中华人民共和国化工行业标准 H≡

HG/T 20566—2011

代替 HG/T 20566—1994

转窑设计规定

DeSign SPeCifiCatiOn for CheIniiCal rotary kiln

2011-0&-01 实施

中华人民共和国化工行业标准

化工回转窑设计规定

DeSign SPeCifiCatiOn for ChemiCaIl rotary kiln

HG/T 20566—2011

主编单位：东华工程科技股份有限公司 批准部门：中华人民共和国工业和信息化部

实施日期：2 OII 年 6月1日

中国计划出版社

2011

中华人民共和国化工行业标准

化工回转窑设计规定

HG/T 20566—2011

☆

东华工程科技股份有限公司主编

中国计划出版社出版

（地址:北京市西城区木樨地北里甲11号国宏大厦C座4层）

（邮政编码 ₁100038 电话：63906433 63906381）

新华书店北京发行所发行

三河富华印刷包装有限公司印刷

880X1230 毫米 1/16 6. 25 印张 156 千字 2011年7月第1版2011年7月第1次印刷 印数1—500册

☆

统一书号.1580177*626 定价：65. 00元

中华人民共和国工业和信息化部

公告

公告〔2011年〕13号

工业和信息化部批准《电除尘用高压整流变压器》等625项行业 标准（标准编号、名称、主要内容及实施日期见附件1）及1项纺织行业 标准修改单（见附件2）_o其中：机械行业标准285项、汽车行业标准 22项、制药装备行业标准6项、纺织行业标准46项、轻工行业标准16 项、化工行业标准19项、冶金行业标准2项、石化行业标准34项、船舶 行业标准4项、黄金行业标准1项、通信行业标准190项，现予以公告。

以上机械行业标准由机械工业出版社出版，汽车、制药装备及化 工行业标准由中国计划出版社出版，纺织、黄金行业标准由中国标准 出版社出版，轻工业行业标准由中国轻工业出版社出版，冶金行业标 准由冶金工业出版社出版，石化行业标准由中国石化出版社出版，船 舶行业标准由中国船舶工业综合技术经济研究院组织出版，通信行业 标准由人民邮电出版社出版。

附件：19项化工行业标准编号、名称及起始实施日期

中华人民共和国工业和信息化部

二。一一年五月十八日

附件:

19项化工行业标准编号、名称及起始实施日期

本标准根据国家发展和改革委员会（发改办工业[2008] 1242号文）和中国石油和化学工业协会 （中石化协质发E2008]158号文）的要求，由中国石油和化工勘察设计协会委托全国化工工业炉设计 技术中心站组织东华工程科技股份有限公司编制。

本标准自实施之日起代替《化工回转窑设计规定》HG/T 20566—1994_o

本标准是在《化工回转窑设计规定》HG/T 20566-1994的基础上，根据多年实施取得的经验进 行的修订。

在编写过程中，编制组开展了专题研究,进行了比较广泛的调查研究，总结了多年来化工回转窑 设计的实践经验,提出了征求意见稿,并以多种方式广泛征求了全国有关单位的意见，对主要问题进 行了反复修改,最后经审查定稿。

本标准的主要内容有：总则、筒体、滚圈、支撑装置的设计计算、支撑装置、润滑、传动装置、窑头 和窑尾及密封装置、热平衡及热效率计算等。此外，还有为了方便设计者使用列出的附录A、附 录B_O

本标准与HG/T 20566—1994相比，主要变化如下：

• 1. “第1章 总则”中增补了本标准编制目的、回转窑结构示意图，修改了原引用标准的名称、代 号、顺序号,增加了一些新的引用标准。

• 2. “第3章 滚圈"中表3. 2. 2.2常用滚圈和托轮材料许用接触应力和许用弯曲应力中增补了 材料 ≈ZG42CrMo_o

• 3. “第6章 润滑”中增补了 6.0.3润滑剂的选用要求。

• 4. “第7章 传动装置”中齿轮和齿圈常用材料表中增补了材料：42CrMO,ZG42CrMo₀

• 5. 对原规定中的错误、遗漏、不明确等部分的内容进行了补充和完善。

• 6. 取消了编制说明，增加了条文说明。

• 7. 按标准编写要求对格式进行了重新编排。

本标准由中国石油和化学工业联合会提出并归口。

本标准的技术内容解释由东华工程科技股份有限公司负责（地址：安徽省合肥市望江路70号， 邮编：230024,电话= 0551-3626421）_O

本标准的主编单位和主要起草人：

主编单位:东华工程科技股份有限公司

主要起草人：毛先胜张建新刘吉祥张洽兴

1  总    则.............

2筒   体

• 2. 1 筒体结构 ................  :

