回转圆筒形干燥器结构 设计说明书

回转圆筒干燥器结构设计11绪论1.1引言转筒干燥器是一种能够处理大量物料干燥的干燥器。由于运转可靠、操作弹性大、适应性强、处理能力大，广泛应用于冶金、建材、轻工、市政等部门，转筒干燥器还可用于粮食干燥。可用于粉粒状、片状、块状物料的干燥回转圆筒干燥器的主要部件有筒体、滚圈、托轮、挡轮和传动装置，还有包括筒体上的大齿轮和减速箱、密封装置以及其他附属装备。为了提高干燥性能，国内外新型设备研制动向亦大体相似即通过组合设置不同几何形状的抄板，发展具有联合装置的转筒干燥器。按照被干燥物料的加热方式，可将目前的转筒干燥器分为五种类型，即直接加热式干燥器、间接加热式干燥器、复合加热式干燥器、蒸汽锻烧干燥器、喷浆造粒干燥器。1.2国内外的研究发展状况干燥技术的应用，在我国具有十分悠久的历史，可以远溯到6000年前原始陶器制造及沿海晒盐等的干燥过程中。闻名于世的造纸技术，就显示了干燥技术的应用。。在建国前，我国干燥技术的应用，一般仍停留在手工作坊的阶段。建国以后，干燥技术的应用发展很快，干燥技术的研究工作也得到普遍开展。现在，随着工业现代化的开展，机械化、大型化和自动化水平的提高，干燥技术也必将更加迅速的发展。随着人们对转筒干燥器研究的不断深入以及生产经随着经济的高速增长，使得以上这些行业的产品激增，对转筒干燥器也就不可避免地产生更大的需求。1.3本文研究的内容本文主要对转筒内抄板的结构形式对干燥效果的影响，将得到进一步的研究。也将会为转筒转数、倾斜度、干燥介质温度、速度对干燥速率的影响，提供较为准确的最佳参数范围。为进一步提高效率、降低能耗、优化干燥器性能，提高控制水平和产品质量，不断增强在线检测的能力，计算机技术、专家系统将在转筒干燥器的应用领域得到进一陕西科技大学毕业论文（设计说明书）2步的应用和发展。回转圆筒干燥器的设计可按《化工回转窑设计规定》HG/T20566-94.回转圆筒干燥器结构设计32分析回转圆筒干燥器筒体结构组成筒体是回转圆筒干燥器的基体。筒体既进行热和质的传递又输送物料，筒体的大小标志着干燥器的规格和生产能力。筒体应具备足够的刚度和强度。在安装和运转中应保持轴线的直线性和截面的圆度，这对减小运转阻力及功率消耗，减轻不均匀磨损，减少机械事故，保证长期安全高效运转，延长回转圆筒寿命都起着十分重要，必须根据这一要求来设计筒体。筒体的刚度主要是筒体截面在巨大的横向切力作用下抵抗径向变形的能力。筒体的强度问题表现为筒体在载荷作用下产生的裂纹，尤其是滚圈附近筒体。筒体材料一般用Q235钢、普通低合金钢，其中以16Mn用得最多。也有用锅炉钢的。要求耐磨腐蚀时，用不锈钢，也可以衬铝或其他耐腐蚀材料。目前筒体都是用焊接结构。焊接采用对焊接，焊缝结构按GB985-88,规定。2.1跨度及筒体厚度干燥器的长径比一般小于12，采用两挡支承。确定两端悬伸长度支点位置除考虑结构要求外，应按等弯矩原则设计，一般取（0.56~06）Z0在确定Zh、Zm、Zt的具体尺寸时，可根据等弯矩原则，结合干燥器的载荷情况（主要是衬砖、齿圈等）予以调整。托轮支承位置如图8-12所示。陕西科技大学毕业论文（设计说明书）4筒体厚度与许多因素有关，若跨径比zm/D偏小，厚壁δ可略小；若因衬砖增厚，物料容量大或填充率高，使载荷加大，δ也可稍增厚。筒体的最小壁厚按下式核算：σmin=7.07*10-4*KR2/σs+C,mm(8-25)式中R——圆筒半径σs—操作温度下的屈服应力，mpaC—腐蚀裕度，取c=3mmK—抄板与圆筒壁质量的比例系数。根据以上计算，并参照8-8a和8-8b数据，选取适当的厚度。当工作条件较差时（如物料对筒体磨损严重），一般可增加2mm；长度较短时，可适当减薄。如果筒体只因刚度较差，其他都可以满足要求时，除可增加壁厚外，还可以通过以下途径来增强筒体的刚度。2.1.1减小滚圈与筒体垫板的间隙，能起到加强筒体的作用但也不能是间隙过小，否则不仅安装困蓝，受热后还可能产生更大的热应力。