回转窑轴向下滑的接触力学问题

回转窑托轮轴向受力的分析与检测张云,闫东晓(武汉理工大学建材行业回转窑检测技术中心,湖北武汉 430070)【摘要】摘要:回转窑托轮的工作状态对窑整体的稳定运转有着重要影响,测量托轮所受的轴向力可以判断托轮的运转情况。

文章阐述了测量托轮轴向受力的意义;分析了托轮轴向受力的产生原因;介绍了一种检测托轮轴向受力的机械装置,应用此装置可以方便准确测量托轮轴向受力的大小。

【期刊名称】水泥工程【年(卷),期】2010(000)001【总页数】3【关键词】关键词:回转窑;轴向力;托轮;检测0 前言回转窑是水泥、有色冶金、化工等行业的大型关键生产设备，它的性能与运转状态在很大程度上决定着企业的经济效益。

回转窑筒体由托轮支撑其全部重量，托轮或托轮轴的损坏会造成严重的生产事故，因此，托轮的工作状态对回转窑能否稳定运转具有很大的决定作用。

由于回转窑筒体倾斜放置，筒体和托轮自身重力在轴向的分力、托轮和轮带在运转时因摩擦产生的轴向力叠加就使得托轮在运转中会一直受到一个沿托轮轴线方向的力。

测量托轮受到的轴向力可以帮助设备管理者判断托轮的工作状态。

1 回转窑托轮轴向力检测的意义要了解托轮的工作状态，就必须对托轮做细致的检测，托轮的位置是相对的，但是托轮所受到的力是绝对的[1]。

通过检测托轮轴向受力可以反映出很多信息，用来指导企业设备管理部门对回转窑的维护。

具体来说，回转窑托轮轴向力检测的意义体现在以下几个方面:（1）用于轴瓦发热原因的判断。

轴瓦发热是工厂经常遇到的问题，当某一挡的轴瓦出现过热的情况时，技术人员首先需要判断发热产生的原因。

一般而言，轴瓦发热的产生原因无外乎两种:一是托轮受到的正压力过大，托轮轴与轴瓦间的润滑油膜被破坏进而导致轴瓦发热;二是在托轮受到过大的轴向力时，轴瓦端面与轴肩产生摩擦而发热。

只要能够检测出托轮所受的轴向力是否在合理的范围内，就可初步判断轴瓦发热产生的原因。

（2）作为判断窑体上下窜动原因的依据。

回转窑滑移量的相关知识一、滑移滑移[是指在切应力的作用下，晶体的一部分沿一定晶面和晶向，相对于另一部分发生相对移动的一种运动状态。

二、轮带与垫板间隙：轮带与垫板的间隙由热膨胀决定，回转窑的筒体温度由窑口向窑尾逐渐升高，在二档轮带处形成一个最高点，然后向窑尾逐渐下降，所以，回转窑的轮带与垫板的间隙一般要求二档比一、三档大一些，轮带与垫板的间隙主要由以下几项决定：1.轮带与垫板的间隙由热膨胀量；筒体温度越高，轮带与垫板之间的间隙越大。

S=Ad(t1-t2)+1式中：S——间隙量，mm；A——热膨胀系数，0.000012mm/mm℃；D——窑筒体外径，mm；t1——热窑时的窑体温度，℃；t2——热窑时的轮带温度，℃。

2.回转窑的椭圆度：轮带的椭圆度比筒体的要小的很多，筒体、垫板、轮带在热态时只有相互贴紧，才能保证窑筒体的椭圆度，否则，筒体的椭圆度过大，当超过16mm时，对于过渡带的砖衬产生极大的挤压应力，会导致砖衬被挤碎而掉落，所以窑筒体的垫板与轮带之间的间隙尽可能要小一些。

另外，影响椭圆度的还有筒体温度，筒体温度越高，筒体的刚性下降，椭圆度增大。

3.轮带与窑筒体之间的相对位移：若轮带与筒体的相对位移过大，会加快轮带与垫板之间的磨损，导致窑筒体的椭圆度加大，影响窑的安全运转。

所以，当轮带与电板之间的间隙冷态时为13mm,必须考虑更换垫板，调整轮带与垫板之间的间隙。

轮带间隙最简单的检测方式为：测出筒体与轮带的相对滑移量△S,再用公式△S/π计算便得出轮带间隙。

一般△S为5～ 15mm属正常值范围，最大不能超过28 mm，大于或小于该范围应引起警觉。

△S≤ 5mm则表明可能会发生轮带筒体抱死现象，严重时使筒体产生缩颈，引起窑内耐火砖松动，甚至掉落；在△S＞ 15mm，若筒体温度在正常范围内，则表明可继续运行一段时间；若此时筒体温度偏高，则应考虑添加或更换垫板，使间隙恢复到正常范围。

三、滑移量的测量方法⑴运行中测量方法为，在窑体和轮带接触部位做上记号，让窑体正常旋转若干圈，根据窑胴体与轮带之间的位移，⑵利用传感器和回转窑轴线测量仪测量轮带和回转窑胴体的及转动周期，从而获得轮带与窑胴体的位移。

