回转窑改进设计毕业设计详解

引言

风水冷却式回转窑，广泛用作水泥、镁砂和石灰石等块状和粉状材料的锻烧。其特点是窑头处筒体采用可以喷入风水混合物的冷却筒和用集料包围窑头法兰以达到冷却筒体、防止筒体和法兰被烧坏的目的。此风水冷却式回转窑具有结构简单合理、成本低、耐高温、寿命长等特点。

1回转体设计

1.1回转体说明部分

1.1.1由L/D=48/3=16.查《建材机械与设备》下册P67表18-5可知支点权取3.

1.1.2支点位置的确定

据《建材机械与设备》下册P67

窑头悬伸段τ 1 /D≤1.5 τ 1 ≤1.5D≤1.5×3≤4.5m

窑尾悬伸段τ 2 /D≈3 τ 2 ≈3D≈3×3≈9m

烧成带τ 3 /D=4.5～5.5 τ 3 =(4.5～5.5)D=13.5～16.5m

参照同规格、同类型的窑取τ 1 =3.5m τ 2 =7.5m τ 3 =18.5m

1.1.3筒体钢板厚度的确定

据《建材机械与设备》下册P65图18-54

轮带下筒体厚δ1 =0.015D=0.045m

过度段筒体厚δ2 =0.01D=0.03m

烧成跨跨间筒体厚δ3 =0.007D=0.021m

普通跨间筒体厚δ4 =0.006D=0.018m

参照同规格、同类型的窑取δ1 =40mm δ2 =25mm δ3 =δ4 =22mm

1.1.4筒体材质的选择

采用A3 钢卷焊而成.

1.1.5钢板宽度和长度的选择

据《建材机械手册》第一卷P3-84表3-1-43.选四种不同宽度的钢板:B1 =2.5m B2

=2m B3 =1.5m B4 4=1m

由筒体周长s=πD=3.14×3=9.42m,每节筒体用两块长5m的钢板卷焊而成.

1.1.6钢板的排列如图:

1.1.7垫板焊接在筒体上尺寸取宽B′=200mm,厚δ′=40mm,长1300mm或1100mm,垫板间距200～400mm.

1.1.8筒体的结构

筒体上没有挡砖圈,取样孔,档水圈,窑口护板,风冷套等各种附件.筒体为直筒式,在窑尾做成锥形收口,以防回料.

2 筒体的计算

2.1载荷的计算

画载荷图,参考教材《建材机械与设备》下册P70例18-1 取大齿圈重P4=120KN,窑尾集中载荷P5=50KN.

另 q1 =72.2KN/m,q2 =97.5KN/m,q3 =86KN/m,q4 =50.8KN/m,q5 =50.8KN/m

2.2支点弯矩的计算

①支点Ⅰ的弯矩可由摇头悬伸段求出:

MⅠ=-q1 τ 1 (τ 1 /2+τ 2 )-½q2τ 2

2 =-72.2×3.0×(3.0/2+0.5)-97.5×

0.52 /2=-445.3(KN·m)

②支点Ⅲ的弯矩可由窑尾悬伸段求出:

2 -50×7.5=-1804(KN·m)

MⅢ=-½q5 τ 2

5 -p5 τ 5 =-½×50.8×7.5

③支点Ⅱ的弯矩由简化后的三弯矩方程式求出：

MⅡ=(-6Bф1 -6Aф1 -τ3MⅠ-τ4MⅢ)/2(τ 3 +τ 4 )

={-6×q3 /24×τ 3

3 -6×[P

4 ×(18.5-3)×3×(18.5+3)÷6τ 4 ]-τ 3 MⅠ-τ 4 MⅢ}/2(τ 3 +τ 4 )

={-¼×86×18.53 -6[50.8/24×18.53 +120×15.5×3×21.5÷(6×18.5)]-18.5×(-445.3)-18.5×(-1804)}/2×(18.5+18.5）=-2452（KN·m）

2.3支反力的计算

①支点Ⅰ的反力

RⅠ¸0 =q1 τ 1 +q2 τ 2 =72.2×3+97.5×0.5=265.35(KN)

RⅠ¸Ⅰ可由τ 3 跨（Ⅰ-Ⅱ跨）求得，对静定基础上的Ⅱ点取矩。

RⅠ¸Ⅰ×18.5+MⅠ-q3 ×18.52 /2-MⅡ=0

RⅠ¸Ⅰ=(-2452+445.3+86×18.52 /2)/18.5=687(KN)

由此RⅠ=RⅠ‚0 +RⅠ‚Ⅰ=265.35+687=952.35

根据同样的道理，可求得RⅡ,RⅢ.

② RⅡ‚Ⅰ=1/18.5(2452-445+86×½×18.5)=904(KN)

RⅡ‚Ⅱ×18.5+MⅡ-50.8×½×18.52 -120×3-MⅢ=0

RⅡ‚Ⅱ=MⅢ-MⅡ+360+8693=524.4(KN)

RⅡ=RⅡ‚Ⅰ+ RⅡ‚Ⅱ

③ RⅢ‚Ⅱ=(MⅡ-MⅢ+50.8×½×18.5²+120×15.5)/18.5=535.4(KN) RⅢ‚Ⅲ=50+7.5×50.8=431(KN)

RⅢ=RⅢ‚Ⅱ+RⅢ‚Ⅲ=535.44+431=966.4(KN)

2.4求跨中最大弯矩

①求Ⅰ-Ⅱ跨的跨中最大弯矩

设该跨最大弯矩离支点Ⅰ为x1 (m)

M x1 ‚x2 =RⅠ‚Ⅰ•x1 -q3 •x2

1 /2+MⅠ

当M x1 ‚x2 为最大时，其一阶导数为零.

MˊⅠ‚x2 =RⅠ‚Ⅰ-q3 x1 =0

x1 =RⅠ‚Ⅰ/q3 =687/86=7.98(m)

M1 ‚ 7.98 =687×7.98-½×86×7.98²-445.3=2298(KN·m)

②求Ⅱ-Ⅲ跨的跨中最大弯矩

同理 x2 = RⅡ‚Ⅱ/q4 =524.4/50.8=10.32

MⅡ‚ 10.32 =524.4×10.32-2452-50.8×½×10.322 =254.6(KＮ·m)