宽断面辊道窑AutoCAD图库及调用程序设计设计.docx

宽断面辊道窑AutoCAD图库及调用程序设计设计.docx

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宽断面辊道窑AutoCAD图库及调用程序设计设计

景德镇陶瓷学院

本科生毕业论文（设计）

题目：

宽断面辊道窑AutoCAD图库

及调用程序设计

景德镇陶瓷学院毕业设计任务书

系别：

热能工程系时间：

专业

热能与动力工程

班级

热工

学生姓名

指导教师

题目

宽断面辊道窑AutoCAD图库及调用程序设计

设计技术指标、参数或课题研究主要内容：

1、对辊道窑三带及各段结构与工作系统进行论证,确定设计方案。

2、用AutoCAD分节设计师3～4种内宽（其尺寸要能适应当前我国各种规格建筑瓷砖的生产）、节长2.1米的辊道窑窑体结构图库。

3、编制界面友好、可供用户调用图库组装成整窑的VB程序。

4、毕业论文：

1）本课题的意义；2）设计方案与说明；3）用AutoCAD设计所解决的关键问题；4）程序设计说明；5）收获体会或结语。

基本要求：

总体要求是：

独立思考，大胆创新，结合自己的课题任务完成毕业论文和学院所要求的外文译文与摘要等，具体要求如下：

1、按目前国内工厂生产实际情况，设计能在一定范围内（例如能焙烧最高烧成温度1200～1250℃，烧成时间30～50分钟，年产160～360万平方米的建筑瓷砖）通过选择不同窑宽的图库、增减节数改变窑长来适应产量的变化的辊道窑，图库要求能尽量将目前常见的辊道窑典型结构包括进来。

2、图库调用与组装程序要求界面友好，便于用户调用选择；调用后能绘出符合工程规范的整窑图纸（包括窑体主立面图、主俯视图、各断面图、主要局部放大图、砖型图等）。

工作进度：

第1—4周：

参加毕业实习，实地体验辊道窑结构与生产情况；收集资料；学习并熟悉VB与AutoCAD软件，确定设计思路；

第5—6周：

制订设计方案，勾画图库的方案草图；

第7—9周：

建立初步的图库，并用VB编制调用与组装程序；

第10—12周：

用CAD完成各窑体典型结构分节的三视图，充实图库；

第13—14周：

调试程序并修改图库等；

第15—16周：

撰写毕业论文和打印出部分主要图纸；

第17周：

交毕业论文初稿和图形库给老师审改，继续完善图样；

第18周：

打印毕业论文，打印程序说明书和部分图样，参加答辩。

摘要

辊道窑窑体在结构上的有很多相似之处，再加上用AutoCAD为设计工具，那么设计一条辊道窑就变得如此地简单高效。

再者我国辊道窑的经过了20年的发展已经发展到了系列化生产，一条辊道窑的设计图纸可以被很多厂来套用。

本设计就是借以辊道窑在窑体各段结构上的类似和用现有的CAD图形建立一个图库，用VisualBasic编写调用程序来调用图库里面的图形并通过设计友好的界面来供客户挑选并组装一条适合自己的窑炉，这样便可在一定程度上节省设计时间，提高效率。

关键词：

AutoCAD、VisualBasic、组装。

Abstract

Thebodyoftherollerkilnhasmanysimilarplacesinthestructure,anduseAutoCADtooltodevelop.sodesignarollerkilnbecomessosimplyandefficiently.Furthermore,therollerkilnhasdevelopedabouttwentyyearsinourcountryandreachedtotheseriesproduct.Thediagrampaperofarollerkilncanbeusedbymanyfactories.Thisdesignistolendrollerkiln’similarinbodystructureandtheexistingCADsketchtobuildupadiagramdatabase,writingprocedurewiththeVisualBasictoadjusttousethesketchinthediagramdatabaseandpassamityinterfaceofthedesigntomakecustomerchooseandassembleakilnsuitingforoneself,thiscansaveadesigntimetosomeextentandliftefficiency.

Keyword:

AutoCAD,VisualBasic,assemble.

