回转窑筒体垫板的设计与计算.doc

回转窑筒体垫板的设计与计算 (作者：佚名 本信息发布于2011年10月20日，共有3728人浏览) 字体：大 中 小 回转窑筒体垫板是回转窑系统的一个重要构件， 因为垫板设计不当，常会造成焊缝开裂、垫板折断、筒体断裂、轮带裂断、筒体产生缩颈、轮带和筒体垫板磨损加剧，进而降低耐火砖的使用寿命等重大设备事故。对大型窑，因为筒体垫板设计不当所造成的损失更大，所以就更需要研究和重视。回转窑筒体垫板的结构虽然几经改进并取得了较大进展，然而还存在许多不如人意之处，仍然有必要深入探讨。本文针对筒体主要使用的可调垫板和浮动垫板的有关设计与计算问题做一论述。 垫板设计与计算的内容包括垫板总周长、块数、宽度、长度、形状、与筒体的连接方式和轮带止挡结构等的正确确定以及技术要求等。1 垫板总周长的确定窑筒体载荷通过垫板传递到轮带上，在某一瞬间并不是一圈垫板都均匀吃力，而是最下面一块吃力最大，逐渐向两侧减小，最上面几块垫板在正常操作时不吃力(见图l)。不吃力的垫板在上面=7090的范围内，所以应保证最大吃力垫板的压应力小于材料的许用压应力，以免发生不允许的塑变和“冷焊”。考虑到轮带与筒体之间应有足够的冷却空间和更换方便，垫板总周长可按下式确定： CF=Kc Cs=KcD (1)式中： Kc垫板的总周长系数，一般Kc=0.50.7； Cs筒体的外圆周长，mm，Cs=D；D筒体的外圆直径，mm。 图1 轮带和筒体变形后的垫板受力状态 2 垫板块数和宽度的确定当垫板总周长确定之后，块数就与宽度密切相关。垫板的块数不宜过少，也就是垫板宽度不宜过大。否则，如果与筒体焊接，则是导致焊缝开裂和筒体产生裂缝的主要因素，见图2。 图2 垫板焊缝开裂和筒体产生裂纹的分析图 由于垫板与轮带下筒体焊接时，该段筒体内都有强固的支撑，实际与理论圆形偏差很小，所以，可假设筒体是一个理论圆形。如图2a中的m圆所示。当窑体安装后，内部支撑必须拆除，这时筒体就会在自身重力作用下变成如图2a中n所示的椭圆形。在支撑未拆除之前，正处在顶部垫板两侧的l点和2点焊缝，其最大应力max=0。当筒体内的支撑拆除后，筒体就要发生变形，顶部的垫板也随之下落，此时垫板两侧的焊缝l点和2点就受到一个压应力-的作用。当筒体转动90，该块垫板也随之转到窑体水平中心线的位置，两侧的焊缝l点和2点便处于l点和2点的位置。因为筒体已变形成为椭圆n，所以其两侧焊缝便受有一个拉应力+。焊缝所受的拉应力用“+”表示，受压应力用“-”表示。即相当于此时的l点和2点的最大应力max=+。如果这时垫板已经磨损过大，就需要在现场更换。为了焊接方便，现场往往在筒体上方施焊，这时焊缝l和2的最大应力max=0。当窑体转动90时，则焊缝l和2便受有正应力2作用，所以最大应力为max=-（-）=2。正因为如此，所以指出：“窑一旦运转，垫板附近便不允许动用焊接”，其原因即在于此。并提出，确实需要现场焊接，可在与窑体水平中心线成45角处施焊，可保证正负应力大致相等，最大应力max=+，如图2b所示。筒体的弯距分布如图2c所示。 由上述分析可见，垫板越宽越厚，即刚度越大，焊缝所受的应力就越大。如果再考虑焊缝处的应力集中和表面粗糙度对疲劳的影响，这个应力就足以导致焊缝开裂和筒体发生裂纹。这就是以前许多回转窑垫板焊缝开裂，而且越焊越易开裂的主要原因，最后发展到窑筒体裂断。如果将垫板块数增多，焊缝l和2越靠近垫板的中心线AA，那么焊缝所受的应力就会越小。所以垫板的块数不宜过少。可是在以前的国内外设计中，垫板的块数却不够多，见表1。在近代的回转窑上，垫板的块数才逐渐多起来，尤其在可调垫板的设计中，与筒体焊接的固定垫板更明显，对浮放垫板，因不与筒体焊接，则关系不大。 表1 筒体垫板的块数及主要尺寸筒体规格直径m 1.82.2 2.22.6 2.63.2 3.24.0 4.04.8 4.86.0 垫板块数 20 24 28 32 36 40 垫板宽度mm 200300 200230 200240 210-260 240280 260300 垫板厚度mm 30 35 40 45 50 55 一般情况下，筒体垫板的块数可按下式确定： （2） (3)式中： CF垫板的总周长，mm； bF单块垫板的宽度，lllm； Kb垫板的宽度系数。对普通垫板Kb=0.050.07；对可调垫板Kb=0.030.04；对浮放垫板Kb=0.080.10。 生产实践证明：对与筒体采用焊接的垫板，凡宽度系数Kb0.07的，