2.2筒体计算

3  滚    圈

• 3. 1 滚圈结构

3.2滚圈的设计计算

4支承装置的设计计算

4.1托轮布置及受力分析

4.2托轮设计计算

4.3挡轮设计计算

5支承装置

• 6  润    滑

• 7 传动装置

• 7. 1 基本要求和功率计算

7.2主要零部件的选用和设计

8窑头、窑尾及密封装置

• 8.1 窑头罩

• 8. 2 窑尾罩

8.3密封装置

9 热平衡、热效率计算

9.1热平衡计算

• 9.2 热效率计算

附录A(资料性附录)双支点支承回转窑设计计算

附录B(资料性附录)多支点支承回转窑设计计算

本规定用词说明

附:条文说明

COntentS

• 1  General PrOViSionS

• 2   Shell

• 2. 1 Sheii COnStrUCtiOn

• 2.2  Sheii CaICUlatiOn

• 3  ROlIing ring

• 3. 1  ROlIing ring COnStrUCtiOn

• 3. 2  DeSign CaiCUiatiOnS Of rolling ring

• 4  DeSign CalCUIatiOnS Of SUPPOrting Unit

• 4. 1  Arrangement and StreSS analysis Of SUPPOrting roller

• 4. 2  DeSign CaICUlatiOnS Of SUPPOrting roller

• 4. 3  DeSign CaICUlatiOnS Of thrust roller

• 5  SUPPOrting Unit

• 6  LUbriCatiOn

• 7  DriVing Unit

• 7. 1  BaSiC requirements and POWer CaICUIatiOn

• 7. 2  SeIeCtiOn and design Of main PartS and ComPOnentS

• 8  Kiln OUtlet hood, kiln inlet hood and Sealing Unit

• 8. 1  Kiln OUtIet hood

• 8. 2  Kiin inlet hood

• 8.3  Sealing Unit

• 9  Heat balance, thermal efficiency CalCUIatiOn

• 9. 1 Heat balance CaICUIatiOn

• 9. 2 Kiin thermal efficiency CaiCUiatiOn

APPendiX A (InfOrmatiVe appendix) DeSign CaICUIatiOn Of double-support rotary kiln

APPendiX B (Informative appendix) DeSign CalCUIatiOn Of multi-support rotary kiln

EXPianatiOn Of WOrding in this SPeCifiCatiOn

Addition：EXPIanatiOn Of PrOViSiOnS  i.o.i为了规范化工回转窑的结构、计算和设计,特制定本规定。

1.0.2本规定适用于工作压力为微负压或常压的化工回转窑及回转圆筒设备。化工回转窑及回转 圆筒设备可应用于爛烧、焚烧、还原、干燥、冷却等工艺过程。

1.0.3 化工回转窑结构示意见图1.0.3所示。

1.0.4 规范性引用文件：

下列文件中的条款,通过本规定的引用而成为本规定的条款。凡是注曰期的引用文件,其随后 所有的修改单（不包括勘误的内容）或修订版均不适用于本规定，然而，鼓励根据本规定达成协议的 各方研究是否可使用这些文件的最新版本。凡是不注日期的引用文件,其最新版本适用于本规定。

《L-AN全损耗系统用油^GB 443         ,

《蒸汽汽缸油》GB/T447

《钙基润滑脂》GB/T49]

《钠基润滑脂》GB/T 492

《弹性套柱销联轴器》GB/T 4323

《弹性柱销齿式联轴器》GB/T 5015

《液力偶合器形式和基本参数》GB/T 5837

《工业闭式齿轮油》GB 5903

《灰铸铁件》GB/T 9439

《圆柱齿轮 精度制 第1部分:轮齿同侧齿面偏差的定义和允许值》GB/T 10095.1

《圆柱齿轮 精度制 第2部分:径向综合偏差与径向跳动的定义和允许值》GB/T 10095.2

《一般工程用铸造碳钢件》GB/T 11352

《工业炉砌筑工程施工及验收规范》GB 50211

《G U CL型、GIl CLZ型鼓形齿式联轴器》GB/T 8854. 2

《回转圆筒用托轮、挡轮类型与技术条件》HG/T 21546. 1

《回转圆筒用托轮》HG/T 21546. 2

《回转圆筒用挡轮》HG/T 21546.3

《回转圆筒进出料箱密封装置类型与技术条件》HG/T 21546.4

《回转圆筒进出料箱密封装置（MG型）与技术条件》HG/T 21546. 5

《回转圆筒进出料箱密封装置（JC型）与技术条件》HG/T 21546.6

《锤上自由锻件 通用技术条件MB/T 4385. 1

《承压设备无损检测》JB 4730

《大型低合金金钢铸件MB/T 6402

《圆柱齿轮减速器MB/T 8853

图1.0.3化工回转窑结构示意图

1—窑尾罩；2—窑尾密封装置；3一回转筒体；4一托轮装置；5一滚圈；6 —内衬；7一挡轮装置； 8一齿圈罩；9一齿圈；10—传动装置;11 一窑头密封装置；12一窑头罩；13—燃烧室；14一燃烧器

筒体是回转窑的基体。筒体的设计除遵循本规定外,还应满足回转窑设计文件的要求。

2.1筒体结构

2. 1.1筒体的基本参数

1物料在筒体内的停留时间。

物料在筒体内的停留时间与筒体长度、内径、转速、水平倾角、结构（有无抄板）及物料自然倾角 等因素有关,按下列公式计算。

1）筒内无抄板物料停留时间ii按下式计算：

=L（6>+24）

ɪ 324D_i ∙ n ∙ Sina

式中t₁——物料停留时间（min）；

L——筒体长度（m）；

D_i——筒体内径（m）；

6——物料的自然倾角（°）;

α——筒体水平倾角（°）;

H---转速（r/min）。

2）筒内有抄板物料停留时间h按下式计算：

. _L L t₂ — m ` k =--------:—

u_i ∙ n ∙ Slna

式中t₂——物料停留时间（min）；

——系数，由表2. 1.1选取；

Di、&、a含义与式（2. 1. 1-1）相同。 表2.1.1 系数m/

注:——物料密度（kg∕m³）_o 2填充系数。

在垂直轴线的筒体内截面上,物料占有的面积与筒体内截面的比值为填充系数。一般填充系数 取0. 1-0. 2,不超过0. 25_o如处理量已确定，也可用式（2. 1. 1-3）计算填充系数,若计算所得的填充 系数偏低或偏高，可适当调节筒体尺寸并重新计算。

ʃ 2. 12 X 10~² ×k_l ∙ G∙ t₁                           z_{9 1 1} o>,

^f=-----FlTd?-----                  (2.1.1 - 3)

式中f——填充系数；

k₁——结构影响系数,筒体内无挡料板、抄板等附件时，取^1 = 1.0；筒体内有挡料板，抄板 时,取払= 1.1〜1.2；筒体内有挡料板和抄板外，还有其他附件(如有换热器装置等) 时，取 k₁ = 1. 30〜1. 45 ；

