1200td水泥回转窑支承装置设计及优化.docx

盐城工学院本科生毕业设计说明书2015目 录1. 前言 22. 回转窑的概述 32.1 回转窑简介32.2回转窑的工作原理53. 回转窑支承装置概述 63.1 托轮及其轴承结构63.2 挡轮结构74. 回转窑支承装置设计计算 74.1 回转窑相关参数的确定74.2 回转窑支承位置的确定84.3 回转窑重量的计算84.4 筒体弯矩的计算94.5 托轮尺寸的确定 104.6 滑动轴承及润滑方式的选择 114.7 托轮轴相关尺寸的确定 134.8 托轮调整 135. 回转窑挡轮的设计及选择155.1 挡轮的选择 155.2 挡轮设计 165.3 液压系统设计 186. 结论 19参考文献 20致 谢 21附录 221.前言回转窑是指旋转煅烧窑，简称为旋窑，属于建材设备类机械。根据回转窑处理的物料种类可以分为水泥窑、冶金化工窑和石灰窑。在建材、冶金、化工、环保等许多生产行业中，回转窑被广泛地使用于回转圆筒设备对固体物料进行机械、物理或化学处理。在不同的生产行业，回转窑的用途也不尽相同，例如：在建材行业用来煅烧水泥熟料，在化学工业应用于苏打、煅烧磷肥、硫化钡的生产过程，在有色冶金工业煅烧氢氧化铝等。水泥回转窑是石灰窑的一种，属于建材设备类。水泥生产过程包括生料粉磨、水泥粉磨和水泥熟料的煅烧。生料粉磨是将制备好的主要原料按一定比例放入生料磨进行粉磨，制成生料粉，最后进行均化。熟料煅烧是将均化好的生料粉通过输送设备输入烧成系统进行煅烧。水泥粉磨是将水泥熟料、石膏及混合材料按一定的比例输入水泥磨进行粉磨制成符合要求的细粉即为水泥。现代工业生产中，回转窑煅烧水泥熟料大多采用干法和湿法两种类型。一般的，水泥回转窑由筒体，支承装置，带挡轮支承装置，不带挡轮支承装置，传动装置，窑头，窑尾密封装置，喷煤管装置等部件组成。它的功能主要有以下四个方面：燃料燃烧装置为熟料提供了燃烧空间和热力场，使得燃料能够完全燃烧；为燃料燃烧提供了均匀的温度场，能达到熟料煅烧的条件；保证熟料矿物形成对热量、温度及时间；在输送设备领域，具有更高的发展潜力。我国每年的水泥总产量都位居世界前列，而对于水泥的生产技术，国内外现在仍在继续探索更成熟的水泥生产方法，以达到摒弃庞大笨重的回转窑筒体和高大预热器框架的目的。为保证传热效率，很多企业选择在沸腾状态下完成烧成工序，在此基础上就能进一步优化煅烧设备的尺寸，当达到设备体积小，结构简单，生产效率高，热耗低的理想状态时就会有较高的投资效益。回转窑支承装置作为水泥生产的重要组成部分，如何利用其降低能耗，提高生产效率便成了人们不断研究的对象。本文主要就回转窑支承装置进行了研究设计。2.回转窑的概述2.1 回转窑简介回转窑的规格一般用筒体直径D和长度L的乘积来表示。如4.5110m回转窑，即表示筒体内径4.5m，窑长度为110m。用分数来表示有扩大带的窑的直径，如3.8/3.5/3.8150m回转窑表示筒体两端的内直径为3.8m，中间筒体的直径为3.5m。回转窑的主要结构由筒体、轮带、支承装置、传动装置、窑头和窑尾密封装置等部分组成。1.筒体筒体是指由不同厚度的钢板卷成的多节的圆筒，经焊接后成为回转窑的组成部分。物料在筒体内充分混合并发生热交换和化学反应，最后被输送到出料端。筒体外有活套轮带，放在相应的托轮上，为使物料在筒体中能有效运动，筒体一般有一定的斜度。