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1、机械设备基础知识讲义机械设备基础知识讲义（回回转转窑窑）回转窑由筒体、支承装置、传动装置、密封装置组成。回转窑由筒体、支承装置、传动装置、密封装置组成。一、筒 体生产实践表明，回转窑运转率的高低，运转时间的长短，主要决定于耐火砖（也称窑衬）寿命，而窑衬寿命除取决于耐火砖及其镶砌质量、原料性能、挂好、保护好窑皮外，还与筒体的弯曲变形和径向变形（特别是径向变形）有直接的关系。另外，就回转窑发生轮带断裂、托轮断轴、传动装置运动不平稳以及电机过负载等故障来看，也主要是由于筒体不直所引起的。因此，在设计、制造、安装、操作和维护过程中保证筒体直线性公差和减少径向变形是非常重要的。1、筒体形状回转窑筒体的形
2、状有直筒形、热端扩大型、冷端扩大型以及两端扩大（哑玲）型。2、筒体的材质与厚度回转窑的筒体一般是用不同厚度的 Q235(A3)钢板，通常采用 18、20、25、28、29、32 毫米等几种规格。在支承轮带处筒体除用厚钢板外，还在圆周上加装有数十块均布的垫板，这样使筒体受力更为均匀、防筒体被轮带磨损同时也为筒体提供了较好的散热条件。3、筒体的热变形及影响因素（1）、筒体的热膨胀尽管在筒体内衬以很厚的耐火砖，在工作时筒体内腔由于受高温热气流的作用，筒体的温度仍较冷窑时高很多，烧成带筒体高达300400。温度向窑的两端逐渐降低。在出料端达 300左右，加料端 200左右。因此，运转中窑筒体的长度和直
3、径要比冷窑时有所伸长和扩大，由于安装在筒体外周轮带的温度低，其径向热膨胀远较筒体小，因此轮带与筒体之间在安装时一般要预留间隙。由于筒体的轴向热膨胀，轮带和托轮以及大小齿轮的相对位置都要改变。安装时应仔细地检查各部分尺寸并预留出由热膨胀而产生的移动量。筒体沿轴线方向因热膨胀而产生的位移量是这样考虑的，夹在挡轮间的轮带因受挡轮的限制，其轴向移动量不大，故把档轮轮带的位置作为中立断面，即该处筒体不移动。当筒体工作受热时，在中立断面左右方面的轮带各向其左右方向移动，其移动数值计算如下：l=（t平均-t环境）L（）式中 l由中立面至所要计算的那一挡的筒体长度（）t平均在计算的这段筒体上平均温度（）t环境
4、窑所在的环境温度（）线膨胀系数，对于钢=0.000012(开-1)（2）、筒体的热弯曲筒体受热不均匀而发生弯曲。多发生在：点窑时没有定期转窑；如传动机械的损坏或停止供电等。此时，下面筒体由于受到热熟料作用温度升高，而上面的筒体则由于散热及空气流的冷却作用温度降低，因而筒体下部较上部伸长很多，致使筒体发生弯曲。二、支承装置支承装置由轮带、托轮组和档轮组等部分组成1、轮带轮带支承回转窑筒体，承受全部回转质量，加强筒体的刚性。（1）轮带在托轮上滚动时，其工作表面要逐渐磨损。如果使托轮轴线安装成平行于窑筒体中心线，则轮带与托轮在整个宽度上的磨损是均匀的，此时接触面保持圆柱形状。当托轮轴线对窑筒体中心线
5、发生歪斜时，轮带与托轮表面的磨损就不均匀，长期运转之后以致变成畸形，就会使窑筒体在运转时失去稳定性，这就需要修理或更换轮带与托轮。一般托轮受滚压次数为轮带的 34 倍。在保证轮带经久耐用的前提下，应尽量提高两者的耐磨性能，延长双方使用寿命。从这一点出发，采用 45 号铸钢轮带和 55 号铸钢托轮是比较舒适的。（2）轮带的断面型式实心矩形：实心矩形断面轮带，具有制造简单，温度应力小的优点，但利用材料不合理，刚度小，散热条件差。中空箱形两种形式：箱形断面轮带，材料利用合理，刚度大，运转时散热条件好，但制造较复杂。（3）轮带的安装方式主要两种方法：固装和活装目前活装应比较广泛2、托轮组托轮组由托轮、
6、托轮轴及轴承所组成要求每对托轮安装在窑筒体断面中心线的对称位置，且其距离等于托轮与轮带半径之和，此时，通过托轮中心和筒体断面中心连线的夹角等于 60。托轮这样安装时，可以保证筒体稳定性而不致向两侧移动，也不会被托轮挤紧。并要求每个托轮轴都与窑中心线平行，以保证轮带与托轮表面均匀接触。轮带与托轮直径之比一般为 34。托轮宽度稍宽于轮带是保证回转窑在运转中轮带始终与托轮全面接触；停窑时，任一轮带在托轮上的接触宽度不小于轮带宽度的75，以免过载。轮带与托轮中心的最大偏量l 发生在靠窑头第一挡支承上。托轮的最小宽度按下式计算。轮带与托轮的偏移 B-b50 并且当lb/4+25 时可用下式求托轮宽度 B
