120 x120方坯連鑄拉矯機畢業(yè)設計

1、重慶科技學院畢業(yè)設計（論文） 題 目 120x120方坯連鑄機拉矯機設計 學 院 機械與動力工程學院 專業(yè)班級 學生姓名 學號 指導教師 職稱 講 師 評閱教師 職稱 2015年 6 月 14日摘 要連鑄即為連續(xù)鑄鋼的簡稱。在鋼鐵廠生產(chǎn)各類鋼鐵產(chǎn)品過程中，使用鋼水凝固成型有兩種方法：傳統(tǒng)的模鑄法和連續(xù)鑄鋼法。而在二十世紀五十年代在歐美國家出現(xiàn)的連鑄技術(shù)是一項把鋼水直接澆注成形的先進技術(shù)，連鑄技術(shù)具有大幅提高金屬收得率和鑄坯質(zhì)量，節(jié)約能源等顯著優(yōu)勢。本文主要介紹了方坯連鑄機的優(yōu)越性以及發(fā)展狀況，并對方坯連鑄拉矯設備的種類進行了描述。本文主要的研究對象是方坯連鑄機拉矯機，如果要確定其工藝參數(shù)，必須

2、要先確定方坯連鑄機在工作過程中的相關(guān)工藝參數(shù)，因此本文首先研究了方坯連鑄機的相關(guān)工藝參數(shù)。在確定了方坯連鑄機的相關(guān)參數(shù)后，為接下來研究拉矯設備提供了許多理論依據(jù)。 對于方坯連鑄拉矯設備的研究主要是根據(jù)連鑄設備中的各部分所受的力以及拉矯機在工作過程中的力能參數(shù)，對其進行結(jié)構(gòu)設計，對主要的零部件進行受力分析和強度計算校核，并針對原設備制造、維護方面的薄弱環(huán)節(jié)加以改進。關(guān)鍵詞：連續(xù)鑄造 拉矯機 強度計算 校核 ABSTRACTContinuous casting machine. After determining the relative parameters of billet continuo

3、us casting machine, it provides a lot of theoretical basis for the study of the tension leveling equipment. casting method and continuous casting method. Continuous casting technology of appeared in the fifties of the 20th century in Europe and the United States is a directly pouring molten steel fo

4、rming of advanced technology, continuous casting technology has a substantial increase in the metal yield and quality of casting billet, energy conservation, a significant advantage. This paper mainly introduces the advantages and development of the billet continuous casting machine, and describes t

5、he type of the billet continuous casting equipment. In this paper, the main research object is square billet continuous casting machine straightening machine, if you want to determine the process parameters must be to determine the billet continuous casting machine in working process parameters. The

6、refore, this paper studies the relevant technological parameters of billet continuous casting machine. After determining the relative parameters of billet continuous casting machine, it provides a lot of theoretical basis for the study of the tension leveling equipment.For billet continuous casting

7、straightening equipment research is mainly according to the parts of continuous casting equipment by force and straightening machine in working process of force energy parameters, the structure design and of the main parts for force analysis and strength calculation, and the original equipment manuf

8、acture, maintenance of weak links to be improved.Keywords:Continuous casting; Tension leveling machine; Intensity calculation; Check目錄摘要IABSTRACTII第1章 緒論11.1 連續(xù)鑄鋼的優(yōu)越性11.2 國外連鑄的發(fā)展情況11.3 我國方坯連鑄的發(fā)展情況21.4 方坯連鑄機生產(chǎn)工藝與主要設備描述3第2章 方案的確定32.1 方案一：剛性引錠桿用拉矯機42.1.1 二輥分別傳動自矯直式拉矯機42.1.2 集中傳動的三輥拉轎機42.2 方案二：撓性引錠桿用拉矯機

9、52.2.1 上輥傳動組合式拉矯機52.2.2 整體機架上輥傳動五輥式拉矯機62.2.3 整體機架下輥傳動五輥式拉矯機92.3 確定方案8第3章 方坯連鑄機主要工藝參數(shù)的確定93.1 弧形連鑄機弧形半徑的計算93.2 拉速的確定103.3冶金長度的計算10 3.4鋼包允許的最大澆注時間113.5 連鑄機流數(shù)的確定113.6 連鑄機的年生產(chǎn)能力計算11第4章 拉矯機相關(guān)參數(shù)的計算134.1 方坯連鑄機的拉坯阻力134.1.1 鑄坯在結(jié)晶器內(nèi)的摩擦阻力134.1.2 鑄坯通過二冷區(qū)的阻力134.1.3 計算推動鑄坯使之完成矯直功的力144.1.4 拉矯機各運動部件的摩擦阻力154.2 裝引錠桿時拉