1.前言

1.1辊道窑在建筑瓷砖生产中的作用及地位[1]－［4］

辊道窑是近几十年发展起来的新型快烧连续式工业窑炉，并在现在得到了空前的发展与应用。

辊道窑属于中空窑，窑内阻力小，压降也就少，因而窑内正负压都不大；加上辊道窑无曲封、车封、沙封等空隙，也就使得窑体密封性能好，减少了漏风，从而大大提高了热利用率；另外由于它建造快，占地少烧成周期短，窑温均匀，产品质量好，燃耗低；加之辊道窑的机械化、自动化程度日益提高，不仅降低了工人的劳动强度，还保证了产品质量的稳定，并能够连续生产，大大提高了生产效率，因而目前已广泛用于日用陶瓷的彩烧、素烧、釉烧及一次烧成；各类建筑卫生陶瓷（如建筑砖、瓦、墙地砖、卫生洁具等）的烧成；磨具的烧成等建筑陶瓷工业中。

这充分体现了辊道窑代表了现代工业窑炉的发展方向。

现在辊道窑发展非常迅速，当今陶瓷窑炉的发展趋势正由我们过去所说的辊道化、煤气化、轻型化、自动化、大型化向更快速、更准确、更可靠、更灵活、更节能、更优质、更环保和更标准化的方向发展。

我国陶瓷窑炉工作者经过２０年的不懈努力，从初期的引进、消化、模仿外国窑炉，到今天能够自行设计、制造并出口窑炉，取得了瞩目的成绩。

这其中以湖北省华夏窑炉工业（集团）为总公司各子公司象中洲、中信、中瓷、中亚等公司及在广东注册成立的中窑等公司为龙头的窑炉公司，所设计和制造生产的陶瓷窑炉最具有代表性。

它们所设计和制造的陶瓷窑炉占据了国内大部分市场，并已能够出口到印度、巴基斯坦等一些亚洲国家。

而这些国内及海外市场上大量需求的陶瓷辊道窑大部分为装配式辊道窑。

1.2本课题的目的意义

窑炉是陶瓷行业生产中的关键设备,对建筑瓷砖陶瓷行业目前绝大多数厂家都采用辊道窑。

其烧成质量的好坏,能耗大小,关系到全国几千家陶瓷企业的经济效益及命运,特别是近年来的八次燃油提价,更给烧成设备及工厂前途带来一次次的冲击波!

辊道窑是一种较先进的连续式窑炉,具有烧成周期短、节约能源、易实现机械化及自动化的特点。

随着对窑炉产质量的要求,辊道窑的窑宽愈来愈大,从最初的1米以下发展到3米以上,甚至达到3.9米。

佛山地区近几年已改造或新建了几十条3米以上的辊道窑,在这些窑炉中有些成功了,产量成倍甚至几倍增加,而有的则不成功,由于次品或废品率大幅度升高,不得已又把窑宽改为2.7～2

.8米左右。

［８］

按照这个大环境建立了2米到3米窑内宽的图库，以方便客户的要求。

本设计课题主要是基于对不同客户由于对不同产量不同的产品需求及对具体窑型结构的要求，可进行具体组合成一条合乎客户要求的辊道窑；用AutoCAD进行设计，用VisualBasic（以下简称VB）来编写程序调用AutoCAD中的图形。

用AutoCAD设计变得更加方便、灵活、快速并可先只对关键部位的单节设计，把设计好的图形组建一个图库,再通过用VB编写的程序来调用图库中的图形来组成一条客户满意的辊道窑。

2.设计方案

2.1设计总体思路

根据现代辊道窑在结构上分节装配的特点，设计时可将不同的典型结构分别分节进行绘出制成图库，再编制友好的界面供用户调用图库组装成整窑的VB程序。

AutoCAD的图库的确定：

图2-1AutoCAD的图库流程

VB设计思路如图2-2所示。

2.2窑体主要尺寸的确定

窑体尺寸主要是根据年产量、烧成时间、产品尺寸等具体要求来制定的，而本课题是由AutoCAD设计宽断面辊道窑，要求要尽可能的通用性，以达到用户根据自己的需要来组装设计成一条整窑，因此，我们选择了目前国内比较广泛生产的300×300、400×400、600×600、800×800、1000×1000规格的瓷质砖为设计窑内宽的依据。

