大型回轉(zhuǎn)設(shè)備功率設(shè)計與分析

張春曉+楊占凱

摘要大型回轉(zhuǎn)設(shè)備傳動功率很大，分析設(shè)備功率的影響因素，是大型回轉(zhuǎn)設(shè)備設(shè)計成功與否的重要因素之一。文章就大型回轉(zhuǎn)設(shè)備功率設(shè)計影響因素進行了詳細分析，通過幾種計算方法來驗證設(shè)計參數(shù)是合理的。

關(guān)鍵詞大型回轉(zhuǎn)設(shè)備；功率；傳動功率

中圖分類號：TH17 文獻標識碼：A 文章編號：1671-7597（2014）11-0190-01

1分類及功率影響因素

大型回轉(zhuǎn)設(shè)備包含：混合機、回轉(zhuǎn)窯、球磨機等設(shè)備，該設(shè)備普遍用于燒結(jié)，球團，礦山等原料的預(yù)處理。本文通過混合機為例進行功率設(shè)計與分析，從回轉(zhuǎn)阻力矩、物料提升力矩、摩擦阻力矩等幾方面進行考慮，通過兩種方法進行了計算驗證，確認該計算方法是正確的。

2主傳動功率計算

φ5.1×24.5 m圓筒混合機是我公司自主設(shè)計的國內(nèi)最大規(guī)格的混合機，應(yīng)用了多項專利技術(shù)，包括新型的托圈結(jié)構(gòu)、新型焊接工藝方法以及新型的刮刀裝置等新技術(shù)，通過實踐檢驗，由于應(yīng)用上述新技術(shù)，提高了大型混合機的整機技術(shù)性能，確保了先進性和可靠性，使混合機的設(shè)計和制造水平有了較大的提升，產(chǎn)品品質(zhì)又上了一個新臺階。

本文結(jié)合φ5.1×24.5 m圓筒混合機的設(shè)計條件，從回轉(zhuǎn)阻力矩、物料提升力矩、摩擦阻力矩及粘料和安裝精度等幾個方面進行了詳細的設(shè)計計算，通過數(shù)據(jù)能清晰反映出影響圓筒混合機傳動功率的因素，對指導(dǎo)設(shè)計提供了依據(jù)。

計算如下：

（1）

式中，P—傳動電動機功率（kW）；Mn—回轉(zhuǎn)阻力矩（N·m）；n—轉(zhuǎn)速（r/min）；η—效率。

2.1 圓筒回轉(zhuǎn)阻力矩計算

圓筒回轉(zhuǎn)的阻力矩是由物料提升阻力矩和運轉(zhuǎn)摩擦阻力矩兩部分組成，計算公式如下：

Mn=K（Mg+Mf） （2）

式中，K—混合料量波動等未計因素采用系數(shù)，K=1.25；Mg—提升阻力矩（N·m）；Mf—運摩擦力矩（N·m）。

Mg=GRcSinβ （3）

式中，G—流動物料的重力（N）；Rc—重心C點的半徑（m）。

G=9800LeAρ （4）

式中，A—物料截面積（m2）。

（5）

根據(jù)填充率ψ=7.95%，查《大型燒結(jié)設(shè)備》表3-3 ，有：θ=43°

2.2 物料提升阻力矩Mg的計算

物料提升掉落后，形成的夾角一半為β角，βmax=40°，這樣偏于安全。

則：Mg=GRcSinβ=9800LeAρ··Sinβ

取ρ=1.7 t/m3。

有：Mg=809838.7 N·m

2.3 運轉(zhuǎn)摩擦阻力矩Mf的計算

運轉(zhuǎn)摩擦阻力矩包括托輪、擋輪軸承摩擦阻力矩和與滾圈間的滾動摩擦阻力矩，但因擋輪軸承摩擦阻力矩不超過托輪的5%，與滾圈間的滾動摩擦阻力矩也很小，故略去這兩部分，則