10、矯機的阻力及功率174.3 電動機類型的選擇17第5章 二級減速器設計185.1分配傳動比19 5.2一級行星減速器的設計計算195.3 二級減速器蝸輪蝸桿減速器的設計計算245.3.1 選擇蝸桿類型確定中心距245.3.2 基本參數(shù)的選擇255.3.3 幾何尺寸計算255.4減速器的維護與潤滑295.4.1 減速器的維護295.4.2 減速器的潤滑29第6章 驅(qū)動輥的設計校核296.1 求出軸上的功率P轉(zhuǎn)速n和轉(zhuǎn)矩T306.2 按彎扭合成強度條件計算316.2.1 軸上受力分析316.2.2 求出各支承處的水平支反力和垂直反力326.2.3 作彎矩和扭矩圖346.2.4 按彎扭合成應力校核軸

11、的強度35第7章 軸承的校核36第8章 原設備制造、維護方面的薄弱環(huán)節(jié)及改進措施37總結(jié)38致謝39參考文獻401. 緒論1.1 連續(xù)鑄鋼的優(yōu)越性連鑄過程是在連續(xù)狀態(tài)下，鋼液釋放顯熱和潛熱，并逐漸凝固成一定形狀鑄坯的工藝過程。鋼在這種由液態(tài)向固態(tài)轉(zhuǎn)變過程中，體系內(nèi)存在有動量、熱量和質(zhì)量的傳輸過程，存在相變、外力和應力引起的變形等過程，所有這些過程均十分復雜，往往耦合進行或相互影響。與模一初軋開坯工藝相比，連鑄工藝具有如下優(yōu)點： （1)簡化了鑄坯生產(chǎn)的工藝流程，省去了模鑄工藝的脫模、整模、鋼錠均熱和開坯工序。流程基建投資可節(jié)省40，占地面積可減少30，操作費用可節(jié)省40，耐火材料的消耗可減少15

12、 。 （2)提高了金屬收得率，集中表現(xiàn)在兩方面一是大幅度減少了鋼坯的切頭切尾損失；二是可生產(chǎn)出的鑄坯最接近最終產(chǎn)品形狀，省去了模鑄工藝的加熱開坯工序，減少金屬損失?？傮w講，連鑄造工藝相對模鑄工藝可提高金屬收得率約9。 （3)降低了生產(chǎn)過程能耗，采用連鑄工藝，可省去鋼錠開坯均熱爐的燃動力消耗，可節(jié)省能耗1/41/2。（4）提高了生產(chǎn)過程的機械化、自動化水平，節(jié)省了勞動力，為提高勞動生產(chǎn)率創(chuàng)造了有利條件，并可進行企業(yè)的現(xiàn)代化管理升級。1.2 國外連鑄的發(fā)展情況 1）連鑄坯的噸數(shù)與總鑄坯(錠)的噸數(shù)之比叫做連鑄比，它是衡量一個國家或一個鋼鐵工廠生產(chǎn)發(fā)展水平的重要標志之一，也是連鑄設備、工藝、管理以及

13、和連鑄有關(guān)的各生產(chǎn)環(huán)節(jié)發(fā)展水平的綜合體現(xiàn)。(1)目前國外的常規(guī)連鑄生產(chǎn)已趨成熟，連鑄機的作業(yè)率普遍大于80，大型板坯連鑄機連鑄約100200萬t鋼才漏鋼一次，已基本可生產(chǎn)無缺陷鑄坯(包括合金鋼)。而中國連鑄機生產(chǎn)穩(wěn)定性較差，事故相對較多，作業(yè)率還偏低，鑄坯質(zhì)量還有一定的差距。 2）近終形連鑄連軋技術(shù)在國外已產(chǎn)業(yè)化或加快產(chǎn)業(yè)化步伐。目前，國外已投產(chǎn)和在建中的薄板坯連鑄連軋生產(chǎn)線約有50多套，薄帶連鑄已建多臺工業(yè)試驗機組，預計不久將實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化。而中國還處于起步階段 3）國外高效連鑄技術(shù)進一步發(fā)展。國外低碳板坯速普遍大于2m/min，最高可達3.0m/min；130mm130mm和150mm150m

14、m低碳方坯最大2 連鑄生產(chǎn)設備。 4）連鑄機的發(fā)展大致經(jīng)歷了立式立彎式弧形超低頭形水平等幾個階段。每次新機型的出現(xiàn)，說明了技術(shù)的進步。但每種機型都各有其特點，有它的最適應的范圍，還沒有一種機型完全取代其它機型的趨勢。目前，連鑄機除滿足產(chǎn)量要求外，從生產(chǎn)率、鑄坯品種質(zhì)量、鑄坯斷面、降低連鑄機高度、節(jié)省基建和設備投資等方面 綜合分析，以弧形連鑄機較為優(yōu)越，它是應用的主要機型。但板坯連鑄機的總趨向是用直弧型替代弧型，以消除可減輕鑄坯內(nèi)弧側(cè)夾雜物積聚問題。據(jù)悉，日本NKK已將所有板坯連鑄機改為直弧型。 連鑄生產(chǎn)所用設備通?？煞譃橹黧w設備和輔助設備兩大部分。主體設備主要包括： （1）澆鑄設備一鋼包運輸設