合适的预留间隙应使筒体热太运转时，滚圈与垫板间不存在间隙。2.1.2局部增加筒体壁厚因干燥器转动部分的重量都是由筒体上的2个滚圈支撑在4个托轮上的，由于托轮出集中载荷引起的弯曲应力而增加壁厚如下式：σG=4Mmax/ЛD2[σ]Kx10-3(8-26)Mmax=Pa2b/l2x103(9-27)式中σG—由于集中载荷所需增加的壁厚，mm；P—集中荷载，N;回转圆筒干燥器结构设计5D—筒体直径，cm；K—焊缝系数，K=0.9;[σ]—许用弯曲应力，MPa。滚圈下筒体壁厚一般取2σ，加厚处地宽度取1800mm。厚度还可参考表8-8a局部增加壁厚见图8-13.滚圈下筒体宽度公式为；L≥Br+2x,mm式中x—影响区宽度，x=0.6∫Rσ1，mm；R—筒体半径，mm；σ1—滚圈下筒体厚度，mm；Br—滚圈厚度，mm。本公式计算出的数值偏小。大齿圈处筒体壁厚增加值的确定，按静载荷计算，计算公式按8-26.2.2挡轮及齿圈在筒体上的位置为使齿圈的啮合少受热膨胀影响，齿圈应邻近带挡轮的支撑装置处，其距离近似等于筒体的直径。2.3干燥器筒体内的装置为了减少粘附在筒体壁上和防止物料结成块，有时在转筒干燥器的终端，安装悬挂着地链条作为中间粉碎，以增加物料与气体接触的单位表面积，同时由于链条金属的热传导作用而加强了物料的受热。为了使黏着在筒壁上的物料落下，也有在筒壁外装重锤进行振打。有时为了在进料端使物料容易前进，筒内壁上焊有2m左右长的螺旋导板。为了使干燥器内气固相之间的传热，传质效果好，普遍采用抄板。抄板的任务在于使转陕西科技大学毕业论文（设计说明书）6筒每转一次时，物料有尽可能多次的倾斜，是物料在转筒的整个横截面上均匀的分布，以保证物料和载热体有良好的接触，提高转筒的填充度，以及使成品和沿着转筒流动时分了层地烟道气有强烈的混合。2.3.1抄板型式如图８－１４所示。ａ.升举式【图8-14（a）】对于大块物料和易于粘结在转筒内的物料，用此抄板。当转筒旋转时抄板将物料从堆积处带起来，分别带到各种高度倾撒下去，以增加物料与气体的接触面积。此种抄板会引起气体的分层现象，并随着转筒转数的减小和转筒直径的加大而增加。采用此结构的干燥器内壁容易清洗，但转筒的填充率较低，在０．１到０．２之间。b．均匀式【图8-14（b），（c）】适用于很容易分散开的小块材料。内部装置做成开口小格的形式。这种形式的抄板能保证物料良好的倾撒和将其均匀的分散在转筒的全部横截面上。C．扇形式【8-14（d）】对于块状较脆的物料和不很松散和重度较大的物料，内部撒板可做成互不相通的扇形部分，而各部分都有升举式抄板。回转圆筒干燥器结构设计7d．蜂巢式【图8-14（e）】对于易生粉尘的易碎材料，可采用封闭小格的抄板。物料在全部时间内都是堆积在格板上，当转筒旋转时，由于物料被翻动而产生新的气化表面。填充率可达0.15-0.25.蜂巢式可使物料落下的高度降低。干燥时被带走的物料减少，将热量积蓄在金属上，可以减少气体的分层现象。e．翻动式【图8-14（f）】此种抄板形式和前几种不同之处在于抄板本身是活动的。筒体转到不同的位置，抄板随之转到不同的角度。若筒体物料在干燥时会改变性质，则抄板的形式也应沿着筒体长度采用几种抄板形式。如可在筒的前部装螺旋带，中间用升举式或扇形抄板，在后装设均匀式或蜂巢式抄板等。2.3.2抄板块数抄板块数与圆筒直径有关，一般块数与圆筒直径的关系是：n1=（10—14）D(D为筒体直径)。抄板半径方向的高hR与圆筒直径的关系如表8-9所示。抄板数量形状和填充数之间的关系，应该是在抄板上物料最多的时候，在筒体内堆存的物料应该刚好遮盖抄板的裸露部分。当温度较高时，为了保护筒体，并减少散热损失，筒内需用砌砖或用其他耐火，保温材料时，需在筒体内壁焊上挡转圈，用来阻挡砖砌体因筒体斜度而产生的下滑力，一般截面尺寸可取20x30mm。当温度高，需衬里，同时又需要加抄板时，这时可用耐热混凝土做衬里，如图8-16所示。