图2-2VB设计思路流程图

2.2.1三种基本窑宽的确定

在我的图库中我只选择了三种内宽的图形那就是2.1米、2.6米、2.9米。

为什么选定2.1米、2.6米、2.9米为窑内宽？

由计算窑宽公式可知窑宽只是与产品的尺寸的关系，根据产品尺寸300×300、400×400、600×600、800×800，我在程序中编写了只输出2米到3米之间的窑内宽,计算结果如下表所示:

由表2-1可知，窑内宽基本都集中在2.1米、2.6米、2.9米这三个内宽上面所以我在本图库中采用了2.1米、2.6米、2.9米这三种内宽的CAD图形,原因有以下几方面:

一、从辊道窑的结构来说，从1987年我们就开始了生产辊道窑（主要是消化吸收意大利唯高公司辊道窑）从开始的1米的内宽到的3米我国辊道窑发展已经成熟到现在已经定形了，我国现在的辊道窑基本集中在2到

3米之间，表2-1为根据目前我国生产建筑瓷砖的现状编程的计算结果，由表2-1可知，选用三种内宽己能满足目前各种规格尺寸的瓷砖生产；二、从陶瓷辊棒和烧嘴来说，陶瓷辊棒是现代各类型高温辊道窑必不可少的关键部件，它在高温烧成中起承载传动传动产品作用。

其性能的好坏关系到产品的好坏因此对辊棒的性能提出了更高的要求，目前陶瓷辊棒最长也只有4米多一点，其价格也相当贵,如果窑炉的内宽超过了3米样对辊棒的性能要求也会增加，那么成本就增加,采用2米到3米内宽是比较合理的；烧嘴方面，烧嘴有高速烧嘴、调速烧嘴等，燃烧后的高温气体以100～300m/s的速度喷出，燃烧的长度也在1米左右，鉴于现在的技术水平。

窑内宽不能太大，一般在2～3米，太大了不能满足烧成要求。

所以设定了2.0m=<窑内宽<=2.15m之间窑内宽取2.1m，2.15m<窑内宽<=2.65m之间窑内宽取2.6m，2.65m<窑内宽<=3.0m之间窑内宽取2.9m。

窑长没有发生变化，因为选择这个的原则是宜宽不宜小。

300×300

400×400

600×600

800×800

160

2.3

2.08

2.12

2.08

200

2.52

2.52

2.30

2.30

250

2.63

2.78

2.63

2.52

360

2.97

2.97

2.97

2.97

表2-1窑内宽试算结果

本设计的VB参数界面如图2-3所示，设有年产量、烧成时间、产品尺寸的输入框，年产量的输入范围设定为（160～360万平方米）如果客户输入的年产量超出了这个范围系统就会弹出一个对话框提示客户他输入的数字不在设定的范围之内；如果客户输入的不是数字而是其它符号系统也会弹出一个对话框来提示客户他输入的非数字，请输入数字。

同理烧成时间的输入范围设定为（30～60分钟）如果客户输入的烧成时间超出了这个范围系统就会弹出一个对话框提示客户他输入的数字不在设定的范围之内；如果客户输入的不是数字而是其它符号系统也会弹出一个对话框来提示客户他输入的非数字，请输入数字。

而产品尺寸是设定为300×300、400×400、600×

600、800×800，这是提供给客户选择，客户不能自己输入这是因为产品的尺寸和窑内宽的计算有很大的关系如果客户随便输入一个尺寸那图库里面不一定有，为了避免这样的事情，只能采用设定的方法，这也是以后要完善的地方。

当客户都以正确的方式选择年产量、烧成时间、产品尺寸后点击“进入计算”按钮在list这个框架上就会显示计算出来的结果，客户可以很清楚地看到排数、窑内宽、窑长，在“请选择你需要的窑宽”和“请选择你需要的窑长”根据自己厂里的实际情况选择合适的窑内宽和窑长，在“请选择你需要的窑宽”给出了三种窑内宽那就是上面提到的2.1米、2.6米、2.9米供客户来选择。

