摩擦傳動回轉窯的輪帶設計

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

摩擦傳動回轉窯的輪帶設計

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

本題所研究的輪帶結構適用于采用摩擦傳動方式的回轉窯。為保證輪帶與筒體轉速一致，保證設備的安全運行，輪帶設計成槽齒輪帶，筒體及輪帶的固定方式為槽齒輪帶固定方式。

摩擦傳動；回轉窯；槽齒輪帶

摩擦傳動回轉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，并通過輪帶來轉動窯筒體。為了保證設備的安全運行，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采用摩擦傳動回轉窯的槽齒輪帶固定方式。槽齒輪帶鍵傳遞著窯轉動所需要的扭矩，可有效的保證輪帶帶動筒體正常運行。

1.回轉窯輪帶結構的對比

常規回轉窯的輪帶固定方式有焊接結構、鉚接結構、浮動墊板結構。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，現在經常采用的是輪帶與筒體墊板之間留有間隙的浮動墊板結構。

傳統的浮動輪帶結構由墊板、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構。槽齒輪帶又稱花鍵輪帶。輪帶內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

該新型結構通過帶鍵輪帶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鍵槽內部有均勻間隙。本輪帶裝置與傳統的輪帶裝置相比，方便輪帶現場安裝調整，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速一致，保證設備的安全運行。

輪帶和筒體間采用槽齒結構后，筒體受力方向從垂直筒體表面改變為和筒體相切方向，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%，此時該段筒體內襯磚所受的機械應力大大減小，這就延長了襯磚的使用壽命，減少了停窯砌磚次數，降低了襯磚費用，提高了回轉窯的運轉率。

2.輪帶計算

以Φ5X60m摩擦傳動回轉窯為例，對輪帶進行設計計算。根據回轉窯的常用材料選擇力學性能較好的ZG42Cr1Mo，硬度為HB=240～280 ，接觸應力

[P0]=4500kg/cm2。筒體內徑D為5m，窯長60m，安裝斜度3.5%，轉速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的校核

槽齒采用矩形花鍵結構。矩形花鍵優點是定心精度高，定心穩定性好，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矩和壓軸力兩種載荷的作用，回轉窯采用雙傳動，單個電機功率為355kw，筒體轉速3.8rad/min，已設定參數：Z：花鍵的齒數：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：0.7；σ：擠壓應力； [σ]：在動載荷下的需用擠壓應力：查設計手冊為3 MPa。

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

計算結果滿足σ≤[σ]強度條件，安全。

2.2.2 鍵根的彎曲應力校核

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）

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

計算結果滿足σF≤[σ]Fp強度條件，安全。

3.結論

該結構由帶鍵輪帶的帶鍵通過拉緊裝置和限位裝置，調整輪帶周向位置。帶鍵輪帶鍵傳遞著窯轉動所需要的扭矩，可有效的保證輪帶帶動筒體正常運行。該裝置與傳統的輪帶裝置相比，方便輪帶現場安裝調整，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，提高了回轉窯的運轉率。

[1]江旭昌，再論新超短窯的應用及在我國的發展[J]，新世紀水泥導報，2006 年,第3期，5-10.

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

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

[4]《回轉窯》編寫組編著，回轉窯（設計、使用與維修）[M]，北京，冶金工業出版社，1978，

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

[6]成大先主編，機械設計手冊[M]，北京，化學工業出版社.2007.

TQ172

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1007-6344（2016）04-0005-01

尤立：女，工程師。研究方向：冶金建材設備的設計和研發。