通常筒体内部砌有耐火材料用来保护筒体和维持足够的热量。2.轮带轮带是指安装在筒体外侧的坚固钢圈，如图2-1所示。托轮通过轮带承受回转窑回转部分的全部重量，筒体回转时，轮带也随之滚动，并且筒体刚性因为轮带的存在而得到保证。在运转的过程中，筒体的总重量很大，对轮带产生的接触应力和弯曲应力会使得其表面产生磨损，如片状剥落，龟裂等现象，因此需要合理设计轮带使其有足够的抵抗接触应力和弯曲应力的能力，延长轮带的使用寿命。 图 2-1 轮带3.支承装置支承装置由一对托轮、四个轴承座和一个大底座组成。如图2-2所示。两个托轮在安装时，对称的分布在筒体两侧，这样筒体就能稳定地运转。一般根据实际情况设有2到9个不同的档数。筒体运转时会发生轴向窜动，安装挡轮便能很好的消除这种窜动。带挡轮的支承装置通常安装在靠近筒体中部临近传动装置处，如图2-3所示。图 2-2 支承装置图2-3 带挡轮支承装置图2-3 带挡轮支承装置4传动装置回转窑传动装置包括电动机、减速器和大小齿轮，传动装置的作用是为筒体回转提供动力。一般在较大的回转窑上，设有减缓窑转速的传动装置。如图2-4。图 2-4 传动装置5密封装置回转窑在正常运转时，其操作环境是负压，为防止冷空气进入窑内影响抽风，一般在喂料处安装密封装置。2.2 回转窑的工作原理回转窑的工作原理，主要体现在窑内物料的运动和变化，气体在窑内的流动情况，燃料的燃烧和物料与气体间传热等几个方面。（1）窑内物料的运动当物料经窑尾进入回转窑时，筒体的回转对物料产生作用力，物料逐渐向窑头运动，物料在停窑后停留在窑截面的斜下方，当回转窑再次转动时，物料受到内摩擦力随窑体转动到一定的位置后才滚动下来，形成一块新的物料表面。不同的燃烧带由于物料的填充率和窑转速等因素的不同，物料的运动速度相差较大，其中，分解带运动速度最快，烧成带最慢。燃烧带内物料的运动速度不同，则停留时间也不尽相同，因此，要控制物料在窑内的运转速度可以通过改变回转窑的转速来实现。（2）回转窑内的燃料燃烧回转窑内燃料的燃烧可以看作是煤粉的燃烧。当温度不断上升时，达到挥发分的燃点时，挥发分开始燃烧，在其完全燃烧之前，焦炭颗粒无法燃烧只能进行焦化，等到挥发分燃尽后，固定碳开始燃烧并燃尽，最终释放燃烧产物。（3）回转窑内的气体流动气体流过回转窑，为燃料物料的燃烧提供条件，气体温度随之改变。气体的流动十分复杂，因此准确的描述气体流动规律十分困难，尤其是燃烧带内的气体流动更为复杂。回转窑燃烧带内的气体流动可以近似的看作为射流流动，多数的射流都属于紊流流动，在射流内气体质点有不规则的脉动，喷出后的气体质点会与周围的其他控制质点相撞，改变其原有的运动方向，带动其他质点向前流动。燃烧带以外的气体在窑内的流动状态一般属于湍流范围。气体流速不仅影响对流热交换系数，而且影响在高温状态下气体和物料的接触时间。窑内需要的气体流速与窑直径的关系为正比关系，就是当窑的直径增加时，窑内气体的流动速也要求增加，当然窑尾的风速也随之必然提高。（4）回转窑内的传热回转窑内燃料燃烧、气体流动、物料运动，归根结底就是要把热量传递给物料。回转窑内热量传递的条件是物料与气体之间存在温差。由于窑内各带气体温度不同，传热情况也各不同。3.回转窑支承装置概述3.1托轮及其轴承结构回转窑支承装置包含一组托轮，对应四个轴承和底座。