1、11 前言我国立窑水泥发展，经历了三个高峰期，前两个高峰期是在 50 和 60 年代，为两次全国农田水利建设高潮的需要；第三个高峰期是为改革开放后国民经济持续高速发展的需要，由此可证明，立窑水泥为我国国民经济的发展做出过重要的历史贡献，并将继续做贡献。新型干法回转窑水泥是我国水泥工业技术进步的方向，现代化立窑是我国水泥工业的重要组成部分，大型新型干法水泥集团的崛起和现代化立窑企业经济规模化、是中国水泥工业发展的方向，它对调整我国水泥结构，淘汰落后具有重要意义，可以预见，先进的机立窑向现代化立窑发展，落后的机立窑加快淘汰步伐是必然趋势。机立窑水泥的发展不是量的扩张，主要是质的提高，走内涵扩大再生
2、产的路子，通过技术改造、新技术应用和科学的管理，使有条件的立窑逐步迈向现代化立窑，乃至更高的现代化集团。 环境保护和可持续发展战略对机立窑水泥的防尘治理提出了更高的要求，目前立窑厂粉尘大、环保差、污染重，其根源不是立窑本身，而是对环保不重视。总而言之，为使机立窑较快的迈向现代化，首先要使产品质量优，其次要大幅度降低能耗、节约资源、能源、保护好环境、实施可持续性发展战略，这既符合国家政策，又能使立窑企业沿着正确的道路发展、壮大。机立窑传动装置技术改造1.机立窑布料器传动装置的改进原布料器存在的问题：(1)蜗轮减速器故障率较高，出现故障，全车间停产，排除故障时一间在 6h 以上;(2)蜗轮减速器造
3、价高，一付铜蜗轮、蜗杆，采购价在 4000 元 以上;(3)易损件使用周期短，一只蜗杆正常使用仅为 5 个月左右，蜗轮为 8 个月。改进的方法为：采用圆弧曲面伞齿轮传动，为了防止在传动过程中易被粉尘侵蚀，且润滑不良。将大齿轮齿面改为向下与小齿轮啮合。这样的话不但造价便宜，使用寿命延长。而且维修方便，结构紧凑，故障率下降百分之 30 到 40。2.机立窑布料系统的改进具体故障表现为：1)蜗轮减速器上端盖螺栓松动，密封失效;下端盖密封圈受高温气流腐蚀，老化加快，造成机箱内润滑油顺空心输出轴流出，加上周围粉尘浓度大，1 副新的蜗轮蜗杆使用小到 2 个月就要更换。2)锥形料斗频繁门反转产生强烈的冲击，
4、造成空心输出轴法兰螺栓松动脱落;严重时造成空心输出轴折断或锥形料斗连接筋板断裂。JLY3809 机立窑（总体及传动部件）设计23)布料溜槽受高温湿气腐蚀易变形，使用小到 2 个月就要更换。4)蜗轮减速器三角皮带受高温影响，时常需要更换，严重时造成电动机烧毁。5)可升降布料溜槽的钢丝绳经常与锥形料斗之间摩擦，易发生断裂。6)防扭器由于受到外界强烈冲击产生故障或润滑油失效等，造成其至顶层之间钢丝绳松散，易发生断裂。7)锥形料斗与窑罩之间存在间隙，烟气大量从缝隙冒出，造成窑顶烟气大，曾出现过 CO 中毒事故。改进措施1)蜗轮减速器机架升高，将锥形料斗置于窑罩顶外，采用钢球支承装置，减小了蜗轮减速器及
5、空心输出轴法兰等承受力，机械故障也大大地降低。2)由于蜗轮减速器、电动机等部位升高，同时窑罩顶采用双层夹隔热纤维，降低了环境温度和粉尘浓度，从而改改善了各部位润滑环境，延长了系统的使用寿命。3)布料溜槽与改进前相比抬高了许多，升降角度在较小范围内调整就可使料球滚到窑的二肋处，减少了摩擦，从而避免钢丝绳断裂。3.机立窑中销轮出现径向、端面跳动的处理办法销轮传动是机立窑边缘传动的一种形式，由于是钢球支承，塔蓖遇到大块熟料时，会引起晃动，使销轮产生径向、端而跳动，导致折断销齿、钢球脱落，使钢球以上破碎系统发生倾斜。同时大块熟料来不及及破碎就落到破碎腔之上，形成架窑。针对这种情况，我们采取了防止销轮径
