90t轉(zhuǎn)爐傾動(dòng)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)

遼寧科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)第64頁P(yáng)AGE90噸轉(zhuǎn)爐傾動(dòng)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)摘要在冶金轉(zhuǎn)爐設(shè)備中。傾動(dòng)機(jī)構(gòu)是實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)爐煉鋼生產(chǎn)的關(guān)鍵設(shè)備之一，其配置形式可分為落地式、半懸掛式、和全懸掛式。此文的主要內(nèi)容是介紹帶有扭力桿緩沖止動(dòng)裝置的90噸全懸掛式轉(zhuǎn)爐傾動(dòng)機(jī)構(gòu)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)：首先對(duì)國內(nèi)外煉鋼生產(chǎn)設(shè)備及其發(fā)展情況進(jìn)行簡介。確定柔性傳動(dòng)系統(tǒng)的基本參數(shù)，對(duì)傳動(dòng)所需要的傾動(dòng)力矩進(jìn)行計(jì)算，選出合適的電動(dòng)機(jī)，再選擇相應(yīng)的聯(lián)軸器和制動(dòng)器，然后，進(jìn)行軸的設(shè)計(jì)與校核，齒輪的設(shè)計(jì)與校核，扭力桿的設(shè)計(jì)與校核，鍵的選擇與校核。最后對(duì)該系統(tǒng)的潤滑和操作規(guī)程進(jìn)行說明。關(guān)鍵詞：轉(zhuǎn)爐；工藝；全懸掛式；傾動(dòng)機(jī)構(gòu)90tonsofconvertertitledholdingmechanismdesignAbstractConverterequipmentinmetallurgy.Tiltingconvertersteelproductionsectoristoachieveoneofthekeyequipment,itsconfigurationcanbedividedintofloor-standing,halfhanging,andallsuspended.Themaincontentofthisarticleistointroducebufferstopwithatorsionbar90tonsofequipmenthangingconvertertiltingthewholebodysystemdesign.Firstly,thesituationofsteel–makingproductionequipmentanddevelopmentisintroducedathomeandabroad.Secondly,thefoundationparametersisconfirmed,theneedtransmissionoftotalmomentofforceiscounted,andcorrespondingelectricmotorandrelevantischoose,shaftcouplingandbrake,thechoiceofjoinshaftmachine,choiceandadjustofshaft,choiceandadjustofwrestshaft,calculationandadjustofgearwheel,choiceandadjustbond,choiceandadjustofaxletree,Finally,thesituationoflubricateandsecuritymaintaincircumstanceofthetitlingmechanismareexplainedkeywords:Converter；Process；Allhanging；Titledholdingmechanism目錄摘要 