15、備、中間包及中間包小車或旋轉(zhuǎn)臺 （2）結(jié)晶器及其振動裝置 （3）二次冷卻裝置(小方坯連鑄機、大方坯連鑄機和板坯連鑄機有很大差別) （4）拉坯矯直機設備一拉坯機、矯直機、引錠鏈、脫錠與引錠子鏈存放裝置； （5）切割設備一火焰切割機與機械剪切機等。輔助設備主要包括：1.出坯及精整設備一輥道、推(拉)鋼機、翻鋼機、火焰清理機等；2.工藝設備一中間包烘烤裝置、吹氬裝置、脫氣裝置、保護渣供給與結(jié)晶器潤滑裝置等；3.自動控制與測量儀表一結(jié)晶器液面測量與顯示系統(tǒng)、過程控制計算機、測溫、測重、測長、測速、測壓等儀表系統(tǒng)。1.3 我國方坯連鑄的發(fā)展情況 我國是在煉鋼生產(chǎn)中研究、應用連鑄技術(shù)較早的國家之一。20世

16、紀50年代中期，當連鑄技術(shù)在前蘇聯(lián)、英國、意大利、加拿大等國進入工業(yè)性試驗階段時，我國即著手進行試驗研究工作。 1956年我國在當時的重工業(yè)部鋼鐵綜合研究所建成了直徑80的圓坯半連鑄試驗裝置。 1957年在上海鋼鐵公司中心試驗室建成一臺高架立式方坯連鑄機； 1958年在唐山鋼鐵廠建成了第一臺工業(yè)生產(chǎn)的立式連鑄機，同年在重慶第三鋼鐵廠建成投產(chǎn)一臺兩機兩流，配合30轉(zhuǎn)爐，澆鑄175250矩形坯的立式連鑄機。 1960年在唐山鋼鐵廠建成一機一流，配合5轉(zhuǎn)爐澆鑄150150小方坯的立式連鑄機。我國發(fā)展的連鑄機型大多為立式連鑄機，生產(chǎn)效率低。因此，我國連鑄生產(chǎn)的發(fā)展極其緩慢，到1978年我國的鋼產(chǎn)量為3

17、178萬，其中平爐鋼1127萬，占總產(chǎn)鋼量的35.46%，連鑄比僅為3.5%。為了改變我國連鑄生產(chǎn)發(fā)展的落后狀況，1974年，我國從原西德施羅德西馬克和德馬克公司引進了3套弧形板坯連鑄機。 1980年，我國又與原西德曼內(nèi)斯曼德馬克公司簽訂了引進小方坯連鑄設備及技術(shù)轉(zhuǎn)讓與合作制造合同，在國內(nèi)增建一批旨在澆鑄9090，120120及150150供成品軋機一火成材使用的小方坯連鑄機。上述即是我國設備發(fā)展情況。 隨著鋼鐵工業(yè)的發(fā)展，我國方坯連鑄生產(chǎn)技術(shù)也得到了迅速的發(fā)展。我國鋼產(chǎn)量呈直線增加；連鑄機總臺數(shù)已由1979年的24臺增加到1995年的247臺，截止1995年底，我國已經(jīng)建成投產(chǎn)方坯連鑄機近2

18、00臺，能力約為3000萬/年，1995年實際方坯產(chǎn)量達2500萬以上。 現(xiàn)代化轉(zhuǎn)爐(電爐)二次冶金(精煉)連鑄三位一體技術(shù)的發(fā)展推動了我國工業(yè)迅速、穩(wěn)定的增長。對鋼鐵工業(yè)的節(jié)能降耗、提高成材率做出重大貢獻。1.4 方坯連鑄機生產(chǎn)工藝與主要設備描述 連續(xù)鑄鋼所用的生產(chǎn)設備，實際上是包括在連鑄作業(yè)線上的一整套機械設備，通?？煞譃橹黧w設備和輔助設備兩大部分，主體設備包括有：澆鑄設備-盛鋼桶運載設備中間罐及中間罐小車或旋轉(zhuǎn)臺；結(jié)晶器及振動裝置，二次冷卻支導裝置，如在弧形連鑄設備中采用結(jié)晶器時，需設頂彎裝置，拉坯矯直設備拉矯機、矯直機、引錠鏈、脫錠與引錠鏈存放裝置，切割設備火焰切割機與機械修剪機，擺布