每组托轮的安装形式如图3-1所示，一般在安装时应保持每节筒体的中心线在一条直线上，这样能保证托轮的受力相等，达到均匀磨损的要求图3-1 托轮的安装简图 1-轮带 2-窑体 3-托轮支承装置是回转窑的重要组成部分，窑体回转部分的全部重量都有支承装置承受，并保证滚圈在托轮上平稳安全的运行。轴承是支承装置的核心设备。根据摩擦性质可将轴承分为滑动轴承和滚动轴承。托轮组在运转时若采用滚动轴承，其较小的摩擦系数使得启动阻力很小，而且在选用和润滑显得更为方便，因此过去的许多企业都广泛采用滚动轴承。但是随着水泥业的发展，滚动轴承暴露出许多缺点，如造价高、尺寸大、过载能力低、维护困难等。目前大型水泥回转窑的托轮装置主要采用滑动轴承，以此克服滚动轴承的缺点。托轮是由钢材制造的鼓状轮，通过轴承安装在窑的底座上，在设计安装中为了节省材料降低成本，通常在托轮中设有带孔的辐板。托轮组合件包括托轮、托轮轴、底座和止推环。托轮材料一般选用铸钢，托轮轴一般为45号钢锻造而成，托轮与轴在组装时通常采用重压或热压配合。如图3-2所示，当窑体轴向发生攒动时，托轮上安装的止推环6和止推盘9可以有效的限制托轮窜动量和承受窑体轴向力。本次设计托轮装置采用滑动轴承，润滑方式为间歇式油勺提油润滑。随着托轮轴的旋转，油勺也随之滚动，带油的勺通过淌油槽8，将油洒在托轮轴颈上进行润滑。图3-2 滑动轴承托轮组1-轴承；2-球面瓦，3-轴承座，4-托轮轴；5-托轮；6-止推环；7-油勺；8-淌油槽；9-止椎盘；10-底座；11-调整螺栓由于托轮装置在安装时有一定的倾斜度，轴颈处容易出现向轴承外漏油的现象，通常在轴瓦上设有回油孔，并在托轮轴上用刮油器阻止油向密封圈流动。在轴承内通常还设有水冷装置，经过冷却的水先通过底部油槽降低润滑油的温度，然后冷却球面瓦，最后流进托轮底座的水槽中冷却托轮和轮带，同时洗去了托轮表面的灰尘。窑体的辐射热会托轮轴承寿命产生影响，因此要在窑热端的托轮轴承上装有隔热罩和球面瓦，并且和轴承座孔采用过盈量较小的配合，在安装和调整过程中这种结构的自位调心能力比较强，使得左右轴承始终保持同轴线，一般还设有调整螺栓11，便于轴承的调整。3.2 挡轮结构回转窑筒体在安装时会有35的斜度，窑筒体工作时，会发生上下窜动，为了及时观察并将窜动控制在不影响正常工作的范围内，通常在靠近大齿轮一侧安装挡轮。挡轮的存在可以有效限制筒体的窜动，使回转窑高效平稳的运转。挡轮有很多种，一般可分为吃力挡轮，不吃力挡轮和液压挡轮。本设计选用的是液压挡轮。4.回转窑支承装置设计计算4.1 回转窑相关参数的确定（1）回转窑有效内径Di的确定,可以按以下公式计算：Di=3GK （4-1）式中Di-窑有效内径，mG-窑设计产量，t/dK-与窑型有关的系数，不同窑型K的取值范围见表4.1表4.1 不同窑型K的取值范围窑型取值范围余热发电干法中空窑 1318湿法长窑 1723旋风预热器窑（SP） 2530带分解炉的旋风预热器窑（NSP） 5060取K=25，计算得：Di=3.6（2）回转窑筒体内径：D=Di+2 （4-2）式中D-窑筒体内径,m-窑最小耐火砖厚度耐火砖的厚度与简体内径有关，见表4.2表4.2 耐火砖厚度与内径的关系窑筒体内径/m 180 200 220取=200mm，则D=4m（3）窑筒体长度的确定由于SP窑长径比L/D范围为1416，可取15则L=60m4.2 回转窑支承位置的确定筒体出料端悬臂长Lh：由于Lh与冷却带长度有关，以及第一档支承点在安装时需远离较高温度的烧成带，一般取Lh=1.25D=5m （4-3）进料端悬臂长Lt:考虑到降低中间档的支承反力和窑尾密封，进料端不宜过长，由经验公式可得Lt=（2.53.3）D=1013.2m（D3）烧成跨LI：由于烧成跨部分的载荷较大，所以一般该跨度不宜过长。