6、向、端而跳动的措施，使用效果很好。1)改进小齿轮部件的结构型式，轴承固定形式由原米的一端固定改为两端固定。装配时，卜轴承座安装在立窑底盘上，上轴承座安装在下部筒体的圆板上。2)增添两个销轮径向器，安装时，销轮径向器和销轮留有 35mm 间隙，一旦销轮产生径向、端而跳动，就立即碰到径向器，带动径向器转动，承担销轮跳动所产生径向力和轴向力。3)组装时，两个径向器和小齿轮组成一个等边三角形。4.机立窑单加料溜子传动装置的改造一般机立窑使用单加料溜子传动装置为电机通过蜗杆减速机带动锥形集料斗和下料溜子回转，这种装置的特点是结构紧凑，但在使用过程中发现其存在的主要缺点是蜗杆蜗轮齿面易磨损而失效，其使用寿
7、命多则半年，少则一个月就要更换。为此，对单加料溜子传动装置进行了改造:将原蜗杆减速机改为圆锥齿轮传动，改造后其传动装置变为摆线针轮减速机通过圆锥齿轮传动带动锥形集料斗和下料溜子回转。其中大小圆锥齿轮为用东风牌汽车换下来的旧尾牙改制的，大圆锥齿圈配一内轮毂，小圆锥齿轮轴端经退火处理后加工出轴承和联轴器相配合的位置。应注意的事项:(1)选用的旧尾牙齿要齐全，磨损量最好不超过 1/4。(2)小圆锥齿轮轴端退火时应先用湿毛巾把齿端包扎起来再进行，以避免轮齿3受热退火而削弱齿的强度、硬度和耐磨性能。(3)下轴承座上盖应采用防尘较好的迷宫式密封装置。(4)机架做成活动可装拆式，利于维修。(5)圆锥齿轮和轴
8、承的润滑应选用耐热、针入度大一点的滑脂。改造后，其效果显著。首先是经济效益，因为圆锥齿轮为再生使用，价格十分便宜；其次是经久耐用，使用寿命长，整个传动的无故障时间可达 2 年以上，其中大圆锥齿轮寿命可达 4 年以上，既提高了机械运转效率，又降低了单加料溜子的维修费用。JLY3809 机立窑（总体及传动部件）设计42 总体方案论证2.1 机立窑的发展概况及现状目前，立窑存在二大技术和工艺难点：一是立窑煅烧热工不稳，造成欠烧过烧熟料烧结不均、质量参差不齐，严重影响水泥各项物理性能；二是立窑单窑产量低，不能适应当今各行各业向规模化、集约化的发展形势。国家的产业政策、大量干法旋窑的建成投产，立窑企业出
9、现了前所未有的生存危机。但是立窑有其独特的优点：低投资、低能耗、高利废、销售半径小、运输能耗低。如能攻克立窑的二大缺陷，会适应国内大部分市场，尤其对市场需求量小、原料储存量有限、交通不发达地区会作为水泥生产首选工艺。因此，开发热工稳定、单机产量高的节能环保型机立窑势在必行。这种“节能，环保，低投资”新型现代立窑生产工艺，熟料煅烧设备仍然采用新型立窑，而没有采用回转窑，这是在大量的对比研究的基础上确定的。作为水泥熟料的煅烧设备，中小规模的立窑生产工艺，具有投资省，生产费用低，工艺最简约，正好弥补我国不发达地区，市场容量小的地区，经济发展落后地区。这样不但可实现我国水泥工业的合理布局，同时用新型现
10、代立窑工艺来淘汰落后立窑工艺，这样更符合国情，用较低的投资来实现落后水泥工艺的转型。同时形成合理的工业结构。节能，环保，低投资新型现代立窑生产线，是我国立窑工艺技术的一场革命，是我国立窑工艺创新技术，设备进步，自动化技术，信息技术，等诸多因素的集合，是几十年立窑生产技术的总结。因此，机立窑窑的设计与研究有着重要的实际意义。2.2 机立窑总体设计方案2.2.1 立窑的规格与形状立窑的规格是以窑的有效内径和高度来表示的。本次设计的立窑的规格为：有效内径为 3.8 ，高度为 9 。m立窑的形状有直筒形和上部窑体扩大的喇叭形两种。直筒形窑结构简单、砌砖简便，在小规模的立窑上使用。机械立窑均采用上端扩大
11、的喇叭口形状，这是为了能够适应料球在煅烧过程中产生的收缩，避免物料在煅烧过程中与窑壁间形成环形间隙而影响均匀通风，以减少边风过剩，中部通风不良的现象。理想的状态应使物料在扩大的喇叭口处烧结收缩下沉时，刚好进入直筒部位，既不形成环形间隙，也不发生卡塞现象。这样，气流上升到喇叭口处，将会减慢速度，从而有利整个窑面均匀通风和良好煅烧。2.3 传动方案的论证2.3.1 传动方式机立窑传动，主要分为两大类：机械传动和液压传动。机械传动又可分为单传动和双传动。目前绝大多数为机械传动。因为液压传动装置的零部件制造加工复杂，配合精度要求高，使用材料及油液价格较贵，容易产生漏油；维修技术水平要求较5高，维修工作