19、剪切機步進式剪切機等），輔助設備有：出坯及精準設備輥道，（拉）推鋼機、翻鋼機、火焰清理機等；工藝性設備中間罐烘烤裝置、吹氬裝置、脫氣裝置，保護渣供給與結(jié)晶器潤滑裝置等，自動控制與測量儀表結(jié)晶器液面測量與顯示系統(tǒng)、過程控制計算機、測量、測重、側(cè)長、測速、測壓等儀表系統(tǒng)。 在連續(xù)助攻的發(fā)展過程中，連續(xù)鑄鋼設備連鑄機先后出現(xiàn)了立式連鑄機，力彎式鑄鋼機（直弧形、全弧形、弧形多點矯直、超低頭型）水平式連鑄機，如圖1所示。圖1 各種形式連鑄機2.方案的確定2.1 方案一：剛性引錠桿用拉矯機 剛性引錠桿用拉矯機最大特點是必須有脫引錠頭功能，因為剛性引錠桿不可能通過切割機。由于矯直輥要抬起脫引錠頭，則其下輥就

20、沒有拉坯功能，所以一般不設后輥，而拉坯只能靠前面一對輥，必須上下輥都是主動輥。此類拉矯機也可用于撓性引錠桿連鑄饑。2.1.1 二輥分別傳動自矯直式拉矯機二輥分別傳自矯直式拉矯機是典型的剛性引錠桿用拉矯機。如圖2.11前面一對拉輥(1、2)自帶一套傳動裝置，包括直流電動機、制動器、減速機等由于位置所限，上輥直立安裝，下輥水平安裝，采用液壓缸壓下，中下輥不傳動輥6只起脫引錠頭作用,般工作中均呈抬起狀態(tài)。鑄坯在脫引錠頭后被上輥壓下，在切割前因鑄坯自重得到矯直。 圖2.1-1二輥分別傳動自矯直式拉矯機 1一傳動下拉輥；2一傳動上拉輥；3壓下液壓缸；4一機架； 5脫引錠壓下缸；6一脫引錠桿輥；7中下輥。

21、2.1.2 集中傳動的三輥拉轎機 這種拉矯譏結(jié)構(gòu)如圖2.12集中傳動裝置安裝在上部平臺上，由直流電動機1、制動器、雙出軸減速機2組成，由此傳出兩支從動軸，連接通往上、下拉輥6、7的萬向聯(lián)軸器3。兩拉輥軸裝有蝸輪減速機，其蝸桿軸與萬向聯(lián)袖器相接，上拉輥6與脫引錠頭輥8的支架上均裝有壓下液壓缸1、5，其中液壓缸5行程大，以便脫去引錠頭，拉輥裝在弧形切點上。遠距離安裝的集中傳動裝置，有改善環(huán)境條件的優(yōu)點。由于采用剛性引錠桿，安裝集個傳動裝置的平臺同時也是引錠扦放平時操作引錠仟頭部的工作平臺。 圖2.12 集中傳動三輥拉矯機 1一直流電動機；2雙出軸減速器；3萬向接軸；4、5 壓下液壓缸；6上拉輥;

22、7下拉輥; 8-脫引錠頭輥；9-機架2.2 方案二：撓性引錠桿用拉矯機2.2.1 上輥傳動組合式拉矯機這種型式的拉矯機是我國八十年代引進，廣泛應用的一種機型，如圖2.1-1共五輥，兩上輥傳動，前、后兩機架為標準型式，結(jié)構(gòu)均相同，優(yōu)點是制造方便，備件簡單這臺拉矯機開發(fā)了我國小方坯拉矯機設計思路，如用鏈條傳動拉輥，采用氣功壓下，第一對輥布置在連鑄機基本弧切點上。該機缺點是氣缸和電機防護較差。但維護好仍能正常工作，國內(nèi)仍有不少企業(yè)使用這種機型，也不乏使用較好的事例。 圖2.2l 上輥傳動組合式拉矯機1一立式直流電動機；2聯(lián)軸器；3一齒輪箱；4一傳動鏈； 5上輥；6一下輥；7；8一底座。2.2.2 整

23、體機架上輥傳動五輥式拉矯機 采用上輥傳動，拉坯輥布置在鑄機弧形切點上，采用臥式直流電動機，如圖2.1-2整個傳動裝置采用隔熱裝置保護上輥是通過鏈條傳動。每個上輥設二個壓下氣缸，安裝在拉矯機下部并有水冷罩防護。其特點是采用整體機架，檢修時只需更換輥子及傳動裝即可。 圖2.2- 2 整體機架五輥式拉矯機 1傳動裝置；2一上輥；3壓下氣缸4一下輥，5一機架2.2.3 整體機架下輥傳動五輥式拉矯機該拉矯機采用整體機架，拉坯輥布置在鑄機弧形切點上，如圖2.1-3，上輥均不傳動，只起壓緊和矯直作用，每個上輥均有二個壓下氣缸(1、4)。該機特點是采用集中傳動，傳動裝置通過萬向聯(lián)軸器從鑄機的兩側(cè)遠距離傳入，再