ⅠAbstract Ⅱ1概述 11.1煉鋼生產(chǎn)的發(fā)展概況 11.2轉(zhuǎn)爐煉鋼生產(chǎn)的地位、作用及發(fā)展 11.3轉(zhuǎn)爐傾動(dòng)機(jī)構(gòu)在轉(zhuǎn)爐生產(chǎn)中的地位及發(fā)展情況 22轉(zhuǎn)爐傾動(dòng)機(jī)構(gòu)初步設(shè)計(jì) 42.1方案設(shè)計(jì) 42.1.1轉(zhuǎn)爐煉鋼生產(chǎn)對(duì)傾動(dòng)機(jī)構(gòu)的要求 42.1.2傾動(dòng)機(jī)構(gòu)傳動(dòng)方案的綜合比較 52.1.390噸轉(zhuǎn)爐傾動(dòng)機(jī)構(gòu)初步設(shè)計(jì)方案 62.2傾動(dòng)機(jī)構(gòu)主要參數(shù)的確定 72.2.1轉(zhuǎn)爐傾動(dòng)轉(zhuǎn)速及爐型尺寸的確定 73載荷參數(shù)確定 83.1概述 83.2空爐重量和重心位置的計(jì)算 83.3轉(zhuǎn)爐傾動(dòng)力矩的計(jì)算 163.4確定最佳耳軸位置 224電動(dòng)機(jī)、聯(lián)軸器和制動(dòng)器的選擇 264.1技術(shù)參數(shù)設(shè)計(jì) 264.2電動(dòng)機(jī)的選擇及驗(yàn)算 264.2.1電動(dòng)機(jī)的容量選擇 264.3聯(lián)軸器的選擇 294.4制動(dòng)器的選擇及制動(dòng)時(shí)間校核 305傳動(dòng)部分的設(shè)計(jì) 335.1傳動(dòng)方案的確定 335.2傳動(dòng)比的分配 335.3齒輪傳動(dòng)的數(shù)據(jù)計(jì)算 335.4各齒輪的傳動(dòng)設(shè)計(jì) 366軸、軸承和鍵的設(shè)計(jì)及校核 466.1軸、軸承、和鍵的選擇 466.1.1軸的選擇 466.1.2軸承類型的選擇 476.1.3鍵的選擇 476.2軸、軸承、和鍵的校核 476.2.1軸的校核 476.2.2軸承的校核 526.2.3鍵的校核 547扭力桿的設(shè)計(jì) 567.1選材 567.2參數(shù)的確定 567.3設(shè)計(jì)計(jì)算 568稀油集中潤滑系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 588.1耗油量計(jì)算 588.1.1齒輪嚙合處耗油量 588.1.2軸承耗油量 588.1.3油泵流量 599安裝操作規(guī)程 61結(jié)論 62致謝 63參考文獻(xiàn) 641概述1.1煉鋼生產(chǎn)的發(fā)展概況近四十年來，鋼的生產(chǎn)迅速增加，世界上鋼的年產(chǎn)量已從一億噸增加到八億多噸。過去煉鋼行業(yè)在一個(gè)很長的時(shí)期內(nèi)，以平爐煉鋼為主，六十年代初期，平爐鋼在世界鋼產(chǎn)量中占72%。自1952年氧氣頂吹轉(zhuǎn)爐問世以后，使鋼鐵行業(yè)發(fā)生了變革。使得世界鋼產(chǎn)量得到了迅速的增長，氧氣頂吹轉(zhuǎn)爐鋼占世界鋼產(chǎn)量的比例逐年增加，六十年代是一個(gè)轉(zhuǎn)折點(diǎn)，轉(zhuǎn)爐鋼又一次超過平爐鋼到1974年轉(zhuǎn)爐鋼占世界鋼產(chǎn)量的60%左右，1985年已達(dá)70%左右。在氧氣頂吹轉(zhuǎn)爐繼續(xù)發(fā)展的同時(shí)，1967年第一座氧氣底吹轉(zhuǎn)爐在西德投產(chǎn)，并得到了很快的發(fā)展。氧氣復(fù)合吹煉轉(zhuǎn)爐也開始用于工業(yè)生產(chǎn)。