G---处理量(kg∕h)；

P——物料密度(kg∕m³)

L——筒体长度(m)；

D——筒体内径(m)；

t₁——物料停留时间(min) _O

3筒体倾角。

筒体轴线与水平面夹角为筒体倾角，倾角大小根据筒体的长短及物料停留时间而定，一般为 0°〜3. 0°,通常取1. 5°〜3. 0°,如有需要也可适当增加，但一般不超过6°。

4转速。

筒体的转速范围一般为0.4〜10r∕min,常用转速为1〜3r∕min°设计转速时应控制筒体外径圆 周线速度不超过lm∕s;对少数工况要求特殊的情况,在对内件、衬里、筒体的惯性振动作特殊考虑以 后，筒体的转速范围可适当放宽。

2.1.2支承档数的确定

支承档数可按筒体内径及筒体长度与内径的比值确定，见表2. 1. 2的规定。

表2.1.2支承档数

2.1.3筒体壁厚

1筒体壁厚确定。

有衬里层的回转窑筒体壁厚可按表2. 1. 3-1确定。无衬里层的回转窑筒体壁厚按表2. 1. 3-2

确定。

表2.1. 3-1筒体壁厚(有衬里层)(mɪn)

表2.1.3-2筒体壁厚(无衬里层)(mɪn)

2支承处及齿圈固定处的筒体壁厚。

支承处及齿圈固定处的筒体壁厚，按表2. 1. 3-1及表2. 1. 3-2所查得的壁厚乘以L 4〜2. O系 数,此加厚段的长度可取l~2m₀

2.1.4挡轮及齿圈位置确定

1挡轮位置确定。

当筒体的支承档数为奇数时,挡轮设置在中间档；当筒体的支承档数为偶数时，挡轮设置在中间 靠近窑尾方向的第一档。

2齿圈位置确定。

齿圈宜设置在窑的低温段,置于窑中部偏后处并邻近带挡轮的支承装置。齿圈的中心线距支承 装置中心线的距离为1〜3m为宜,具体根据窑的尺寸确定。

2.1.5 筒体内部装置

1衬里层。

转窑衬层应满足以下要求：

D应按介质的特性、温度、热损失等要求,正确选用衬里层材料；

• 2) 常用的衬里层材料有高铝砖、粘土质耐火砖、耐火浇注料、隔热耐火砖等；

• 3) 设计时应考虑衬里层结构合理,转筒运转工作时不得使衬里层产生局部脱落或掉砖现象；

• 4) 衬里层结构与施工除满足本规定要求外，还应满足GB 50211的有关规定。

2挡砖圈。

在窑口处及不同衬层厚度交界面处应设置挡砖圈，其结构见图2. 1. 5-1所示。挡砖圈与筒体焊 接,厚度取筒体壁厚,其高度按下列要求确定。

D窑头或窑尾挡砖圈其高度低于衬层高度,见图2. 1.5-K_a)所示；

• 2) 耐火砖与耐火浇注料之间的挡砖圈，其高度低于耐火浇注料衬层高度，挡砖圈与肋板均被浇 注料覆盖，见图2. 1. 5-l(b)所示；

• 3) 砖与砖之间的挡砖圈其高度不大于较薄衬层高度的2/3倍,见图2. 1.5-I(C)所示。

(a)挡砖圈低于衬层

(b)挡砖圈低于浇注料衬层

图2.1.5-1挡砖圈结构

(C)挡砖圈不低于较薄浇注料衬层

1 一衬砖；2—挡砖圈；3一肋板；4—耐火浇注料；5—耐火粘土

3挡料圈。

• 1)挡料圈用来防止物料倒流,其高度按转窑填充系数及物料性质而定。填充系数较大,物料为 粉料、球状料,其挡料圈的高度应适当增加。挡料圈的高度取80〜150mm。

• 2)设计挡料圈时，不得影响加料管加料。

4导料螺旋板。

1） 浆料或滤饼等粘度较大的物料需设置导料螺旋板用来推动物料的前移，同时也可以防止物 料倒流。

2） 导料螺旋板分短、长两种。短螺旋板焊在挡料圈上,其高度与挡料圈高度相同，见图2. 1. 5-2 （a）所示。长螺旋板长度为2~3m,螺旋板头数4~8个，高度为150〜35Omm,见图2. 1. 5-2（b）所示。

3） 导料螺旋板的旋向，应按窑旋转方向使物料推进而定。

<a）短螺旋板                  （b）长螺旋板

图2.1. 5-2导料螺旋板

1一挡料圈；2—短螺旋板；3一长螺旋板

5进料装置。

D加料管。物料经加料管直接加入窑内，见图2. 1. 5-3所示。加料管直接接触尾气，须按物料 品种和尾气腐蚀性选择合适材料,加料管与垂线夹角α不大于45°,入口角6不大于30°。

2）导料螺旋装置具有搅拌物料和均匀加料的作用，见图2. 1. 5-4所示。

图2.1. 5-3加料管

图2.1. 5-4导料螺旋装置

6刮料器。

刮料器用于清除转窑筒壁上积存的物料。

D手工刮料器。由细长钢棒头部焊有扁铲制成，从窑头罩预留口插入窑内刮掉粘结在筒壁上

的物料。

2）自动刮料器（链条刮料器）。借筒体转动，刮料器在筒壁上滑动将物料刮下。.见图2. 1. 5-5 所示。

图2.1. 5-5刮料器

1一托圈；2—铸钢轴；3—翅片；4一链条3 5—弹簧

3）振击器。釆用打击筒体外壁产生振动,使筒壁粘结物料脱落。振击器常釆用挂锤结构，挂锤 均匀错开分布在筒壁上,筒体回转时靠挂锤自由落下振击筒壁。有衬层筒体不得采用此法刮料。