24、通過鏈條帶動下拉輥5。傳動軸有兩個位置，表示在多流連鑄時傳動裝青可以錯開布置，而后面下輥9是通過鏈條與前下輥5聯(lián)結(jié)。這種下輥傳動的拉矯機值得注意的問題是：下輥拖動鑄坯是靠上輥壓下力才產(chǎn)生驅(qū)動鑄坯的摩擦力，因而在矯直輥下面的下輥，只有在矯直輥克服鑄坯的矯直反力后，才能產(chǎn)生驅(qū)動鑄坯的摩擦力。所以氣缸壓在上輥的力要比上輥傳動的拉矯機更大一些。 下輥傳動的拉矯機優(yōu)點是：需要升降移動的上輥簡化了；固定的下輥安裝傳動裝置也較方便，有利于采用集中傳動；傳動裝置距熱源較遠，壽命長，維護方便。 圖2.2- 3 下輥傳動五輥拉矯機 1后壓下氣缸；2矯直輥；3拉坯輥；4壓下氣缸；5一拉坯輥 6鏈傳動；7一機架；8一

25、中下輥；9一傳動下輥。2.3 確定方案：經(jīng)比較最終選用方案二中的整體機架上輥傳動五輥拉矯機 圖2.3 五輥拉矯機1減速器；2一電動機；3一上輥架；4機架；5一水冷隧道； 6自由輥；7防護罩；8一傳動輥；9 脫錠油缸；10壓下油缸拉矯機的結(jié)構(gòu)如圖2.3所示： 這種拉矯機的型式為整體機架五輥拉矯機。這是近年來在總結(jié)以往方坯連鑄機在設計、制造、使用中的成功經(jīng)驗，以及所暴露出的問題的基礎上設計制造出的一種新型拉矯機。在國內(nèi)一些引進及國產(chǎn)的方坯連鑄機中，都有成功的使用經(jīng)驗。整體機架五輥拉矯機與傳統(tǒng)的方壞拉矯機相比，具有以下特點：1）采用兩點矯直技術(shù)，提高濤坯的質(zhì)量；2）在整個拉矯機區(qū)域內(nèi)。設置水冷隧道，

26、使鑄坯在隧道內(nèi)運行，提高了對鑄坯輻射熱的防護能力；3）設置三個傳動輥(兩個上輥，一個下輥) ，具有足夠的拉還能力。同時，通過增減傳動輥的數(shù)目(最多可有四個傳動輥)，拉矯機可以適用于9090毫米至280300毫米各種斷面的鑄坯；4）傳動電動機采用近年來通常使用的交流變頻調(diào)速電動機，簡化了電控系統(tǒng)的維修工作；5）可用于使用撓件引錠桿的連鑄機，還可用于使用剛性引錠桿的連鑄機；6）結(jié)構(gòu)緊湊，適用于流間距1000毫米的多流方坯連鑄機；7）所有部件都安裝在個機架上，可以方便的整體更換，；離線檢修，提高拉矯機的作業(yè)率及維修性能。3. 方坯連鑄機主要參數(shù)的確定設計參數(shù)：典型鋼種： 45方坯截面尺寸：120*1

27、20/mm 拉坯速度：2.5 -3.0m/min 鑄機半徑 ： 8m3.1 弧形連鑄機弧形半徑的計算 連鑄機鑄坯外弧的曲率半徑(m)。依據(jù)下列三個因素確定：按鑄坯進入拉矯機以前全部凝固完畢的條件確定；按鑄坯在矯直時所允許的表面延伸率確定；按弧形結(jié)晶器的最小允許半徑確定。按經(jīng)驗公式計算： 連鑄機圓弧半徑R=KD 其中K為系數(shù)，對于生產(chǎn)普碳鋼及低合金鋼的方坯連鑄機K取3040。D為鑄坯厚度m,D取0.12m。R要在算出后，考慮已投產(chǎn)的連鑄機的經(jīng)驗參數(shù)，綜合考慮確定.R=(3040)D=300.12400.12=3.64.8 取R=4.5m 3.2 拉速的確定連鑄機的拉速的確定主要取決于以下幾個原則

28、：1.選取連鑄機的拉速必須在所澆鋼種的允許范圍之內(nèi)，確保產(chǎn)品質(zhì)量。2.以滿足鋼種產(chǎn)量的要求為前提，選取的拉速考慮和冶煉設備的生產(chǎn)周期匹配。3.連鑄機拉速要考慮鑄坯斷面尺寸、弧形半徑、冶金長度和鑄機結(jié)構(gòu)特性等因素。 （3-1） 式中： -結(jié)晶器內(nèi)凝固系數(shù)mm/min1/2;取20； -結(jié)晶器有效長度取0.85m =10.2 計算得出：3.27 mmin 工作拉速為理論拉速的85左右，確定工作拉速為2.8mmin。3.3 冶金長度的計算冶金長度為連鑄機的機身長度，指從結(jié)晶器鋼液面到拉矯機最后一對輥子中心線的長度。 （3-2） 式中 ： 鑄坯液心長度，m D鑄坯厚度，mm 最大拉坯速度，mmin K

