⑵環(huán)境溫度高，筒體表面溫度高達200℃；⑶環(huán)境粉塵多，⑷傾斜安裝低端軸承易漏油。a.潤滑油(脂)的選用原則⑴低速、重載、溫度高、有沖擊載荷的用粘度大的潤滑油,⑵高速、輕載、溫度低時應選用粘度小的潤滑油,⑶承受壓力大的機件選用耐高壓的潤滑油,⑷機件受溫度影響大時,除粘度外,還應考慮潤滑油的閃點和凝固點.b.在下列條件下宜選用潤滑脂:⑴避免灰塵進入軸承內(nèi)的部件;⑵不需要經(jīng)常檢查的地方;⑶某些低速、重載和溫度高的機件.在潮濕的環(huán)境中,應選用鈣基潤滑脂,在高溫條件下必須選用鈉基潤滑脂.回轉(zhuǎn)設備的傳動件的潤滑主要是指軸承、托擋輪與滾圈及大小齒輪之間的潤滑。其中滾動軸承主要采用潤滑脂，托擋輪與滾圈之間主要采用石墨塊潤滑，大小齒輪之間采用壓縮空氣噴油潤滑和小齒輪帶油潤滑。六、潤滑31七、傳動裝置

回轉(zhuǎn)窯傳動裝置的特點是減速比大?；剞D(zhuǎn)窯低速級(即筒體)轉(zhuǎn)數(shù)多半為1~1.5r/min,不超過3r/min,而干燥機和冷卻機的轉(zhuǎn)速一般不超過6r/min,因此力矩很大,需要的傳動部件尺寸很龐大.a.傳動裝置的基本要求⑴足夠的傳動功率,先進而簡潔的傳動系統(tǒng),⑵運行可靠、操作簡單、維修方便,⑶對采用調(diào)速的要有足夠的調(diào)速范圍,⑷為了安全維護和檢修需要,應設置輔助傳動裝置.b.傳動系統(tǒng)說明主傳動系統(tǒng)是:主電機、液力偶合器、主減速機、聯(lián)軸器、齒輪與齒圈、筒體.c.傳動形式隨著窯直徑的加大,傳動功率也要求越來越大,以前由于大功率大速比減速機的設計制造存在困難,較大的窯都采用雙傳動.七、傳動裝置回轉(zhuǎn)窯傳動裝置的特點是減速比大?；剞D(zhuǎn)窯低速級(32雙傳動的特點:⑴減輕齒圈的重量;⑵單側(cè)傳動件發(fā)生故障時,可降低產(chǎn)量用另一側(cè)傳動繼續(xù)運轉(zhuǎn);⑶嚙合的齒對數(shù)增加,傳動更平穩(wěn);⑷零部件數(shù)量增加,增加了安裝和維修的工作量;⑸雙傳動兩側(cè)的電機必須是同步的---電動機需要采用直流電源驅(qū)動.目前,隨著冶煉技術(shù)和熱處理工藝技術(shù)的不斷發(fā)展,齒輪和傳動軸的材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能力也有了突飛猛進的發(fā)展,并且引進國外先進技術(shù)的減速機也非常方便,因此在進行傳動裝置設計時,大多數(shù)采用單傳動,而不是雙傳動.d.在回轉(zhuǎn)設備的傳動裝置中，主電機與主減速機之間的限矩型液力偶合器的主要作用是：⑴輕載或空載啟動電動機和逐步啟動大慣量負載，提高異步電機的啟動能力；⑵防護動力過載，保護電動機；⑶可隔離振動，緩和沖擊；⑷可方便實現(xiàn)離合。雙傳動的特點:33e.輔助傳動輔助傳動的作用是當主電機或主電源發(fā)生故障時,定期轉(zhuǎn)動窯以免筒體應上下溫差造成彎曲,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置,輔助電機與輔助減速機之間應設有制動器.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)速度接近甚至超過正常轉(zhuǎn)速,此時減速機變成了增速機,如不加以制動,可能會影響電機.在輔助減速機與主減速機之間應設有離合器,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.為了保證安全可靠,在離合器與主電機之間還應有機械—電氣聯(lián)鎖裝置,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,如果主減速機按同一方向驅(qū)動主減速機的主動軸,離合器將處于脫離狀態(tài),起到脫開兩者作用.f.傳動功率的計算:⑴基本公式:N=N1+N2e.輔助傳動34N1=0.086(ΣDi3·Li)n·γ·sinθ3·sinωN2=(6.016×10-2P·Dr·d·n·f)/DtND=C1·