陕西科技大学毕业论文（设计说明书）83研究回转圆筒干燥器滚圈结构形式3.1滚圈的截面形式滚圈的断面有实心矩形，正方形，空心箱形数种。小型的回转圆筒也有用钢轨或型刚弯接而成。3.1.1矩形滚圈其截面是实心矩形，形状简单。由于截面是整体的，铸造缺陷相对来说不显得突出，裂缝少。矩形滚圈可以铸造也可以锻造。即采用大型水压机锻制滚圈。由于锻造质量的原因，大型回转干燥器中，矩形滚圈使用较多。3.1.2箱型滚圈刚性大，有利于增强筒体刚度，与矩形相比可节约材料。但由于截面形状复杂，在铸造冷缩过程中易产生裂纹等缺陷。这些缺陷有时导致截面断裂。由于箱型滚圈内圆中部有一段不加工，因此可设计成带键滚圈。凸出的键由两块垫板夹紧，可阻止滚圈和垫板间沿周向的相对滑动，大大减少两者间的磨损，因此可维持正常设计间隙，以保持滚圈对筒体的加强作用。带键滚圈的安装比较麻烦，垫板需要在安装现场找正焊接。键数量一般为8-12个。带键滚圈如图8-20所示。3.1.3刨分式滚圈剖分式滚圈是将滚圈分成若干块，用螺栓连接成整体。但由于滚圈剖分后使机械加工工作量较多，刚性比整体滚圈又差，对筒体的加固作用也大大削弱，运转时又对托轮磨损较快，故实际使用较少。回转圆筒干燥器结构设计93.2垫板垫板的作用是将筒体载荷传递到滚圈上，使筒体不直接与滚圈相磨损。垫板之间的中心距为400-460mm。垫板宽度占整个圆周长的%50，垫板厚s=30-50mm。表8-17为垫板尺寸的推荐数据。3.2.1垫板的磨损当松套式滚圈与垫板间隙过大时，两者相对滑动严重，接触面磨损大（筒体转速越高，磨损越快）。为此可采用间隙可调试垫板，见图8-22。3.2.2垫板与筒体的固定垫板与筒体一般为焊接固定，优点是焊后可加工垫板外圆，安装方便，对间隙的控制较准确。但由于垫板传递筒体与滚圈间的巨大压力和筒体轴向窜动力，使垫板与筒体的狐面不可能完全贴合，若垫板周边完全与筒体焊接，会在焊缝中产生很大应力而造成垫板与筒体开裂。开裂后又要重复补焊，容易产生焊接应力。因此有些设计仅在垫板一端连接焊缝，其余部位采用点焊或间断焊。此时挡圈采用图8-21中（c）型的整环结构更为适宜。垫板与筒体还可以采用铆接（见图8-23）。它的主要优点是更换方便，避免了切割焊缝对筒体的损伤，也不存在焊接应力。但不便于对垫板外圆做整体加工，安装找正比较麻烦。特殊情况下，垫板不与筒体直接连接，而是与筒体有一定的间隔，用偏钢圈托起。在间隔中穿过料管等。3.3滚圈在筒体上的固定方式滚圈在筒体上的固定方式有松套式和铆固式两种。松套式的滚圈在结构上比较合理陕西科技大学毕业论文（设计说明书）10些，这是因为当筒体稍有些弯曲时，允许滚圈与筒体间发生稍许的相对运动，可以大大减少托轮对滚圈和筒体产生的附加作用力。此外，这种方法也方便的多，因此一般直径较大的干燥器用这种结构较多。3.3.1松套式（见图8-21）滚圈内径与垫板外径间留有间隙。合理选择间隙的大小，既可以控制热应力，又可以充分利用滚圈的刚性，使之对筒体起加固作用。两侧以挡板或挡圈限制滚圈对筒体的轴向窜动。3.3.2铆固式(见图8-24)铆固式能充分发挥滚圈对筒体的加固作用。但铆接限制了筒体的热膨胀，会使筒体及滚圈产生很大的热应力，使铆钉松动，甚至剪断。再则筒体内表面不平，砌砖不便，而且仅适用于箱型滚圈。目前除小型干燥器外很少使用。回转圆筒干燥器结构设计114．分析并为回转圆筒干燥器选择支撑装置回转圆筒干燥器的支撑装置为挡轮，托轮系统。化工部已制定托轮，挡轮标准可供选用。如果标准不能满足要求时，可自行设计。4.1托轮托轮装置承受整个回转部分的质重量，因此是在重负荷作用下工作的部件，并且要使筒体滚圈能在托轮上平稳转动。通常一个滚圈下有一个托轮，中心线夹角为60。（见图8-31）4.1.1托轮与轴承的结构托轮装置按所用轴承可分为滑动轴承托轮组合滚动轴承托轮组。滚动轴承托轮组又可分为转轴式和心轴式。还有滑动-滚动轴承托轮组（径向滑动轴承，和轴向滚动轴承）。滚动轴承托轮组具有结构简单，维修方便，摩擦阻力小，减少电耗