回转窑改进设计毕业设计详解
Φ3
Φ3.0*60m改进型回转窑生产技术探索摘要：本文对国内首次设计并制造的φ3.0*60m改进型回转窑进行了阐述。
通过探索新窑的煅烧生产工艺操作，实现φ3.0*60m改进型回转窑的达产达标。
关键词：回转窑石油焦煅烧1 概述近几年来，国内电解铝生产规模的不断增大带动了铝用炭素行业的迅猛发展。
作为炭素煅烧生产中最重要的煅烧设备，回转窑的生产能力亦不断扩大。
我公司φ3.0*60m回转窑是国内首次设计、制造、使用的最大型回转窑，设计煅后料产能15t/h，之前尚无成熟生产技术。
通过一年来对φ3.0*60m回转窑技术探索，我公司已掌握此窑的煅烧生产技术，验证了国内φ3.0*60m回转窑的开发成功。
2 φ3.0×60m改进型回转窑简介2.1 φ3.0×60m改进型回转窑的主要设计参数回转窑规格型号：φ3×60m回转窑安装斜度:35/1000回转窑设计生产能力：煅后焦15t/h冷却机规格型号：φ2.2×25m2.2 φ3.0×60m改进型回转窑主要特点2.2.1 采用液压挡轮，托轮中心线与筒体中心线平行，有效减小了托轮磨损和托轮的维护工作。
2.2.2 窑头、窑尾均采用柔性密封。
密封性能稳定可靠。
2.2.3 为干法直筒窑。
2.3 φ3.0×60m改进型回转窑工艺流程φ3.0×60m改进型回转窑工艺流程为:生石油焦原料经过破碎后送入原料煅前料仓，仓内的物料经过皮带称连续均匀地向窑尾端加料，进料管采用水冷方式。
进入窑尾的物料随窑体的转动而缓慢的向窑头移动，在移动过程中，首先受到高温烟气预热，而后进入了高温煅烧带，经过1200℃～1400℃高温煅烧，物料的理化性能指标改善后，再经过4～6m的冷却带物料进入了冷却机。
物料受到直接冷却水的喷淋而温度迅速降低，再经过输送系统而排入煅烧贮仓。
冷却机内的带有炭粉的蒸汽经多管旋风除尘器及布袋除尘器回收利用。
3 φ3.0×60m改进型回转窑烘窑及初期运行情况我公司于2009年6月8日点火烘窑使用，烘窑期间严格按照烘窑升温曲线升温，在沉灰室温度达到500℃时下料。
日产熟料3200吨预分解回转窑水泥厂的窑尾车间设计本科毕业设计说明书
本科生毕业设计说明书题目：日产熟料3200吨预分解回转窑水泥厂的窑尾车间设计英文题目：Nissan 3200 tons of clinker cement kiln the back-end esign workshop摘要预分解窑是在悬浮预热窑的预热器和回转窑之间增设了一个分解炉作为第二热源，使燃料燃烧的放热过程与生料的碳酸盐分解的吸热过程，在悬浮态或流态化条件下及其迅速地进行，从而减轻了回转窑的热力强度，并使入窑生料的碳酸盐分解率提高到85-95%，使窑的生产能力成倍增长。
由于其质量稳定、熟料标号高、综合能耗低、劳动生产率高，有害气体浓度低等诸多优点，使该生产工艺呈现出强劲生命力。
是近代水泥工业发展中的重大技术革命。
国家制定的《中国建筑材料工业跨世纪发展战略》明确提出了大力发展预分解及当代先进工艺技术，力争在21世纪30年代实现水泥工业现代化的宏伟目标。
预分解窑是新型干法水泥生产的核心装备，具有广泛的高新技术内涵，本设计重点放在预分解窑系统中的旋风筒、换热管道、分解炉、回转窑(简称:筒、管、炉、窑)等全系统热工系统工程的分析上。
关键词：悬浮预热器，预分解，筒，炉，窑AbstractPrecalcining kiln technique is used a second heater in the cement clinker sintering procecs, which is a precalcining kiln linking suspension preheater with rotator kiln，in order to increase qucichen the processes of fuel heat releasing and carbonate decomposition in the raw meal during the suspended and flowing condition.lt is a great technic innovation in cement technology.The heating power of cement rotator kiln is decreases after adopting the technique.Decomposing ratio of carbonate materials in raw meal can be reached as high as 85^95%，so that production capacity of the same cement kiln can be doubled or more. The benefits of stabilizing clinker quality and higher products mark, enhancing efficiency of comprehensive energy consumption and human labor productivity, decreasing concentration of harmful gases all made it with great industrial potential.