Бандаж вращающейся печи
Полезная модель относится к конструктивным элементам вращающихся агрегатов барабанного типа, например, бандажей цементных печей, для тепловой обработки цементного, металлургического и химического сырья. Полезная модель позволяет создать конструкцию бандажа с повышенной надежностью в эксплуатации, за счет снижения величины внутренних напряжений и обеспечения равномерного их распределения в результате оптимизации формы и расположения кольцевых фасонных проточек на торцевых поверхностях бандажа. Перед соединением при помощи сварных швов бандажа 1 вращающейся печи с кольцевыми обечайками 2 на торцевых поверхностях бандажей обрабатываются кольцевые фасонные проточки 3. Они располагаются на расстоянии равном толщине кольцевых обечаек 2, а глубина их составляет (0,09
0,1)L, где L - длина бандажа 1 с радиусом закругления равным 0,125S, где S - толщина бандажа 1, при этом наружная грань кольцевой фасонной проточки 3 располагается под углом 14°, а внутренняя - под углом 5,7°. Для исполнения кольцевых фасонных проточек 3 производится разметка. Учитывая расстояние (0,280,29)S, где S - толщина бандажа 1, от внутренней поверхности бандажа 1 определяется положение оси кольцевой фасонной проточки 3 на глубину 0,045L, где L - длина бандажа 1. Глубина, равная 0,045L, определяет положение центра закругления на оси. Затем, обрабатывается закругление кольцевой фасонной проточки 3 с радиусом 0,125S.
1 с.п. ф-лы,
илл. фиг.1, 2.
Полезная модель относится к конструктивным элементам вращающихся агрегатов барабанного типа для тепловой обработки цементного, металлургического и химического сырья.
Известен бандаж вращающейся печи по SU 1350459, опубл. 07.11.87, который содержит кольцевые проточки трапецеидальной формы, расположенные посредине торцевых поверхностей, в которых размещены кольцевые обечайки, соединенные с корпусом сваркой.
Недостатком такого устройства является неравномерность распределения напряжений в местах соединений бандажа с кольцевыми обечайками, а так же утопленность бандажа в обечайку на половину его толщины, в результате чего надежность работы значительно снижается.
Наиболее близким техническим решением, выбранным в качестве прототипа, является бандаж вращающейся печи, известный из SU 1435908, опубл. 07.11.88.
Бандаж содержит кольцевые проточки трапецеидального сечения, размещенные посередине торцевых поверхностей бандажа, в которых размещены кольцевые обечайки, соединенные с корпусом сваркой. Для повышения надежности бандажа и снижения его материалоемкости на внутренней его поверхности выполнены кольцевые проточки, шириной, равной расстоянию между ними, глубиной, равной половине толщины бандажа, и с радиусом закругления, равным половине толщины проточки, которые заполняются теплоизоляционным материалом.
С существенными признаками заявленной полезной модели совпадает следующая совокупность признаков прототипа: бандаж вращающейся печи содержит кольцевые фасонные проточки на торцевых поверхностях и соединен с кольцевыми обечайками при помощи сварных швов.
Недостатком данного устройства является не высокая его надежность в эксплуатации из-за значительной величины и неравномерности распределения напряжений и низкой защищенности от температурного воздействия с внутренней стороны.
Указанный недостаток объясняется тем, что при такой конструкции бандажа в местах его соединения с кольцевыми обечайками при работе вращающейся печи возникают значительные по величине неравномерно распределенные напряжения, в результате чего могут возникать трещины в местах соединений.
Кроме того, утопленность бандажа на половину его толщины в корпус печи не позволяет эффективно обеспечить его теплоизоляцию, в результате чего свойства материала бандажа, его твердость и прочность значительно снижаются.
Сущность полезной модели заключается в том, что бандаж вращающейся печи содержит кольцевые фасонные проточки на торцевых поверхностях и соединен с кольцевыми обечайками при помощи сварных швов. Причем кольцевые фасонные проточки расположены на расстоянии, равном толщине кольцевых обечаек, и их глубина составляет (0,09-0,1)L, где L - длина бандажа, а радиус закругления равен 0,125S, где S - толщина бандажа, при этом наружная грань кольцевой фасонной проточки расположена под углом 14°, а внутренняя - под углом 5,7°.
Задачей, на решение которой направлена полезная модель, является создание конструкции бандажа с повышенной надежностью в эксплуатации.
Решение этой задачи обеспечивается техническим эффектом, выражающемся в снижении величины внутренних напряжений и обеспечении равномерного их распределения за счет оптимизации формы и расположения кольцевых фасонных проточек на торцевых поверхностях бандажа.
Поставленная задача решается за счет того, что кольцевые фасонные проточки расположены на расстоянии равном толщине кольцевых обечаек и выполнены глубиной (0,09-0,1)L, где L - длина бандажа и радиусом закругления 0,125S, где S - толщина бандажа, при этом наружная грань проточки расположена под углом 14°, а внутренняя - под углом 5,7°.
При глубине проточки менее 0,09 от длины бандажа уменьшается зона перехода от кольцевой обечайки к основному телу бандажа, что влечет за собой увеличение концентрации напряжений. При глубине более 0,1 толщины бандажа зона перехода увеличивается, однако, снижаются прочностные свойства самого бандажа, в результате ослабления его сечения проточки большей глубины.
Радиус закругления проточки, равный 0,125 толщины бандажа выбран с учетом удобства проведения последующих работ по сварке бандажа с кольцевыми обечайками. При величине радиуса закругления менее 0,125 толщины бандажа размеры проточки уменьшаются, что усложняет процесс проведения работ, а уменьшение радиуса закругления приводит так же и к увеличению концентрации напряжений. При радиусе закругления более 0,125 толщины бандажа размеры проточки увеличиваются, что может благоприятно сказываться на удобстве проведения работ, однако, конструкция бандажа значительно ослабляется, что отрицательно скажется на его надежности.
