回转窑托轮的调整1

回转窑托轮的调整(二)

江旭昌

2 回转窑筒体轴向窜动的控制

由前所述，回转窑筒体因倾斜放置，在运转时发生沿轴向下窜是必然的。如果不加控制就会发生掉窑或窑体下炕的重大设备事故。这种事故确实在一些水泥厂中发生过，如抚顺水泥厂。但是，如果采取一定的措施，使回转窑筒体在运转时不发生窜动是完全可能的。可是这样做会导致托轮和轮带表面的磨损不均，表面母线出现凹凸现象，大小齿轮两侧很快出现台棱，有时由此会引发不应有的事故。因此必须对窑体的窜动进行控制。

2.1 回转窑筒体轴向窜动控制的要求

为了保证回转窑筒体能够有规律地作上下往复窜动，控制的核心是窜动速度。由上文对Φ3.5 m×145 m回转窑筒体窜动的实例分析中可见：如果不加控制，其下窜速度是很大的，每分钟达3.8 mm。显然，这样大的窜动速度必然会加剧托轮、轮带和大小齿轮的磨损，有害无益。

长期的使用经验表明，回转窑筒体上下一个周期往复窜动时间，对传统窑型，即1 r/min左右的回转窑筒体控制在24 h左右就能有效地避免轮带和托轮表面以及大小齿轮磨损不均。这就是说，在保证托轮、轮带和大小齿轮沿宽度方向磨损均匀的前提下，窑体的窜动速度越少越好。经讨论认为：窑体上窜的时间为8 h，下窜时间为16 h较为恰当。在以前设计的回转窑，窑体往复窜动的距离为50 mm左右。因此，窑体的上窜速度为v

＝50／8＝6．25 mm/h，即窑体每转一

s

＝50／16＝3．125 mm/h，即窑体转上窜为0.104 mm左右；窑体的下窜速度为v

d

＝3～4 每转一转下窜为0.05 mm左右。对于新型干法预分解窑，窑筒体转速n

1

r/min，即是传统窑型的3～4倍。使用的时间还不算太长，这方面的经验还没有总结出来。不过从磨损速率保持相当来看，窑体上下往复一个周期的时间应该缩短，为传统窑型的1／3～1／4，即8～6 h，平均为7 h，上窜时间控制在2.5～3.0 h，下窜时间控制在4.5～5.0 h左右。这样上下窜动的速度也就同时增大了3～4倍。

窑体上下窜动的距离近来有减小的趋势发展。以前一般都设计在50 mm左右，而现在有设计为10～15 mm的。这样，托轮和小齿轮的宽度就都可以减小，不必像以前托轮比轮带、小齿轮比大齿圈起码宽50 mm以上。同时也会简化窑头和窑尾密封的结构，从而大大改善其密封效果，还会减轻托轮和小齿轮两侧出现凸肩、轮带和大齿圈两侧出现压延卷边的现象，从而可延长它们的使用寿命。

2.2 回转窑筒体轴向窜动控制的方法

为防止回转窑筒体因轴向窜动不当而产生事故，在结构上设计了三种挡轮装置：不吃力挡轮或称信号挡轮、吃力挡轮和液压挡轮。前两种应用已久，至今也仍有应用，后一种出现较晚，比较先进，现在在较大的回转窑上普遍应用。

不吃力挡轮和吃力挡轮没有推动窑筒体沿轴向向上窜动的功能，只能当窑体轴向下窜一定位置时阻挡其下窜。因此，如果不采取措施，回转窑筒体通过轮带侧面与挡轮外锥面或外圆面的接触而受到挡轮的阻挡，不再轴向下窜。这样一来，窑体就会永远处在一个固定的轴向位置上回转。显然，这不是人们所期望的。况

且不吃力挡轮还没有平衡窑体下窜力的能力，即使发出信号，也使操作者束手无策。为防止将这种挡轮顶坏，只有停窑。这就必须设法使窑体产生一个上窜的能够平衡下窜的作用力，当信号挡轮发出信号时，使上窜的作用力发挥作用，迫使窑体上窜。对于吃力挡轮，虽然能够平衡窑体的下窜力，不会造成设备事故，但窑体永远处在轴向一个固定位置上运转也是十分不利的。于是产生了歪斜托轮调整法。