C1·N⑵佐野公式⑶杜馬公式N=0.0184K·γ·D3·L·n·fND=Ki·D⑷經(jīng)驗公式ND=K·γ·D3·L·n四個公式比較一下各有特色,平時用的多的是基本公式,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)與實際情況出入太大.電機功率取得太大也不好,但取的太小問題更嚴重.7.2主要零部件的選用和設計a.電動機⑴回轉(zhuǎn)窯的載荷特點:①恒力矩,即阻力矩與轉(zhuǎn)速無關---指正常物料流通量情況下.②起動力矩大,窯的起動往往是在滿載的條件下進行,此時托輪軸承內(nèi)尚未形成油膜,阻力矩也大.一般起動力矩是正常力矩的3.5~4倍.N1=0.086(ΣDi3·Li)n·γ·sinθ3·si35因此回轉(zhuǎn)窯用的電機必須滿足上述兩個載荷特點.b.電動機的選用要點:⑴對于煅燒、反應等有物料性能變化和處理量波動的回轉(zhuǎn)窯,以及要求調(diào)速的回轉(zhuǎn)窯應選用調(diào)速電機,調(diào)速范圍1~3以上.⑵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.⑶對環(huán)境溫度高,已超出電機使用范圍者,應設置通風冷卻裝置或隔離裝置.⑷應考慮回轉(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:⑴對功率較小的電動機,可選擇電磁異步調(diào)速電機,⑵對功率較大的電動機,可選擇調(diào)速型液力偶合器調(diào)速,⑶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,起安全保護作用.因此回轉(zhuǎn)窯用的電機必須滿足上述兩個載荷特點.36確定齒圈罩寬度時,必須開慮筒體的軸向竄動量.在設計齒圈罩時應防止漏油,在側(cè)壁和周壁上應適當設置觀查孔,以便檢查和測量齒圈與小齒輪的嚙合情況.d.減速機的選用i總=i1·i2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,一般為7.5~12.取8~9的較多.設計傳動裝置時，分配減速機的速比i1和大小齒輪之間的速比i2時主要應考慮的因素為：回轉(zhuǎn)設備的結(jié)構(gòu)安裝尺寸及減速機和大小齒輪的綜合投資。減速機的選用除了考慮滿足速比i1要求外,還應考慮所傳遞的有效功率N,一般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計和計算⑴齒輪配置的中心角α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α.中心角α一般取20~40°,以30°占大多數(shù).主要是綜合減速機、小齒輪及支撐架的布置,最后確定.確定齒圈罩寬度時,必須開慮筒體的軸向竄動量.在設計齒圈罩時37⑵齒圈分度圓直徑Df2的確定齒圈與筒體的連接通過彈簧板,彈簧板的安裝需要一定的空間,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7.2.3.2⑶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.⑷齒數(shù)小齒輪齒數(shù)Z1為17~23之間的奇數(shù)，優(yōu)先選取19、21，大齒圈齒數(shù)Z2必須取偶數(shù),為了便于安裝和運輸,需要將齒圈剖分為兩片。⑸齒圈與小齒輪的材料齒圈的常用材料為：鑄造碳素鋼和鑄造合金鋼,配套的小齒輪材料為：45(鍛)和合金鋼(鍛).同滾圈與托(擋)輪一樣,齒圈與小齒輪的表面硬度HB應相差30~40為宜,且小齒輪的表面硬度HB＞齒圈的表面硬度HB.齒輪的損壞形式主要是磨損，為了抗磨損，應對齒輪進行熱處理，提高其硬度和耐磨性。⑹齒圈與小齒輪的加工精度按GB/T10095-1988《漸開線圓柱齒輪精度》的規(guī)定,一般精度等級取9級.g.齒圈與小齒輪的設計計算⑵齒圈分度圓直徑Df2的確定38齒圈與小齒輪的設計計算按接觸強度和彎曲強度進行,本規(guī)定的計算公式主要是按接觸強度進行的,彎曲強度的計算要按機械設計手冊中有關齒輪傳動中的有關內(nèi)容進行.經(jīng)驗表明,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.⑴齒圈寬度Bf2Bf2≥4.29×109·N·η·Kj·Kdj(i2+1)/(D2f2·n·[σc]2)式中的功率N是取計算的運轉(zhuǎn)功率加上一余量。⑵小齒輪寬度Bf1Bf1=

