摩擦傳動回轉(zhuǎn)窯的輪帶設(shè)計

尤 立 劉星安 王 凱(洛陽礦山機械工程設(shè)計研究院有限責(zé)任公司，河南洛陽 417039)

摩擦傳動回轉(zhuǎn)窯的輪帶設(shè)計

尤 立 劉星安 王 凱
(洛陽礦山機械工程設(shè)計研究院有限責(zé)任公司，河南洛陽 417039)

本題所研究的輪帶結(jié)構(gòu)適用于采用摩擦傳動方式的回轉(zhuǎn)窯。為保證輪帶與筒體轉(zhuǎn)速一致，保證設(shè)備的安全運行，輪帶設(shè)計成槽齒輪帶，筒體及輪帶的固定方式為槽齒輪帶固定方式。

摩擦傳動；回轉(zhuǎn)窯；槽齒輪帶

摩擦傳動回轉(zhuǎn)窯的傳動方式是通過輪帶與托輪之間的摩擦力進行扭矩和功率的傳遞，并通過輪帶來轉(zhuǎn)動窯筒體。為了保證設(shè)備的安全運行，在圓周方向不希望輪帶與墊板之間有相對滑動，因此不能采用傳統(tǒng)松套輪帶。為了保證輪帶和托輪的良好接觸，窯筒體正常運行，本題使用了一種適應(yīng)采用摩擦傳動回轉(zhuǎn)窯的槽齒輪帶固定方式。槽齒輪帶鍵傳遞著窯轉(zhuǎn)動所需要的扭矩，可有效的保證輪帶帶動筒體正常運行。

1.回轉(zhuǎn)窯輪帶結(jié)構(gòu)的對比

常規(guī)回轉(zhuǎn)窯的輪帶固定方式有焊接結(jié)構(gòu)、鉚接結(jié)構(gòu)、浮動墊板結(jié)構(gòu)。前兩種有很多缺點基本不再使用，為了彌補溫差引起熱脹量，現(xiàn)在經(jīng)常采用的是輪帶與筒體墊板之間留有間隙的浮動墊板結(jié)構(gòu)。

傳統(tǒng)的浮動輪帶結(jié)構(gòu)由墊板、小擋塊、擋塊、擋圈和輪帶組成。墊板點焊于筒體上，輪帶活套于墊板之上。墊板一側(cè)由焊于筒體上的擋塊頂死，防止墊板沿筒體軸向滑動。擋圈安裝于輪帶側(cè)面，防止輪帶相對于筒體軸向滑動，同時焊接于墊板表面的擋塊頂死擋圈對擋圈進行定位。但圓周方向輪帶與墊板之間有相對移動。

摩擦傳動回轉(zhuǎn)窯因為不希望輪帶與墊板之間有相對滑動，所以常采用沒有相對移動的槽齒輪帶結(jié)構(gòu)。槽齒輪帶又稱花鍵輪帶。輪帶內(nèi)表面做成矩形鍵的型式，筒體上的軸向擋塊和拉緊裝置固定和調(diào)整輪帶鍵位置，兩端有X型定位塊，如下圖所示。

1.槽齒輪帶；2.拉緊裝置；3.軸向限位塊；4.墊板；5.X型塊；6.擋塊

摩擦傳動中槽齒輪帶裝置示意圖

該新型結(jié)構(gòu)通過帶鍵輪帶1的帶鍵通過拉緊裝置2和定位軸向3位置，通過拉緊裝置調(diào)整軸向位置。安裝時要將筒體支承好，懸吊好輪帶并找好中心后，在頂部及底部打上斜鍵，以保證鍵的頂部和輪帶內(nèi)鍵槽內(nèi)部有均勻間隙。本輪帶裝置與傳統(tǒng)的輪帶裝置相比，方便輪帶現(xiàn)場安裝調(diào)整，同時也消除了輪帶和筒體之間園周方向的滑移，可以保證輪帶與筒體轉(zhuǎn)速一致，保證設(shè)備的安全運行。

輪帶和筒體間采用槽齒結(jié)構(gòu)后，筒體受力方向從垂直筒體表面改變?yōu)楹屯搀w相切方向，此時筒體受力狀況有很大改善。并且輪帶下筒體與浮動輪帶下筒體相比，筒體變形很小，基本為圓形。輪帶和筒體間隙可增大到0.4D%（D為筒體內(nèi)徑），溫度變化范圍增大到360℃。浮動輪帶的筒體橢圓度一般為0.3～0.5D%，槽齒輪帶下筒體變形量很小，僅為0.105D%，此時該段筒體內(nèi)襯磚所受的機械應(yīng)力大大減小，這就延長了襯磚的使用壽命，減少了停窯砌磚次數(shù)，降低了襯磚費用，提高了回轉(zhuǎn)窯的運轉(zhuǎn)率。