7挡料板。

D挡料板的作用与挡料圈相同，一般用于有衬层及填充系数大的筒体上。

2）挡料板为弓形板，与垂线成一定夹角，夹角大小按物料摩擦角而定，一般不大于45°,弓形板 面积为衬后筒体空间截面的1/4左右,见图2. 1. 5-6所示。 "  「、 ”

图2.1. 5-6挡料板

1 一挡料板；2—窑

8抄板。

D抄板将物料扬起,使物料松散,充分与气体接触换热。

2）抄板型式。抄板分升举式、扇形式及分布式,见图2. 1. 5-7所示。

（a）升举式        （b）扇形式        （C）分布式

图2.1.5-7抄板型式            、,

3）抄板固定。抄板与筒体的固定方法:无衬里层时,按图2.1.5-8（a）结构，抄板与筒体间断焊， 焊缝长度不得小于总长度的1/2,采用肋板加强抄板的刚度。肋板间距：高勒段Lι = （4〜5）H,低温 段Li = （8〜Io）H（LL肋板间距，H-抄板高度）。有衬里层时，抄板与筒保的固定按图2. 1. 5-8（b） 结构，釆取支架与筒体焊接,抄板与支架釆用螺栓固定,支架数量按600〜80Omm间距布置1个但不 少于2个。

• 4)抄板尺寸(升举式)o抄板直边高度h取150~200mm,折边长度α取50~60mm,折边角度α₁ 取120^o~135^o,见图2. 1. 5-8所示。抄板的具体尺寸与窑的直径大小和物料性质密切相关,设计时应 根据窑直径的大小和物料性质选择合适的抄板尺寸。

(b)有衬层的抄板固定

图2.1. 5-8抄板固定及抄板尺寸

1—支架；2—肋板；3—抄板

• 5)抄板数量。抄板数量与筒体内径有关,每圈数量按表2. 1. 5选取。

表2.1.5抄板数量

2.1.6筒体接口

筒体接口包括人孔、测温口、取样口等。

1人孔。

30m以上有衬层的长窑应设置人孔,人孔设置在转窑的中部;无衬层的转窑不必设置人孔。

2测温口。

测温口的设置位置与数量按工艺要求确定,一般高、低温段均应设测温口，测温口结构按图2.1.6 所示。

2                       3

图2.1.6测温口结构

1—衬砖;2—接管；3—法兰；4—底泥

3取样口。

取样口设置在窑的中部或尾部,也可设在干燥段与焙烧段交接处,其结构与测温口相同。

2.1.7 测温装置

1带拨叉的测温装置。

本装置具有测温准确，测温口不易堵塞等优点，但增加传动装置,结构复杂,见图2. 1.7-1所示。

2滑环测温装置。

D装置结构。热电偶接线通过滑环与测温仪表连接,测出转窑各处温度，见图2.1. 7-2所示。

2） 滑环。滑环可用紫铜棒煨制,棒截面直径以20〜30mm为宜,滑环直径取1. 1〜1. 3倍筒体外 径。

3） 绝缘支柱。滑环由绝缘支柱固定在筒体上，按滑环弧长600〜700mm间距布置一个支柱较 合适,见图2. 1. 7-3所示。

图2.1.7-1带拨叉的测温装置

1—拨叉；2-热电偶

图2.1. 7-3绝缘支柱

I-调节垫；2—连接杆;3—绝缘子；4—调节螺栓；5—白水泥

2.2筒体计算

2. 2.1符号说明

a ——齿圈中心距最近支座的距离(m)；

Bl---齿轮宽度(mm)；

B₂——齿圈宽度(mm)；

D_i---筒体内径(mm)；

D_io——衬后内径(mm)；

da   齿圈分度圆直径(mm)；

E ——材料的弹性模量(MPa)；

e ——双支承最大弯矩处距支点1的距离(m)；

F——集中载荷(N)；

F₁^F₂ ••••••F_n——支座反力(N)；

f——填充系数，

G_C---齿圈质量(kg);

g——重力加速度(m∕s²),

H--抄板高度(mm)；

h,---衬层厚度(mm)；

• I--惯性矩(m')；

K_t——温度系数；

K_W——焊缝强度系数；

L——筒体长度(m)；

M_e——跨间弯矩(N ∙ m)；

∙∙∙∙∙∙M_n——支座处弯矩(N ∙ m)；

m--齿圈模数(mm);

n--抄板数量；

q---均布载荷(N/m)；

Q.——窑衬单位长度载荷(N∕m)；

Q_i——单位长度抄板载荷(N∕m)；

q_s——筒体单位长度载荷(N/m)；

q_a——窑内物料均布时单位长度载荷(N/m)；

t₀——安装时的环境温度(°C)；

t_n——第“跨筒体表面温度(°C)；

W——筒体截面模数(m3)；

S--筒体壁厚(mm)；

--抄板壁厚(mm)；

ft——窑衬密度(kg∕ι∏3);

<r、bi、b2---弯曲应力(MPa)；

O]——许用弯曲应力(MP_a) _O

2.2.2载荷计算

1筒体单位长度载荷贝按下式计算：

gs = O. 242(D + 3)3                           (2. 2. 2-1)

筒体各段厚度不同时应分段计算。考虑筒体内件,计算载荷时可增加10%〜30%。

2窑衬单位长度载荷以按下式计算：

q_c = 3.081 X IO-⁵₍O_C ∙ CD_i-h₁)h₁                       (2. 2. 2-2)

化值可按表2. 2. 2-1选取。

表2. 2. 2-1常用衬层材料密⅛ p_c(k_g∕m³)

3窑体内单位长度物料载荷么按下式计算：

q_u = 7. 705 X IO"⁶ . P - f . Dl                         (2. 2. 2-3)

4单位长度抄板载荷以按下式计算：

q_f = 7. 701 X 10~² ∙ 5₁ . H ∙ n                          (2. 2. 2-4)