Bf2+△B△B---窯體的竄動量,⑶齒圈結(jié)構(gòu)尺寸工字形截面,切向彈簧板固定的齒圈,其各項尺寸按下列取定:輪緣厚度δ0=2m;輪轂厚度δ0=(1.4~2)m;輪幅寬度b=(0.125~0.135)Bf2;輪轂寬度b1=(0.3~0.4)Bf2筋厚度δ2=(1.0~1.5)m;m為齒圈模數(shù).齒圈與小齒輪的設計計算按接觸強度和彎曲強度進行,本規(guī)定的計算39g.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連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通過墊板和螺栓連接.切向彈簧板適用的齒圈截面型式較多,使用的也比較多.彈簧板的數(shù)量、結(jié)構(gòu)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)軸器需要傳遞的扭矩,再根據(jù)此值和有關標準即可選擇出滿足要求的聯(lián)軸器.扭矩M=9550·kp·N/n≤[M].g.彈簧板40八、窯頭、窯尾及密封裝置8.1窯頭罩經(jīng)過處理的物料,從回轉(zhuǎn)的窯體內(nèi)出來,通過窯頭罩進入下道工序.窯頭罩與筒體之間有窯頭密封裝置,窯頭罩上設有看火孔,用來觀察操作中的窯內(nèi)情況.對于需要提供高溫氣體的煅燒窯,窯頭罩的外面還接有燃燒室.a.窯頭罩的形式窯頭罩分為固定式和滑動式兩種形式.大型窯的窯頭罩和窯頭罩兼作燃燒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燃燒室并以粉煤、燃料油、燃料氣作為燃料的應采用滑動式窯頭罩.b.窯頭罩上應設有觀察孔、檢修門、測溫口、出料口等工藝接口.八、窯頭、窯尾及密封裝置8.1窯頭罩41c.燃燒室主要尺寸的確定燃燒室必須有足夠的容積,對于不同的燃料和工藝要求,燃燒室有不同的尺寸要求.⑴燃燒室的容積VV=B·Qfn/q容q容---燃料的容積熱強度.見表8.1.3-1及表8.1.3-2.⑵燃燒室的內(nèi)徑Di燃燒室的內(nèi)徑Di主要是根據(jù)燃燒器最大負荷是的火焰直徑來確定,一般在火焰外徑與燃燒室內(nèi)徑之間留有300~500mm.⑶燃燒室的長度LL=V/(π/4Di2),同時還應滿足燃燒器的火焰的長度的要求,燃燒室的長度L不得小于燃燒器的火焰的長度.d.燃燒室的結(jié)構(gòu)⑴燃燒室的結(jié)構(gòu)應能使燃料強化燃燒,提高燃燒室的溫度,使燃料充分燃燒,減少散熱損失,降低燃料消耗量.c.燃燒室主要尺寸的確定42⑵燃燒室的內(nèi)襯結(jié)構(gòu)及厚度應保證外殼溫度在70~90℃,最高不得超過100℃.⑶燃燒室的結(jié)構(gòu)還應滿足工藝生產(chǎn)的要求,既要獲得物料干燥或煅燒的溫度、熱負荷,又要使火焰不能直接接觸物料,從而提高產(chǎn)品質(zhì)量.8.2窯尾罩窯尾罩的結(jié)構(gòu)比較簡單,它主要是進料、尾氣出去的通道,除了控制煙氣流速外,應設置進料裝置、尾氣出口、清掃口、必要的儀表接口.同時在窯尾罩的底部還應設置清灰口.如果尾氣還有腐蝕性或溫度較高,則窯尾罩的內(nèi)部還應襯有耐腐蝕或隔熱的襯層.8.3密封裝置回轉(zhuǎn)窯一般是在微負壓下操作的,在轉(zhuǎn)動的筒體和靜止的窯頭罩和窯尾罩之間不可避免的存在縫隙,為了防止外界冷空氣被大量的吸入⑵燃燒室的內(nèi)襯結(jié)構(gòu)及厚度應保證外殼溫度在70~90℃,最高不43窯內(nèi),或者防止窯內(nèi)尾氣攜帶物料外泄,在轉(zhuǎn)動的筒體和靜止的窯頭罩和窯尾罩之間應設有密封裝置.回轉(zhuǎn)窯在操作中對風量有一定的要求,如漏入過量的空氣,會造成尾氣處理系統(tǒng)的負荷,增大排風機的負荷,造成投資浪費.a.