29、綜合凝固系數(shù)， 取32計算出冶金長度=9.84m3.4鋼包最大澆鑄時間 （3-3） 式中：-鋼包最大允許澆注時間，min G-鋼包的容量，60t f-質(zhì)量系數(shù)，45鋼，取f=14 計算出min3.5 連鑄機流數(shù)的確定 計算公式： （3-4） 式中 G-鋼包容量,60t; t-鋼包澆注時間min,一般t，t取推薦值50min; S-鑄坯斷面面積,0.0144; V-此斷面下的工作拉速,2.8m/min; -鑄坯密度，7.8t/. 計算出n=3.82 取n=4流3.6 連鑄機年產(chǎn)量的計算 （3-5）式中 -每流澆鑄能力，t/min F-鑄坯斷面積， V-拉速，m/min -鑄坯密度， 2）澆鑄周期

30、T （3-6） 式中 T-澆鑄周期，min -澆鑄時間，min -準備時間， 取33min G-鋼包鋼液量，60t N-平均每次連澆爐數(shù) 取N=2 聯(lián)合公式（1）（2）得T=80min3)連鑄機的年產(chǎn)量 （3-7） 式中 連鑄機年產(chǎn)，噸/年 G-鋼包鋼液量，60t N-平均每次連澆爐數(shù) 取N=2 -連鑄坯收得率，取95% -連鑄機年作業(yè)率，取80% T-澆鑄周期時間，h計算出=32608噸 4. 拉矯機相關(guān)參數(shù)的計算4.1 方坯連鑄機的拉坯阻力 方坯連鑄機的拉坯阻力F包括：鑄坯在結(jié)晶器內(nèi)的摩擦阻力F1，鑄坯通過二冷區(qū)時的阻力F2，推動鑄坯使之完成矯直功的推力F3，及拉矯機各運動部件的摩擦力F4

31、，分別計算如下:4.1.1鑄坯在結(jié)晶器內(nèi)的摩擦阻力摩擦阻力與結(jié)晶器的錐度、制造安裝的精度、結(jié)晶器的運行情況及振動方式有關(guān)，由于影響因素較多，很難精確計算，設計時，一般只用經(jīng)驗公式計算鑄坯在結(jié)晶器中運動的摩擦阻力，并采用較大的摩擦系數(shù)用于補償其他阻力的存在，此阻力參照實測數(shù)據(jù)決定。查冶煉機械設計方法按經(jīng)驗值近視確定F1=6000N4.1.2 鑄坯通過二冷區(qū)的阻力方坯在二冷區(qū)的阻力包括：鑄坯與導向裝置的摩擦力及鑄坯自重引起的下滑力。從鑄機的弧線部分區(qū)一小段單元鑄坯，其位置角為，包角為， 重量為 （4-1） 式中：A-鑄坯斷面積；0.0144 R-鑄機外弧半徑；R=4.5m -鑄坯密度；取=0.07

32、N/.把力q分解為徑向力及切向力， （4-2） sin （4-3） 徑向力對導向裝置的摩擦力為: cos (4-4) -鑄坯在導向裝置中的摩擦系數(shù)，取 =0.3鑄坯在二冷區(qū)內(nèi)的阻力為： (4-5) 因為1 ，所以是負值，即鑄坯還能向下滑動。已知鑄機外弧半徑R=4.5m， B=H=120mm =0.3 A=BH 所以代入數(shù)據(jù)計算得=-3175N4.1.3 計算推動鑄坯使之完成矯直功的力被矯直的方坯處于完全凝固的彈塑性狀態(tài)。其矯直力矩為： （4-6） 式中：-鑄坯在高溫狀態(tài)下的屈服極限； -鑄坯邊長推動鑄坯進行矯直的轉(zhuǎn)矩，等于推力F3對圓弧中心點的轉(zhuǎn)矩，此轉(zhuǎn)矩等于鑄坯的矯直力矩，即： （4-7）

33、則 查連鑄手冊取材料為45鋼在1000攝氏度情況下=35N/ 鑄機外圓弧半徑R=4.5m,鑄坯邊長h=120mm所以帶入數(shù)據(jù)計算得 F3=3780N4.1.4 拉矯機各運動部件的摩擦阻力計算拉矯機各運動部什的摩擦阻力,(如圖31所示的五輥拉矯機)，假定拉坯力由A D兩輥承擔，矯直力由A B及C三輥承擔,且A D兩輥承擔的拉坯力為： （4-8）由上而求得的 F1=6000N =-3175N F3=3870N代入公式計算得=6695N為產(chǎn)生上式拉坯力，作用在A,D兩棍的壓力為： （4-9） 式中 -拉輥與鑄坯間的摩擦系數(shù)，取=03所以11158.3N由A B C三輥矯直鑄坯時，A及C輥的壓力為：