回转窑常见故障原因及排除回转窑系统是水泥熟料煅烧系统重要组成部分，现主要故障原因分析及排除方法介绍如下：【常见故障】：红窑掉砖【发生原因】：1、回转窑窑皮挂得不好的时候。

2、其筒体部过热变形，内壁凹凸不平。

3、窑衬镶砌质量不高或磨薄后未按期更换。

4、回转窑筒体中心线不直；轮带与垫板磨损严重，间隙过大时筒体径向变形增大。

【排除方法】：1、可以加强配料工作及煅烧操作。

2、严格控制烧成带附近轮带与垫板的间隙，间隙过大时要及时更换垫板或加垫调整，为防止和减少垫板间长期运动所产生的磨损，在轮带与垫板间加润滑剂。

3、做到红窑必停，对变形过大的回转窑的筒体及时修理或更换；4、定期校正其筒体中心线，调整托轮位置；5、选用高质量窑衬，提高镶砌质量，严格掌握窑衬使用周期，及时检查砖厚，及时更换磨坏的窑衬。

【常见故障】：托轮断轴【发生原因】：1、托轮与轴配合不合理托轮与轴的配合过盈量一般为轴径的千分之零点六到千分之一，以保证托轮与轴不会产生松动，但这个过盈量会使轴在托轮孔的端部产生缩颈，产生应力集中，那么轴在此发生断裂不难想像，事实也是如此。

2、疲劳断裂由于托轮受力复杂，若把托轮与轴作为一个整体考虑，那么轴所承受的弯曲应力、剪应力最大之处在托轮孔端部的对应处，该处在交变负荷的作用下容易疲劳，所以断裂也应发生在托轮与轴结合部位的端部。

3、制造缺陷托轮轴一般需要由钢锭或圆钢锻打、机械加工、热处理等工序完成，中间一旦出现缺陷又未能检出，比如钢锭内杂质、锻造虫皮等、热处理中出现微裂纹，这些缺陷不但使轴承载能力受限，还产生应力集中，由此为源，一旦裂纹扩张，断裂就不可避免。

4、温度应力或受力不当回转窑大瓦发热是一种常见故障，若操作维护不当，容易使托轮轴产生表面裂纹。

当大瓦发热时，轴的温度一定很高，此时若使轴急剧冷却，由于轴的内部冷却很慢，急剧收缩的轴表面只有通过裂纹来释放巨大的收缩应力，这时表面裂纹会产生应力集中，在交变应力的作用下，裂纹一旦出现环向扩张，且达到一定程度就会发生断裂。

回转窑常见故障及处理方法一．掉转红窑：1.窑衬及其镶砌质量不良或腐蚀后过薄没有按时更换，导致掉转红窑？方法：选用质量高的耐火砖，停窑补换新砖，提高镶砌质量，严禁补压。

2.窑皮挂的不好？方法：加强配料工作，提高煅烧操作水平。

3.轮带与垫板磨损严重，间隙过大，窑筒体径向变形增大？方法：严格控制烧成带附近的轮带与垫板间隙，间隙增大时要及时更换垫板或加垫调整。

4.窑体中心线不直？方法：定期校正窑体中心线。

5.窑筒体局部过热变形，内壁凹凸不平？方法：红窑必停，对变形过大的窑筒体及时整修或更换。

二．窑筒体振动：1.窑筒体受热不匀，弯曲变形过大，托轮脱空？方法：正确调整托轮。

2.大小齿轮齿合间隙过大或过小？方法：调整大小齿轮的齿合间隙。

3.大齿圈接口螺栓松动或断落？方法：紧固或更换螺栓。

4.弹簧板焊缝开裂？方法：重新找正焊补。

5.传动小齿轮磨损严重，产生台阶？方法：更换小齿轮。

6.基础地脚螺栓松动？方法：紧固地脚螺栓。

三．窑筒体开裂：1.表面温度太高或红窑烧损窑筒体，强度和刚度削弱？方法：窑筒体补焊，加固烧焊。

2.某档托轮顶力太大？方法：正确调整托轮，减轻负荷。

3.窑筒体钢板材质有缺陷或接口焊缝质量差？方法：探伤检查内部缺陷四．窑筒体弯曲偏斜：1.突然停窑，长时间没有转动？方法：将窑弯出做一记号，等窑转到上面停窑数分钟使其复原。

2.窑墩基础下沉，托轮位置发生移动？方法：根据测量数据调整托轮位置五．托瓦衬瓦过热：1.窑中心线不直，衬瓦受力过大？方法：校正中心线，调整托轮受力情况。

2.托轮不正确歪斜，轴承推力过大？方法：调整托轮位置。

3.轴承内冷却水管漏水，用油不当或润滑油变质，以及油内混有其他杂物？方法：换油，修理水管，清洗衬瓦。

4.带油勺发生故障或油盘油沟堵塞？方法：清理油勺，修复带油勺。

六．电动机振动：1.地脚螺栓松动？方法：紧固地脚螺栓。

2.电动机与联轴器中心线不同心？方法：校正中心线。

3.轴承损坏？方法：更换轴承，检查，调整间隙。