(The developing stratagem of the building materials industry of china in the twenty-first century) which was compiled by the government,definitely stated that cement industry apply the precalcining technique and other modern advanced technology in order to the realize the great goal of the mordenization of cement industry of china before the third decade of 21 century.Precalcining kiln is the core equipment of the new-dry-making method. and relates many state of cements technique, connotation. Precalcining cyclone,heat-exchange pipeline, precalcinator and kiln, cooler have been asserted thesis after analyzing the whole heat engineering system of the lone.Key Words：Suspension preheater,Precalcining,Cyclone,Precalcinator,Kiln目录第一章绪论 (1)1.1 国内外预分解窑技术的发展概况 (1)1.2 设计的要求 (5)第二章配料计算和全厂物料平衡 (6)2.1配料计算 (6)2.1.1熟料热耗的确定 (6)2.1.2熟料率值的确定 (8)2.1.3煤灰掺入量的计算 (9)2.1.4配料计算 (9)2.2全厂物料平衡计算 (12)2.2.1原燃料消耗定额的计算 (12)2.2.2熟料标号的确定 (12)2.2.3影响水泥强度的因素 (14)2.2.4石膏掺入量的确定 (15)2.2.5回转窑产量的标定 (16)2.2.8烧成干煤的消耗定额 (19)2.2.9物料平衡表 (19)第三章主机平衡计算 (20)3.1 车间的工作制度、设备的年利用率的确定 (20)3.2主机设备选型 (22)3.2.1石灰石破碎机 (22)3.2.2生料磨、水泥磨和煤磨系统 (24)3.2.3 烧成系统 (27)3.2.5水泥包装机 (30)第四章储库计算 (31)4.1 物料储存期的确定 (32)4.2 储存方式的选择 (33)4.3 各种原燃料的休止角 (34)4.4 储存设施计算 (34)4.5 储库设施一览表 (37)第五章窑尾车间工艺计算 (38)5.1 主要参数确定 (38)5.1.1 回转窑的规格及产量标定 (39)5.1.2 窑炉燃料比的确定 (39)5.1.3 预热器级数及各级筒的分离效率的确定 (39)5.1.4 电收尘的收尘效率的确定 (40)5.1.5出一级筒气体含尘量的确定 (41)5.2 原始数据和选定参数汇总 (41)5.2.1.原始数据 (41)5.3 分解炉和预热器系统热工计算 (43)5.3.1 物料平衡计算 (43)5.3.2空气量与废气量计算 (46)5.3.3热平衡计算 (51)5.4 窑尾工艺设备选型 (55)5.4.1窑外分解技术的特点 (55)5.4.2窑外分解系统的主要形式及选择 (55)5.4.3 分解炉和三次风管的尺寸计算 (57)5.4.4 各级旋风筒的设计计算 (61)5.4.5 增湿塔的设计计算 (67)5.4.6 电收尘器的选型计算 (67)参考文献 (71)谢辞 (72)第一章绪论1.1 国内外预分解窑技术的发展概况新型干法窑包括3种类型：五六十年代出现的立筒预热器窑和旋风预热器窑，70年代开发成功的预分解窑。
φ3×48m回转窑改进
摘要回转窑是水泥厂重要设备，回转窑发生故障直接影响水泥的产量和质量．本课题是通过对回转窑的改进设计，使学生掌握机械设计的过程。
φ3×48m回转窑改进实际，在水泥厂中用回转窑煅烧水泥熟料。
回转窑的技术性能和运转情况决定水泥的质量和成本，所以回转窑是水泥厂中十分重要的设备。
本次设计是对回转窑的改进设计，分窑身，窑体和窑尾。
三部分主要对窑体的简体和轮带的设计，传动装置的大小齿轮的设计和液压挡轮的设计。
通过这些的改进使回转窑的安全运转、效率、产量及质量都会有很大的提高。
本次设计就是围绕这些重要部位而展开的。
关键词：简体大小齿轮液压挡轮轴承轮带ABSTRACTKiln cement plant is an important equipment, to a fault directly affect the rotary kiln cement production and quality. This issue is through improved design of the rotary kiln, so that students m aster the mechanical design process. φ3 × 48m kiln actual improvement in the cement kiln used calcined cement clinker. Kiln technical performance and functioning of