LI=（56.5）D=2025m参照窑的规格、窑型取Lh=5m，LI=22m，Lm=20m，Lt=13m。4.3 回转窑质量的计算1，回转窑筒体自重：本设计窑的规格为460m，窑体材料为钢板，其密度为7.85g/cm3。可计算每米筒体的质量。qs=7.85(D+)=2.07T/m （4-4）2,窑衬的重量计算 qb=b(D-h1)h1 （4-5）式中: b=2.6T/m3 h1=0.25m 则qb=3.142.6（3.5-0.2）0.2=5.4T/m3,窑皮重量的计算 qp=b(Ds-hp)hp （4-6）式中：b=2.13T/m3 取2.1 T/m3hp=0.20.35m 取0.3mDs-烧成带有效内径算得qp=6.5 T/m4， 物料停留时间选定安装斜度sin=0.052，转速n=1.5r/min,物料自然堆积角=35由公式：t=0.308L(+24)Dni （4-7）式中-窑体安装斜度得t=60min5,物料填充率的确定： =Gm/60VmDi2 （4-8）式中 Gm -物料流通量（t/h） -物料容重 取=1.45 Di-窑体平均直径代入得=11% qm=4 Di2 =CGt60L （4-9）式中：t-物料停留时间 C-1.11.45 取1.2 =1.45得qm=2.4T/m4.4 筒体弯矩的计算筒体径向变形的程度可以反映出筒体的刚度，因此在计算筒体截面刚度时，一般不超过能满足较好运转的条件许用值，由于径向变形的理论分析计算和探究比较复杂，因此可用假设条件下的轴向应力计算的方法来计算应力的大小。径向变形和切应力是否符合筒体刚度打的条件应通过对轴向切应力的计算来实现。基本假设条件： 1，筒体可以看成是圆环截面水平连续梁。不计截面模数和斜度的影响。2，窑轴线因物料重心的变化而产生的偏移量和筒体所受扭矩不计其影响。3，按静载荷计算。对回转窑进行受力分析如图4-1所示图4-1 窑体受力分析q1=qm+qp+qs+qb=2.4+6.5+2.07+5.4=16.37T/mq2=qm+qs+qb=2.4+2.07+5.4=9.87T/mL1=5m，L2=22m，L3=20m，L4=13m由窑头悬伸段可求出支点1的弯矩：M1=0.5q1l12=0.516.3752=204.6 Tm由窑尾悬伸段可求出支点3的弯矩：M3=0.5q2l42=0.59.87132=834 Tm由简化后的弯矩方程可求得支点2的弯矩：M2=(-6BII2-6A2I1-L1I2M1-L2I1M2)/2(L1I2+L2I1)I=64 (D+2)4-D4=5.8310-1m4代入得M2=-749.2 Tm筒体支点作用反力的计算列方程组得： M2=F1L2-0.5Q1(L1+L2)2 F1+F2+F3=q1(L1+L2)+q2(L3+L4)F1L2+0.5q2(L3+L4)2=F3L3+0.5q1(L1+L2)2得：F1=2371.66KNF2=2992.47KNF3=2312.87KN由以上计算可知，第一、三档托轮支点反力接近，第二档支点反力最大，所以在托轮装置尺寸的设计时，可以设计一、三档托轮尺寸相同，中间档设计为较大尺寸。