下面还有“烧成温度”和“燃料”两个地方要客户选择但在这个设计中这两个选择的意义不大，在这里简单地介绍一下：

烧成温度为设定值：

1200℃、1210℃、1210℃、1220℃、1220℃、1230℃、1230℃、1240℃、1240℃、1250℃，客户可以自由选择；燃料有：

煤气、天然气、液化气、轻质柴油；在这说明一下本设计原本希望建立一个烧油的图形但由于时间的关系没有能够建立起来，希望在以后能改进。

点击下一步进入组装界面，组装界面在后面将详细介绍。

下面举例说明上面的操作:

输入年产量：

360；输入烧成时间：

50分钟；产品尺寸选择：

400×400×70；然后点击“进入计算”按钮，在下面就会显示出计算结果：

n=4、窑内宽=2.08m、窑长=239.4m、n=5、窑内宽=2.52m、窑长=191.1m和n=6、窑内宽=2.97m、窑长=157.5m这三组数据，但在“请选择你需要的窑宽”中只出现2.1、2.6和2.9,在“请选择你需要的窑长”中只出现239.4、191.1和157.5，因为上面只设定三种窑内宽，而2.08是在2.00～2.15之间,所以上面显示2.1；而2.52在2.15～2.65之间，所以上面显示2.6,而2.97在2.65～3.00之间，所以上面显示2.9客户可以在2.1、2.6、2.9之间选择，当其选择2.1时，窑长也相应地变为239.4，同理，当其选择2.9时，窑长也相应地变为157.5。

图2-3选择了2.1和239.4，烧成温度选择1200,燃料选择煤气，点击“下一步”进入组装界面。

2.2.2窑体内宽主要尺寸计算程序

在VB程序中我编写了窑长和窑内宽的计算程序，为了能清楚地表达的我计算方法在这里我只是把思路以流程表的方式表达出来。

如图3-1所示：

①窑长的计算公式：

［１］

窑长主要取决于产量和烧成周期，因此对于建筑瓷砖可按下列公式计算：

其中：

（m2/每窑）

装窑密度=每米排数*每排片数*每片砖的面积（m2/每米窑长）

②为了更加明确地表达清楚程序编写的整个过程在附录一中付有计算的代码。

图2-3窑炉参数界面

2.2.4窑内高

窑内高为窑道内整个空间的高度，等于辊上高与辊下高之和。

①辊上高

辊上高应大于制品的高度，因建筑瓷砖高度都很小，又是单层焙烧，容易得到保证，因此只要考虑气流顺畅就可以了。

②辊下高

辊下高则主要是保证处理事故的方便。

如辊下没有足够的空间，一旦从辊上吊下制品，就要发生阻塞，影响制品正常运行，甚至造成停窑。

所以在理论上来说对焙烧建筑瓷砖的辊道窑辊下高度应大于砖对角线长度。

而生产实践表明，辊道窑运行过程中，整块制品以对角线方向垂直从辊面落入辊下的机率极小，所以现有的辊道窑的辊下高度大都突破了这个界限。

另外还有一点就是明焰辊道窑的总内高一般为500mm~~800mm。

因此我在确定窑内高是考虑到制品尺寸，辐射传热等因素后，目前建立的图库中2.1和2.9辊上高为h1=396mm，辊下高也为h2=396mm，即窑总内高为H=792mm;2.6辊上高为h1=405mm，辊下高也为h2=384mm，即窑总内高为H=789mm;由于时间关系，目前建立的图库还不够完善，有待今后继续补充。

图2-4窑体主要尺寸计算

G——产量，单位为万平方米；

T——产品尺寸，单位为毫米；

S——烧成时间，单位为分钟；

B——窑内宽，单位为米；

L——窑长，单位为米；

n——排数。

2.3建立图库

本设计是用VB来调用图库里面的CAD图形来组装成一条整窑，由于时间的关系在本图库中只是建立了三种内宽的辊道窑，设计内宽=B,2.0m=

2.3.1排烟段结构

在明焰辊道窑的排烟方式中主要分集中排烟和分散排烟，分散排烟有利于调节预热带温度，使制品在预热带中有一个合理的温度制度，但热利用率低；而为了提高热利用率，一般均采用集中排烟方式，即排烟口的可在窑头不远处的窑顶、窑底或侧墙设置。