密封結(jié)構(gòu)型式⑴迷宮式密封---就是讓空氣流經(jīng)彎曲的通道,產(chǎn)生流體阻力,使漏風量減少.根據(jù)迷宮通道方向不同,分為軸向迷宮式密封和徑向迷宮式密封.⑵接觸式密封—分徑向接觸式密封和軸向接觸式密封.⑶氣壓式密封—用少量的鼓風通過布風嘴吹入轉(zhuǎn)動的筒體與隔熱套之間的環(huán)形通道內(nèi),在整個圓周上形成一股自下而上的氣流,使筒體端部得到冷卻保護.這部分風的壓力稍高于窯頭罩內(nèi)的壓力,形成氣幕密封.窯內(nèi),或者防止窯內(nèi)尾氣攜帶物料外泄,在轉(zhuǎn)動的筒體和靜止的窯頭44九、熱平衡、熱效率計算a.熱平衡計算⑴吸收熱量①燃料的燃燒熱Q吸1---燃料燃燒放出的熱量.②燃料帶進的顯熱Q吸2--燃料本身所具有的溫度所帶進的熱量.③物料帶進的顯熱Q吸3—物料本身所具有的溫度所帶進的熱量.④助燃空氣和混合空氣所帶進的顯熱Q吸4---助燃空氣和混合空氣本身所具有的溫度所帶進的熱量.⑤物料在窯內(nèi)發(fā)生化學變化所放出的熱量Q吸5.⑥物料中可燃物的燃燒熱Q吸6.⑵支出熱量①產(chǎn)品的生成熱支1.②高溫產(chǎn)品所帶走的熱量支2.③尾氣帶走的熱量支3.九、熱平衡、熱效率計算a.熱平衡計算45④物料中的水份的蒸發(fā)熱支4.⑤筒體表面散熱損失支5.⑥燃料的化學和機械不完全燃燒熱損失支6.應有Q吸入=Q支出b.窯的熱效率計算ηη=(Q吸1+Q吸6)/(Q支1+Q支4)④物料中的水份的蒸發(fā)熱支4.46綜合回轉(zhuǎn)圓筒設備設計計算中需計算哪些內(nèi)容;工藝參數(shù)的計算（如物料的停留時間、物料填充率的計算）；回轉(zhuǎn)筒體的強度、剛度計算；回轉(zhuǎn)筒體的支撐裝置的支反力計算；支撐裝置的選型計算傳動功率及傳動比分配的計算；電動機及減速機的選型計算；主要零部件的設計計算（如滾圈、大齒圈、小齒輪、傳動軸、聯(lián)軸器、軸承等）；散熱損失的計算（帶內(nèi)襯的回轉(zhuǎn)窯）；回轉(zhuǎn)設備基礎的安裝尺寸的計算。綜合回轉(zhuǎn)圓筒設備設計計算中需計算哪些內(nèi)容;47齒圈與小齒輪之間的表面硬度不能相同,一般兩者之間相差30~40合適.有兩個原因:①因為齒圈與小齒輪的直徑大小比為6~10之間，也就是說在運轉(zhuǎn)過程中小齒輪與齒圈的轉(zhuǎn)速比為6~9，小齒輪上的某定點受磨擦的時間比滾圈上的某定點長6~9倍，考慮等壽命設計原則，齒圈與小齒輪之間的表面硬度不能相同。②在運轉(zhuǎn)過程中，齒圈與小齒輪的接觸面上的接觸應力較大，若他們的表面硬度相等，則接觸面會發(fā)生“脫皮”現(xiàn)象齒圈與小齒輪之間的表面硬度不能相同,一般兩者之間相差30~448謝謝！謝謝！49化工回轉(zhuǎn)窯設計規(guī)定綜述一、總則二、筒體三、滾圈四、支承裝置的設計計算五、支承裝置六、潤滑七、傳動裝置八、窯頭、窯尾及密封裝置九、熱平衡、熱效率計算化工回轉(zhuǎn)窯設計規(guī)定綜述一、總則50一﹑總則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)或漿狀物料進行加熱處理的熱工設備.它屬于回轉(zhuǎn)類設備,回轉(zhuǎn)筒體具有一定的安裝斜度,通常筒體內(nèi)襯有耐火磚或設有內(nèi)件(如換熱設備、抄板等),以低速回轉(zhuǎn).b.本規(guī)定慨括了化工回轉(zhuǎn)窯的結(jié)構(gòu)計算、設計—也就是說根據(jù)本設計規(guī)定和已知的工藝條件可以進行回轉(zhuǎn)窯的設計和計算.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、換熱裝置、滾圈、支承裝置、傳動裝置、窯頭罩、燃燒室、窯尾罩、加料設備.①筒體與內(nèi)襯筒體由鋼板卷成,是物料完成物理與化學反應地回轉(zhuǎn)容器,因而是回轉(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)往一﹑總則1.0.1主題內(nèi)容51

往帶有腐蝕性,此時回轉(zhuǎn)筒體內(nèi)都需要襯有若干層耐火材料---即窯襯,保護筒體和減少散熱損失.