the decision to cement the quality and cost, the rotary kiln cement plant is very important equipment. The kiln is designed to improve the design of the kiln body, kiln and back-end. Three major part of the kiln of Simplified and round with the design, transmission device the size of the design and hydraulic gear round the block design. Through these improvements to the rotary kiln security operation, efficiency, yield and quality will be greatly improved. The design is to focus on these important site of the start.Key words：Simplified the size of gears hydraulic block round the bearings目录引言 (1)1.回转体的设计 (1)1.1简体说明部分 (1)1.2简体的计算 (3)1.3轮带的设计 (5)2.传动装置 (7)2.1对传动装置的要求 (7)2.2传动方式 (8)2.3大小齿轮的设计 (8)3.液压档轮装置 (10)3.1液液压档轮的工作原理 (10)3.2主要参数的确定 (11)3.3主要零部件的设计与计算 (12)3.4液压泵的设计计算 (15)结论 (16)致谢词 (16)引言毕业设计是培养学生运用所学知识和技能，分析和解决问题。
毕业设计之水泥回转窑电气控制系统设计
[键入文字]北方民族大学本科生毕业论文摘要在建材、冶金、化工、矿物加工和环保等许多行业中，广泛地使用回转圆筒型设备对散装或浆状物料进行物理或化学处理，这种回转圆筒设备被称为回转窑。
水泥生产是由原料预处理(均化、破碎、烘干等)、生料制备(配料、粉磨、均化)、熟料锻烧(分解预热、锻烧、煤磨)、水泥制成(水泥配料、粉磨、包装)四大部分组成，其中水泥熟料的煅烧是水泥生产中最重要的过程，所用的设备水泥回转窑，常被称为水泥厂的心脏。
水泥回转窑由机械、电气、液压等部分组成。
通过研究设计主要用PLC为核心控制水泥回转窑系统，主要包括有: ①回转窑辅助电机的正常运转控制。
②主电机的变频调速控制。
③燃烧器移动小车的正反转运行控制。
④主减速机润滑站的控制应按TE525润滑站的压力、温度、液位等控制。
⑤挡轮液压站TE326的控制。
结论控制方案包括: ①主电机为变频调速电机，故采用变频器控制其调速运行。
②辅助电机、燃烧小车的控制比较简单，直接用继电接触器控制其运行。
③挡轮液压站、主减速机润滑站因控制内容多，工艺复杂，两者均采用由PLC控制的方式，利用PLC的硬件电路与软件结合，实现挡轮液压站、主减速机润滑站的正常运转与故障报警等控制功能。
关键词水泥，回转窑，PLC，控制系统ABSTRACTIn building materials,metallurgy,chemical,mineral processing,environmental pr-otection,and many other industries,people widespread use of rotating cylindrical d evice on the bulk or slurry material to do physical or chemical treatment,which-h is known as rotary kiln that with rotating cylinder device.Cement production is composed by the raw material pretreatment (homog-e-n izing,crushing,drying,etc.),raw material preparationing redients,grinding,homogeniz-a tion),clinker calcination(decomposition and preheating,calcination,coal mill),ceme-nt products (Cement batching,grinding,packaging).And calcining cement clinker whic h is the most important cement production process,so its equipment–cement rotar y kiln,often referred to as the heart of cement.Cement kiln consist of mec-hanica l,electrical,hydraulic and other components.By studying and the design of cement rotary kiln system we will use PLC as the main core of the