我國鋼鐵工業(yè)在解放后有了很大的發(fā)展，1949年鋼產(chǎn)量為15.8萬噸，而1987年為5601萬噸，并建成了獨(dú)立的鋼鐵工業(yè)體系。目前，我國已具有較大規(guī)模的冶金設(shè)備制造能力，已能制造各種中型和大型的煉鋼設(shè)備，還建造了真空感應(yīng)爐、真空自耗電極爐等真空煉鋼設(shè)備以及建成多臺(tái)弧形連續(xù)鑄鋼機(jī)和爐外精煉設(shè)備。可以說，我國冶金設(shè)備已形成技術(shù)先進(jìn)的產(chǎn)品系列。我國冶金設(shè)備將要步入世界先進(jìn)水平行列。但是，我國目前工業(yè)生產(chǎn)和科學(xué)技術(shù)與工業(yè)發(fā)達(dá)國的國家相比還有不小的差距，我們還要作很大努力才能適應(yīng)把我國建設(shè)成為社會(huì)主義四個(gè)現(xiàn)代化強(qiáng)國的需要。21世煉鋼廠的技術(shù)進(jìn)步必須與環(huán)境協(xié)調(diào)發(fā)展。就轉(zhuǎn)爐煉鋼來說，必須采用各種綜合節(jié)能技術(shù)，實(shí)現(xiàn)復(fù)能煉鋼。為了緩解對(duì)大氣環(huán)境的影響，必須進(jìn)一步做好煙塵處理，積極采用干法除塵技術(shù)，節(jié)約水資源。必須采用各種環(huán)保技術(shù)與綜合利用措施。將鋼廠建設(shè)成無污染，零排放與生態(tài)平衡的綠色工廠。1.2轉(zhuǎn)爐煉鋼生產(chǎn)的地位、作用及發(fā)展鋼鐵工業(yè)是整個(gè)工業(yè)發(fā)展的基礎(chǔ)，鋼鐵生產(chǎn)對(duì)于國民經(jīng)濟(jì)各部門都有重大意義。隨著工業(yè)的迅猛發(fā)展和現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，對(duì)高質(zhì)量鋼的需求量日益增長，煉鋼新技術(shù)和新工藝的不斷涌現(xiàn)，與此相適應(yīng)的煉鋼設(shè)備也得到了很大的發(fā)展。大量生產(chǎn)鋼水的方法是由距今120年前的1856年，英國的貝氏麥發(fā)表了貝氏麥煉鋼法。雖說這種方法沒有得到飛速發(fā)展，但與坩堝法比較使設(shè)備能力和勞動(dòng)生產(chǎn)率等顯著提高，然而這個(gè)煉鋼方法也遇到了很大的障礙，因?yàn)樨愂消溵D(zhuǎn)爐的內(nèi)襯是酸性耐火材料，不能脫磷、脫硫，于是1897年堿性耐火材料作為內(nèi)襯的托馬斯轉(zhuǎn)爐發(fā)明了，這種方法所煉的鋼在1910年大約達(dá)到占世界鋼產(chǎn)量1/4左右的水平。這兩種方法都以吹煉鐵水作為前提發(fā)展起來的，這些古典的轉(zhuǎn)爐煉鋼法，還不能消化自己生產(chǎn)的廢鋼，這時(shí)，平爐法引起了大家的注意，到1960年年產(chǎn)量3/4都是平爐法生產(chǎn)的，在一個(gè)很長的時(shí)間內(nèi)煉鋼工業(yè)都以平爐煉鋼為主。氧氣頂轉(zhuǎn)爐煉鋼又稱LD煉鋼法，1949年6月由奧地利的Voest-Alpine聯(lián)合公司試驗(yàn)成功，并在1952年和1953年先后在其所屬的林茨（Linz）和道納維茨（Donawitz）兩鋼廠投入工業(yè)生產(chǎn)（故名LD法）。這種煉鋼法目前已在世界各國廣泛應(yīng)用，在煉鋼生產(chǎn)中充分顯示了重要作用。據(jù)1977年統(tǒng)計(jì)，國外氧氣頂吹轉(zhuǎn)爐有460多座，最多的是日本，有94座。最大的轉(zhuǎn)爐容量是西德奧古斯特蒂森鋼鐵公司的兩座350噸轉(zhuǎn)爐。據(jù)報(bào)道，俄羅斯已在捷爾仁斯基鋼廠建造兩座400噸轉(zhuǎn)爐。