（6）

式中，μ—托輪軸承摩擦系數(shù)，滾動軸承并為油脂潤滑時，取μ=0.015；G—流動物料的重力（N）；W—筒體及附著粘結(jié)料總重力（N）；Dr—滾圈直徑（m），Dr=5.74 m；Dt—托輪直徑（m），Dt=1.4 m；d—托輪軸頸直徑（m），d=0.36 m；α0—滾圈與托輪接觸角（°），一般α0=30°。

流動物料重力G的計算：

G=0.163Qt （7）

式中，Q—混合機給料量（t/h），Q=1220t/h；t—混合時間，t=3 min。

G=596580 N

筒體及附著粘結(jié)料總重力W的計算：

W=W1+W2 （8）

式中，W1—筒體及內(nèi)部附件重力（N），W1=235263 kg=2352630 N；W2—粘結(jié)料層重力（N）。

W2=9.8πLρb（D－δ）δ （9）

式中，L=24.5 m；D=5.1 m；ρb—粘結(jié)料層密度（t/m3），ρb=2.75 t/m3；δ—粘結(jié)料層厚度（m），δ=0.15 m。

則，W2=9.8πLρb（D－δ）δ=1540179 N

W=W1+W2=3892809 N

=57385.77 N·m

所以Mn=K（Mg+Mf）=1084031 N·m

2.4 主傳動電機功率

= 757.14 kW

考慮到電機所受負載情況，有P=757.14×1.15=870.7 kW

根據(jù)經(jīng)驗，圓筒混合機的摩擦阻力矩Mf約為重力矩Mg的10%，筒內(nèi)料量波動約為12%，功率計算時分別以1.1和1.12兩個系數(shù)考慮這兩個方面因素，只把物料重力矩作為功率計算的依據(jù)，傳動系統(tǒng)總效率取0.84，得到如下簡化計算公式：

P=80D3Sin3θnLρ×10-3=813.4 kW

考慮到電機所受負載情況，有P =813.4×1.15=935.4 kW

3結(jié)論

通過設(shè)計計算，確定選擇型號為YKK560—6（功率：p=1000 kW；轉(zhuǎn)速：n=989 r/min；電壓：V=10 kV）的電動機是合理的，符合φ5.1×24.5 m圓筒混合機的設(shè)計要求，能夠適應(yīng)特定的工作環(huán)境。

參考文獻

[1]成大先.機械設(shè)計手冊（第五版）[M].北京：化學工業(yè)出版社，2008.

[2]汪用澎，張信主編.白明華主審.大型燒結(jié)設(shè)備[M].機械工業(yè)出版社，1997.

[3]賀永德.現(xiàn)代煤化工技術(shù)手冊[M].北京：化學工業(yè)出版社，2011.

endprint

摘要大型回轉(zhuǎn)設(shè)備傳動功率很大，分析設(shè)備功率的影響因素，是大型回轉(zhuǎn)設(shè)備設(shè)計成功與否的重要因素之一。文章就大型回轉(zhuǎn)設(shè)備功率設(shè)計影響因素進行了詳細分析，通過幾種計算方法來驗證設(shè)計參數(shù)是合理的。

關(guān)鍵詞大型回轉(zhuǎn)設(shè)備；功率；傳動功率

中圖分類號：TH17 文獻標識碼：A 文章編號：1671-7597（2014）11-0190-01

1分類及功率影響因素

大型回轉(zhuǎn)設(shè)備包含：混合機、回轉(zhuǎn)窯、球磨機等設(shè)備，該設(shè)備普遍用于燒結(jié)，球團，礦山等原料的預(yù)處理。本文通過混合機為例進行功率設(shè)計與分析，從回轉(zhuǎn)阻力矩、物料提升力矩、摩擦阻力矩等幾方面進行考慮，通過兩種方法進行了計算驗證，確認該計算方法是正確的。