②換熱裝置為了增強換熱效果,回轉(zhuǎn)筒體內(nèi)往往還設有各種換熱裝置,如鏈條、換熱管束、格板式換熱器等.③滾圈筒體、物料、窯襯、內(nèi)件等所有回轉(zhuǎn)部分的重量通過滾圈傳到支承裝置上.滾圈傳遞的載荷可達幾百噸,其本身的重量有可達幾十噸,是回轉(zhuǎn)設備的最重要的關鍵零件之一.④支承裝置支承裝置承受回轉(zhuǎn)部分的全部重量,由一對托輪軸承組和一個大底座組成.一對托輪支撐著滾圈,既允許筒體自由轉(zhuǎn)動,又向基礎傳遞了具大載荷.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.⑤傳動裝置傳動裝置的作用是通過設在筒體中部的齒圈使筒體回轉(zhuǎn),通常齒圈通過彈簧板與筒體相連.往帶有腐蝕性,此時回轉(zhuǎn)筒體內(nèi)都需要襯有若干層耐火材料52對直徑較大的回轉(zhuǎn)窯,為了便于內(nèi)襯的砌筑和檢修,通常都設有輔助傳動裝置.它主要由電動機、減速機、液力偶合器、聯(lián)軸器、傳動軸、軸承、小齒輪、機架等組成.⑥窯頭罩窯頭罩是連接回轉(zhuǎn)筒體頭端與流程中下道工序設備的中間過渡體.窯頭罩內(nèi)通常也襯有耐火材料,在靜止的窯頭罩與回轉(zhuǎn)筒體之間有密封裝置,通常稱為窯頭密封裝置.⑦燃燒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)襯有若干層耐伙材料.⑧窯尾罩它是連接窯尾端與物料預處理設備以及煙氣處理設備的中間體窯頭罩內(nèi)通常也襯有耐火材料,在靜止的窯尾罩與回轉(zhuǎn)筒體之間有密封裝置,通常稱為窯尾密封裝置.⑨加料設備它是回轉(zhuǎn)窯的附屬設備,一般根據(jù)物料入窯形態(tài)來選用喂料設備.對直徑較大的回轉(zhuǎn)窯,為了便于內(nèi)襯的砌筑和檢修,通常都設有輔助531.0.2本規(guī)定適用范圍:適用于工作壓力為微負壓或常壓的化工回轉(zhuǎn)窯及回轉(zhuǎn)設備,常用于煅燒、焚燒、還原、干燥、冷卻等工藝過程.1.0.3引用標準a.GB/T11352-1989《一般工程用鑄造碳鋼》b.JB/T6402-1992《大型低合金鋼鑄件》c.JB/T8853-2019《標準減速機》d.JB/T8854.2-2019《齒鼓式聯(lián)軸器》e.GB/T10095-2019《漸開線圓柱齒輪精度》1.0.4回轉(zhuǎn)窯分類a.按窯體幾何形狀來分:直筒窯、冷端擴大窯熱端擴大窯、兩端擴大窯.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、焚燒窯、還原窯、干燥窯、冷卻窯.1.0.2本規(guī)定適用范圍:適用于工作壓力為微負壓或常壓的化54二．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保持軸線的直線性和截面的圓度,它關系到延長回轉(zhuǎn)窯內(nèi)襯的壽命,減少暈轉(zhuǎn)阻力,及功率消耗,減輕不均勻磨損,減少機械故障,保持長期安全運轉(zhuǎn),因此十分關鍵,所以必須根據(jù)這一要求來設計窯的筒體.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能力.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、使用和維修工作時應保證和保持筒體的直線性.2.1.1筒體的基本參數(shù)筒體的基本參數(shù)主要有:物料在筒體內(nèi)的停留時間τ、填充系數(shù)f、筒體傾角α、轉(zhuǎn)速n.二．筒體55a．物料在筒體內(nèi)的停留時間τ:物料在筒體內(nèi)的停留時間τ主要與筒體長度、內(nèi)徑、轉(zhuǎn)速、傾角、結(jié)構(gòu)(有無抄板、擋料板)及自然傾角等因素有關.物料在窯內(nèi)移動的基本規(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距離.按筒體內(nèi)是否有抄板,分兩種情況來計算物料在筒體內(nèi)的停留時間τ.⑴筒體內(nèi)無抄板的物料停留時間ττ=L(θ+24)/(324Di·n·sinα)Di—筒體內(nèi)徑,如果不是等徑窯,應分段計算;帶內(nèi)襯的窯應為襯后直徑.⑵筒體內(nèi)無抄板的物料停留時間ττ=m·k·L/(Di·n·sinα)a．物料在筒體內(nèi)的停留時間τ:56m、k是系數(shù),它與物性參數(shù)、抄板形式、介質(zhì)與物料的流動方式密切相關,除了按規(guī)定選取外,還應結(jié)合實際,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主要與結(jié)構(gòu)影響系數(shù)、物料處理量、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.f=2.12×10-2×k1·G·τ/(ρ·l·Di2)m、k是系數(shù),它與物性參數(shù)、抄板形式、介質(zhì)與物料的流動57