7、 B/2b/4+l即 Bb/2+2l托轮与轴的装配多用热装法，将它们牢固地联接在一起。托轮轴承一般是滑动轴承，瓦衬镶在球面瓦上，运转中能自动调心。油勺带油润滑，球面瓦通水冷却。轴端设有止推盘，或轴肩设有止推环，用以承受轴向推力。轴承固定在底座上，其上设有调整托轮用的顶丝。三、窑体窜动及其调整保持回转窑筒体中心线正直，使回转窑窑体沿其轴线方向作上下往复有规律地移动，是维护回转窑长期安全运转的关键问题之一。1、回转窑筒体轴向窜动的原因回转窑筒体是与水平面成一定倾斜角度支承在托轮上的，其斜度一般为 2.55(一线为 4,二线为 3.5)现在就托轮轴线平行于窑筒体中心线和托轮轴线与筒体中心线歪斜两种情
8、况进行讨论.(1)托轮轴线平行于窑筒体中心线时情况对于静止回转窑,由于窑体自重产生的向下的轴向分力能否使窑体下滑?分析如下.由图 3-54 可知,如果回转窑的回转部分重力为 G,促使窑体下滑的轴向分力 G2 为 G2=Gsin=（0.0250.05）G（3-23）式中-窑体中心线与水平面的倾斜角,一般取 sin=0.0250.05回转窑回转部分重力 G 分解为作用于托轮接触表面上的正压力 G1 为 G1=Gcos/sin（3-24）式中-一对托轮的夹角之半,一般 2=60,因此,轮带与托轮之间的磨擦力 F 为 F=G1f（3-25）式中 f=轮带与托轮间和磨擦系数.将(3-24)式代入（3-2
9、5）式得 F=Gfcos/sin（3-26）如取=30、=2，代入（3-26）式则得 F=1.16Gf当轮带与托轮间为干摩擦时,其磨擦系数 f=0.150.2,则 F=1.16（0.150.2）G=（0.1740.232）G（3-27）当轮带与托轮间有油润滑时,其摩擦系数 f=0.10.12,则 F=1.16（0.10.12）G=（0.1160.1392）G（3-28）比较（3-23）和（3-27）、（3-28）式可知，GF。因此，当窑静止时窑体是不会向下滑动的，事实也是如此。当窑回转时，其受力情况如图 3-55 所示，轮带除受窑体回转部分重力产生的下滑力 G2 作用外，垂直于下滑力 G2 沿
10、轮带圆周表面切线方向还作用着由窑体齿轮传动而产生的圆周力 P。可以经过计算分析得知 G2 与 P 的合力 Q，仍远远小于磨擦力 F。但运转着的回转窑，事实上是往低端缓慢滑动的。这可用弹性理论来解释。分析得出，托轮的平均圆周速度事实上已落后于轮带的圆周速度。把由于轮带和托轮接触处产生的弹性变形所引起的滑动，叫做弹性滑动。上述为圆周力 P 的作用下产生周向滑动速度 V圆周，同理在轴向分力 G2作用下，由于弹性滑动现象产生轴向下滑速度 V的原因。V圆周与 V下滑都与其作用力成比例，因此可写出下列关系式V下滑=V圆周 G2/P（3-29）圆周弹性滑动速度为托轮丢失速度，即V圆周=V托轮（3-30）式中
11、滑动率，对于两轮都是金属时，=（0.0010.005）P/fG1（3-31）由此可知,滑动率与圆周力 P 成正比,而与轮带和托轮间不产生相对滑动所能允许的最大摩擦力 G1成反比。将（3-31）式代入（3-30）式然后再代入（3-29）式，以及把G2=G1tg代入整理后得V下滑=（0.0010.005）V托轮tg/f（3-32）因为弹性滑动速度值很小，可以近似认为轮带和托轮的圆周速度相等，即 V下滑=V托轮，则 V下滑=（0.0010.005）V轮带tg/f（3-33）下滑，这就是窑体下滑（2）托轮轴线歪斜的情况如果托轮轴线与窑体中心线不平行，如图 3-57 所示。当窑体回转时，托轮与轮带接触处
12、的圆周速度 V托轮可以分解为两个分速度，即 V1和 V2。V2与轮带的圆周速度在方向和大小上都一致的，而 V1则是沿轴向的分速度，这就产生了所谓“螺旋效应”。在托轮与轮带间的摩擦力作用下，迫使窑筒体以V1的速度向上移动。显然，托轮轴线歪斜角越大，则轴向分速度 V1也就越大，推窑体向上移动的速度也就越快。如果推窑体向上移动的速度大大超过其弹性下滑的速度，则将使托轮和轮带表面产生相对滑动，使托轮和轮带表面、大小齿轮表面产生轴向刻痕，加速其磨损。因此，应使窑体上移的速度等于其弹性下滑的速度，以此来确定托轮轴线的歪斜角，即V1=V下滑而 V1=V2 tg=V轮带tg因此（0.0010.005）V轮带t