control.Tha-t includ ing: Firstly, rotary control of the normal operation of auxiliary motors.S-condly, t he main motor of the variable frequency control.Thirdly, move the car reversing the burner operation control. The fourth is the main reducer lubrication station c ontrol stations shall TE525 lubrication pressure,temperature,liquid level control. T he fifth is gear wheel hydraulic TE326 control.Conclusions control program include: First of all, main motor for frequency conversion motor,which inverter control its speed operation.Secondly,auxiliary m-o tors,combustion car’s c ontrol is relatively simple,which direct contacts with the re lay control its operation. Last but not least,because of gear wheel hydraulic s-tati on,the main gearbox lubrication station’s control contents and more complex proc ess,both adopted by the PLC control method,the use of PLC combination of hard ware and software to achieve gear wheel hydraulic station,the main gearbox lubri cation Stop the normal operation and fault alarm control functions.Key words Cement,Kiln,PLC,Control System目录摘要 (I)ABSTRACT (II)1 绪论 (1)1.1水泥生产工艺 (1)1.1.1 水泥熟料的煅烧 (2)1.1.2 回转窑的发展 (2)1.1.3 回转窑的性能和特征 (3)1.2水泥回转窑硬件系统技术参数 (3)2 总体方案设计 (4)2.1设计任务要求 (4)2.2电气控制方案 (6)3 水泥窑控制方式 (9)3.1操作方式 (9)3.1.1 DCS介绍 (9)3.1.2 操作方式设计 (9)3.2与外界的连锁信号 (10)3.3配电系统 (11)4 硬件电路设计 (13)4.1辅助电机的控制 (13)4.2燃烧小车的控制 (13)4.3PLC硬件配置 (13)4.3.1 PLC基本知识 (13)4.3.2 PLC机型选择 (15)4.4模块连线图 (17)4.5PLC输入输出端子设计 (18)4.6功能梯形图设计 (20)4.6.1 闪烁信号的产生 (20)4.6.2 主减速机润滑站起动及抗干扰措施 (21)4.6.3 主减速机润滑站冷却水的投入和关闭 (21)4.6.4 润滑站综合起停 (22)4.6.5 主减速机润滑站油泵电机的工作 (22)4.6.6 主减速机润滑站加热器的运行 (23)4.6.7 挡轮液压站的正常工作 (23)4.6.8 挡轮站加热器的工作 (25)4.6.9 声光报警程序 (26)4.7设计小结 (26)5 控制电路设计 (28)5.1I/O表设计 (28)5.2硬件电路设计 (29)5.2.1 回转窑电机控制电路 (29)5.2.2 电磁球阀和滤油器的控制电路 (31)5.2.3 PLC供电模块图 (32)5.2.4 PLC输入模块图 (33)5.2.5 PLC输出模块图 (35)5.3梯形图程序设计 (36)5.3.1 综合启动控制程序 (36)5.3.2 综合指示灯程序 (37)5.3.3 三级操作控制程序 (37)结论 (39)参考文献 (40)致谢 .................................................................................................... 错误！未定义书签。
第三部分 回转窑
第三部分 600t/d回转窑我国最早是在一九七一年由马鞍山钢铁公司从美国引进了一条300t/d回转窑生产线，当时是采用混合煤气为燃料。
直在一九七八年由武汉钢铁公司从德国引进了一条带竖式预热器、竖式冷却器的500t/d 回转窑之后，才带动了我国回转窑的迅速发展，随后武钢又建了一条600t/d，鞍钢建了两条600t/d。
宝钢一期从日本引进一条带炉箅预热机、推动箅冷机的600t/d生产线，先后在二、三期又建设了三条，其中最后一条是从美国引进的带竖式预热器和竖式冷却器的回转窑，这是目前最先进的。
进入2000年之后，由于回转窑工艺的不断完善，设备的不断改进和国产化，工程投资大幅下降。
又由于其操作简单、产品质量优质稳定，回转窑工艺得到空前的发展。