34、（4-10） 已知鑄坯邊長A=120mm，45鋼在1000情況=35N)所以代入數(shù)據(jù)計算得：12600NB輥的壓力為： （4-11）E輥在理論上不承受壓力。由上列各種壓力產(chǎn)生的總摩擦力為： （4-12）式中：-輥子直徑；取360mm d-軸頸直徑；取150mm -鑄坯與輥子間滾動摩擦系數(shù)，取=3mm -輥子軸承的摩擦系數(shù)，滾動軸承，則=0.005上面求得：11158.3N ,12600N , =25200N所以代入數(shù)據(jù)計算得 =1599.76N連鑄機拉熱坯時的拉坯總阻力為上述各個阻力之和，即上面求得 F1=6000N =-3175N F3=3780N =1599.76N帶入數(shù)據(jù)得 8204.7

35、6N拉熱坯時計算的驅(qū)動電機功率為： (KW) （4-13） 式中： -拉坯速度(ms) -拉矯機傳動總效率。已上求得=8204.76N 又已知拉矯機拉坯速度=2.8m/min , =0.716所以代入數(shù)據(jù)得 KW =1.04KW式中 - 考慮電壓不穩(wěn)定，國產(chǎn)電機質(zhì)量不穩(wěn)定，以 及 工 作 環(huán) 境 等 因 素 ； 取 =24.2 裝引錠桿時拉矯機的阻力及功率 方坯連鑄機一般都是從下往上裝引錠桿，此時引錠桿在二冷區(qū)的阻力和引錠桿的下滑力都是向下的?？捎蒙鲜龅挠嬎惴椒▉碛嬎阊b引錠桿的阻力及功率。（1）其阻力計算方法是： （4-14）式中 A-引錠桿斷面面積，144 R-連鑄機弧形面積半徑，450cm

36、 -引錠桿材料密度， -引錠桿與二冷支導裝置的摩擦系數(shù)，取=0.15 -引錠桿與拉輥，輥道輥子間的摩擦系數(shù)，取=0.04 -引錠桿總長，900cm -引錠桿在二冷支導坯段走過的角度 1.396弧度（） 計算出=50571N（2） 裝引錠桿時的傳動功率 （4-15）式中 -裝引錠桿時的速度，6m/min計算出=7.23KW 比較和,故取其中的較大者作為靜功率來選用電動機4.3 電動機類型的選擇電動機額定轉(zhuǎn)速是根據(jù)生產(chǎn)機械的要求而選定的。在確定電動機額定轉(zhuǎn)速時，必須考慮機械減速機的傳動比值，兩者相互配合，經(jīng)過技術(shù)、經(jīng)濟全而比較才能確定。通常電動機轉(zhuǎn)速不低與500r/min，因為當功率一定時，電動機

37、的轉(zhuǎn)速愈低，則其尺寸愈大，價格愈貴，而且效率也較低，如選用高速電動機，勢必加大機械減速機構(gòu)的傳動比，致使機械傳動部分復雜起來。對于冶金機械，工作速度較低，經(jīng)常處于頻繁地正反轉(zhuǎn)運行狀態(tài)，為縮短正反轉(zhuǎn)過渡時間，提高生產(chǎn)效率，降低消耗并減少噪聲節(jié)省投瓷，應選擇適當?shù)牡退匐妱訖C，為防止裝引錠桿時的推力不足和防止漏鋼現(xiàn)象，結(jié)合其工作環(huán)境上綜合考慮：故選用應用于冶金機械的變頻調(diào)速三相異步電動機Y180L-8，額定功率是11kw,同步轉(zhuǎn)速是750r/min，效率0.8。5. 減速器設計5.1分配傳動比已知拉坯速度= 3.27mmin，輥子直徑D= 300mm電動機轉(zhuǎn)速，則得i=216。考慮到拉矯機的實際情況

38、及現(xiàn)場安裝等問題，故一級減速器用行星齒輪減速器，二級用蝸輪蝸桿減速器。因為行星齒輪減速器結(jié)構(gòu)原因,單級減速最小為3,最大一般不超過10,常見減速比為:3.4.5.6.8.10所以取=8,=27。5.2 一級行星齒輪減速的設計計算（1） 計算輸出轉(zhuǎn)速輸入轉(zhuǎn)速=750r/min,i=8,輸出轉(zhuǎn)速=93.75r/min(2) 選擇齒輪材料 太陽輪，20CrNi2MoA,滲碳淬火回火，表面硬度57-61HRC 行星輪，20CrNi2MoA,滲碳淬火回火，表面硬度57-61HRC 內(nèi)齒圈，42CrMo,調(diào)制處理，表面硬度262-362HRC（3） 確定各主要參數(shù)1. 傳動比i=82. 行星輪數(shù)目=33.