12、量较大；如维修或配件供应不及时，会使工作效率下降，影响窑速。为满足机械立窑大速比，可调速的传动要求，须采用三级传动方式，如下图所示。由电机 1 经过标准二级减速机 2，再经过蜗杆蜗轮减速机 3 带动小齿轮 4 传动，再由大齿轮 5 带动大立轴传动。2.3.2 传动特点根据机立窑运转特点，机械传动需要满足以下几点要求：1传动比要大，一般为： ;60i2启动力矩大，需硬特性；3能调速，以适应立窑煅烧工艺的需要。2.3.3 传动比分配总传动比为：12360ii式中： 总传动比；标准二级减速机的传动比；1i蜗杆蜗轮减速机的传动比；2一对直齿轮的传动比。3i表 2-1 机力窑传动比分配项目 标准二级减速
13、机 蜗轮减速机 直齿轮传动传动比 15.92i263i37iJLY3809 机立窑（总体及传动部件）设计63.传动装置总体设计3.1 传动功率计算3.1.1 电机功率计算电动机功率（3-1）MNK计式中 电动机的功率（KW） ；MN立窑的计算功率（KW） ；计电动机储备系数，一般 K=1.11.3；K总传动效率（ %） 。总传动效率的确定：（3-2）123n计算破碎功为：（3-3）()cAKdD式中 破碎单位质量所需的功（KWh/t） ；与物料性质有关的系数，对于易破碎的熟料，取 =150；cK cK破碎后物料粒度（um） ；d破碎前物料粒度（um） 。D破碎功率为：（3-4）0NAG式中 破
14、碎功率（KW） ；0破碎单位质量所需的功（KWh/t） ；A机械立窑的台时产量。G把式（3-3）代入（3-4）得：7015()60N=8.355KW在机械立窑中，卸料篦子呈偏旋运动，塔篦子与熟料之间产生相对运动的阻力，从而产生运动阻力的功率。在生产实践中，运动阻力的功率约为破碎功率的 30%50%。即 (KW) （3-5）N0阻 （ .3-5）机械立窑的计算功率为：=（1.3-1.5） （3-6）0阻计 0N式中 立窑的计算功率（KW） ；N计立窑的运动阻力功率(KW)；阻立窑的破碎功率（KW） 。0=1.5 8.355N计 12.5325KW将（3-6）代入（3-1）得12.5307MN21
15、.48KW根据计算的电动机功率 的值，查电机手册选取电机的规格型号和技术特征。选择电动机型号：YCT280-4A.表 3-1 技术参数型号 拖动电机功 率/KW 额定转矩/N m调速范围/r min1转速变化率 /% 电源 重量/KgYCT280-4A 30 189 1320-132 2.5 三相交流 50Hz380V 6323.2 标准二级减速机的选择JLY3809 机立窑（总体及传动部件）设计8根据机械传动的设计要求， ，由于蜗杆蜗轮减速机的传动比12360ii为 55，大小齿轮的传动比为 7，可以得出标准二级减速机的传动比必须大于15.58，根据这个传动比选择 ZLY280-15.92-
16、。ZLY 型外啮合渐开线斜齿圆柱齿轮减速器，可适用于冶金、矿山、起重运输、水泥、建筑、化工、纺织、轻工等行业。减速器高速轴转速不大于 1500 ；减速器齿轮传动圆周速度不大于 20/minr；减速器工作环境温度为零下 40 度到 45 度，低于 0 度时，启动前润滑油应预/ms热。3.3 蜗杆蜗轮减速机的选择 蜗杆蜗轮的大致传动比为 55，为了满足机械传动大传动比的要求，选择 CW 型圆弧圆柱蜗杆减速机。标记为 CW 400-63-。CW 型圆弧圆柱蜗杆减速器具有整体机体、模块化设计的特点、用于传递两交错轴间的运动和功率的机械传动，如冶金、矿山、起重、运输、化工、建筑、建材、能源、及轻工等行业