2.輪帶計算

以Φ5X60m摩擦傳動回轉(zhuǎn)窯為例，對輪帶進行設(shè)計計算。根據(jù)回轉(zhuǎn)窯的常用材料選擇力學(xué)性能較好的ZG42Cr1Mo，硬度為HB=240～280 ，接觸應(yīng)力

[P0]=4500kg/cm2。筒體內(nèi)徑D為5m，窯長60m，安裝斜度3.5%，轉(zhuǎn)速3.8r/min，填充率0.045，耐材厚度0.23m，物料容重1.3t/m3，自然堆角35°，動態(tài)堆角28°，托輪外徑Dt 為2000mm，托輪軸承組為滑動軸承（f=0.018），擋輪為滾動軸承（f=0.005）。

2.1 輪帶截面參數(shù)確定

2.1.1 輪帶直徑外徑Dr

因為取Dt＝2m；i= Dr/ Dt =3～4

考慮到要選取矩形花鍵輪帶，所以適當(dāng)增大外徑，取i=3.11，得Dr＝6.22m；

2.1.2 輪帶寬度Br

選定輪帶寬度Br=850mm。

2.2 槽齒輪帶矩形花鍵參數(shù)的校核

槽齒采用矩形花鍵結(jié)構(gòu)。矩形花鍵優(yōu)點是定心精度高，定心穩(wěn)定性好，能用磨削的方法消除熱處理變形，定心方式為小徑定心。已知由于輪帶花鍵在運行中同時承受轉(zhuǎn)矩和壓軸力兩種載荷的作用，回轉(zhuǎn)窯采用雙傳動，單個電機功率為355kw，筒體轉(zhuǎn)速3.8rad/min，已設(shè)定參數(shù)：Z：花鍵的齒數(shù)：15；I：齒的工作（配合）長度：800，mm；dm ：矩形花鍵平均圓直徑：5220，mm；h：鍵齒工作高度：50，mm；Ψ：各齒間載荷不均勻系數(shù)：0.7；σ：擠壓應(yīng)力； [σ]：在動載荷下的需用擠壓應(yīng)力：查設(shè)計手冊為3 MPa。

2.2.1 為避免鍵表面壓潰或過度磨損，應(yīng)進行必要的強度校核因為帶動筒體所需要的扭矩T：

計算結(jié)果滿足σ≤[σ]強度條件，安全。

2.2.2 鍵根的彎曲應(yīng)力校核

名義切向力Ft=2000T/dm=2000×267854/5.22=102626053（N）

單位載荷w=Ft/(zl)=102626053 /（15×800）=8552（N/mm）

齒根許用彎曲應(yīng)力σFp=σb/(SFK1K2K3K4)=980/(1.25×1.25×1.1×1.1× 1.5)=345MP（SF，K1，K2，K3，K4均按設(shè)計手冊查得）

計算結(jié)果滿足σF≤[σ]Fp強度條件，安全。

3.結(jié)論

該結(jié)構(gòu)由帶鍵輪帶的帶鍵通過拉緊裝置和限位裝置，調(diào)整輪帶周向位置。帶鍵輪帶鍵傳遞著窯轉(zhuǎn)動所需要的扭矩，可有效的保證輪帶帶動筒體正常運行。該裝置與傳統(tǒng)的輪帶裝置相比，方便輪帶現(xiàn)場安裝調(diào)整，X型塊則是為了減輕電機啟動、載荷變化造成輪帶對筒體帶來沖擊、震動。延長了襯磚的使用壽命，提高了回轉(zhuǎn)窯的運轉(zhuǎn)率。

[1]江旭昌，再論新超短窯的應(yīng)用及在我國的發(fā)展[J]，新世紀(jì)水泥導(dǎo)報，2006 年,第3期，5-10.

[2]江旭昌，論新超短窯的應(yīng)用及在我國的發(fā)展前景[J]，水泥裝備，2001年第2期，29-31.

[3]江旭昌，論新超短窯的應(yīng)用及在我國的發(fā)展前景（二）[J]，水泥裝備，2001 年,第3期，10-13.

[4]《回轉(zhuǎn)窯》編寫組編著，回轉(zhuǎn)窯（設(shè)計、使用與維修）[M]，北京，冶金工業(yè)出版社，1978，

[5]熊會思編著，新型干法燒成水泥熟料設(shè)備設(shè)計、制造、安裝與使用[M]，北京，建材工業(yè)出版社.2004.

[6]成大先主編，機械設(shè)計手冊[M]，北京，化學(xué)工業(yè)出版社.2007.

TQ172

B

1007-6344（2016）04-0005-01

尤立：女，工程師。研究方向：冶金建材設(shè)備的設(shè)計和研發(fā)。