作用在每个托轮上的压力可由下列公式求出：S=F+Gr 2cos （4-10）式中 F-该挡轮带上的支点反力 Gr-轮带自重，一般取（5-10）%Q -轮带与托轮中心连线与垂线的夹角，=30于是得S1=S3=1451.43KN，S2=1831.36KN4.5 托轮尺寸的确定 托轮直径可用公式：Dt=Dr/i式中 Dr-轮带直径 i=34 取i=3.5且Dr=1.2D=1.24=4800mm，于是有Dt=1371.4mm,取1372mm。托轮的宽度要根据以下原则确定：窑体冷态时，每只托轮与轮带的接触宽度应大于75%，热态时，轮带中心线应与托轮中心线平行。 在热态下，窑体沿轴线存在窜动现象，用2U表示，且满足BtBr+2U式中 Br-轮带宽度 Bt-托轮宽度 2U-窑筒体轴向窜动量冷态时，为保证Br75%,应满足一下条件： 式中 -热膨胀量则 取2U=50100mm轮带宽度 （4-11） 式中 E材料弹性模量，E=2105Mpa ； Q支点反力,N； Gr轮带自重，Gr=(510)%Q，MN ； i轮带与拖轮直径之比，一般I=34。 P0接触表面最大的接触压应力 ,MPa； Dr轮带外直径，m 。取i=3，P0=400MP 于是有轮带宽度：686mm，866mm，669mm，托轮宽度一般比轮带宽50100mm,可取Bt1=Bt3=760mm,Bt2=960mm。托轮相关结构尺寸如表4.3所示：表4.3 托轮相关结构尺寸轮辐厚度 t1(0.0850.095)Dt轮毂直径 d1 (1.5 1.6)dt轮毂宽度 L1 (0.8 0.9)Bt 得到托轮1 t1=123mm , d1=705mm , L1=684mm 托轮2 t2=123mm , d2=795mm , L2=864mm4.6 滑动轴承及润滑方式的选择 参照新编非标准设备设计手册P1274表12-2-11常用轴瓦材料的性能及用途，选用中等载荷和中等速度下的工作轴承，即ZQSn6-6-3,许用值为p=8.0Mpa，v=6m/s,轴承座的材料采用HT200灰铸铁。 滑动轴承的润滑方式通常包括间歇式润滑和连续式润滑。根据轴承的平均载荷系数K决定其具体润滑方式，K值与p和v的关系如下： （4-12）上式中 p-轴颈平均压力，p=F/dl v-轴颈圆周速度（m/s）当，选择润滑脂润滑；当，选择润滑油润滑；当，用油环，飞溅润滑；当，必须用循环压力润滑。润滑方法有全损耗润滑和循环润滑，全损耗润滑包括手工润滑和滴油，油绳润滑。循环润滑有油垫润滑，油勺油盘润滑，油池润滑及压力润滑等，本次设计采用间歇式油勺提油的润滑方式，优点是自动，有效，可靠和廉价等。4.7 托轮轴相关尺寸的确定托轮轴材料选用45号锻钢，许用压力-1=5055Mpa,取-1=52Mpa.托轮轴的长度由支承装置的结构决定，根据托轮宽度和轴承宽度而定。一般情况下，托轮轴的直径取决于轴颈弯曲强度和轴瓦比压，根据所有载荷的大小进行尺寸的设计计算。托轮轴的载荷分布情况如图4-2所示。图4-2 托轮轴弯矩图I-I截面上的弯矩：MI=S2a,弯曲应力可用公式： （4-13）按照轴瓦润滑的要求，轴瓦比压： （4-14）由上式可得 （4-15）由轴承密封的结构需要可取a=0.6l,带入整理得到轴瓦的长径比： （4-16）式中-1为轴的许用应力，取550kg/cm2,p为轴瓦单位面积许用压力。