排烟口可制成圆形，也可以制成矩形，另外可直接在预留设排烟口的窑顶或窑底处设置一个与窑内宽差不多宽度，长一般为150mm—200mm的矩形缝作为排烟口。

对于预热制品而言，主要通过由烧成带向预热带流动的热烟气和冷却带抽送过来的部分热空气对坯体进行预热。

但为了让制品在预热带阶段能够平稳加热，以不至于使制品在预热带因加热过快或加热不均导致制品开裂变形等其他坏坏现象，因此希望有一个更长的预热过程，并希望采用分散排烟方式以达到平稳而均匀预热制品的目的。

2.3.2预热带中段结构

在预热带中段中我主要是分了三种结构形式。

第一部分：

预热带处设置一些喷风管，这是为了能够合理有效地控制各段的窑温，这种较分散排烟与靠过早排出一部分热烟气、牺牲其中可利用的热能来调节预热带温度制度的负方式相比，明显地提高了热利用率。

这种结构不仅热利用率高、可以调节窑温，而且由于喷管直径小（50mm），喷出速度较大，还能起到搅动气流和增大上部气流阻力的作用，有利于加强预热带对流传热与改善窑内断面温度的均匀性。

第二部分：

预热带处设置抽烟口这个与分散排烟是同一种方式目的也是为了调节窑内的温度。

第三部分：

预热带中没有喷风管也没有抽烟口，这种方式主要是用在于集中排烟。

客户可以根据自己的需要来选择符合自己实际情况的窑体。

2.3.3预热带后段结构

预热带后段采用了二种结构，一种是在预热带后段仅辊下设置了烧嘴，另一种是在预热带后段辊下设置了烧嘴同时在辊上设置喷风管。

在辊下相错设置两对烧嘴，并对面设置观火孔及在辊上两侧墙个设一个观察孔，另外还在辊下两侧墙上各设一个事故处理口。

在辊下设置有烧嘴的关键段，主要是考虑到给制品预热的作用，在辊下设置有利于制品预热，因为热气体有由下往上流动的趋势，这对加快了制品预热速度有很大帮助，减少了预热时间，提高了热利用率，也节约了燃料；而相错地设置两对烧嘴，主要是考虑到在一节窑墙上尽量多而小流量均匀地排布烧嘴，这样能在给制品预热时起到逐步均匀地升温的作用，也有利于生产中对升温曲线的控制，以达到满意的预热效果。

设置这种关键节可单独做预热带，但更重要的是考虑与其他不同结构的预热段配合使用，这样效果可能更加好。

这一节段可用在与烧成带相接在后面，起到快速升温的作用。

综上所述在预热带设计中就必须综合从上面几点去考虑具体的预热带结构，用户可根据自己产品烧成工艺的来选择。

在VB界面上我添加了图形预览可以较直观地看到每个图的形状，这样方便客户的选择。

2.3.4烧成带结构

烧成带是整个烧成过程中至关重要的一段，在该阶段必须使窑内各处温度尽量均匀，及气流流向合理以确保在整个烧成过程中符合温度制度。

因此在明焰滚道窑一般多采用小流量多烧嘴燃烧系统，辊道上下方及对侧均交错布置烧嘴，这样就不仅便于窑内温度制度的调节，还有利于窑内热气流的强烈扰动与循环，就能够改善窑内断面温度的均匀性。

烧嘴一般布置较密，同侧两烧嘴间距1至2m左右，又由于几何压头的作用，热气体有自然上升趋势，故一般下部烧嘴安排比上方多。

而即便设置一样多，在实际使用时一般下部点燃的也比上部多。

综合上面原因，并考虑到用户的不同要求，因此在燃烧段我打算设计两种方案以供选用。

一种是均匀地在辊上下及两侧交错设置4对烧嘴，一种均匀设置成在一侧看上去为品字型结构的3对烧嘴。

2.3.4.1烧嘴为品字型排布的结构方案

以窑内宽为2.9米为例子：

品字型排布结构是在每节设置3对烧嘴，就是在每节上下交错设置3对烧嘴，其特点是在同一横截面上有两个烧嘴，即一侧设在辊上，另一侧设在辊下；上下对侧均交错布置，在同一侧外观看烧嘴为正品字型排布，也可以看成倒品字型，如图2-