2主傳動功率計算

φ5.1×24.5 m圓筒混合機是我公司自主設(shè)計的國內(nèi)最大規(guī)格的混合機，應(yīng)用了多項專利技術(shù)，包括新型的托圈結(jié)構(gòu)、新型焊接工藝方法以及新型的刮刀裝置等新技術(shù)，通過實踐檢驗，由于應(yīng)用上述新技術(shù)，提高了大型混合機的整機技術(shù)性能，確保了先進性和可靠性，使混合機的設(shè)計和制造水平有了較大的提升，產(chǎn)品品質(zhì)又上了一個新臺階。

本文結(jié)合φ5.1×24.5 m圓筒混合機的設(shè)計條件，從回轉(zhuǎn)阻力矩、物料提升力矩、摩擦阻力矩及粘料和安裝精度等幾個方面進行了詳細的設(shè)計計算，通過數(shù)據(jù)能清晰反映出影響圓筒混合機傳動功率的因素，對指導(dǎo)設(shè)計提供了依據(jù)。

計算如下：

（1）

式中，P—傳動電動機功率（kW）；Mn—回轉(zhuǎn)阻力矩（N·m）；n—轉(zhuǎn)速（r/min）；η—效率。

2.1 圓筒回轉(zhuǎn)阻力矩計算

圓筒回轉(zhuǎn)的阻力矩是由物料提升阻力矩和運轉(zhuǎn)摩擦阻力矩兩部分組成，計算公式如下：

Mn=K（Mg+Mf） （2）

式中，K—混合料量波動等未計因素采用系數(shù)，K=1.25；Mg—提升阻力矩（N·m）；Mf—運摩擦力矩（N·m）。

Mg=GRcSinβ （3）

式中，G—流動物料的重力（N）；Rc—重心C點的半徑（m）。

G=9800LeAρ （4）

式中，A—物料截面積（m2）。

（5）

根據(jù)填充率ψ=7.95%，查《大型燒結(jié)設(shè)備》表3-3 ，有：θ=43°

2.2 物料提升阻力矩Mg的計算

物料提升掉落后，形成的夾角一半為β角，βmax=40°，這樣偏于安全。

則：Mg=GRcSinβ=9800LeAρ··Sinβ

取ρ=1.7 t/m3。

有：Mg=809838.7 N·m

2.3 運轉(zhuǎn)摩擦阻力矩Mf的計算

運轉(zhuǎn)摩擦阻力矩包括托輪、擋輪軸承摩擦阻力矩和與滾圈間的滾動摩擦阻力矩，但因擋輪軸承摩擦阻力矩不超過托輪的5%，與滾圈間的滾動摩擦阻力矩也很小，故略去這兩部分，則

（6）

式中，μ—托輪軸承摩擦系數(shù)，滾動軸承并為油脂潤滑時，取μ=0.015；G—流動物料的重力（N）；W—筒體及附著粘結(jié)料總重力（N）；Dr—滾圈直徑（m），Dr=5.74 m；Dt—托輪直徑（m），Dt=1.4 m；d—托輪軸頸直徑（m），d=0.36 m；α0—滾圈與托輪接觸角（°），一般α0=30°。

流動物料重力G的計算：

G=0.163Qt （7）

式中，Q—混合機給料量（t/h），Q=1220t/h；t—混合時間，t=3 min。

G=596580 N

筒體及附著粘結(jié)料總重力W的計算：

W=W1+W2 （8）

式中，W1—筒體及內(nèi)部附件重力（N），W1=235263 kg=2352630 N；W2—粘結(jié)料層重力（N）。

W2=9.8πLρb（D－δ）δ （9）

式中，L=24.5 m；D=5.1 m；ρb—粘結(jié)料層密度（t/m3），ρb=2.75 t/m3；δ—粘結(jié)料層厚度（m），δ=0.15 m。

則，W2=9.8πLρb（D－δ）δ=1540179 N

W=W1+W2=3892809 N

=57385.77 N·m

所以Mn=K（Mg+Mf）=1084031 N·m

2.4 主傳動電機功率

= 757.14 kW

考慮到電機所受負載情況，有P=757.14×1.15=870.7 kW

根據(jù)經(jīng)驗，圓筒混合機的摩擦阻力矩Mf約為重力矩Mg的10%，筒內(nèi)料量波動約為12%，功率計算時分別以1.1和1.12兩個系數(shù)考慮這兩個方面因素，只把物料重力矩作為功率計算的依據(jù)，傳動系統(tǒng)總效率取0.84，得到如下簡化計算公式：