Di—筒體內(nèi)徑,如果不是等徑窯,應分段計算;帶內(nèi)襯的窯應為襯后直徑.計算f時應考慮窯內(nèi)物料的結(jié)塊等影響因素.c.筒體傾角α窯筒體軸線與水平面的夾角為該窯的傾角α.傾角α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sinα.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:0.4~10r/min,常用1~3r/min,設計轉(zhuǎn)速時應控制筒體外徑的圓周速度不超過1m/s,即2π·R·n/60≤1m/s.主要是因為大型回轉(zhuǎn)設備的直徑和長度都比較大，構(gòu)成回轉(zhuǎn)設備的筒體、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)動過程中所形成的慣性也就比較大。如果回轉(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裝置和支撐裝置的穩(wěn)定運行，造成軸承等部件失效。Di—筒體內(nèi)徑,如果不是等徑窯,應分段計算;帶內(nèi)襯的窯應為58對帶內(nèi)襯的回設備，轉(zhuǎn)速過快而產(chǎn)生的慣性振動還會導制內(nèi)襯的松動和脫落。2.1.2支承檔數(shù)的確定支承檔數(shù)按筒體內(nèi)徑及筒體長度的比值來確定,具體取發(fā)見表2.1.2.冷卻機、干燥機的長徑比一般都小于12,通常都采用兩檔支承.2.1.3筒體壁厚的確定---分齒圈、滾圈和其它部分處.其它部分處筒體壁厚的確定又分帶內(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1.4~2倍,主要以筒體計算結(jié)果為準,一般直徑3000以下的窯取小值,直徑3000以上的窯取大值.筒體加厚段的長度一般為滾圈寬度的2倍.即1~2m左右.2.1.3擋輪及齒圈位置的確定a.擋輪位置的確定:當回轉(zhuǎn)設備支撐檔數(shù)為奇數(shù)時，通常擋輪設置在中間檔；當回轉(zhuǎn)設備支撐檔數(shù)為偶數(shù)時，通常擋輪設置在中間靠近窯尾方向的第一檔.對帶內(nèi)襯的回設備，轉(zhuǎn)速過快而產(chǎn)生的慣性振動還會導制內(nèi)襯59主要是因為筒體受熱要伸長,這樣可以減少累計伸長量,當然由于布置結(jié)構(gòu)等原因,也有將擋輪設置靠近窯頭方向的支承裝置,此時筒體在窯體上竄時受軸下拉力.b.齒圈位置的確定為了使齒圈的嚙合少受熱膨脹的影響,齒圈應鄰近帶擋輪的支撐裝置,其距離近似等于窯筒體的直徑.2.1.5筒體內(nèi)部裝置a.內(nèi)襯內(nèi)襯的作用是保護筒體,使之免受高溫、介質(zhì)腐蝕、磨損,變減少散熱損失.內(nèi)襯每隔2~3年就要大修一次,這主要取決于內(nèi)襯材料的質(zhì)量、砌筑施工質(zhì)量和操作穩(wěn)定性等因素.常用耐火材料有: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)襯分成若干個區(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1/3~1/2左右.主要是因為筒體受熱要伸長,這樣可以減少累計伸長量,當然60c.擋料圈

擋料圈可設置在窯頭,也可設在窯尾.設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.設在窯尾的擋料圈主要是延長物料停留時間,增大回轉(zhuǎn)窯的填充率.設計窯頭擋料圈時,應注意不要防礙加料裝置.d.導料螺旋e.進料裝置f.刮料器g.擋料板h.抄板抄板的作用是將物料揚起,是物料松散形成料幕,充分與氣體接觸換熱.抄板的型式:升舉式、扇形式、分布式等,以升舉式使用較多.抄板的固定:直接焊在筒體上、通過焊在筒體上的連接件用螺栓連接.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,一般都分好幾段.i.筒體接口主要是指測溫口、測壓口、取樣口、檢查孔等.筒體上一般不設人孔.c.擋料圈612.1.7測溫裝置常用的是滑環(huán)測溫裝置,熱電偶接線通過滑環(huán)與測溫儀表連接,測出回轉(zhuǎn)窯上需要測出的各點溫度.滑可用φ20~30mm紫銅棒煨制而成,環(huán)直徑取1.1~1.3Do.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+δ)·δN/m由于筒體各段的厚度不同,應分段計算,另外考慮筒體有內(nèi)件時可增加10%~30%.b.筒體內(nèi)襯單位長度載荷:qc=3.081×10-5·ρc·(Di-hi)·hiN/m如果是多層內(nèi)襯應分層計算.c.筒體內(nèi)單位長度物料載荷:qu=7.705×10-6·ρ·f·Dio2N/m注意窯內(nèi)可能出現(xiàn)的最大填充率f.d.筒體內(nèi)單位長度抄板載荷:qf=7.701×10-2·δ1·H·nN/m2.1.7測溫裝置62