5齿圈质量GC按下式计算：

G_c = f_y ∙ m ∙ B₂ ∙ di2 .                            (2. 2. 2-5) 式中 /ɪ——计算系数,按表2. 2. 2-2查取;

m--齿圈模数；

B₂——齿圈宽度（mm）；

d∣2 齿圈分度圆直径（mm） o

表2. 2. 2-2齿圈质量计算系数£

6其他载荷。

筒体在操作过程中产生结皮（结在筒壁或衬层上的物料层），内部设刮板、换热装置等，计算时均 作为附加载荷考虑,其值按具体工况确定。

2. 2.3筒体弯矩计算及应力校核

1筒体计算基本假设条件。

1） 将筒体视为圆截面水平连续梁,不计倾角影响，也不计筒体截面变形后对截面模数的影响。

2） 不计物料重心对筒体轴线的影响，不计筒体所受扭矩。

3） 按静载荷计算。

2双支座筒体弯矩计算。

D支点位置的确定。支点位置除考虑结构要求外,应按等弯矩原则设计,见图2. 2. 3-1所示。

图2. 2. 3-1双支点尺寸图

如取Z₁=Z₂ = Z,按等弯矩原则，Z值可按下式求得：

当 Z₁=Z₂=Z 时，式（2.2. 3-2）.式（2.2.3-3）中的 ZiJ₂ 可用 Z 代替。

3）弯矩计算：

表2. 2.3-1焊接接头系数

表2.2. 3-2温度系数K

表2. 2. 3-3许用弯曲应力

牛 + 2M(# + 纠)+ M宀   =   .户—6肿∙ Z⅛ (2.2.3-12)

-ɪ n               * n ɪ ∏+1                 -ɪ n-¼l        LH * -ɪ n         ^∏+1 *」《+1

<o„ = ʃ AI(Z)dz                               (2. 2. 3-13)

ω_H-_I = P^HM(Z)dr                           (2. 2. 3-14)

J O

式中 M1、M“、M+1——分别为第1—1mm+1支座处的弯矩(N ∙ m)；

Z_nJ_n+1——分别为第&、〃+1跨长度(m)；

J_π√_n+ι——分别为第n.n+1跨筒体截面惯性矩(m，)；

糾——第n跨基本系统上梁的载荷引起弯矩的积分(N ∙ m²)；

ω_n+1——第n+1跨基本系统上梁的载荷引起弯矩的积分(N ∙ π√);

a”一第n跨弯矩图形心位置距儿一1支座的距离(m)；

b_n+1——第n+1跨弯矩图形心位置距n+1支座的距离(m)。

絲、糾+1、a“、们+1 见图 2. 2. 3-3 所TK。

对等截面的筒体，即I_n = I_n+1 = I,≡弯矩方程可写成下式：

MIZ_iI + 2M_Jl(I_J, +I_n+ι)+M_n+IZ_trH =-^ 6风一6F^t_n∣            (2. 2. 3-15)

(2. 2. 3-16) (2.2.3-17)

式中F'_πl——左面跨度上的弯矩为载荷时的虚反力(N ∙ m²)；

表2.2.3-4筒体截面模数表

M_rl           M出

图2. 2. 3-3三弯矩方程参数

Kf——右面跨度上的弯矩为载荷时的虚反力(N • m2)； 端支座弯矩M°、M“按简化载荷求取。

FM和F，按表2. 2. 3-5选取。

q

图2.2.3-4三支座尺寸

F： = F；。+字-笑                  （2. 2.3-21）

K ==   +                                （2.2.3-22）

n+1       ^I- H- I

F_n = Fg + 矿。+ Ml _ M” + 簪-匹           （2. 2.3-23）

式中 F'_n——作用在n支座左面跨度的支座弯矩及载荷引起的反力（N）；

K——作用在〃支座右面跨度的支座弯矩及载荷引起的反力（N）；

F_m——左面跨度上的载荷在基本系统上引起的〃支座反力（N）；

KO——右面跨度上的载荷在基本系统上引起的几支座反力（N）。

5）附加弯矩计算。因托轮安装位置不准确或支座沉陷引起的附加弯矩按下式计算：

+ 2（ A + #）M_I + ^-M_n+1 =_ 6E（竽一畀）X IO⁶ （2. 2. 3-24） ɪn-l            Jn-I J H                            ⅛1 Ln

式中e_π.e_π+1——第儿、〃+1支座处简体轴线的相对偏移量（m）,见图2. 2. 3-5所示。

图2. 2. 3-5中义为夹角，臨按下式计算：

图2. 2.3-5计算中的相对偏移量

5应力计算与校核。

应力计算与校核按下式计算。

（2.2.3-26）

式中 KWSK_tSM由表 2. 2, 3-2、表 2. 2. 3-3、表 2. 2. 3-4 査取。

2.2.4筒体变形计算

1轴线挠度。

D跨间最大挠度3⅛ax将载荷（包括支座处弯矩）分解为各种简单载荷,按表2. 2. 4-1中所列公式 分别计算跨中挠度,将所得值相加，求出跨中最大挠度近似等于跨间最大挠度。

2. 2. 4-1跨中挠度及支承转角表

图所示，单位为(m)。

2 ZA、缶均以图示方向为正值。

2)悬伸段端部挠度按下式计算：

,端部挠度(mm)；

悬伸段长度(mm)；

H——悬伸段在载荷作用下的挠度(mm) ,>₀值按表2. 2. 4-2所列公式计算。 θ₀——端支座转角(rad),见图2.2.4所示。。。值按表2. 2. 4-1所列公式计算。

图2.2.4端支座转角

表2. 2. 4-2悬伸段端部挠度

注：F一集中载荷（N）/—悬伸段长度（m）的——均布载荷（N/m）；E-弹性模量（MPa）；aM——按图所示（m）； 1一惯性矩（m，）。

3）挠度的许用值。

a.跨间段挠度许用值［按下式计算:

2截面变形计算与校核。

1）变形量计算。筒体径向变形量用圆度eɪ值衡量时按下式计算：

幻=8. 14 X IoT %—P                     （2. 2.4-6）

E ∙ I_r

式中eɪ --筒体径向变形量(mm)；

QC---支座总载荷(N) QC = Q+G₁∙g;

RC——滚圈截面形心圆半径(mm)； I_r——滚圈惯性矩(m，)。

• 2)径向变形校核按下式计算：

e₁≤[e₁]                               (2. 2.4-7)

[幻]=1. 5 XIoTXD                     (2. 2.4-8)

2. 2.5筒体安装尺寸计算

1筒体热膨胀量的计算。

计算热膨胀量以邻近齿圈的托轮为基准,见图2.2.5所示。其膨胀量按下式计算：

∆Z_n = α ∙ Z_n(Z_n — i₀)                                  (2. 2. 5)

式中 业--热膨胀量值(mm)；

a——热膨胀系数，(对于碳钢α=1.2×10-⁵∕^oC),

I_n—第"跨筒体工作状态表面平均温度(°C)；

⅛ —安装时的环境温度(°C)。

2基础水平距离及标高尺寸计算。

计算水平距离及标高时,必须考虑筒体的斜度及热态工作的膨胀量。

图2.2.5筒体热膨胀量

3.1滚圈结构

3.1.1滚圈的截面形式

1矩形滚圈见图3. 1.1-1所示。其截面为实心矩形。

2箱形滚圈见图3. 1. 1-2所示，适用于大型转窑。

图3.1.1-3联体滚圈

3.1.2滚圈尺寸

1滚圈外径D与截面高度H确定。

按不同筒体内径确定D_l和H值,见表3.1. 2所示。

表3.1.2滚圈外径Dr与截面高度H (mm)

对无衬里层的回转筒体,n∕D值可适当减少。

2滚圈宽度且。

滚圈宽度瓦按下列原则确定：

• 1) B_t-B_r≥40mm,式中B_t为托轮宽度，以mm计。

• 2) 接触应力应小于许用接触应力，接触应力的计算按本规定式(3. 2. 2-1)和式(3. 2. 2-2)进行。

3.1.3垫板

1垫板数量与尺寸。

• 1) 垫板数量按筒体外径圆周每300〜40Omm(弧长)间距设置一块。

• 2) 垫板宽度按下式计算：

b = 2件 + 2。)                         (3. 1. 3-1)

3n

式中b—垫板宽度(mm)；

S--筒体壁厚(mm)；

n——垫板数量。

垫板宽度与数量可按表3.1.3查取。

• 3) 垫板长度按下式计算：

α = 2(20 〜30)+2赁+ 且                      (3. 1. 3-2)

式中 a --垫板长度(mm)；

b₀——挡板宽度(mm)；

B_r——滚圈宽度(mm) _O

4)垫板厚度H值取1. 1-1. 3倍筒体壁厚,并应留有加工余量。

表3.1.3垫板宽度与数量

2垫板与筒体焊接。

• 1) 焊脚尺寸。焊脚尺寸应不大于垫板厚度的1/2。

• 2) 焊后加工。垫板焊后须进行外圆加工，外圆应与筒体同轴，同轴度公差为0.0015D,且不大 于 3mm_o

3.1.4挡板

1挡板形式。

挡板可做成挡块式、支耳式及挡圈式,见图3. 1. 4-1〜图3. 1. 4-3所示。

图3.1. 4-1挡块式挡板

图3.1.4-2支耳式挡板

2挡板尺寸。

挡板的高度不大于滚圈高度的1/2,长宽以保证与垫板焊接方便为宜。

3挡板数量与分布。

挡板数量与垫板数量相等，滚圈两侧交错分布。

3.1.5滚圈与垫板安装间隙              .          <

1安装间隙确定。           .

按支承处的温度确定安装间隙，高温段间隙较大',低温段'间隙较小,最小间隙不得小于2mm。

2安装间隙按下式计算：

C = ɪɑD_rf(Z_l — i₂)                                (3. 1. 5)

Z

式中C——安装间隙(mm),(见本规定图3. 1.4-1 ʌ图3. 1. 4-2和图3. 1.4-3)；

D_ri---滚圈内径(mm)；

血——滚圈处筒体平均温度(°C)；

t₂——滚圈平均温度(°C)；

。---热膨胀系数［mm∕(mm • °C)］。

按式(3. 1. 5)的计算值小于2mm时,取2mm。

3.2滚圈的设计计算

3. 2.1符号说明

a--垫板长度(mm)；

B_I--滚圈宽度(mm)；

b--垫板宽度(mm)；

C--滚圈与垫板间隙(mm);

D_r--滚圈外径(mm)；

Dri---滚圈内径(mm)；

E_r——滚圈材料的弹性模量(MPa)；

E_t——托轮材料的弹性模量(MPa)；

F -—滚圈支承反力(N)；

FA——均布载荷作用在滚圈上的力(N),

FA =       IO"³E-I_Sin2α₀ + (π-α₀) d + 2cos²α₀)2 + 0. 0481Q;

4π         Z

Gr---滚圈质量(kg)；

g——重力加速度(m∕s²);