5所示。

2.3.4.2烧嘴为平行四边形排布的结构方案

以窑内宽为2.9米为例子：

这种烧嘴布置方式主要为在每节布置4对烧嘴，并且在窑长方向八个烧嘴均匀分布，烧嘴的对侧窑墙上设置为观火孔。

从整个烧成带同一侧看每节的烧嘴希望位置完全相同的，即在同一侧外观看一节上的烧嘴成平行四边形结构，如图示2-6所示。

这种结构在设计组装成整个烧成带总图时，只需按用户具体需要将完全相同的图形块插入多节即可。

图2-5烧成带方案一

图2-6烧成带方案二

2.3.5冷却带结构

制品在冷却带有晶体成长、转化的过程，并且冷却出窑，是整个烧成过程最后的一个环节。

从热交换的角度来看，冷却带实质上是一个余热回收设备，它利用制品在冷却过程中所放出的热量来加热空气，余热风可供干燥或作助燃风用，达到节能目的。

从烧成最高温度至700℃以前，制品中由于液相的存在而具有塑性，此时可以进行急冷，最好的办法是直接吹风冷却。

辊道窑急冷段应用最广的直接风冷是在辊上下设置横穿窑断面的冷风喷管。

每根喷管上均匀地开有圆形或狭缝式出风口，对着制品上下均匀地喷冷风，达到急冷效果。

由于急冷段温度高，横穿入窑的冷风管须用耐热钢制成，管径为40～100mm。

制品冷却到700～400℃范围时，是产生冷裂的危险区，应严格控制该段冷却降温速率。

为达到缓冷目的，一般采用热风冷却制品的办法。

大多数辊道窑在该段设有3～6处抽热风口，使从急冷段与窑尾快冷段过来的热风流经制品，让制品慢速均匀地冷却。

本设计一方面采用抽热风的方法，抽走来自急冷带的热风，另一方面，由缓冷风机从窑外抽空气通过缓冷风管，来缓和降温速率。

制品冷却到400℃以后可以进行快速冷却。

由于制品温度较低，使传热动力温差小，即使允许快冷也不易达到。

而此段冷却也很重要，如达不到快冷目的出窑产品温度大于80℃时，制品即使在窑内没有开裂，也会因出窑温度过高而出窑后炸裂，故要加强该段的吹风冷却。

在本图库中采用了两种结构。

一种是和急冷段相似的在辊上下安装冷风管；一种是用轴流风机对出窑的制品直接用冷风吹。

3.用VisualBasic组装CAD图形

3.1用AutoCAD组装窑体总图所解决的关键问题[5]-[7]

使用AutoCAD进行绘图，在进行绘图前必须先做好一些准备工作，准备工作做得好将给接下来的设计工作带来很大方便，也就是说用AutoCAD须遵守一些基本的作图原则，同样在本设计中也必须遵守以下原则：

①作图步骤：

设置图幅→设置单位及精度→建立若干图层→设置对象样式→开始绘图。

②绘图始终使用1：

1比例。

为改变图样的大小，可在打印时于图纸空间内设置不同的打印比例。

③为不同类型的图元对象设置不同的图层、颜色及线宽，而图元对象的颜色、线型及线宽都应由图层控制（BYLAYER）。

④需精确绘图时，可使用栅格捕捉功能，并将栅格捕捉间距设为适当的数值。

⑤不要将图框和图形绘在同一幅图中，应在布局（LAYOUT）中将图框按块插入，然后打印出图。

⑥对于有名对象，如视图、图层、图块、线型、文字样式、打印样式等，命名时不仅要简明，而且要遵循一定的规律，以便于查找和使用。

⑦将一些常用设置，如图层、标注样式、文字样式、栅格捕捉等内容设置在一图形模板文件中（即另存为*.DWF文件），以后绘制新图时，可在创建新图形向导中单击"使用模板"来打开它，并开始绘图。

在本设计中我都大致遵守了以上原则，而以上原则也基本上概括了AutoCAD的一些基本作图功能，在本设计中所用到的一些基本功能也能够通过以上原则得以反映，因此我打算结合以上作图原则，本设计的一些特点对在本设计中用到的一些作图功能加以说明。

首先在绘图前得先设置图幅、单位及精度，这可以通过