17、的机械设备。适用范围为：减速机输入轴的转速1500 ；减速器工作环境温度零下 40 度到 40 度，当工作环境温度低于 0 度/minr时，启动前润滑油必须加热到 0 度以上，或采用低凝固点的润滑油，当工作环境温度高于 40 度时，必须采取冷却措施；减速器输入轴可正、反两方向旋转。表 3-2 技术参数传动比 i中心距 /am输入转速 /inr额定输入功率 kw额定输出转矩 Nm63 400 1500 47.7 152203.3 联轴器的选择 联轴器主要是用来使两轴相互连接，一起回转以传递扭矩的部件。电机与标准二级减速机之间的联轴器选用弹性圈柱销联轴器，因为其弹性好、具有缓和冲击、吸收振动的能力
18、，且补偿少量径向位移等特点。标记为： 。5123086ZBJY标准二级减速机与蜗杆蜗轮减速机之间的联轴器选用金属滑块联轴器，其径向尺寸小，使用寿命长，但制造复杂需要润滑，不能缓冲击振。用于低速，两轴同轴度误差较大的情况。表 3-3 金属滑块联轴器的基本尺寸和性能轴径()dm公称扭矩（ ）N许用转速 /minr0()D()m()L()Sm质量()kg飞轮矩 2（ m）9130;140 16000 100 190 320 485 10 0.5125 5.74 主要零件的设计4.1 大小齿轮的设计4.1.1 齿轮材料及热处理选择机械立窑机械传动的大小齿轮的破坏形式，主要是以齿面磨损而失效，因此制造齿
19、轮的材料，应具有足够的强度、较高的耐磨性和良好的加工性。而合理选择齿轮材料与热处理方法是影响齿轮寿命的主要因素之一，应使齿轮的齿面有较高的抗磨损和抗点蚀能力，齿根应有高的抗折断能力。齿轮工作硬度及其硬度组合。机械立窑采用的大小齿轮传动属于低速运动，通常采用软齿面（HB 350） ，大齿轮可采用正火回火处理，小齿轮采用调质处理，同时应适当控制大小齿轮的硬度差，大齿轮与小齿轮的齿面硬度存在着如下的关系：2025 1min2ax()()0HB式中 小齿轮的齿面硬度；1B大齿轮的齿面硬度。2为此，可按大齿轮的材料及热处理方法，来选择小齿轮材料及热处理方法。表 4-1 大小齿轮的材料与热处理方法机械性能
20、齿轮 材料 热处理方法 （N/b2m）（N/ ）s2硬度（ HB）大齿轮 ZG310-570 正火 ,回火 570 310 217255小齿轮 45 调质 650 360 2292694.1.2 齿轮模数计算 由于齿轮的传动属于半开式的低速传动，其设计计算可按齿的弯曲强度计算齿轮模数，并考虑到齿轮的过度磨损致使齿厚减薄、易发生早期断齿的危险，应将计算的齿轮模数增大 20%。计算闭式传动的齿轮模数为：JLY3809 机立窑（总体及传动部件）设计10（4-1）3102.FLimdKTYZ式中 齿轮模数（mm） ；0m综合系数，对中等冲击时：K=2.3-2.9,较大冲击时：KK=3.24.0；小齿轮
21、的额定扭矩（N m） ；1T小齿轮的齿形系数；FY试验齿轮的弯曲疲劳强度极限（N/ ） ；Lim 2小齿轮齿数；1Z齿宽系数。d（4-2）1db式中 齿宽；b 小齿轮分度圆直径。1d齿宽与齿轮承载能力成正比，当载荷一定时，增加齿宽可以减少中心距，但齿向载荷分布的不均匀性也随之增大，在必须增宽系数时，为避免严重的偏载，齿轮和齿轮箱应具有较高的精度和足够的刚度。因此，齿宽系数应适当选取，取=0.8。d因为齿轮是半开式传动，模数应适当增大。取 22。m4.1.3 齿轮参数计算机械立窑的大小齿轮传动，可采用标准直齿轮传动，也可以使用大变位齿轮传动。确定标准直齿轮传动的小齿轮齿数，不发生根切的条件是：1minZ式中 小齿轮齿数；1Z发生根切的最小齿数。min1发生少量根切的齿数： ；142不发生根切的齿数： 。min7Z大齿轮齿数 的确定：2根据齿轮传动比（ ）要求，并考虑大齿轮的制造与运输方便等因素，1大齿轮齿数宜选用偶数，以便对分剖制造。