在氧氣頂吹轉(zhuǎn)爐的工藝水平不斷提高和完善，并逐漸取代平爐煉鋼的時(shí)候，1967年西德Maximilianshutte(馬克西米利安)鋼鐵公司，用天然氣作氧槍的保護(hù)劑，從爐底埋入的氧槍供氧，在30噸吹煉高磷生鐵的托馬斯轉(zhuǎn)爐上進(jìn)行底吹試驗(yàn)成功。隨后，即將其六座托馬斯轉(zhuǎn)爐全部改為底吹氧氣轉(zhuǎn)爐。并命名這種底吹氧氣轉(zhuǎn)爐煉鋼方法為“OBM”轉(zhuǎn)爐煉鋼法。接著法國采用柴油作氧槍保護(hù)劑進(jìn)行底吹試驗(yàn)獲得成功，又命名為“LWS”法。1971年這一技術(shù)輸入美國，美國鋼鐵公司在GARY（蓋利）廠又進(jìn)行了吹煉低磷鐵水試驗(yàn)獲得成功，并命名為Q－BOP（Q－平靜的，BOP－堿性氧氣轉(zhuǎn)爐）法。同時(shí)，將菲爾德鋼廠原有12座平爐拆除，改建成兩座180噸底吹氧氣轉(zhuǎn)爐投入生產(chǎn)。同年，該公司還將GARY鋼廠擬建三座頂吹氧氣轉(zhuǎn)爐改為三座180噸底吹氧氣轉(zhuǎn)爐投入生產(chǎn)。瑞典1974年在蘇魯哈瑪鋼廠新建一座35噸氧氣底吹轉(zhuǎn)爐，用以代替原有電爐生產(chǎn)硅鋼。為了提高鋼的產(chǎn)量和質(zhì)量，降低成本，日本新日鐵1978年首先在八幡廠60噸轉(zhuǎn)爐上試驗(yàn)成功頂吹和底吹復(fù)合吹煉的新技術(shù)，稱為“LD－OB法”。以后日本其它鋼廠和歐美一些國家的鋼廠也先后試驗(yàn)獲得成功，著手投入工業(yè)生產(chǎn)。LD－OB法是當(dāng)前氧氣轉(zhuǎn)爐煉鋼的一項(xiàng)重要新技術(shù)。轉(zhuǎn)爐煉鋼之所以能夠這樣迅速的發(fā)展，主要在于和其它煉鋼方法相比，它具有一系列的優(yōu)越性：產(chǎn)效率高，平均小時(shí)產(chǎn)量是平爐的十幾倍，冶煉時(shí)間短。投資少，成本低，轉(zhuǎn)爐廢氣余熱發(fā)電可以補(bǔ)償制氧車間電力消耗。原理適應(yīng)性強(qiáng)，定量處理容易。冶煉的鋼質(zhì)量好，品種多，氧、氦、氫等含量低。適于高度機(jī)械化和自動(dòng)化生產(chǎn)。1.3轉(zhuǎn)爐傾動(dòng)機(jī)構(gòu)在轉(zhuǎn)爐生產(chǎn)中的地位及設(shè)計(jì)原則在轉(zhuǎn)爐設(shè)備中，傾動(dòng)機(jī)構(gòu)是實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)爐煉鋼生產(chǎn)的關(guān)鍵設(shè)備之一。轉(zhuǎn)爐傾動(dòng)機(jī)械隨著氧氣轉(zhuǎn)爐煉鋼生產(chǎn)的普及和發(fā)展也不斷地發(fā)展和完善，出現(xiàn)了各種形式的傾動(dòng)機(jī)械。爐體的工作對(duì)象是高溫的液體金屬，傾動(dòng)裝置能使?fàn)t體連續(xù)正反轉(zhuǎn)3600，并能平穩(wěn)而準(zhǔn)確地停止在任何位置上，以用來滿足兌鐵水、裝料、取樣、測溫、出鋼、出渣以及返回工藝操作要求。此外還要與吹氧管、煙罩提升機(jī)構(gòu)等操作保持一定的聯(lián)鎖關(guān)系。以免誤操作。在五十年代，氧氣頂吹轉(zhuǎn)爐煉鋼時(shí)期，轉(zhuǎn)爐傾動(dòng)機(jī)械基本是采用空氣轉(zhuǎn)爐，即貝塞麥（Bessemer）轉(zhuǎn)爐的傾動(dòng)機(jī)械結(jié)構(gòu)形式。隨著氧氣轉(zhuǎn)爐發(fā)展?fàn)t容不斷擴(kuò)大，空氣轉(zhuǎn)爐形式的傾動(dòng)機(jī)械已不能適應(yīng)托圈下凹變形引起耳軸翹曲和動(dòng)負(fù)荷、扭振疲勞等等工作狀態(tài)的需要，且隨爐子容量的擴(kuò)大這些矛盾愈加突出。