39、 載荷不均衡數(shù)目低速級采用太陽輪浮動的均載機構(gòu)，取=1.15=1+1.5(-1)=1.225 （5-1）4. 配齒計算太陽輪齒數(shù)在推薦值20-40中選，取=21C=56 （5-2）=C=147 （5-3） （5-4）為適應變位需要，初選=62,盡可能使/及/無公約數(shù)。故太陽輪齒數(shù)=21，齒圈齒數(shù)=145，行星輪數(shù)齒數(shù)=62（5） 齒輪模數(shù)m和中心距a按公式，計算太陽輪分度圓直徑 （5-5）式中-齒數(shù)比，=62/21=2.95 -使用系數(shù)為中等沖擊，故取1.25 -綜合系數(shù)，取2 -太陽輪單個齒輪傳遞的扭矩=（/）9550 （5-6） =1.15/3 =398.6N.M其中：-行星齒輪傳動效率，

40、取=0.98 -齒寬系數(shù)暫取0.56 =1450帶入式： （5-7） =768 =81.3mm模數(shù)m: m=81.3/21=3.87mm,取m=4mm =166mm （5-8） 則取=170mm,又應m/=0.0235 b=0.56=47.04mm （5-9） 取b=50mm 行星輪齒寬:=50mm 太陽輪齒寬: =58mm (6) 計算變位系數(shù)采用外嚙合角變位1. a-c傳動嚙合角：因cos=/a=166/170=0. （5-10）所以=變位系數(shù)= （5-11） =（21+62） =1.08中心距變動系數(shù)y y=(170-166)/4=1 （5-12）齒頂高降低系數(shù) =-y=1.08-1=0

41、.08 （5-13）分配變位系數(shù)選=0.5，故=-=0.582. c-b傳動因為采用高位變位，故有=，所以=0.58中心距變動系數(shù)y：，=0 （5-14） y=03. 齒輪其他主要尺寸計算分度圓：d= (5-15)齒頂圓： (5-16)齒根圓： (5-17)基圓直徑：=d (5-18)齒頂高系數(shù)：（太陽輪，行星輪）=1，內(nèi)齒輪=0.8頂隙系數(shù)：（太陽輪，行星輪）=0.4，內(nèi)齒輪=0.25帶入上組公式計算：太陽輪分度圓直徑：=421=84mm行星輪分度圓直徑：=462=248mm內(nèi)齒輪分度圓直徑：=4145=580mm太陽輪齒根圓直徑：=76mm行星輪齒根圓直徑：=241.44mm內(nèi)齒輪齒根圓直

42、徑：=577.6mm太陽輪齒頂圓直徑：=95.36mm行星輪齒頂圓直徑：=260.64mm內(nèi)齒輪齒頂圓直徑：=594mm齒寬b: 受機床加工范圍限制，取b=50,=0.56,=0.29以上數(shù)據(jù)及公式均查自漸開線齒輪行星傳動的設計與制造。5.3 蝸輪蝸桿減速器的設計計算5.3.1選擇蝸桿類型確定中心距 考慮到上作環(huán)境及其他問題，選用TOP型蝸桿傳動，其承載能力計算： 根據(jù)機械設計手冊第3卷，當傳動符合圖14-4-17和圖14-4-18之條件時，蝸桿傳遞的功率: (5-19) = =7.52KW當傳動為其他條件時，蝸桿軸的計算功率: （520）式中 分別為傳動類型系數(shù)，工作情況系數(shù)，加工質(zhì)量系數(shù)和蝸輪材料系數(shù)，查表14-4-30知：TOP型蝸桿 =1.0晝夜連續(xù)平穩(wěn)上作 =1.0 7級精度 =1.0 選擇材料，蝸輪， 則 代入數(shù)據(jù)計算得 (5-21)查環(huán)而蝸桿許用功率線圖144-17得中心距a=260mm左右5.3.2 基本參數(shù)的選擇 蝸桿頭數(shù) 蝸輪齒數(shù) 而i =20則54 蝸桿分度圓直徑按表14 -4 -22知=0.36a=97.2mm,取=100mm。 蝸輪分度圓直徑 代入數(shù)據(jù)得 蝸輪端面模數(shù) 代入數(shù)據(jù)得 ，取=8mm 5.3.3幾何尺寸計算 蝸輪分度圓直徑=420 蝸輪端面模數(shù) =8 徑向間隙 代入數(shù)據(jù)得 齒頂高 代