P=80D3Sin3θnLρ×10-3=813.4 kW

考慮到電機所受負載情況，有P =813.4×1.15=935.4 kW

3結(jié)論

通過設(shè)計計算，確定選擇型號為YKK560—6（功率：p=1000 kW；轉(zhuǎn)速：n=989 r/min；電壓：V=10 kV）的電動機是合理的，符合φ5.1×24.5 m圓筒混合機的設(shè)計要求，能夠適應(yīng)特定的工作環(huán)境。

參考文獻

[1]成大先.機械設(shè)計手冊（第五版）[M].北京：化學工業(yè)出版社，2008.

[2]汪用澎，張信主編.白明華主審.大型燒結(jié)設(shè)備[M].機械工業(yè)出版社，1997.

[3]賀永德.現(xiàn)代煤化工技術(shù)手冊[M].北京：化學工業(yè)出版社，2011.

endprint

摘要大型回轉(zhuǎn)設(shè)備傳動功率很大，分析設(shè)備功率的影響因素，是大型回轉(zhuǎn)設(shè)備設(shè)計成功與否的重要因素之一。文章就大型回轉(zhuǎn)設(shè)備功率設(shè)計影響因素進行了詳細分析，通過幾種計算方法來驗證設(shè)計參數(shù)是合理的。

關(guān)鍵詞大型回轉(zhuǎn)設(shè)備；功率；傳動功率

中圖分類號：TH17 文獻標識碼：A 文章編號：1671-7597（2014）11-0190-01

1分類及功率影響因素

大型回轉(zhuǎn)設(shè)備包含：混合機、回轉(zhuǎn)窯、球磨機等設(shè)備，該設(shè)備普遍用于燒結(jié)，球團，礦山等原料的預(yù)處理。本文通過混合機為例進行功率設(shè)計與分析，從回轉(zhuǎn)阻力矩、物料提升力矩、摩擦阻力矩等幾方面進行考慮，通過兩種方法進行了計算驗證，確認該計算方法是正確的。

2主傳動功率計算

φ5.1×24.5 m圓筒混合機是我公司自主設(shè)計的國內(nèi)最大規(guī)格的混合機，應(yīng)用了多項專利技術(shù)，包括新型的托圈結(jié)構(gòu)、新型焊接工藝方法以及新型的刮刀裝置等新技術(shù)，通過實踐檢驗，由于應(yīng)用上述新技術(shù)，提高了大型混合機的整機技術(shù)性能，確保了先進性和可靠性，使混合機的設(shè)計和制造水平有了較大的提升，產(chǎn)品品質(zhì)又上了一個新臺階。

本文結(jié)合φ5.1×24.5 m圓筒混合機的設(shè)計條件，從回轉(zhuǎn)阻力矩、物料提升力矩、摩擦阻力矩及粘料和安裝精度等幾個方面進行了詳細的設(shè)計計算，通過數(shù)據(jù)能清晰反映出影響圓筒混合機傳動功率的因素，對指導(dǎo)設(shè)計提供了依據(jù)。

