尤 立 劉星安 王 凱(洛陽(yáng)礦山機(jī)械工程設(shè)計(jì)研究院有限責(zé)任公司，河南洛陽(yáng) 417039)

摩擦傳動(dòng)回轉(zhuǎn)窯的輪帶設(shè)計(jì)

尤 立 劉星安 王 凱
(洛陽(yáng)礦山機(jī)械工程設(shè)計(jì)研究院有限責(zé)任公司，河南洛陽(yáng) 417039)

本題所研究的輪帶結(jié)構(gòu)適用于采用摩擦傳動(dòng)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(yùn)行，輪帶設(shè)計(jì)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(dòng)；回轉(zhuǎn)窯；槽齒輪帶

摩擦傳動(dòng)回轉(zhuǎn)窯的傳動(dòng)方式是通過輪帶與托輪之間的摩擦力進(jìn)行扭矩和功率的傳遞，并通過輪帶來轉(zhuǎn)動(dòng)窯筒體。為了保證設(shè)備的安全運(yùn)行，在圓周方向不希望輪帶與墊板之間有相對(duì)滑動(dòng)，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(yùn)行，本題使用了一種適應(yīng)采用摩擦傳動(dòng)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(dòng)所需要的扭矩，可有效的保證輪帶帶動(dòng)筒體正常運(yùn)行。

1.回轉(zhuǎn)窯輪帶結(jié)構(gòu)的對(duì)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(dòng)墊板結(jié)構(gòu)。前兩種有很多缺點(diǎn)基本不再使用，為了彌補(bǔ)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(dòng)墊板結(jié)構(gòu)。

傳統(tǒng)的浮動(dòng)輪帶結(jié)構(gòu)由墊板、小擋塊、擋塊、擋圈和輪帶組成。墊板點(diǎn)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(dòng)。擋圈安裝于輪帶側(cè)面，防止輪帶相對(duì)于筒體軸向滑動(dòng)，同時(shí)焊接于墊板表面的擋塊頂死擋圈對(duì)擋圈進(jìn)行定位。但圓周方向輪帶與墊板之間有相對(duì)移動(dòng)。

摩擦傳動(dòng)回轉(zhuǎn)窯因?yàn)椴幌Ｍ啂c墊板之間有相對(duì)滑動(dòng)，所以常采用沒有相對(duì)移動(dòng)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(dòng)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(shí)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(chǎng)安裝調(diào)整，同時(shí)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(yùn)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(shí)筒體受力狀況有很大改善。并且輪帶下筒體與浮動(dòng)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(dòng)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(shí)該段筒體內(nèi)襯磚所受的機(jī)械應(yīng)力大大減小，這就延長(zhǎng)了襯磚的使用壽命，減少了停窯砌磚次數(shù)，降低了襯磚費(fèi)用，提高了回轉(zhuǎn)窯的運(yùn)轉(zhuǎn)率。

2.輪帶計(jì)算

以Φ5X60m摩擦傳動(dòng)回轉(zhuǎn)窯為例，對(duì)輪帶進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)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(zhǎng)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(dòng)態(tài)堆角28°，托輪外徑Dt 為2000mm，托輪軸承組為滑動(dòng)軸承（f=0.018），擋輪為滾動(dòng)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?yàn)槿t＝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(diǎn)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(yùn)行中同時(shí)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(dòng)，單個(gè)電機(jī)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(zhǎng)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(dòng)載荷下的需用擠壓應(yīng)力：查設(shè)計(jì)手冊(cè)為3 MPa。

2.2.1 為避免鍵表面壓潰或過度磨損，應(yīng)進(jìn)行必要的強(qiáng)度校核因?yàn)閹?dòng)筒體所需要的扭矩T：

計(jì)算結(jié)果滿足σ≤[σ]強(qiáng)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(jì)手冊(cè)查得）

計(jì)算結(jié)果滿足σF≤[σ]Fp強(qiáng)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(dòng)所需要的扭矩，可有效的保證輪帶帶動(dòng)筒體正常運(yùn)行。該裝置與傳統(tǒng)的輪帶裝置相比，方便輪帶現(xiàn)場(chǎng)安裝調(diào)整，X型塊則是為了減輕電機(jī)啟動(dòng)、載荷變化造成輪帶對(duì)筒體帶來沖擊、震動(dòng)。延長(zhǎng)了襯磚的使用壽命，提高了回轉(zhuǎn)窯的運(yùn)轉(zhuǎn)率。

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

[2]江旭昌，論新超短窯的應(yīng)用及在我國(guó)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(guó)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(jì)、使用與維修）[M]，北京，冶金工業(yè)出版社，1978，

[5]熊會(huì)思編著，新型干法燒成水泥熟料設(shè)備設(shè)計(jì)、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(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)[M]，北京，化學(xué)工業(yè)出版社.2007.

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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(jì)和研發(fā)。