一般需要計算實際抄板總重量再除以筒體長度.如果筒體內(nèi)無抄板,此項載荷就沒有.f.齒圈質(zhì)量Gc=f1·m·B2·df2f1—計算系數(shù)算系數(shù)、m—齒圈模數(shù)mm、B2--齒圈寬度mm、df2—齒圈分度圓直徑mm.剛計算時可能不知道m(xù)、B2、df2,應參照類似回轉(zhuǎn)窯設備先假定一個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進行比較,若差不多,說明前面假設成立,否則應重復上一假設過程,直到最終計算結(jié)果與假設相當時為止.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,并使它不超過滿足運轉(zhuǎn)條件的徑向變形許用值.筒體的應力一般有軸向應力σ和切向應力στ(實際上的應力不限于此,遠比這要復雜得多).由筒體的軸向彎曲可以判定σ的存在,由筒體橫截面變形可以判定στ的存在.一般需要計算實際抄板總重量再除以筒體長度.如果筒體內(nèi)無抄板63鋼制圓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,因增加了內(nèi)襯、物料、齒圈等各項載荷,支承情況與自由臥置完全不同,對這種情況下的切向應力雖有幾種分析方法,但都不怎么成熟,目前也不適用于設計計計算,因此國內(nèi)外至今任沿用一定的假設條件下的軸向應力計算的方法,在統(tǒng)計基礎上確定許用應力,通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.三個假設條件⑴將筒體視為圓截面水平連續(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.⑵不計物料重心對筒體軸線的影響,不計筒體所受扭矩.⑶按靜載荷計算.c.進行筒體計算的主要目的

⑴驗算強度-變形條件,以確定所選的筒體厚度是否合適.鋼制圓筒橫臥置放于地面上時,在自重作用下,在其底部會產(chǎn)生64⑵根據(jù)計算結(jié)果,調(diào)整各跨跨度

,使之滿足等支反力原則—使各支座反力趨于接近,從而使支承裝置的設計得到統(tǒng)一;其次是滿足等彎矩原則,使各支座截面彎矩趣于接近,避免為了滿足個別截面的要求而加厚筒體.支承檔數(shù)較少時,由于結(jié)構(gòu)上的原因,上述原則不易實現(xiàn),不必強求.⑶為支承部件及基礎提供設計載荷.d.雙支座筒體彎矩的計算⑴支點位置的確定支點位置除考慮結(jié)構(gòu)要求外,應按等彎矩原則設計.對于等直徑的懸伸段結(jié)構(gòu)簡單的,可近似取l1=l2=0.21L.⑵支座反力的計算F1=[Lq(L/2-l2)+Fc·a]/(L-l1-l2)N;F2=[Lq(L/2-l1)-Fc·a]/(L-l1-l2)+FcN;⑶彎矩的計算支座處的彎距M1、M2⑵根據(jù)計算結(jié)果,調(diào)整各跨跨度,使之滿足等支反力原則—使各支65M1=q/2·l12;M2=q/2·l22;跨間最大彎矩Me=-q/2(l1+e)2+e·F1跨間最大彎矩發(fā)生在筒體內(nèi)剪力燈于零的地方即F1=e·q+l1·qe.筒體的應力計算及校核⑴支座處的軸向彎曲應力σ1⑵跨間最大彎曲應力σef.三支點以上(包括三支點)筒體彎矩計算⑴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次超靜定連續(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/InBn-1—跨度Ln-1上的虛載荷ωn-1在該跨右支座產(chǎn)生的虛反力;An-—跨度Ln上的虛載荷ωn在該跨左支座產(chǎn)生的虛反力;M1=q/2·l12;M2=q/2·l22;66Mn-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.⑵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.⑶對三檔支承的窯,即m+2=3,m=1,近中間一個支座的彎矩M2未知.M2=[-6Bn-1-6An-M1l2-M3l3]/2(l2+l3)⑷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;⑸附加彎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⑴筒體軸線撓度①跨間最大撓度ymax計算按表2.2.4.1分別計算后再疊加.Mn-1、Mn–端支座彎矩,以在簡化載荷時求得.67②懸伸段端部撓度ye的計算ye=le·θ0-y0Y0按表2.2.4.1(2)計算③許用撓度[ym]的計算跨間許用撓度[ym]=3×10-4·L懸伸段許用撓度[ym]=4.5×10-4·le⑵筒體截面變形計算與校核①筒體徑向變形量用橢圓度e1來衡量e1=8.14×10-14Qc·Rc3/E·I②筒體徑向變形量校核[e1][e1]=1.5×10-3Dii.筒體安裝尺寸的計算⑴筒體熱膨脹量的計算:計算熱膨脹量以鄰近齒圈的托輪為基準⑵基礎水平距離及標高尺寸計算:計算基礎水平距離及標高尺寸時必須考慮筒體的安裝斜度及熱態(tài)工作的膨脹量.計算回轉(zhuǎn)設備的熱膨脹量的一個目的是為了協(xié)調(diào)回轉(zhuǎn)設備在使用狀態(tài)與安裝狀態(tài)下滾圈與支撐裝置的接觸長度，確保支撐裝置處于有利的受力狀態(tài)下工作。②懸伸段端部撓度ye的計算68三、滾圈回轉(zhuǎn)設備的滾圈對回轉(zhuǎn)筒體的主要作用是支撐和剛性加強作用.