計算如下：

（1）

式中，P—傳動電動機功率（kW）；Mn—回轉(zhuǎn)阻力矩（N·m）；n—轉(zhuǎn)速（r/min）；η—效率。

2.1 圓筒回轉(zhuǎn)阻力矩計算

圓筒回轉(zhuǎn)的阻力矩是由物料提升阻力矩和運轉(zhuǎn)摩擦阻力矩兩部分組成，計算公式如下：

Mn=K（Mg+Mf） （2）

式中，K—混合料量波動等未計因素采用系數(shù)，K=1.25；Mg—提升阻力矩（N·m）；Mf—運摩擦力矩（N·m）。

Mg=GRcSinβ （3）

式中，G—流動物料的重力（N）；Rc—重心C點的半徑（m）。

G=9800LeAρ （4）

式中，A—物料截面積（m2）。

（5）

根據(jù)填充率ψ=7.95%，查《大型燒結(jié)設(shè)備》表3-3 ，有：θ=43°

2.2 物料提升阻力矩Mg的計算

物料提升掉落后，形成的夾角一半為β角，βmax=40°，這樣偏于安全。

則：Mg=GRcSinβ=9800LeAρ··Sinβ

取ρ=1.7 t/m3。

有：Mg=809838.7 N·m

2.3 運轉(zhuǎn)摩擦阻力矩Mf的計算

運轉(zhuǎn)摩擦阻力矩包括托輪、擋輪軸承摩擦阻力矩和與滾圈間的滾動摩擦阻力矩，但因擋輪軸承摩擦阻力矩不超過托輪的5%，與滾圈間的滾動摩擦阻力矩也很小，故略去這兩部分，則

（6）

式中，μ—托輪軸承摩擦系數(shù)，滾動軸承并為油脂潤滑時，取μ=0.015；G—流動物料的重力（N）；W—筒體及附著粘結(jié)料總重力（N）；Dr—滾圈直徑（m），Dr=5.74 m；Dt—托輪直徑（m），Dt=1.4 m；d—托輪軸頸直徑（m），d=0.36 m；α0—滾圈與托輪接觸角（°），一般α0=30°。

流動物料重力G的計算：

G=0.163Qt （7）

式中，Q—混合機給料量（t/h），Q=1220t/h；t—混合時間，t=3 min。

G=596580 N

筒體及附著粘結(jié)料總重力W的計算：

W=W1+W2 （8）

式中，W1—筒體及內(nèi)部附件重力（N），W1=235263 kg=2352630 N；W2—粘結(jié)料層重力（N）。

W2=9.8πLρb（D－δ）δ （9）

式中，L=24.5 m；D=5.1 m；ρb—粘結(jié)料層密度（t/m3），ρb=2.75 t/m3；δ—粘結(jié)料層厚度（m），δ=0.15 m。

則，W2=9.8πLρb（D－δ）δ=1540179 N

W=W1+W2=3892809 N

=57385.77 N·m

所以Mn=K（Mg+Mf）=1084031 N·m

2.4 主傳動電機功率

= 757.14 kW

考慮到電機所受負載情況，有P=757.14×1.15=870.7 kW

根據(jù)經(jīng)驗，圓筒混合機的摩擦阻力矩Mf約為重力矩Mg的10%，筒內(nèi)料量波動約為12%，功率計算時分別以1.1和1.12兩個系數(shù)考慮這兩個方面因素，只把物料重力矩作為功率計算的依據(jù)，傳動系統(tǒng)總效率取0.84，得到如下簡化計算公式：

P=80D3Sin3θnLρ×10-3=813.4 kW

考慮到電機所受負載情況，有P =813.4×1.15=935.4 kW

3結(jié)論

通過設(shè)計計算，確定選擇型號為YKK560—6（功率：p=1000 kW；轉(zhuǎn)速：n=989 r/min；電壓：V=10 kV）的電動機是合理的，符合φ5.1×24.5 m圓筒混合機的設(shè)計要求，能夠適應(yīng)特定的工作環(huán)境。

參考文獻

[1]成大先.機械設(shè)計手冊（第五版）[M].北京：化學工業(yè)出版社，2008.

[2]汪用澎，張信主編.白明華主審.大型燒結(jié)設(shè)備[M].機械工業(yè)出版社，1997.

[3]賀永德.現(xiàn)代煤化工技術(shù)手冊[M].北京：化學工業(yè)出版社，2011.

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