H——滚圈截面高度(mm)；

HI--垫板厚度(mm)；

I_r ——滚圈截面惯性矩(∏√), I_r = 琴ɪ; 丄ZS

M_A—滚圈在顶点处的弯矩(N ∙ m), M q₀Rl X IO"⁶ _r 5 . _{9 I Z w} 3 . 1    2

MA =-----------L^5^sιn2αo + (π — a₀) (―- -1- —cos QO —

π 8                     4    2

COSa_O) — sin%] — 2. 34 X 10^-5Q ∙ R，

M_maX——滚圈上的最大弯矩(N・m)；

M_g ——由载荷q在。角处产生的弯矩(N∙ m),

Mg = q°R, X IOT [cos% COSl9—    ^CXOSinθ COSa_t)CoS(。— α₀)；

M_e ——滚圈在θ角处弯矩(N ∙ m)；

Q——支承载荷(N)；

Qe——作用在滚圈上的总载荷(N), Q_C = Q + G ∙ g；

Q₀——与形心半径及％角度有关的单位长度上的压力(N∕m),

_         QX IO³

Qo —                 ;          9

Rc(Tt-% + --sin2α₀)

厶

RC --滚圈形心圈半径(mm)；

Rr ^滚圈外半径(mm)；

R_t ---托轮半径(mm)；

Wr——滚圈截面模数(mm，)；

% --初始接触角(°);

σ_c ——接触应力(MPa);

g——弯曲应力(MPa);

成]——许用接触应力(MPa)；

D¼]——许用弯曲应力(MPa)₅

平、B ——角度[(°)、(rad)]。

3. 2.2接触应力的计算和校核

DTm值按表3. 2. 2选取。

表3. 2.2许用接触应力和许用弯曲应力

3.2.3弯曲应力计算与校核

1滚圈松套于垫板无间隙结构弯曲应力计算。

D载荷分布。滚圈与垫板的接触沿圆周连续时的载荷分布按下式计算:

αo

O

π∕2

图3.2.3-1载荷分布

式中 Qe——总载荷。Qc = Q+G ∙ g(N),估算时G_r ∙ g可取0.08Q_o

• 4)弯曲应力计算与校核。

• a. 矩形截面时按下式计算：

。=器 X IOY ≤ M

式中W_r——截面模数(n?);

[σ_w] ——按表3.2.2选取。

• b. 箱形截面时按下列各式计算：

内侧             σ=^×10^≤EσJ

M

外侧               σ=^×10-⁶≤[σ_w]

式中 W_rl .W_r2——截面模数(n?)。

• c. 截面模数按下列各式计算：

Wr = WXlCT。

6

W_rl = I_r∕ C₁

w_r2 = IJc₂

CI _λc₂按图3. 2. 3-2所示，单位mm_o

2固定于筒体上的滚圈弯曲应力计算。

D均布载荷按下式计算：

Q=Q_l + Q₂

式中q——均布载荷(N∕m);

91——支承载荷引起的均布载荷(N∕m),q∣=晶；

ZJ 7Γl∖_c

q_i——滚圈自重引起的均布载荷(N/m)@=妾耕。

• 2)滚圈上的弯矩计算。计算公式与式(3.2.3-2)相同，均布载荷g用式(3.2.3-10)

  (3. 2. 3-4)

  (3. 2. 3-5)

  (3.2.3-6)

  (3. 2. 3-7)

  (3. 2. 3-8)

  (3.2.3-9)

  (3.2. 3^y10)

  代入。

  
  

图3. 2. 3-2箱式滚圈尺寸

• 3) 最大弯矩。0=150°时有最大弯矩按下式计算：

M_maX = 8. 61 X 10^⁵Q_c ■■                            . (3. 2. 3-11)

• 4) 弯曲应力的计算与校核分别按式(3. 2. 3-4)〜式(3. 2. 3-6)进行。

4支承装置的设计计算

4.1托轮布置及受力分析

4.1.1 符号说明

B_I —滚圈宽度(mm)；

Bt ―—托轮宽度(mm)；

D_I——滚圈直径(mm)；

JDt---托轮直径(mm);

d_H——挡轮大端直径(mm)；

E——弹性模量(MPa)₅

FAd——挡轮推力(N)；

F_At——每侧托轮轴向力(N)；

FH——作用在托轮轴承上径向力的水平分力(N)；

FV——作用在托轮轴承上径向力的垂直分力(N)；

f ——摩擦系数,取0.05〜0.1；

/1 ——滑动摩擦系数,取0. 15-0. 2；

i ——滚圈和托轮直径之比；

N_t——每侧托轮上的径向力(N)；

N；——作用在每侧托轮轴承上的径向力(N)；

Q —支承载荷(N)；

Q_r——滚圈自重，取0.08Q(N);

Q_t —托轮与轴的自重(N)；

q——单位接触宽度上的载荷(N/m)；

R_r——滚圈半径(mm);

R——托轮半径(mm)；

β——筒体轴线与水平面的夹角(倾斜角)(°)；

Oe ---接触应力(MPa)；

［箱——许用接触应力(MPa) _O

4.1. 2两托轮中心与筒体截面中心连线间的夹角应成60°,见图4.1.2所示。

4. 1.3托轮径向力见图4. 1. 3所示。

托轮径向力按下式计算：

N_t = (QtQQ°s£                    (4. 1. 3-1)

• 2 ∙ COSa

  
  
  

  图4.1.2两托轮中心夹角

  
  
  

  图4.1.3托轮径向力分析

  由于回转窑的倾斜角很小,cosgl,此时托轮径向应力按下列公式计算:

  
  

  2 ∙ COSa

  
  

  FH=Nt ∙ Sina

  
  

  FV = N_t ∙ COSa + Q_t

  
  

  4. 1. 4托轮轴向力见图4. 1.4所示。

  1下滑工况时按下式计算：

  2上窜工况时按下式计算：

  3停窑工况时按下式计算：

  
  

  (4. 1.3-2)

  (4. 1.3-3)

  (4. 1.3-4)

  (4. 1.3-5)

  (4. 1.4-1)

  (4. 1.4-2)

  (4. 1.4-2)

  
  

  ^{FAt =} ʃ 2 - CO_Sa

  
  

  L ∙ COSa

  
  

4. 1. 5 接触应力

托轮与滚圈接触应力计算按本规定第3章的规定进行。

4. 2托轮设计计算

4. 2.1托轮直径

滚圈直径与托轮直径之比宜按下式选取:

2. 3 ≤ i =    ≤ 4                                (4. 2. 1)

4. 2.2托轮宽度

1工作状态时托轮与滚圈应保持全接触时的托轮宽度应按下式计算：

B_t > B_r + 2U                              (4. 2. 2-1)

式中2U—筒体的轴向窜动量，信号挡轮可取2U取20~40mm,见图4.2.2所示。

图4.2.2信号挡轮轴向位置

2由于筒体热膨胀及托轮底座的安装误差，托轮的宽度应大于滚圈宽度50〜IOOmm,按下式 计算：

B_I = B_r + 50 ~ IOO                           (4. 2. 2-2)

3当窑体较长和工作温度较高时,应验算冷态时滚圈与托轮的接触宽度不小于滚圈宽度的3∕4_o 托轮宽度应同时满足以上三项要求。

4.2.3托轮轴

1转轴式结构见图4. 2. 3-1所示。

2转轴式弯矩见图4. 2. 3-2所示。

3转轴最大弯矩按下式计算：

MmaX — W-Nt(L —■ b)                             (4. 2. 3-1)

2                  3      4           5

图4. 2. 3-1转轴式托轮

1—轴;2—托轮；3—端盖；4—密封圈；5—推力端盖；6—轴向定距环;

图4. 2. 3-2转轴式弯矩

式中LM见图4. 2. 3-3所7K。

4心轴式结构见图4. 2. 3-3所示。

5心轴式弯矩见图4. 2. 3-4所示。

图4. 2.3-4 心轴式弯矩

6心轴最大弯矩按下式计算：

M_maX =扣;(LLS)

式中 LlSl见图4. 2. 3-4所示。

7托轮轴直径。

1)心轴式托轮轴直径按下式计算：

2. 5N； (Ll -6₁)

Ow]

2)转轴式托轮轴直径按下式计算:

z√ > 屋5N(L — b)                       Z_{A 9} o ʌʌ

"一W-             (4. 2. 3-4)

式中 d--轴直径(mm)；

Eσ_w]——材料的许用弯曲应力(MPa)；

L、b丄I、&的单位均为mm_o

8托轮轴的弯曲应力按下式计算：

M

σ_w = ⅛                         (4.2.3-5)

式中g——轴的弯曲应力(MPa);

W ——轴的截面模数(Ti?) ,W = O.侦3

9校核轴的疲劳强度，验算安全系数。

D心轴式安全系数按下式计算：

n = - ^σ~-— ≥ [w]ɪ                           (4. 2. 3-6)

KtL * ^σW

式中[n]ɪ —许用安全系数,取Enl = I. 5~1.8;

K_tL——轴中间台肩的应力集中系数,按"窄台肩轴”算。

2)转轴式安全系数按下式计算：

^W = K₀∕(∕1₀.) - σ_w ≥

式中[招---许用安全系数,取EnZl = I. 5~1. 8；

σ-₁ ——材料的弯曲疲劳极限(MPa)；

β -—表面状态系数,查表4. 2. 3-1；

K。——应力集中系数,查表4. 2. 3-2；

绝对尺寸系数,查表4. 2. 3-3₀

表4. 2. 3-1 表面状态系数

表4. 2. 3-2应力集中系数K。

表4. 2. 3-3绝对尺寸系数

1额定动载荷按下式计算:

G = T^Lʒ^L--^P                        (4. 2. 4-1)

式中■ Cj--额定动载荷(N)；

fh 寿命系数；

/f--载荷系数,按有轻微冲击力，取∕_f = 1.1~1.2;

ʌ——速度系数；

∕τ——温度系数，fτ = O. 95； P——当量动载荷(N)。 2当量动载荷按下式计算：

P = XF₁+YF_a                          (4.2.4-2).

式中F_r——托轮轴承径向载荷(N)；

Fa——托轮轴承轴向载荷(N)；

X ——径向系数,按选用轴承取值；

Y —轴向系数,按选用轴承取值。

3寿命系数按下式计算：

式中 L_n — 额定寿命(h),回转窑托轮及传动轴承可取5~8年(a),每年按7500h计；

ɛ ——寿命指数,对球轴承e=3,对滚子轴承ɛ= 10/3_O

4速度系数按下式计算：

_A=TlOo/I                       (4.2.4-4)

V n_x

式中TIt---轴承转速，即托轮转速(r∕min) _O

4.3挡轮设计计算

4.3.1挡轮与滚圈的几何关系见图4.3.1所示。

图4.3.1挡轮与滚圈几何关系

挡轮半锥角按下式计算:

^{tan7 =} U

式中₍IH——挡轮大端直径(mm)；

D_r --滚圈外径(mm)；

7 ——挡轮半锥顶角，一般 7=10^o~18^o,tany=0. 176~0. 325_o

2挡轮厚度九可根据滚圈截面高度H按下式确定：

Λ = (ɪ ~ ⅜)H O ɔ

4.3.2挡轮推力FAd

1普通挡轮推力按下列各式计算：

FAd = G_O ∙ sin/?

取以上两式中较大值。

2推力挡轮推力按下式计算：

FAd = G。∙ SinB

3液压挡轮推力按下式计算：

FAd = (1. 2 ~ 1. 5)G₀ ∙ SinB 式中G_O——回转部分质量(N)。

4.3.3挡轮直径按下式计算：

J   dg      <0.59〉2     E ∙ EAd

^H = 1 - h∕D_τ C 'ɪŋ丿.h(l-ħ∕D₁)

4.3.4接触强度条件按下式计算:

J = 0.418 / ^FKi . E(l ₊ 1) ≤ [σ_c] ^∖∣ ɔ ∙ COSy rɪ r₂

式中 FAd——挡轮推力(N);

E ——材料弹性模量(MPa)。