摩擦传动回转窑的轮带设计

尤 立 刘星安 王 凯(洛阳矿山机械工程设计研究院有限责任公司，河南洛阳 417039)

摩擦传动回转窑的轮带设计

尤 立 刘星安 王 凯
(洛阳矿山机械工程设计研究院有限责任公司，河南洛阳 417039)

本题所研究的轮带结构适用于采用摩擦传动方式的回转窑。为保证轮带与筒体转速一致，保证设备的安全运行，轮带设计成槽齿轮带，筒体及轮带的固定方式为槽齿轮带固定方式。

摩擦传动；回转窑；槽齿轮带

摩擦传动回转窑的传动方式是通过轮带与托轮之间的摩擦力进行扭矩和功率的传递，并通过轮带来转动窑筒体。为了保证设备的安全运行，在圆周方向不希望轮带与垫板之间有相对滑动，因此不能采用传统松套轮带。为了保证轮带和托轮的良好接触，窑筒体正常运行，本题使用了一种适应采用摩擦传动回转窑的槽齿轮带固定方式。槽齿轮带键传递着窑转动所需要的扭矩，可有效的保证轮带带动筒体正常运行。

1.回转窑轮带结构的对比

常规回转窑的轮带固定方式有焊接结构、铆接结构、浮动垫板结构。前两种有很多缺点基本不再使用，为了弥补温差引起热胀量，现在经常采用的是轮带与筒体垫板之间留有间隙的浮动垫板结构。

传统的浮动轮带结构由垫板、小挡块、挡块、挡圈和轮带组成。垫板点焊于筒体上，轮带活套于垫板之上。垫板一侧由焊于筒体上的挡块顶死，防止垫板沿筒体轴向滑动。挡圈安装于轮带侧面，防止轮带相对于筒体轴向滑动，同时焊接于垫板表面的挡块顶死挡圈对挡圈进行定位。但圆周方向轮带与垫板之间有相对移动。

摩擦传动回转窑因为不希望轮带与垫板之间有相对滑动，所以常采用没有相对移动的槽齿轮带结构。槽齿轮带又称花键轮带。轮带内表面做成矩形键的型式，筒体上的轴向挡块和拉紧装置固定和调整轮带键位置，两端有X型定位块，如下图所示。

1.槽齿轮带；2.拉紧装置；3.轴向限位块；4.垫板；5.X型块；6.挡块

摩擦传动中槽齿轮带装置示意图

该新型结构通过带键轮带1的带键通过拉紧装置2和定位轴向3位置，通过拉紧装置调整轴向位置。安装时要将筒体支承好，悬吊好轮带并找好中心后，在顶部及底部打上斜键，以保证键的顶部和轮带内键槽内部有均匀间隙。本轮带装置与传统的轮带装置相比，方便轮带现场安装调整，同时也消除了轮带和筒体之间园周方向的滑移，可以保证轮带与筒体转速一致，保证设备的安全运行。

轮带和筒体间采用槽齿结构后，筒体受力方向从垂直筒体表面改变为和筒体相切方向，此时筒体受力状况有很大改善。并且轮带下筒体与浮动轮带下筒体相比，筒体变形很小，基本为圆形。轮带和筒体间隙可增大到0.4D%（D为筒体内径），温度变化范围增大到360℃。浮动轮带的筒体椭圆度一般为0.3～0.5D%，槽齿轮带下筒体变形量很小，仅为0.105D%，此时该段筒体内衬砖所受的机械应力大大减小，这就延长了衬砖的使用寿命，减少了停窑砌砖次数，降低了衬砖费用，提高了回转窑的运转率。

2.轮带计算

以Φ5X60m摩擦传动回转窑为例，对轮带进行设计计算。根据回转窑的常用材料选择力学性能较好的ZG42Cr1Mo，硬度为HB=240～280 ，接触应力

[P0]=4500kg/cm2。筒体内径D为5m，窑长60m，安装斜度3.5%，转速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°，动态堆角28°，托轮外径Dt 为2000mm，托轮轴承组为滑动轴承（f=0.018），挡轮为滚动轴承（f=0.005）。

2.1 轮带截面参数确定

2.1.1 轮带直径外径Dr

因为取Dt＝2m；i= Dr/ Dt =3～4

考虑到要选取矩形花键轮带，所以适当增大外径，取i=3.11，得Dr＝6.22m；

2.1.2 轮带宽度Br

选定轮带宽度Br=850mm。

2.2 槽齿轮带矩形花键参数的校核

槽齿采用矩形花键结构。矩形花键优点是定心精度高，定心稳定性好，能用磨削的方法消除热处理变形，定心方式为小径定心。已知由于轮带花键在运行中同时承受转矩和压轴力两种载荷的作用，回转窑采用双传动，单个电机功率为355kw，筒体转速3.8rad/min，已设定参数：Z：花键的齿数：15；I：齿的工作（配合）长度：800，mm；dm ：矩形花键平均圆直径：5220，mm；h：键齿工作高度：50，mm；Ψ：各齿间载荷不均匀系数：0.7；σ：挤压应力； [σ]：在动载荷下的需用挤压应力：查设计手册为3 MPa。

2.2.1 为避免键表面压溃或过度磨损，应进行必要的强度校核因为带动筒体所需要的扭矩T：

计算结果满足σ≤[σ]强度条件，安全。

2.2.2 键根的弯曲应力校核

名义切向力Ft=2000T/dm=2000×267854/5.22=102626053（N）

单位载荷w=Ft/(zl)=102626053 /（15×800）=8552（N/mm）

齿根许用弯曲应力σFp=σb/(SFK1K2K3K4)=980/(1.25×1.25×1.1×1.1× 1.5)=345MP（SF，K1，K2，K3，K4均按设计手册查得）

计算结果满足σF≤[σ]Fp强度条件，安全。

3.结论

该结构由带键轮带的带键通过拉紧装置和限位装置，调整轮带周向位置。带键轮带键传递着窑转动所需要的扭矩，可有效的保证轮带带动筒体正常运行。该装置与传统的轮带装置相比，方便轮带现场安装调整，X型块则是为了减轻电机启动、载荷变化造成轮带对筒体带来冲击、震动。延长了衬砖的使用寿命，提高了回转窑的运转率。

[1]江旭昌，再论新超短窑的应用及在我国的发展[J]，新世纪水泥导报，2006 年,第3期，5-10.

[2]江旭昌，论新超短窑的应用及在我国的发展前景[J]，水泥装备，2001年第2期，29-31.

[3]江旭昌，论新超短窑的应用及在我国的发展前景（二）[J]，水泥装备，2001 年,第3期，10-13.

[4]《回转窑》编写组编著，回转窑（设计、使用与维修）[M]，北京，冶金工业出版社，1978，

[5]熊会思编著，新型干法烧成水泥熟料设备设计、制造、安装与使用[M]，北京，建材工业出版社.2004.

[6]成大先主编，机械设计手册[M]，北京，化学工业出版社.2007.

TQ172

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1007-6344（2016）04-0005-01

尤立：女，工程师。研究方向：冶金建材设备的设计和研发。