a.滾圈結(jié)構(gòu)滾圈的截面形式可分為:矩形截面和箱形截面.⑴矩形滾圈:其截面是實心矩形,形狀簡單,由于截面是整體的,鑄造缺陷相對來說不顯得突出,裂縫少.矩形滾圈可以鑄造,也可鍛造.但兩者價格相差比較大.⑵箱形滾圈:其截面是空心箱形,形狀比較復雜.其剛性較大,有利于增強筒體剛度,與矩形滾圈相比,可節(jié)約材料.但由于形狀比較復雜,鑄造時在冷縮過程中易產(chǎn)生裂紋等缺陷,它有時導致橫截面斷裂.⑶剖分式滾圈:將滾圈分成若干塊,用螺栓連接成整體.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削弱,特別是連接處的局部剛性特差,易產(chǎn)生早期破壞.⑷滾圈與筒體的聯(lián)合化:為了簡化制造、安裝,增強筒體剛性,可采用滾圈與筒體加厚段(滾圈下)合在一起的結(jié)構(gòu).三、滾圈69箱形鋼板焊接結(jié)構(gòu),整體鑄鋼結(jié)構(gòu).b.滾圈尺寸⑴滾圈外徑Dr與截面高度H的確定.設計時參照表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.⑵滾圈的寬度Br滾圈的寬度Br必須滿足其與托輪之間的計算接觸應力≤滾圈材料的許用接觸應力,且滾圈的寬度Br比托輪的寬度Bt寬30~40mm.c.墊板墊板用來將筒體載荷傳遞到滾圈上,使筒體不直接與滾圈相磨損.但墊板之間的空隙增加了滾圈的散熱面積.⑴墊板的數(shù)量與尺寸墊板的數(shù)量按筒體外徑圓周每隔300~400mm(弧長)設置一塊.一般墊板的寬度占其所在的整個圓周長的60~70%。墊板的寬度b=2π(Di+2δ)/3n墊板的長度a=2(20~30)+2b0+Brb0—擋板寬度墊板的厚度取1.1~1.3倍滾圈處的筒體厚度,并留有加工余量.⑵墊板與筒體的焊接①焊接高度不大于墊板厚度的一半;箱形鋼板焊接結(jié)構(gòu),整體鑄鋼結(jié)構(gòu).70②墊板與筒體焊后必須進行外圓加工,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.①擋板的形式分為擋塊式、支耳式、擋圈式.②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.③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①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.②鉚固式—用鉚釘把滾圈、墊板與筒體鉚固在一起.③楔鐵式---通過一組組帶有斜面的楔鐵把滾圈固定在筒體上.滾圈內(nèi)徑必須加工成斜面,楔鐵必須有足夠的硬度,且楔鐵與筒體的焊接順序很重要f.滾圈與墊板安裝間隙②墊板與筒體焊后必須進行外圓加工,外圓應與筒體同軸,同軸度71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.一般高溫段間隙較大,低溫段間隙較小.安裝間隙c=1/2αDri(t1-t2).㈡滾圈的設計計算a.滾圈與托輪的材料關于二者材料的組合有兩種觀點:一種看法認為滾圈大而重,不易更換,為延長其使用壽命,滾圈的材料應比托輪好,即滾圈的硬度應比托輪高;另一種看法認為托輪轉(zhuǎn)速比滾圈高,點蝕和磨損快,而托輪表面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)大部分采用滾圈材料的硬度應比托輪低.

滾圈的常用材料為：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①滾圈與托輪材料不同時的接觸應力的計算見3.2.2.1-1;②滾圈與托輪材料相同時的接觸應力的計算見3.2.2.1-2.c.接觸應力的校核①滾圈與托輪的接觸應力差值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72滾圈與托輪（或擋輪）之間的表面硬度HB不能相同主要有兩個原因:⑴因為滾圈與托輪的直徑大小比一般為2.3~4之間，也就是說在運轉(zhuǎn)過程中托輪與滾圈的轉(zhuǎn)速比為2.3~4，托輪上的某定點受磨擦的時間比滾圈上的某定點長4~2.3倍，考慮等壽命設計原則，滾圈與托輪之間的表面硬度不能相同。⑵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，若兩物體的表面硬度相等，則接觸面會發(fā)生“脫皮”現(xiàn)象。②滾圈與托輪材料的許用接觸應力值見表3.2.2.2.當滾圈材料用ZG42CrMo時,正火處理后其硬度HB≥200~220,此時配對的托輪（擋輪）的材料也用ZG42CrMo,調(diào)質(zhì)后其表面硬度HB≥230.此時ZG42CrMo的許用接觸應力[σc]=441MPa,許用彎曲應力[σw]=98MPa.d.彎曲應力的計算與校核.①滾圈松套于墊板無間隙結(jié)構(gòu)彎曲應力計算.⑴載荷分布滾圈與墊板的接觸沿圓周連續(xù).⑵滾圈上的彎矩計算⑶滾圈上最大彎矩的計算Mmax=8.61×10-5Qc·RcN·m②彎曲應力的校核見3.2.3.1-4判斷某一回轉(zhuǎn)設備的滾圈截面設計是否合格主要看滾圈的接觸強度和彎曲強度的計算結(jié)果是否合格且適中。滾圈與托輪（或擋輪）之間的表面硬度HB不能相同主要有兩個原因73③固定于筒體上的滾圈彎曲應力計算.⑴均布載荷⑵滾圈上的彎矩⑶最大彎矩⑷彎曲應力計算與校核按(3.2.3.1-4~6).四、支承裝置的設計計算㈠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一般為60°,也有不是60°的,即托輪采用非