计算得长径比为1.473，带入，有S=0.56l/d,由公式得d352.58mm，取450mm。轴中部直径d=d+100=550mm。大托轮d394.92mm取500mm,大托轮中部直径取d=600mm。4.7 托轮调整托轮是回转窑的重要装置，因此托轮的正确调整是回转窑长期平稳安全运行的关键。正确的调整托轮有以下目的：（1）保持回转窑轴线的直线性；（2）保证窑体在正常范围内往复窜动，使得托轮滚圈等零件之间工作表面均匀磨损；（3）保证各档托轮受力均匀，避免发生托轮断轴等现象，保证回转窑高效率运行。4.8.1 窑体产生轴向窜动原因窑静止时的下滑力为G=Qsin ,托轮与轮带接触表面上阻止下滑的摩擦力用F表示 （4-17）一般。若轮带与托轮接触表面为干摩擦，取f=0.150.20；有润滑油时，f=0.050.1。故表明窑体静止时不会产生下滑现象。在窑体运转时，上下挡轮会产生窜动现象，主要原因有以下两点：窑体在运转时，轮带与托轮的接触面的摩擦由干摩擦变为有润滑摩擦，滑动摩擦变为以滚动摩擦为主的兼有滚动摩擦与滑动摩擦，并且该摩擦会受注入窑速、磨损状况等因素的影响，从而使得窑体受力不均产生窜动现象。理论上各档托轮的中心线与轮带的中心线不是绝对平行的。在回转窑运转时，托轮对轮带的摩擦力与轴向分速度方向的轴向力一致，若这些轴向力的合力大于各档托轮间的摩擦阻力时，窑体受合力的作用沿合力方向窜动。4.8.2 筒体窜动控制措施(1)油调整法在回转窑运转过程中，将轮带与托轮间的摩擦系数控制在合理范围内就能很好的控制住窑体的轴向窜动。用油调整法是浇不同粘度的润滑油在轮带和托轮的接触表面上控制其窜动。调整前应先确定要加润滑油的托轮受力和窜动方向，然后确定润滑油的种类，若出现窑体上窜，则选用粘稠度较大的润滑油，反之加润滑油选用较稀的。可根据轮带或托轮接触表面光亮程度和轴颈上油膜厚度来判断作用力的大小。托轮接触面发亮则说明所受作用力较大，发暗表明受力较小，若有锈迹则受力很小。轴颈上油膜越少说明受力越大，反之受力小。判断窑体窜动方向可以根据止推环和轴瓦的间隙e的位置来确定。如图4-3所示，若轴向间隙e在左端，即说明窑向右窜动，反之则向左窜动。若出现如图4-4所示的情况，两端同时出现间隙，则表明窑体不受托轮的推力。4-3止推环与轴承的间隙之一 图4-4止推环与轴承的间隙之二 1-轮带 2-托轮(2) 歪斜托轮法 虽然油调整法具有很好的效果，但当某档托轮超负荷运转时会出现轴瓦发烫等现象，或者窑体窜动范围过大时，应采用歪斜托轮法。歪斜托轮法是指两个托轮在安装时，轴线与窑体中心线有偏转角度，并且该偏转角度a相对窑体中心线的偏转方向相同，托轮和轮带在安装时，旋转轴线已经被固定，设托轮和轮带的圆周速度分别为v1和 v2。因v1和v2的方向不在同一直线上，轮带的轴向窜动速度vlv2tga。窑体受到摩擦力的作用，沿着托轮的圆周速度方向上进行窜动。由此可以看出，若要调整托轮的歪斜角，可以由窑的旋转方向和窜动方向来确定，这可以有效的控制窑体窜动。回转窑实际运转时用油调整法和上述方法结合效果更佳。同样首先确定托轮使筒体发生窜动的方向，然后根据窑回转的方向确定托轮歪斜的方向。如果筒体受力方向和其需要调整的方向相同就可以托轮和轮带接触表面添加较稠的润滑油，增加表面摩擦系数，反之添加稀油。