為解決這些矛盾，國內(nèi)外煉鋼工作者和設(shè)計(jì)、研究人員做了大量研究和改進(jìn)工作，使轉(zhuǎn)爐傾動(dòng)機(jī)械出現(xiàn)了許多新的結(jié)構(gòu)和配置形式。它們可歸結(jié)為落地式、半懸掛式和全懸掛式三種。不管哪一種，都要求它們的總體配置盡可能緊湊，避免使轉(zhuǎn)爐跨間距加大，增加土建費(fèi)用；中、小型轉(zhuǎn)爐應(yīng)盡可能把傳動(dòng)裝置配置在操作平臺(tái)以下，以使轉(zhuǎn)爐操作具有寬敞空間。設(shè)計(jì)原則：轉(zhuǎn)爐傾動(dòng)機(jī)構(gòu)應(yīng)滿足轉(zhuǎn)爐工藝操作的要求。機(jī)構(gòu)操作要靈活。傾動(dòng)機(jī)構(gòu)必須安全可靠。傾動(dòng)機(jī)構(gòu)能適應(yīng)載荷的變化和結(jié)構(gòu)的變形。要求結(jié)構(gòu)緊湊、占地面積少、效率高、維修方便等。2轉(zhuǎn)爐傾動(dòng)機(jī)構(gòu)初步設(shè)計(jì)2.1方案設(shè)計(jì)2.1.1轉(zhuǎn)爐煉鋼生產(chǎn)對(duì)傾動(dòng)機(jī)構(gòu)的要求1.傾動(dòng)機(jī)構(gòu)作為實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)爐煉鋼生產(chǎn)的關(guān)鍵設(shè)備之一，它的主要工作特點(diǎn):(1).減速比大：爐體的工作對(duì)象是高溫的液體金屬，在兌鐵水、出鋼等項(xiàng)操作時(shí)，要求爐體能平穩(wěn)地傾動(dòng)和準(zhǔn)確的停位。因此，爐子采取很低的傾動(dòng)速度，0.1～1.5轉(zhuǎn)∕分左右。為獲得如此低的轉(zhuǎn)速，需要很大的減速比。通常約為700～1000，甚至數(shù)千。(2).傾動(dòng)力矩大：目前已投產(chǎn)的最大爐容量為350噸轉(zhuǎn)爐，其總重達(dá)到1450多噸。要使這樣大重量的轉(zhuǎn)爐傾轉(zhuǎn)，就必需在耳軸上施加幾百，以至幾千噸力·米的傾動(dòng)力矩。如我國120噸轉(zhuǎn)爐被傾動(dòng)部分的重量，包括：托圈重量180.7噸，爐體重量211噸，爐襯重量338.656噸，再加爐內(nèi)液體重量約140噸，總重達(dá)887.356噸，需要的傾動(dòng)力矩為295噸力·米。(3)、起制動(dòng)頻繁，承受較大的動(dòng)載荷：轉(zhuǎn)爐煉一爐鋼的時(shí)間，通常只有四十分鐘左右。從我國S–7廠的120噸轉(zhuǎn)爐的操作看，在40分鐘左右的時(shí)間，需要啟、制動(dòng)次數(shù)達(dá)24次之多，如果再加上慢速區(qū)的4～5次點(diǎn)動(dòng)就要超過30多次。如果原料中磷高，吹煉過程中倒渣次數(shù)增加，則操作就更加頻繁。所以，轉(zhuǎn)爐傾動(dòng)機(jī)械的工作屬于“啟動(dòng)工作制”。機(jī)構(gòu)中除承受基本靜載荷作用外，還要承受由于啟動(dòng)、制動(dòng)等引起的動(dòng)載荷。(4)、工作環(huán)境是高溫、多渣塵，表明轉(zhuǎn)爐傾動(dòng)機(jī)械工作繁重和條件惡劣。2．根據(jù)轉(zhuǎn)爐傾動(dòng)機(jī)械工作特點(diǎn)和操作工藝的需要，傾動(dòng)機(jī)械具備的性能應(yīng)滿足：(1)、傾動(dòng)機(jī)械驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)爐，在整個(gè)生產(chǎn)過程中，必須滿足工藝的需要。如：以一定轉(zhuǎn)速連續(xù)回轉(zhuǎn)360°，可停傾角位置上，能與氧槍，煙罩，及鋼水罐車有一定連鎖要求，并能平穩(wěn)準(zhǔn)確停止在任意角度位置上。