Наклон внутренней грани кольцевой фасонной проточки на угол, равный 5,7° обеспечивает плавный переход от кольцевой обечайки к телу бандажа, что положительно сказывается на равномерности распределения напряжений, возникающих при работе бандажа. Изменение величины угла влечет за собой изменение характера распределения напряжений и их концентрации на определенных участках.
Угол расположения наружной грани проточки, равный 14° выбран из конструктивных соображений, так как он обеспечивает удобство последующего монтажа и сварки.
Так как бандаж вращающейся печи соединяется с кольцевыми обечайками при помощи сварки, то при последующей эксплуатации внутренние напряжения, возникающие в местах их соединения, будут более равномерно распределяться по длине соединения, что обеспечит повышение его надежности.
Такое конструктивное решение позволяет так же исключить утапливаемость бандажа в корпус печи и улучшить его теплоизоляцию и тем самым повысить надежность бандажа.
Кроме того, выполняя, таким образом, фасонные кольцевые проточки на торцевых поверхностях, возможна реконструкция бандажей плавающего (насадного) типа во вварные, что так же существенно влияет на повышение надежности их работы.
Конструкция бандажа вращающейся печи поясняется графическим материалом.
На фиг.1 изображен общий вид бандажа, на фиг.2 изображено конструктивное исполнение кольцевой фасонной проточки - фрагмент I с фиг.1.
Бандаж 1 вращающейся печи, соединяется сваркой с кольцевыми обечайками 2. Для обеспечения сварного соединения на торцевых поверхностях бандажа выполнены кольцевые фасонные проточки 3. Кольцевые фасонные проточки 3 выполняют на расстоянии, равном толщине кольцевых обечаек с глубиной (0,09-0,1)L, где L - длина бандажа и радиусом закругления 0,125S, где S - толщина бандажа. Причем наружная грань кольцевых фасонных проточек расположена под углом 14°, а внутренняя - под углом 5,7°.
Выполнение кольцевых фасонных проточек 3, на расстоянии, равном толщине кольцевых обечаек с глубиной (0,09-0,1)L, где L - длина бандажа, позволяет уменьшить концентрацию внутренних напряжений и увеличить прочностные свойства самого бандажа. Радиус закругления кольцевых фасонных проточек равный 0,125S, где S - толщина бандажа, обеспечивает удобство проведения последующих сварочных работ.
Расположение внутренних граней кольцевых фасонных проточек под углом 5,7° создает плавный переход от кольцевой обечайки к телу бандажа, что положительно сказывается на равномерности распределения внутренних напряжений, а наружных - под углом 14°, обеспечивает удобство последующего монтажа и сварки.
Бандаж вращающейся печи монтируют и эксплуатируют следующим образом.
Перед сборкой бандажа 1 с кольцевыми обечайками 2 на его торцевой поверхности выполняют кольцевые фасонные проточки 3, с учетом размеров кольцевой обечайки 2, а так же длины (L) и толщины (S) самого бандажа 1. Для исполнения кольцевых фасонных проточек 3 выполняют разметку. С учетом расстояния (0,28-0,29)S от внутренней поверхности бандажа 1 определяют положение оси кольцевой фасонной проточки 3 и осуществляется ее механическая обработка, например, токарная или фрезерная на глубину 0,045L. При этом глубина, равная 0,045L, определяет на оси положение центра закругления. Затем ведется обработка непосредственно закругления кольцевой фасонной проточки 3 с радиусом 0,125S. После этого, обрабатываются грани кольцевой фасонной проточки 3, причем, наружная грань - под углом 14°, а внутренняя грань - под углом 5,7°. В результате обработки глубина кольцевой фасонной проточки 3 будет составлять (0,9-1)L. Аналогичным образом выполняется кольцевая фасонная проточка на втором торце. После обработки обеих кольцевых фасонных проточек 3, бандаж 1 соединяется с кольцевыми обечайками 2 при помощи сварки. После сварки бандаж 1 опирается своей поверхностью качения на два опорных ролика (на фиг. условно не показаны) и фактически служит опорой вращающейся печи. Нагрузки, возникающие под воздействием массы самой вращающейся печи и сырья, находящегося внутри нее, через кольцевые обечайки 2 передаются непосредственно бандажу 1 и затем, опорным роликам. Величина нагрузки, приходящейся на одну опору вращающейся печи, может достигать 10000 кН. Поэтому, выполненная таким образом форма проточки 3, позволяет, в зоне соединения кольцевой обечайки 2 и бандажа 1, обеспечить более равномерное распределение напряжений, что существенно повышает надежность его работы.
Выполнение кольцевых фасонных проточек 3 с указанными параметрами на торцевых поверхностях бандажа позволяет реконструировать бандаж плавающего (насадного) типа в бандаж вварного типа, что так же существенно повышает надежность его работы.
Бандаж вращающейся печи, содержащий кольцевые фассонные проточки на торцевых поверхностях и соединенный с кольцевыми обечайками при помощи сварных швов, отличающийся тем, что кольцевые фасонные проточки расположены на расстоянии, равном толщине кольцевых обечаек, и выполнены глубиной (0,09-0,1)L, где L - длина бандажа, и радиусом закругления 0,125S, где S - толщина бандажа, при этом наружная грань кольцевой фасонной проточки расположена под углом 14°, а внутренняя - под углом 5,7°.