在选择调整方案时，不仅要控制筒体窜动量，还要使得每档托轮受力均匀保证筒体的直线性。上述两种方法仅用在装有普通档轮的烘干机上。图4-5 托轮歪斜（a）大八字（b）小八字5. 回转窑挡轮的选择及设计5.1 挡轮的选择由于窑体在运转时会产生轴向窜动，因此需要安装挡轮来限制该窜动。挡轮在安装时需要和轮带侧面留有一定的间距，可以根据窑体轴向安全窜动量来确定。这个距离不仅要保证轮带和托轮在宽度上均匀磨损，还要使密封装置发挥出较好的密封作用。通常在安装挡轮时将其分布在大齿轮的轮带两侧附近，因为在发生窜动时大齿圈的过度移动会影响其正常啮合，因此这样安装可以克服这个缺点并且使小齿轮啮合紧凑。同时还可以承受更大的轴向力。根据受力情况可将挡轮分为吃力挡轮、不吃力挡轮和液压挡轮。随着回转窑的大型化，吃力挡轮和不吃力挡轮越来越无法适应现代工业的发展，两种不能使托轮和挡轮均匀磨损，消耗功率增加，寿命大大减少。为克服这些缺陷，液压挡轮得以出现。该类型的挡轮是以液油压缸为要提提供动力，使得筒体沿轴向缓慢往复运动，载荷分布均匀。采用液压挡轮装置大型回转窑，托轮与轮带可以平行安装，窑体所受的作用力为弹性力，到达一定位置后，经限位开关气动液压油泵，油液再推动挡轮和窑体向上窜动。上窜到一定位置后，触动限位开关，油泵停止工作，筒体再次受到弹性力而向下滑动。上述运动不断重复，使轮带以每812h移动12个周期的速度游动在托轮上。如图5-1所示的结构为液压挡轮。在挡轮1内装有向心球面滚子轴承2，这样挡轮能够在很小的角度内摆动，使得挡轮侧面和轮带能够充分接触。用于支承止推滚珠轴承3的下球面座6和上球面座7起调心作用，也可采用推力向心球面滚子轴承来代替零件3、6、和7的作用。为保证灵活转动，球面座的球心应与轴承2的球心重合。导向轴由左右两个底座同时固定在基础上。挡轮和空心轴在轮带的推力作用下来回运动。 图5-1 液压挡轮图5-1 液压挡轮1-挡轮 2-径向轴承 3-止推轴承 4-导向轴 5-右底座 6-下球面座7-上球面座 8-活塞杆 9-左底座 10-活塞 11-油缸5.2 挡轮设计(一)挡轮的基本参数挡轮与轮带接触时，轮带带动挡轮旋转。挡轮和轮带之间应保证纯滚动，如果存在几何滑动就会增加挡轮与轮带之间的摩擦损耗。在设计轮带和挡轮时，将其接触表面做成圆锥状，同时保证两零件的倾斜工作面所形成的公有锥体的顶点应位于轮带和挡轮回转轴线的交点O，如图5-2所示，这就就能使两个圆锥体充分接触的同时满足母线上各点的线速度相等，相对滚动为纯滚动。轮带和挡轮的工作表面的倾斜角必须满足以下条件： （5-1）式中 -挡轮的半锥顶角，一般取为1018 -挡轮大端直径； -轮带外直径取=15，则。图5-2 挡轮与轮带的几何关系挡轮厚度h根据轮带截面高度H确定： （5-2）为为保证挡轮接触强度，合理的选择轮带截面高度H值显得尤其重要。H过小挡轮直径会变大，若过大，则会使挡轮安装空间太小。若挡轮推力大，则H值取大值，反之取小值。（二）挡轮上的作用力窑的倾斜会使其沿轴线方向产生一个方向向下的分力，其值为： （5-3）式中 G-窑体重量（包括真个回转部分的重量） -筒体对水平面的倾斜角轮带与窑体一侧托轮间的正压力： （5-4）轮带与托轮间的，摩擦力为： （5-5）窑体静止的时候，轮带与托轮间滑动摩擦系数。比较式（5-3）和（5-5），当时，。