關于水泥廠回轉窯基礎設計

摘要：本文根據《動力機器基礎設計規范》及相關的《動力機器基礎設計手冊》，并結合實際的工作情況，對回轉窯進行較為全面的歸納總結。

關鍵詞：回轉窯 設備基礎 結構設計

一、前言

回轉窯（又稱旋窯）在水泥廠中是煅燒物料的主要設備，但其基礎設計在《動力機器基礎設計規范》GB50040-96中無專門篇幅，也無詳細的計算方法。本文根據我在從事水泥廠工業結構專業設計中所接觸到的回轉窯基礎及我院相關資料對回轉窯基礎設計進行歸納總結。

二、設計資料

回轉窯基礎設計時，除應取得《動力機器基礎設計規范》GB50040-96中第3.1.1條規定的有關資料外，尚應由機器制造廠提供下列資料：

回轉窯、電機和減速器的相互位置及傳動方式，

回轉窯內的物料總重，

回轉窯筒體中心線距基礎面的距離。

三、設計原則

1.基礎形式：回轉窯基礎的結構形式，根據工藝需要并結合技術經濟效果，采用一個機器基礎用幾個獨立的基礎塊體所組成的形式。因其工程量較大，故在設計時對基礎的構造力求經濟合理，方便施工。

1.動力荷載：由于回轉窯筒體轉得緩慢，回轉窯的物料在筒體內不形成圓周運動，不產生簡諧離心力，因此在動轉時的動力影響較小，故回轉窯基礎一般不做動力計算。

2.設計標準：回轉窯基礎振動的正常極限狀況，即基礎的振動（振幅）應滿足《動力機器基礎設計規范》GB50040-96中所規定的限值，以保證機器的正常運轉。

四、靜力計算要點：

地基承載力驗算

回轉窯基礎應按現行《建筑地基基礎設計規范》（GB50007-2002）計算地基承載力，分別按軸壓和偏壓驗算。

軸壓 p≤f

偏壓 Pmax≤1.2f

其中P、Pmax—地基平均壓應力和最大壓應力

f—經寬度和深度修正后的地基土容許承載力

(1)豎向荷載：

托輪傳遞的垂直荷載Wm1及托輪底座Wma

電動機及減速機重Wmb

基礎自重Wj及回填土重為WS

工作走道傳至基礎的荷載Wp

(2)水平荷載

托輪傳遞的水平荷載

①窯體正常動轉時

托輪與輪帶間產生的縱向水平力H1

H1=±f1[Wm1/COSθ]

式中Wm1—托輪傳遞的垂直荷載

f1—摩擦系數取0.2

θ—托輪中心與窯體中心連線和垂直線夾角，一直取用30。

②窯體發生縱向變形時（即輪帶不圓或窯體稍有彎曲變形）縱向水平力為H 1a

H 1a=±f2[Wm1/COSθ]

式中f2—動摩擦系數，取0.1

Wm2=1.5 Wm1 垂直荷載考慮不均勻系數1.5

③當窯體或輪帶發生較大變形，致使一個托輪脫空，此時垂直荷載考慮不均勻系數1.3

a.垂直荷載Wm3=1.3×1/2 Wm1=0.65 Wm1

縱向水平力 H 1b=±f2[Wm3/COSθ]

橫向水平力 H 2= Wm3tgθ

b.窯體傳遞的水平荷載

窯體縱向推力H 3=±sinβΣWm1

β—窯體斜率

ΣWm1—所有托輪承受垂直荷載總和

c.牙輪傳遞的水平荷載

H 4=2Ncosa 式中H 4—牙對輪對小牙輪作用力的水平分力

WH=2Nsina WH—大牙輪對小牙輪作用力的垂直分力

H 5= H 4 L 1/L H 5—窯體對傳動基礎托輪上的水平力

H 6= H 4(L- L1)/LH 6—窯體對與牙輪相鄰的基礎托輪上的水平力

d.根據托輪傳遞荷載的三種情況分別進行組合，得出設計荷載進行計算。

強度和抗裂性計算

大塊式機器基礎，一般不驗算混凝土的強度，但重量大而底座支承面積小的機器，應驗算支承處凝土基礎表面的壓應力，不超過混凝土的抗壓強度。

回轉窯基礎的抗裂性由構造鋼筋來保證，具體詳基礎構造要求。

基組偏心的調整及限制

為了防止機器基礎偏沉，保證機器的正常運轉，基組的總重心應盡量與基礎底面形成心在同一鉛線上。如偏心不可避免時，其偏心距與偏心方向的基礎底面邊長之比不得大于下列限值：

fk≤150kpa時，不超過3%

fk＞150kpa時，不超過5%

fk—地基承載力標準值

基組為機器、基礎和基礎上回填土的總稱，機器及設備的重量及重心由機器生產廠家提供。

五、基礎材料及構造：

為保證基礎的整體剛度，防止過大的變形和裂縫出現，加轉窯基礎必須滿足一定的構造要求：

1.電動機與傳動裝置宜設置在同一基礎上，基礎埋深考慮凍結深度和工藝要求，一般不小于1.0m.

2.基礎材料

1)砼：大塊式基礎C10，并可摻入20-25%的毛石，

2)鋼筋：構造鋼筋采用I級鋼筋，受力鋼筋采用II級鋼筋，不得使用冷軋鋼筋，采用搭接接頭避免焊接接頭。

3)二次澆注層采用C20細石砼。

3.構造尺寸

1)基礎上予留孔洞邊距基礎邊不小于100mm，

2)予留孔洞底距基礎邊不小于150mm，

3)二次澆注層不小于50mm.

4.基礎配筋

1)體積為20—40m3的大塊式基礎，應在基礎頂面配置直徑10mm，間距200mm的鋼筋網，

2)體積大40m3的大塊式基礎，應沿四周和頂、底面配置直徑10—14mm，間距200-300mm的鋼筋網，

3)基礎底板懸臂部分的鋼筋配置，應按強度計算確定，并應上下配筋，

4)當基礎上的開孔或切口尺寸大于600mm時，應沿孔或切口周圍配置直徑不小于12mm，間距不大于200mm的鋼筋。

參考文獻：

(1)動力機器基礎設計規范GB50040-96

(2)第一機械工業部設計研究總院編《動力機器基礎設計手冊》，中國建筑工業出版社。

(3)錢鴻縉 張迪民王杰賢編《動力機器基礎設計》，中國建筑工業出版社。