13、g/f=V轮带tg（3-34）将上式整理后可得出托轮轴线需要歪斜的角度=tg-1（0.0010.005）V轮带tg/f（3-35）2、窑体窜动的调整托轮与发热分某一个托轮瓦推力面发热、某一个托轮瓦面发热或某一个托轮瓦推力面和托轮瓦面同时发热等几种情况。1、调整时方向控制：在现场用双手螺旋定律来指导对托轮座的调整，方法简单实用。即面向托轮紧握左右手，左右手分别代表一组托轮的左右两个托轮座。紧握左右手中指、无名指、小指头，其方向与托轮旋转方向一致，食指和大拇指伸直，大拇指方向为窑移动方向（回转窑轴向），食指方向为托轮座需要调整移动的方向（回转窑径向）。详细见（图 3）所示。2、推力面发热时调整方法
14、：当一个托轮座瓦推力面发热时，可通过进（退）托轮座使托轮沿窑中心线方向移动来改变推力板和瓦的间隙消除摩擦发热，有时为了调整效果快，对一组托轮中推力发热的托轮座进（退）一点，将另一托轮座退（进）一点，但两个托轮瓦座同时进（退）且进（退）量相等时是无法缓解推力面发热问题的。一般来讲 12 个托轮座仅有个别瓦推力面发热，一组托轮内部两个托轮座推力面都发热的现象更少。理论上为了保证窑中心线不变化，可在调整该托轮座后，再调整该托轮中与之斜对的那个托轮座，但在实际中因调整量少对中心线影响小，这样调意义不大。3、瓦面发热时调整方法：当托轮座瓦面发热时可通过退托轮座使托轮中心线垂直方向移动来缓解瓦的受力从而消
15、除发热。如在现场当用手持式温度计测量的轴表面局部温度比端部高1020左右时，说明瓦内可能有异物，油膜难以形成，此时不仅要退托轮座，还要判断与是否已经损坏；新安装的窑有时当托轮座瓦温度一直比较正常，但不久就出现瓦面发热，这有可能是窑工矿波动所造成，此时退托轮座后可能会随窑工矿波动 消除后，另一组托轮瓦面发热；新安装的窑辐射热也会造成瓦面发热，此时应增加隔热和降温设施。4、推力面和瓦面同时发热时调整方法：当一个托轮座瓦推力面发热而瓦面同时发热时，可通过进（退）两个托轮座量的不同来使托轮沿窑中心线方向移动的同时，沿窑中心线垂直方向移动来改变托轮的位置，以消除推力面和瓦面发热问题，实际运行中这种现象较
16、少。5、调整时窑速度的控制：调整时窑可短时停下来进行，但窑正常运行过程中也可以进行调整，此时窑的速度应适当降低，一般在 1rpm 左右较合适，尤其是用千斤顶将窑向内顶托轮时，更需将窑慢转起来或将窑速控制在 1rpm 左右。6、调整时托轮座位移量的控制：调整时为了保证准确性，有时为了调整托轮座轴向档块也需拆除，在调整过程中每个托轮座应使用2 个百分表，每次调整量在 0.20.35 之间。7、调整时步骤及安全控制：将托轮座周边清理干净，置好百分表，根据所需调整量和顶丝螺距做好标记。首先松开托轮座用地脚螺栓，用千斤顶住窑托轮座，再松开托轮座用顶丝，调整后先固定托轮座用顶丝上的锁紧螺母（此时千斤顶应松
17、开，所调量应无变化），再紧固地脚螺栓。由于在调整时人多，需不断观察托轮座内部情况，此时切勿将异物掉入托轮座内，在调整前检查、调整中及调整后观察时都应注意手触摸托轮表面时油勺在运行时对人身安全的影响。调整后因窑速度低，应在托轮上淋少量润滑油以改善瓦与托轮轴润滑。8、调整后的观察和监控：调整后要注意推力板与瓦之间间隙是否发生变化，同一组托轮的另一个托轮瓦温度、同档托轮内其他托轮及另两档托轮瓦温度是否有异常变化，否则要继续调整直到各档瓦温温度稳定后方可。新安装的窑在试运行初期档轮可不投入运行，但对托轮座进行了适当调整后应尽快使之投入运行，挡轮投入运行后托轮瓦温度可能还会变化，此时还需适当调整，直到各档瓦温温度稳定后方可。9、正常运行中瓦温、油温波动时的监控：窑在正常运行时窑操作员要密切关注瓦温、油温变化情况。当超过报警值时窑操作员必须通知巡检人员到现场检查，并通知专业技术人员到现场检查确认，查找原因。当工矿变化不大时、当窑速变化或在检修后投料过程中会出现瓦温、油温的波动，此时更应高度注意和重视。