在钢铁企业中建设最多，产能最大的活性石灰生产设施就是回转窑，目前最大的回转窑为1200t/d。
1、工艺与设备⑴、工厂组成①、生产系统1)石灰石原料仓库2)石灰石原料筛分系统3)竖式预热器4)φ4.2m×50m回转窑（600t/d）5)竖式冷却器6)煤气混合站7)回转窑烟气除尘净化及排烟系统8)控制站及操作室9)石灰成品筛分、贮存运输及计量系统②、公用及辅助生产系统1) 空气压缩站2) 中央变配电所、液压站③、行政生活设施1)综合楼包括办公室、化验室等生活设施⑵、工艺流程合格粒度的石灰石(20～50mm)由自卸汽车直接运至石灰石原料仓库贮存。
贮存量按7天考虑。
石灰石由2台5t抓斗桥式起重机加到石灰石受料槽，经过振动给料机、带式输送机送到筛分楼。
经过筛分，筛上料采用带式输送机经过皮带秤计量后送入竖式预热器顶部的受料仓中。
受料仓中的物料经加料管送入预热器内的环形通道，石灰石在环形通道内缓慢下移，并经1000～1100℃的窑尾烟气预热到900℃左右，废气进入窑尾废气处理系统，部分分解的石灰石经预热器上的液压推杆推动，通过加料室进入到600t/d烧混合煤气的回转窑内进行煅烧。
回转窑托轮支座的改进设计
５ ０ ～ １ ０ ０ Ｎ。而 我 国在 这 方 面 与 国外 先 进水 ０ｋ ２０ ｋ 平 相 比还 在 一 定 的差 距 。 国 内外 的实 践 表 明 ： 回 在
般在 ２ ％～６ ％之 间 ） 因此 ， 支 座 的轴 承 不 但应 ， 其
具 有 承受 大 的径 向载 荷 的能 力 ， 且 还 应 能 承 受 较 而 大 的轴 向力 ， 于 此 ， 于 托 轮 支 座 ， 用 向心 球 面 鉴 对 选
中， 可采 用 双支点 单 向固定 的形 式 ， 即在 托轮 轴 的每
一
端 布 置 一个 推 力 向心球 面滚 子 轴 承 ， 承受 一 个 各
方向 的 轴 向力 （ １ ａ ） 当 支 座 承 受 的 载 荷 超 过 图 （） ； ３０ｋ 时， ００ Ｎ 其轴 承 座 可 采 用 球 形 ， 于 托 轮 支 座 的 对 轴承 组合设 计 ， 采用 单支 点 双 向 固定 的形 式 ， 在 则 即
理 性 和完善 程 序 。
回转窑 的 支 承 系 统 是 其 重 要 的组 成 部 分 ， 除 它 了支 承 窑 筒 体 的 重 量 外 ， 在 径 向 和轴 向对 简体 起 还 着 定 位 的作用 。过 去 ， 回转 窑支 承 系统 中 ， 遍采 在 普 用 装 有滑 动轴 承 的托轮 支 座 。虽 然滑 动轴 承 的结 构 简单 、 造容 易 ， 它们 有 一 系 列缺 点 ， 中 主 要 缺 制 但 其 点是 轴 颈 与轴 瓦 的摩 擦 系 数 高 ， 因此驱 动 作 为 重 型 设 备 的窑 旋转 所 带来 的显 著较 高 的 电耗 则成 为一 个 值得 重视 的 问题 。此 外 ， 动 轴 承 的制 造 要 耗 用 大 滑
涟钢活性石灰回转窑生产工艺设备的改进及效果
停窑原因 停窑次数 N 次 百分比 N T
回转窑停窑原因统计表
预热机 故障 6< 6; 9 < 煤磨系统 产品 其它 故障 ! !9; 过剩 原因 79# R9" 6 69< 合计 ;# 6""
回转窑结 圈与换砖 #7 9 # ;! 9 ;
每当回转窑开炉 7 U ; 天后， 其高温带就会因
作者简介： 阳仁贵 （6QR< ? ） ， 男， 湖南双峰人， 工程师， 主要从事冶金机械方面的研究 9
万方数据
未实施。对此我们曾通过改变小构件的材质和定 距管结构， 将耐火砖砌筑不稳固的地方采取改变保 温材料等措施来部分改善预热机的使用性能， 使其 正常运行周期能延长 ! " # 个月。 （!） 移动侧板与墙体间隙易被物料卡死， 导致 拉断链节、 拉弯小轴与定距管， 损坏链篦机砌砖体 与篦子板。据报表记载， 投产不到两年， 修复时间 在 $%% & 以上的这类事故已发生过 # 次。其中的一 次事故发生在第一次开炉投产后 ’ & 内， 厂家花了 一个多月才修复。 （#） 窑尾挡圈护板易变形， 其密封装置极易损 坏， 导致窑尾漏风严重， 影响回转窑热工状态。在 正常状况下， 这种现象可以将窑尾挡圈换成耐热铸 钢件， 并将现有的石墨密封装置换成鳞片式密封装 置来解决此问题， 但该链篦机在运行过程中因受热 变形而损坏密封件等问题无法消除， 因此未能实 施。 ! !(" 改进措施 控制入炉原燃料质量 实践表明， 烟煤的灰分低， 煤灰初熔点高， 可以 延缓回转窑的结圈周期。重视进厂烟煤的质量是 控制回转窑结圈周期延长的有效途径。为了清除 中碎与筛分过程中附着在原料表面的泥尘和小颗 粒物料， 我们在石灰石进入窑尾料仓前增加了一次 筛分； 并对预热过程中因原料升温爆裂产生的粉 料， 我们又通过在回转窑与预热机之间增设筛分装 置已获解决。 !(# 煤粉制备工艺的改造 由于煤粉制备系统工艺配置不合理， 该系统采 用! 因设计失 $ )%% * ! !%% 风扫式煤磨双风机流程， 误， 造成风管布置复杂、 弯头多、 管路长， 管道阻力 大以及管道内风压、 风量和风速不匹配， 导致整个 系统不畅通， 以致操作调节难度大， 加之设备选型 不合理， 尤其选用的 +, - ./ 型粗粉分离器， 粒度 调节范围小。其次是煤粉收尘器布置不合理， 收集 的煤粉无法进入成品煤粉仓， 不仅损失了细煤粉， 而且造成了运输与安全方面的忧患。 为此， 我们把所有的管线重新拉直布置， 并将 煤磨袋收尘器移到煤粉成品仓之上。改造结果表 明， 若控制得好， 煤粉细度 0 % ( %11 22 筛 余 量 3 煤磨台时产量达到设计要求。 1 4， !(! 更换链篦式预热机
回转窑热工设计.doc
回转窑热工设计一、窑型和长径比1. 窑型所谓窑型是指筒体各段直径的变化。
按筒体形状有以下几种窑型：(1) 直筒型：制造安装方便，物料在窑内移动速度较均匀一致，操作控制较易掌握，同时窑体砌造及维护较方便；(2) 热端扩大型：加大单位时间内燃烧的燃料量及传热量，在原窑直径偏小的情况下，扩大热端将相应提高产量，适用于烧成温度高的物料；(3) 冷端扩大型：便于安装热交换器，增大干燥受热面，加速料浆水分蒸发，降低热耗及细尘飞损，适用于处理蒸发量大、烘干困难的物料；(4) 两端扩大型(哑铃型)：中间的填充系数提高，使物料流动的机会减少，还可以节约部分钢材；还有单独扩大烧成带或分解带的“大肚窑” ，这种窑型易挂窑皮，在干燥带及烧成带能力足够时，可以显著提高产量。
但这种窑型操作不便。
总之，不论扩大哪一带，必须保持预烧能力和烧结能力趋于平衡。
只有在生产窑上，经过生产实践和充分调查研究(包括必要的热工测定和计算)，发现某一带确为热工上的薄弱环节，在这种特定条件下将该带扩大，才会得出较明显的效果。
目前国内外发展趋势仍以直筒型窑为主，而且尺寸向大型方面发展。
其他有色金属工业用回转窑(还原、挥发、硫化精矿焙烧、氯化焙烧、离析、烧结转化等)多采用较短的直筒窑。
2. 长径比窑的长径比有两种表示方法：一是筒体长度L与筒体公称直径D之比；另一是筒体长度L与窑的平均有效直径D均之比。
L/D便于计算，L/D均反映要的热工特点更加确切，为了区别起见，称L/D均为有效长径比。
窑的长径比是根据窑的用途、喂料方式及加热方法来确定的。
根据我国生产实践的不完全统计，各类窑的长径比示于表1中。
长径比太大，窑尾废气温度低，蒸发预热能力降低，对干燥不利；长径比太小，则窑尾温度高，热效率低。
同类窑的长径比与窑的规格有关，小窑取下限，大窑取上限。
表1 各类窑的长径比二、回转窑的生产率回转窑生产是一个综合热工过程，其生产率受多方面因素影响。
分析其内在规律性，可以建立以下几个方面的数量关系。
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引言风水冷却式回转窑，广泛用作水泥、镁砂和石灰石等块状和粉状材料的锻烧。
其特点是窑头处筒体采用可以喷入风水混合物的冷却筒和用集料包围窑头法兰以达到冷却筒体、防止筒体和法兰被烧坏的目的。
此风水冷却式回转窑具有结构简单合理、成本低、耐高温、寿命长等特点。
1回转体设计1.1回转体说明部分1.1.1由L/D=48/3=16.查《建材机械与设备》下册P67表18-5可知支点权取3.1.1.2支点位置的确定据《建材机械与设备》下册P67窑头悬伸段τ 1 /D≤1.5 τ 1 ≤1.5D≤1.5×3≤4.5m窑尾悬伸段τ 2 /D≈3 τ 2 ≈3D≈3×3≈9m烧成带τ 3 /D=4.5～5.5 τ 3 =(4.5～5.5)D=13.5～16.5m参照同规格、同类型的窑取τ 1 =3.5m τ 2 =7.5m τ 3 =18.5m1.1.3筒体钢板厚度的确定据《建材机械与设备》下册P65图18-54轮带下筒体厚δ1 =0.015D=0.045m过度段筒体厚δ2 =0.01D=0.03m烧成跨跨间筒体厚δ3 =0.007D=0.021m普通跨间筒体厚δ4 =0.006D=0.018m参照同规格、同类型的窑取δ1 =40mm δ2 =25mm δ3 =δ4 =22mm1.1.4筒体材质的选择采用A3 钢卷焊而成.1.1.5钢板宽度和长度的选择据《建材机械手册》第一卷P3-84表3-1-43.选四种不同宽度的钢板:B1 =2.5m B2=2m B3 =1.5m B4 4=1m由筒体周长s=πD=3.14×3=9.42m,每节筒体用两块长5m的钢板卷焊而成.1.1.6钢板的排列如图:1.1.7垫板焊接在筒体上尺寸取宽B′=200mm,厚δ′=40mm,长1300mm或1100mm,垫板间距200～400mm.1.1.8筒体的结构筒体上没有挡砖圈,取样孔,档水圈,窑口护板,风冷套等各种附件.筒体为直筒式,在窑尾做成锥形收口,以防回料.2 筒体的计算2.1载荷的计算画载荷图,参考教材《建材机械与设备》下册P70例18-1 取大齿圈重P4=120KN,窑尾集中载荷P5=50KN.另 q1 =72.2KN/m,q2 =97.5KN/m,q3 =86KN/m,q4 =50.8KN/m,q5 =50.8KN/m2.2支点弯矩的计算①支点Ⅰ的弯矩可由摇头悬伸段求出:MⅠ=-q1 τ 1 (τ 1 /2+τ 2 )-½q2τ 22 =-72.2×3.0×(3.0/2+0.5)-97.5×0.52 /2=-445.3(KN·m)②支点Ⅲ的弯矩可由窑尾悬伸段求出:2 -50×7.5=-1804(KN·m)MⅢ=-½q5 τ 25 -p5 τ 5 =-½×50.8×7.5③支点Ⅱ的弯矩由简化后的三弯矩方程式求出：MⅡ=(-6Bф1 -6Aф1 -τ3MⅠ-τ4MⅢ)/2(τ 3 +τ 4 )={-6×q3 /24×τ 33 -6×[P4 ×(18.5-3)×3×(18.5+3)÷6τ 4 ]-τ 3 MⅠ-τ 4 MⅢ}/2(τ 3 +τ 4 )={-¼×86×18.53 -6[50.8/24×18.53 +120×15.5×3×21.5÷(6×18.5)]-18.5×(-445.3)-18.5×(-1804)}/2×(18.5+18.5）=-2452（KN·m）2.3支反力的计算①支点Ⅰ的反力RⅠ¸0 =q1 τ 1 +q2 τ 2 =72.2×3+97.5×0.5=265.35(KN)RⅠ¸Ⅰ可由τ 3 跨（Ⅰ-Ⅱ跨）求得，对静定基础上的Ⅱ点取矩。
RⅠ¸Ⅰ×18.5+MⅠ-q3 ×18.52 /2-MⅡ=0RⅠ¸Ⅰ=(-2452+445.3+86×18.52 /2)/18.5=687(KN)由此RⅠ=RⅠ‚0 +RⅠ‚Ⅰ=265.35+687=952.35根据同样的道理，可求得RⅡ,RⅢ.② RⅡ‚Ⅰ=1/18.5(2452-445+86×½×18.5)=904(KN)RⅡ‚Ⅱ×18.5+MⅡ-50.8×½×18.52 -120×3-MⅢ=0RⅡ‚Ⅱ=MⅢ-MⅡ+360+8693=524.4(KN)RⅡ=RⅡ‚Ⅰ+ RⅡ‚Ⅱ③ RⅢ‚Ⅱ=(MⅡ-MⅢ+50.8×½×18.5²+120×15.5)/18.5=535.4(KN) RⅢ‚Ⅲ=50+7.5×50.8=431(KN)RⅢ=RⅢ‚Ⅱ+RⅢ‚Ⅲ=535.44+431=966.4(KN)2.4求跨中最大弯矩①求Ⅰ-Ⅱ跨的跨中最大弯矩设该跨最大弯矩离支点Ⅰ为x1 (m)M x1 ‚x2 =RⅠ‚Ⅰ•x1 -q3 •x21 /2+MⅠ当M x1 ‚x2 为最大时，其一阶导数为零.MˊⅠ‚x2 =RⅠ‚Ⅰ-q3 x1 =0x1 =RⅠ‚Ⅰ/q3 =687/86=7.98(m)M1 ‚ 7.98 =687×7.98-½×86×7.98²-445.3=2298(KN·m)②求Ⅱ-Ⅲ跨的跨中最大弯矩同理 x2 = RⅡ‚Ⅱ/q4 =524.4/50.8=10.32MⅡ‚ 10.32 =524.4×10.32-2452-50.8×½×10.322 =254.6(KＮ·m)将各支点弯矩，支点反力，跨中最大弯矩汇总列列表：支点号支点弯矩(KN ·m)支点反力Rn(KN)Rn,n-1Rn,n RnⅠ-445.3265.35687 952.35Ⅱ -2452 904524.41428.4Ⅲ-1804535.4431966.4有上表可知，Ⅰ，Ⅲ支反力相近，Ⅱ点支反力最大。
支点最大弯矩S 跨中最大弯矩接近。
因此在设计托轮装置时，可将Ⅰ，Ⅲ档托轮设计成相同尺寸，中档托轮设计成较大尺寸。
⑤ 校核简体强度由于支点处钢板比基体钢板厚，故仅验算跨中最大弯矩。
在Ⅰ-Ⅱ跨，钢板厚22mm,该跨处于烧成带，该简体最高温度为350℃． 由《建材机械与设备》下册P69式（18-9）P70表18-7 K T =½×（0.75+0.71）=0.73σ=Ｍax/ＷＫ T Ｋ S =(2298×1000×100)/(π/4)×300²×2.2×0.73×0.85=2383(N/㎝²)其中W=π/4Ｄ2 1 δ,Ｋ S 取0.85均由《建材机械与设备》下册P69查得: [σ]=2000～2700(N/㎝²) 故筒体安全.筒体的弯矩图和剪力图如下:跨内危险断面距 跨中最大弯矩 与支点座距离(m) (KN ·m)7.98 229810.32 254.63 轮带的设计据《建材机械与设备》下册P47 P48 轮带的断面形式采取实心矩形.轮带材质选用ZG45Ⅱ,HB=160～190.采用活装.3.1轮带尺寸的确定由《建材机械也设备》下册P73表18-8轮带直径Ｄ1 =(1.19～1.25)Ｄ=(1.19～1.25)×3=3.57～3.75(m)取Ｄ1 =3.7m由轮带下筒体钢板厚40mm,垫板厚40mm,轮带与垫板预留间隙6mm,则轮带的截面高H 为 H=[3.7-3.0-2×(0.04+0.04-0.006)]÷2=0.264(m)轮带的平均直径Ｄ1c =Ｄ1 -Ｈ=3.7-0.264=3.436(m)由《建材机械与设备》下册P74式(18-15)和表(18-9),取E=2×105 MPa,[Po]=400MPa,Q i =1.1ＲⅡ=1.1×1428.4=1571KN i=3.5 得轮带宽度: Ｂ1 =[0.202Q i E(i+1)]/[Po]²Ｄ1 =[0.202×1571×10-3×2×105×(3.5+1)]/(4×10²)²×3.7=0.482(m)参照同类产品Ｂr1 =0.55m3.2弯曲应力和温度应力校核在支承处弯曲应力最大,弯曲应力σ据《建材机械与设备》下册P75内缘σ150°210°=0.086Q i Ｒ1c /Ｗx =(0.086×1571×10-3×2/3.436)/(6.4×10-3)=36(MPa)外缘σ150°210°=-0.08Q i Ｒ1c /W=-36(MPa)弯曲应力合格([σ]=80MPa)其中W=B r H²/6=0.55×0.264²/6=6.4×10-3(m³)温度应力查《建材机械与设备》下册P75 取 E=2×1011 Paα=12×10-6 1/℃ＴB-ＴH=30℃Ｒ1 =Ｄ1/2=1.85m Ｒ2 =Ｄ1c/2=1.718m 由式(18-16) σ外=[Eα(ＴB -ＴH )]/3·[(Ｒ1 +2Ｒ2 )/(Ｒ1 +Ｒ2 )]=(200×109 ×12×10-6)×30/3(1.85+1.718×2)/(1.85+1.718)=36(MPa)σ内=-Eα(ＴB -ＴH )/3×[(2Ｒ1 +Ｒ2 )/(Ｒ1 +Ｒ2 )]=(-200×109 ×12×10-6)×30/3×(1.85×2+1.718)/(1.85+1.718)=-36(MPa)轮带弯曲应力与温度应力的合成据《建材机械与设备》下册P75 式(18-17)外缘σ=(0.066Ｑi Ｒ1c /Ｗ1 )+σ外=[(0.066×1571×10-3×1.718)/6.4×10-3]+36=64(MPa)内缘σ=-(0.066Ｑi Ｒ1c /Ｗ1 )+σ内=-[(0.066×1571×10-3×1.718)/6.4×10-3]-36=-64(MPa)弯曲应力与温度应力的合成亦合格([σ}=80MPa)3.3轮带的校核据《建材机械与设备》下册P76 式(18-18)垂直方向直径减小值和水平方向直径增大值为:9 ×83.3×Δ1 =0.039Ｑi Ｒ31c /EJ=(0.039×1571×10³×1.718³)/(200×1010-5)=2×10-3(m)9 ×83.3×Δ2 =0.0481Ｑi Ｒ31c /EJ=(0.0481×1571×10³×1.718³)/(200×1010-5)=2.15×10-3(m)以上变形值没有超过许用的变形值[Δ]=2Ｒ1c /1000=2×1.718/1000=3436×10-3(m)轮带合适轮带的椭圆度ω=Δ1 +Δ2 =2×10-3+2.15×10-3=4.15×10-3(m)ω<2/1000Ｄ1c =2/1000×3.436=6.872×10-2(m)轮带刚度足够.2传动装置的设计2.1对传动装置的要求2.1.1合理选择窑的减速系统.2.1.2充分注意大速比大扭矩对零件的要求.2.1.3选择启动转矩大的电动机.2.1.4应设有辅助传动装置并单独配备一套电源或内燃机拖动,在主辅减速器间设有离合器.2.1.5回转的转速能相应变化,且平滑无极变速.2.1.6设置制动器.2.2传动方式据《建材机械与设备》下册P56 参照同类产品,本设计采取半传动类的减速器传动方式,这种方式较其他传动传动比较稳定.2.3计算传动功率2.3.1据《建材机械与设备》P85 公式 (18-54) P83表18-12,P34表18-3主传动功率(窑所需功率)N e =k c (D-2δ)2.5ln其中D=3m δ=0.18m l=48m n=3.108r/min kc=0.048N e =0.048×(3-2×0.18)2.5×48×3.108=81.5KW配用电动机功率 P86 式(18-55)N=(1.15～1.35)×81.5=94～110(KW)则本窑实际配用电动机功率为100KW,能满足生产要求.2.3.2辅助传动电动机功率.《建材机械与设备》下册 P86 式 (18-56)N f =K f N e nf/n其中N e =81.5KW K f =2 nf/n=0.025～0.05N f =2×81.5×(0.025～0.05)=4.075～8.15(KW)取N f =6.5KW2.3.3传动比的确定与减速器的选择① i总=ri电机/ri窑=1000/3.108=321.75② iＧ由设计指导书P7表4-2半传动长窑 iＧ=6～8 取 iG=8③由i总=i减·iＧ得i减=i总/iＧ=321.75/8=40.22由i减=40.22,n=1000r/min,N=100KW查《机械设计手册》第三卷P16-47表16-1-36选择ZSY315型减速器i=40 n=1000r/min,P=108KW由《建材机械与设备》下册 P55 辅助传动转速n辅=2～9r/h=0.03～0.15r/min 取 n辅=0.15r/min小齿轮转速n1 =0.15×8=1.2r/minn电=i减·n1 =40×1.2=48r/min查《机械设计手册》第5卷 P23-71表23-1-58选YTC752型电动机N辅=70KW n电=48r/min2.4大小齿轮的设计2.4.1材质的选择由于回转窑的大小齿轮在低转速,大功率,多粉尘,温度高的条件下工作,因此,对大小齿轮的要求比一般传动机构中齿轮要求高大齿轮采用ZG45Ⅱ,正火处理HB=163～187,小齿轮采用锻钢50﹟,调质处理,其齿面硬度比大齿轮高(40～70)HB,大齿轮齿数取偶数一般为90～150,小齿轮齿数取奇数,一般为18～26,大小齿轮传比动控制在i=5～7.5,最高i=8～9.<见《建材机械与设备》下册P57>2.4.2确定齿数、模数、分度圆直径(Ｚ1 、Ｚ2 、m、df)①由设计指导书P8 D=3<3.5,df=(1.6～1.8)D取df=1.7D=5.1m②选取小齿轮齿数Ｚ1 =19③大齿轮的齿数Ｚ2Ｚ2 =Ｚ1 ·iＧ=19×8.11=154取Ｚ2 =154,实际传动比iＧ=Ｚ2 /Ｚ1 =154/19=8.11④确定模数m=df/Ｚ2 =5.1×10³/154=33.11查取标准值 m=32《机械原理与机械零件》P60表5.2⑤分度圆直径d1 =mＺ1 =32×19=608（mm）d2 =mＺ2 =32×154=4928（mm）2.4.3确定齿圈的宽度大齿圈宽度Ｂ2 ≥[4.46×1011×Nηk j kd（iＧ+1）]/d22 ·n·[σj ]²式中N-窑的功率 N=81.5KW，裁荷集中系数 k j =1.05～1.1取k j =1.075，动载荷系数kd=1.1，传动效率η据设计指导书P6表4-1取η=0.98，[σ]许用接触应力设计说明书[σ]=420MPaＢ2 ≥[4.46×1011×81.5×0.98×1.075×1.1×（8.11+1）]/（4928²×3.108×420²）=311（mm）取Ｂ2 =320mm小齿圈宽度据设计指导书P9 Ｂ1 =Ｂ2 +（40-60）取Ｂ1 =Ｂ2 +40=360mm，小齿轮采用正变位ψ=0.4，大齿轮不变位。