(2)、在生產(chǎn)過程中必須能安全可靠的運(yùn)轉(zhuǎn)。在電氣或機(jī)械中某一部分發(fā)生故障時(shí)，傾動(dòng)機(jī)械應(yīng)有能力繼續(xù)進(jìn)行短時(shí)間運(yùn)轉(zhuǎn)，維持到一爐鋼冶煉結(jié)束，即使傾動(dòng)機(jī)械本身發(fā)生故障的爐子也不會(huì)自動(dòng)傾翻。(3)、傾動(dòng)機(jī)械應(yīng)具有良好的柔性性能，以緩沖由沖擊產(chǎn)生的動(dòng)載荷和由制動(dòng)所產(chǎn)生的扭振，安全可靠。只有具備了上述性能，傾動(dòng)機(jī)械才能安全高效地運(yùn)轉(zhuǎn)，發(fā)揮它的關(guān)鍵作用。2.1.2傾動(dòng)機(jī)構(gòu)傳動(dòng)方案的綜合比較傾動(dòng)機(jī)械隨著氧氣頂吹轉(zhuǎn)爐煉鋼生產(chǎn)的普及和發(fā)展，也在不斷發(fā)展和完善，出現(xiàn)了各種形式的傾動(dòng)機(jī)械。傾動(dòng)機(jī)械的配置型式有三種：落地式，半懸掛式和全懸掛式。1、落地式落地式（如圖2.1）就是將全部傳動(dòng)機(jī)械均安裝在地基上，通過聯(lián)軸器或大齒輪與耳軸連接，實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)爐的傾動(dòng)。這種配置型式結(jié)構(gòu)簡單，但隨著爐子容量增大，轉(zhuǎn)爐冶煉的強(qiáng)化，這種配置型式已逐漸不適應(yīng)生產(chǎn)要求。存在的問題是，托圈產(chǎn)生下凹變形引起耳軸翹曲后，使大小齒輪之間嚙合不良，破壞了齒輪正常嚙合，降低了齒輪的承載能力，加速了齒輪的磨損和破壞。圖2.1落地式轉(zhuǎn)爐傾動(dòng)機(jī)構(gòu)2、半懸掛式（如圖2.2）其特點(diǎn)是將最末一級(jí)齒輪副的主動(dòng)小齒輪副的主動(dòng)小齒輪裝在該齒輪副的殼體上，與大齒輪一起懸掛在耳軸上。而其它轉(zhuǎn)動(dòng)零件仍安置在基礎(chǔ)上。初級(jí)與末級(jí)減速機(jī)齒輪副之間，仍用萬向聯(lián)軸器或齒型聯(lián)軸器連接。為了防止懸掛減速機(jī)的殼體繞耳軸回轉(zhuǎn)，在懸掛減速機(jī)殼體下面設(shè)有專門的止動(dòng)裝置。半懸掛式傾動(dòng)機(jī)械能夠適應(yīng)耳軸和托圈的下凹變形，克服了末級(jí)減速器齒輪嚙合不良的影響。但由于初級(jí)減速器和末級(jí)減速器之間仍有聯(lián)軸器，則不可避免地使傾動(dòng)機(jī)械占地面積增大，布置不夠緊湊。另外，目前國內(nèi)投產(chǎn)的半懸掛傾動(dòng)裝置多沒有緩沖及減振裝置，故不能緩沖和沖擊及減低扭振疲勞的影響。圖2.2半懸掛式轉(zhuǎn)爐傾動(dòng)機(jī)構(gòu)3.全懸掛式（如圖2.3）從電動(dòng)機(jī)到末級(jí)齒輪傳動(dòng)副，全部傳動(dòng)裝置都懸掛在耳軸上。它除了將傳動(dòng)部分懸掛起來以外，還增設(shè)了緩沖止動(dòng)裝置。目前，全懸掛式傾動(dòng)機(jī)械根據(jù)緩沖止動(dòng)裝置的結(jié)構(gòu)形式可分為三種：帶有彈簧緩沖止動(dòng)裝置的全懸掛式傾動(dòng)機(jī)械；帶橡膠塊緩沖止動(dòng)裝置的全懸掛傾動(dòng)機(jī)械；帶扭力桿緩沖止動(dòng)裝置的全懸掛傾動(dòng)機(jī)械?？傊珣覓焓絻A動(dòng)機(jī)械綜合了落地式和半懸掛式的優(yōu)點(diǎn)，克服了二者的缺點(diǎn)，是大型轉(zhuǎn)爐傾動(dòng)機(jī)械的發(fā)展方向。