2.2.1 歪斜托轮调整法

带有吃力挡轮和不吃力挡轮的回转窑，普遍采用歪斜托轮调整法使回转窑筒体按所需要的规律上下往复窜动。

2.2.1.1 歪斜托轮调整法的原理

如图5a所示，当托轮的轴向中心线完全平行于回转窑筒体轴向中心线时，托轮与轮带在接触处的平均圆周线速度。但是，当托轮轴向中心线调成与

窑筒体轴向中心线歪斜一个很小的角度θ时，则托轮与轮带在接触处的平均圆周线速度。它们之间的关系变成图5b所示的情况，托轮的平均圆周线速度方向与托轮和轮带横向中心线PQ也歪斜一个θ角。将分解为一个横向平

均分速度

,s 和轴向平均的速度

,x

，显然

,s

＝v

1

，即与轮带的平均圆周线速度

相等，方向也一致。而托轮的轴向平均分速度

,x

迫使窑体与其同向缓慢地移动，

由于周向弹性滑动总是存在的，所以窑体便作边回转边轴向的运动。对于轮带上的某一点来说是一个螺旋运动，即所谓的“螺旋效应”。而这一点的运动方向与

相同。

a.托轮与窑体中心线平行

b.托轮中心线歪斜

图5 歪斜托轮调整法的原理分析图

为使窑筒体的位置稳定，就必须使轴向平均分速度

,x

等于窑体弹性滑动的

下窜速度v

x

。根据图5b所示的速度关系得：

(23)

将公式(15)代入到(23)式中，则有：

(24)

消去υ

后可得托轮轴向中心线的歪斜角θ为：

1

(25)

式中：θ就是保持通过调歪托轮所产生的上窜速度与窑体下窜速度平衡时托轮中心所调歪的歪斜角，单位为度。其余符号同前。

托轮歪斜θ角之后，托轮两端轴承的中心其相对位移由图5b所示的关系可利用下式计算：

e＝Lsinθ(mm) (26)

式中：e—两个托轮轴承中心的相对位移，mm；

L—两个托轮轴承中心的跨距，mm；

其余符号同前。

现以不带液压挡轮的Φ3.5 m×145 m回转窑为例来计算托轮中心线最小的歪斜角θ和(26)式中的e。

Φ3.5 m×145 m回转窑的斜度为tgα＝0.03502，cosβ＝cos 30°＝

0.86603，μ＝0.11，托轮材料为ZG55，轮带材料为ZG45，故取系数为0.001，

＝1 r/min，将这些已知值代入到(25)式中便可计算出θ为回转窑筒体转速n

1

0°00′57″。

托轮两轴承中心跨距L＝1 500 mm，将θ值代入(26)式中，可计算出两轴承中心的相对位移量为0.42 mm。

对1 r/min左右的Φ3.5 m×145 m回转窑，只要将托轮的轴向中心线调斜θ＝57″，由此产生的上窜速度便与下窜速度平衡。这就是说，在这种情况理论上回转窑就能在某一轴向位置稳定运转。因为这种方法是从速度平衡的角度出来分析的，所以有人又把它称为速度分析法。

2.2.1.2 歪斜托轮调整法托轮歪斜方向的判别

托轮歪斜方向的调整是非常重要的。如果方向调反，会加速窑体的下窜，甚至会发生掉窑事故，造成巨大的经济损失。如果将两挡托轮的方向调错，会造成轮带顶坏挡铁，加速磨损，过早失效。如鲁南水泥厂Φ4 m×60 m预分解窑，曾发生过一夜之间轮带顶掉7块挡铁的事故。

托轮歪斜方向的判别基本上有三种方法：

(1)速度分析法

速度分析法就是将速度分解为径向速度或横向速度和轴向速度的方法，轴向