所以窑体静止不动时，筒体是不会向下滑动的。一旦筒体运转时下滑太快，应当立即采取紧急停车措施防止窑体继续下滑。我们在轮带与托轮平行安装的情况下来做实验，当窑体运转起来后，窑体会慢慢向下滑动。通过观察可知：窑体是按螺旋方式下滑的，所以轴向下滑速度格外慢。从理论上可知：窑体轴向下滑是属于滑动摩擦；托轮和轮带的相对滚动是属于滚动摩擦。但是实际情况是窑体作螺旋运动，所以应该兼具滑动和滚动摩擦，且以滚动摩擦为主。当窑体运转起来后，托轮与轮带间常常添加润滑剂，此时滑动摩擦系数为0.05-1，所以窑体发生窜动时的当量摩擦系数是相当小的。通过实验可知：当时，实验测得摩擦力仅仅为重力分力的20%左右，即。代入式(5-5),可以求得相应的当量摩擦系数。当窑体和托轮轴线歪斜的时候，在摩擦力作用下，托轮推动轮带使窑体上下窜动。如图5-3所示，作用在挡轮上的力为：图5-3 窑体窜动的作用力 （5-6）同理，作用在下挡轮的力为： （5-7）由此可见，当窑体下滑时，挡轮是受力最大的。由于托轮的真实歪斜程度很难估算，而且设计挡轮的时候偏于安全，所以取。5.3 液压系统设计挡轮装置液压系统是比较简单的速度控制回路，它具有如下特点：（1）小流量 因为窑体窜动的速度极慢，所需流量很小，一般不足100mL/min。因此，因此在选定工作压力等级时，尽可能选中压级6.3Mpa，少选中高压级14 Mpa。这样流量可相应加大，既有利于选用油泵，又减少了阀泄露对工作稳定性的影响。同时，选用较高压力等级的阀件和蓄能器，以减少泄露对窑体窜动平稳性的影响。（2）分别调速 油缸是单作用式的，进入油缸的压力油会使窑体上窜，靠窑体自重的分力使窑体下滑，故应采用分别调速的方案。在进油回路上，采用溢流节流阀，既可得到稳定的上窜速度，又能达到提高液压系统效率（使油泵输出压力随载荷的增减而增减）的目的。在回油路上，采用调速阀以产生较大的背压，当下滑力变化较大时，窜动也较平稳。（3）油泵电机断续停开 考虑到油缸不工作的时间达48小时，采用停油泵电机的方案可节省电耗。6. 结论本文首先对回转窑的结构和工作原理进行了简单的概述，然后重点研究设计了回转窑支承装置，包括相关参数、支承位置、托轮尺寸、轴承及润滑方式的确定。对回转窑支承装置的优化部分，主要是在应力计算合理的情况下，尽量减少托轮的材料，以达到减轻重量及节约材料的效果。在确定托轮尺寸时，通过计算三档托轮所受筒体的支点反力，设计第一档和第三档的托轮尺寸为相同，第二档位较大尺寸。根据所选滑动轴承的性能及工作方式，选用润滑方式为间歇式油勺提油润滑，该润滑方式的特点是自动、有效、可靠和廉价等。由于回转窑在运转的过程中不可避免的会产生窜动现象，因此本设计采用了油调整法和歪斜托轮法可以有效地将窜动控制在合理范围内。最后选用液压挡轮，改善了轮带和托轮的接触情况。参考文献1 熊会思.回转窑支承装置的设计J 水泥工程.1999 2 张凯博.大型水泥回转窑新型支承装置的研究开发A. 洛阳矿山机械工程设计研究院有限责任公司.2009 3 陈明非.大型回转窑支承部位应力与应变有限元分析J. 沈阳北方交通重工集团有限公司.2014.64 王和慧.大型回转窑支承系统的力学行为分析J.华东理工大学。20025 黄振宇.大型多支承回转窑支承载荷分配方法研究A. 湖南湘潭职业技术学院.2007.10 6 肖友刚.多支承回转窑支承系统模糊优化配置