目前，我國已經(jīng)具有了較大規(guī)模的冶金設(shè)備制造能力，已能制造各種中型和大型的煉鋼設(shè)備，冶金設(shè)備將要步入世界先進(jìn)水平行列，但是我國目前工業(yè)生產(chǎn)和科學(xué)技術(shù)與工業(yè)發(fā)達(dá)國的國家相比還有不小的差距，我們今后更應(yīng)該努力學(xué)習(xí)一切國家的先進(jìn)技術(shù)取長補(bǔ)短，積極總結(jié)自己的經(jīng)驗(yàn)，把我國鋼鐵工業(yè)推向新的高度。圖2.3全懸掛式轉(zhuǎn)爐傾動(dòng)機(jī)構(gòu)2.1.390噸轉(zhuǎn)爐傾動(dòng)機(jī)構(gòu)初步設(shè)計(jì)方案通過上述對(duì)傾動(dòng)機(jī)械工作特點(diǎn)，性能要求和三種形式傾動(dòng)機(jī)械的介紹與分析。對(duì)于90噸轉(zhuǎn)爐這類大型設(shè)備，應(yīng)在確保安全的前提下，滿足各項(xiàng)要求。采用帶扭力桿緩沖止動(dòng)裝置的全懸掛傾動(dòng)機(jī)械。它首先可以保證轉(zhuǎn)爐生產(chǎn)的安全可靠。其次，扭力桿式全懸傾動(dòng)機(jī)械便于加工、安裝和生產(chǎn)維護(hù)，并且可以減小設(shè)備的尺寸和重量。再次，從技術(shù)經(jīng)濟(jì)的觀點(diǎn)來看，采用扭力桿全懸掛機(jī)械可以節(jié)省大量基建投資。2.2傾動(dòng)機(jī)構(gòu)主要參數(shù)的確定2.2.1轉(zhuǎn)爐傾動(dòng)轉(zhuǎn)速及爐型尺寸的確定正確選定轉(zhuǎn)爐傾動(dòng)轉(zhuǎn)速，直接關(guān)系到冶煉操作工序的順利進(jìn)行、減輕傾動(dòng)設(shè)備重量、節(jié)省投資以及降低電動(dòng)機(jī)功率等等。爐子的容量不同，其轉(zhuǎn)速也相應(yīng)有所不同，以便滿足出鋼、倒渣、取樣、測溫、兌鐵水等操作工藝和生產(chǎn)率的要求。小型轉(zhuǎn)爐一般只有一個(gè)速度，但對(duì)于我們要設(shè)計(jì)的90噸轉(zhuǎn)爐來說，它屬于大型轉(zhuǎn)爐，如果仍按照小轉(zhuǎn)爐的速度，則爐口和出鋼口的線速度隨爐體尺寸增大也必然加大，這樣便不能滿足出鋼、倒渣等工藝操作的要求；如只考慮出鋼倒渣等工藝操作，不考慮轉(zhuǎn)爐其它運(yùn)轉(zhuǎn)情況選擇較低的轉(zhuǎn)速，則生產(chǎn)率將下降。所以，對(duì)大型轉(zhuǎn)爐都選用兩種速度。低速適應(yīng)出鋼、取樣測溫、倒渣、扒渣、兌鐵水、加廢鋼等操作需要；高速滿足其它操作和運(yùn)轉(zhuǎn)的需要。這樣，既滿足了工藝操作的需要；又保證了轉(zhuǎn)爐的生產(chǎn)率爐型圖見（圖2.4）：A—爐襯B—爐殼a—爐帽b—爐身c—爐底上部d—爐底下部圖2.490噸轉(zhuǎn)爐爐型圖3載荷參數(shù)確定3.1概述轉(zhuǎn)爐傾動(dòng)力矩是轉(zhuǎn)爐傾動(dòng)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)的重要參數(shù)，計(jì)算它的目的是：確定額定傾動(dòng)力矩值，作為傾動(dòng)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)的依據(jù)，確定正確的耳軸位置；并為傾動(dòng)機(jī)械設(shè)計(jì)提供基本載荷參數(shù)，以使傾動(dòng)機(jī)械既能安全運(yùn)轉(zhuǎn)，又經(jīng)濟(jì)合理。轉(zhuǎn)爐傾動(dòng)力矩由三部分組成：—爐殼和爐襯重量引起的力矩，稱空爐力矩?！獱t內(nèi)鐵水和熔渣引起的力矩，稱爐液力矩?！D(zhuǎn)爐耳軸上的摩擦力矩。轉(zhuