73水泥回转窑传动装置设计说明书

绪论1绪论水泥回转窑属于建材设备类。回转窑按处理物料不同可分为水泥回转窑、冶金化工回转窑和石灰回转窑。水泥回转窑是水泥熟料干法和湿法生产线的主要设备。回转窑广泛用于冶金、化工、建筑耐火材料、环保等工业。该回转窑由筒体，支承装置，带挡轮支承装置，传动装置，活动窑头，窑尾密封装置，喷煤管装置等部件组成。回转窑的窑体与水平呈一定的倾斜，整个窑体由托轮装置支承，并有控制窑体上下窜动的挡轮装置，传动系统除设置主传动外，还设置了在主电源中源断时仍能使窑体转动，防止窑体弯曲变形的辅助传动装置，窑头、窑尾密封装置采用了先进的技术，保证了密封的可靠性。水泥生产过程可概括为”两磨一烧”三大环节,其中”一烧”就是指：生料在回转窑内煅烧成水泥熟料过程。因此回转窑技术性能和运转状况决定了水泥的质量、产量和成本,是水泥生产中的关键设备。将石灰石,粘土及少量铁质原料(大体按75:20:5),经过粉磨均化,调配成生料,按入窑生料水分不同回转窑煅烧工艺可分为:湿法生产,半干法生产和干法生产三种,因此水泥窑按此分类即是1.湿法生产：湿法长窑。特点：可生产质量优越及特种水泥熟料（如：华新窑φ3.5×145m窑等），能耗大。2.半干法生产：立波尔窑特点：少量生产,仅在北京琉璃河水泥厂等为数不多的厂家使用,处于淘汰状态.3.干法生产：a,中空窑(含带余热发电的中空窑)曾是上世纪的生产窑型、能耗大、现在水泥行业已不在使用,但在化工,冶金等他行业仍在大量使用。b,带悬浮预热器干法窑即预分解窑。现在水泥生产的主力窑型，这也是我们现在主要的窑型.水泥回转窑除锻烧水泥熟料外，还用来锻烧粘土、石灰石和进行矿渣烘干等;耐火材料生产中，采用回转窑锻烧原料，使其尺寸稳定、强度增加，再加工成型。有色和黑色冶金中，铁、铝、铜、锌、锡、镍、钨、铬、锉等金属以回转窑为冶炼设备，对矿石、精矿、中间物等进行烧结、焙烧。如:铝生产中用它将氢氧化铝焙烧成氧化铝;炼铁中用它生产供高炉炼铁的球团矿;国外的“SL/RN法”、“Krupp法”用它对铁矿石进行直接还原;氯化挥发焙烧法采用它提取锡和铅等。选矿过程中，用回转窑对贫铁矿进行磁化焙烧，使矿石原来的弱磁性改变为强磁性，以利于磁选。化学工业中，用回转窑生产苏打，锻烧磷肥、硫化钡等。该法具有能耗低、用电少、不用硫酸和可利用中低品位磷矿的优点，很快得到推广。有资料显示我国水泥生产总量居世界第一，但是人均占有量却少得可绪论2怜，因此在水泥高度发展的同时我们应同时提高自己的生产技术，尤其是提高回转窑的技术含量。在整个水泥生产中，回转窑是一项重要设备，它的造价占全厂投资的10~15%，同时它的技术性能和运转情况很大程度上决定着水泥的质量、产量和成本。所以人们把它看作水泥厂的“心脏”。国内外现在仍在继续探求更新的水泥煅烧方法，其目的主要是设想不采用庞大笨重的回转窑和高大的预热器框架，使烧成工序在传热效率较高的沸腾状态下进行，以便进一步缩小煅烧设备的尺寸，向体积小、结构简单、生产效率高、热耗低和投资少等方向发展。为此，设想把生料煅烧成熟料的三个阶段都移出窑外，使生料在沸腾式立窑中，煅烧成熟料。这种生产方式已经进入实验阶段。尽管不断出现了各种水泥的生产方式，但人们主要以降低能耗、提高产品质量、设备大型化和实现自动化为原则加以改进，节约能源，综合利用，使其更趋完善。而作为回转窑的支承装置也因此备受瞩目。如何合理的、低投资的保证回转窑设备正常的运行，也成了人们竞相研究的对象。本说明书主要就回转窑支承装置行了研究设计。第一章回转窑及其支承装置概述3123图1托轮安装位置示意图1-轮带；2-窑体；3-托轮第一章回转窑及其支承装置概述一．回转窑的作用和地位在国民经济各个部门中广泛的使用各种不同的回转圆筒设备，对固体物料进行机械的物理的或化学的过程处理。在建材工业中，用回转窑来煅烧水泥熟料；在化学工业中用回转窑生产苏打、煅烧磷肥、硫化钡。在有色冶金工业中，用回转窑煅烧氢氧化铝等。在黑色冶金、耐火材料等工业部门，回转圆筒设备也有着广泛的用途。在整个水泥生产中，回转窑是一项重要设备，它的造价占全厂投资的10~15%，同时它的技术性能和运转情况很大程度上决定着水泥的质量、产量和成本。所以人们把它看作水泥厂的“心脏”。二、回转窑的支承装置支承装置承受着回转窑部分的全部重量（包括筒体、耐火砖、物料、窑内热交换器、轮带及大齿圈），并在径向对筒体起定位作用，使筒体和轮带能在托轮上平稳的转动。每挡支承装置由一对托轮、四个轴承和一个大底座组成。两个托轮对称、稳定的支承着筒体上的轮带，并向基础传递巨大的荷重。筒体、窑衬、物料等所有回转部分的重量，都通过轮带传到支承装置上。每个轮带可传递几兆牛的载荷，其本身重量可达几百千牛，是回转窑最重的零件。每对托轮支承装置由一对托轮、四个轴承和一个大底座组成。为了保持筒体的直而圆，各组托轮的安装位置如图1所示。托轮安装要保证达到两个要求：其一是保证安装后筒体中心线为一直线；其二是保证同一挡的两个托轮受大小相同的作用力，使两个托轮均匀磨损。第二章支承装置的结构设计及计算4第二章支承装置的结构设计及计算第一节筒体的重量计算筒体内径：4.8m筒体长度：72m斜度：(sinφ)3.5%支承数：3挡生产能力：（配窑外预分解系统）5000t/d转速：用主传动：0.396~3.96r/min用辅助传动：11.45r/h传动电动机(单传动):主传动辅助传动型号功率(KW)转速(r/min)型号功率(KW)转速(r/min)ZSN4-400-226301000Y280S-4751480减速器:主传动辅助传动型号速比型号速比JH800C-SW306-31.5(特殊定货对称双入轴)30.876ZSY355-31.5-II30.726第二章支承装置的结构设计及计算51300060002750025500图2回转窑支承挡的位置示意图由于窑体是由钢板卷制而成，窑的规格为4.8×72m,钢板的密度是7.85g/cm3。2322317.8572107.85()7210840.6MvRRRT筒体耐火砖材料的质量：规格XNJ-30GAL3O2：25%-30%SiO2：6%-70%耐压强度≥70MPa耐火度≥1650°体积密度≥2.2g/m3筒体内耐火砖的厚度为380mm耐火砖的质量为223()43.1472000(48004420)38079249563642.27924956364174349039941743.54435.9VRrhcmMvgtt所以耐火砖的质量是439.5T.由于回转窑内要填充物料，应计算出物料的重量。首先应计算出回转窑的填充系数第二章支承装置的结构设计及计算6860.487.8435.91384GT30.0376mGmDnr其中Gm---入口处的加料量和出口处的生产能力的均值Rm---物料密度生料=1200Kg/cm3生料浆=1600Kg/cm3熟料=1450Kg/cm3=筒体的水平面倾斜角度=3.5%=2°=自然休止角水泥熟料=35°n=筒体转速转/分生产能力=5000t/d30.03760.0376400035(27200031500)5.3%mGmDnr2M15000.053(4.422)3.147287.8t所以支承装置所支承的总重为由以上的计算可以得出支承装置所受的重量由此就可以知道托轮受的重量然后可以计算出轮带，托轮的尺寸等。轮带和托轮的材料组合轮带和托轮的材料组合有两种设计方法：一种是等寿命。把轮带和托轮设计成有大致相同的寿命。因为托轮转速较轮带高，故其磨损和点蚀较快。设计时，使托轮材料优于轮带，托轮硬度高于轮带。由于窑筒体运转时，会产生热伸长，为了使托轮在全宽上均匀磨损，轮带应宽于托轮。按此设计的一个实例是材料采用ZG25II,托轮采用35号锻钢。但生产实践证明，这种轮带和托轮使用十年左右，已严重磨损，不能在使用了。另一种是不等寿命设计，从保证轮带的经久耐用出发，要求托轮比轮带硬度低40-60HB,而托轮宽于轮带。分析上述两种设计方法。因为更换轮带要切割筒体，比更换托轮更困难。不第二章支承装置的结构设计及计算7仅维修费用高，而且影响生产大，则优先保证轮带的经久耐用。但另一方面，托轮受滚压次数是轮带的三到四倍，如果托轮材质太软造成托轮表面的早期破坏，又必然反过来损伤轮带的工作表面。因而就达不到保护轮带的目的。因此采用ZG35Mn的轮带和ZG42CrMo的托轮使托轮硬度稍高于轮带30-40HB，在宽度上轮带稍小于托轮。以避免轮带表面磨出沟槽，并节省金属。第二章支承装置的结构设计及计算8第二节支承装置的受力分析计算支撑装置各挡的受力水泥回转窑的长径比较大，支点数为三个，它属于内力静不定问题。因此可采用力矩分配法求出各支点的反力。由图2可以看出回转窑的中间支撑为固定端，两侧为铰支端。首先计算节点的分配系数。23232121232123232321212340.490.511EJKLKKKKKK说明计算无误。计算各端弯矩：4614631138410131.310272113841060.610272MKNmMKNm悬臂端的弯矩为462146231138427.5100.69108721138425.5100.6410872MKNmMKNm中间结点'461''461121'''61110138410132.61072138411033.6107223610YQKNmQMMKNmQQQKNm同理可求出中间结点的支撑力624.0110QKNm第二章支承装置的结构设计及计算9第三节轮带的设计托轮轮带材料与许用应力表1托轮轮带许用接触应力0[]p（兆帕）许用弯曲应力[]（兆帕）材料硬度HB材料硬度HBZG45170ZG3514037575ZG55190ZG451554008021017045090轮带外直径Dr的统计值表2轮带截面形状筒体直径D(米)轮带外直径Dr(米)截面高度H(米)矩形3.5(1.19—1.25)D(0.055-0.09)D=3.5(1.17-1.21)D(0.05-0.08)D箱型3.5(1.25-1.28)D(0.09-0.11)D=3.5(1.20-1.25)D(0.07-0.10)D200.202()(1)B[]EQGrirmpDr其中Q+Gr由支承装置受力可知Q+Gr=4010000KN其中Dr---轮带外直径，由表2选取；i---轮带与托轮直径之比，一般取i=3~~4；i过大，将使轮带和托轮的宽度加宽，使摩擦功率增大；一般大型窑取小值，小型窑取大值；对冷却机烘干机取得大些，一般i=4左右。由上式可得出Br=1000mmDr=5760mm第二章支承装置的结构设计及计算10'§Т§Т'§Т1图4截面高度H对于矩形轮带（图4）为'''12DrDHhh式中'-----垫板的实际厚度，为统一轮带尺寸，直筒窑各挡取h’相同，根据各挡的1值取相应的1----------室温时轮带内圈半径与筒体垫板外圈半径之差，确定1时，应综合考虑热膨胀量、轮带对筒体的加固作用及机械加工偏差等因素。第二章支承装置的结构设计及计算11D---------回转窑直径Dr------轮带外径-------------筒体厚度'5.764.80.0320.0160.004220.428DrDHhm轮带的规格为轮带外径是5.76米内径是4.904米宽度是1米第四节托轮及托轮轴的设计托轮上的作用力由图5可知作用在每只托轮上的压力为第二章支承装置的结构设计及计算12QS=2cos式中Q---该挡轮上的支点反力与轮带自重之和；-----轮带与托轮中心连线与垂线的夹角。所以由图1-7可知每只托轮轴承座的水平推力为1Sb=sin24QStg=5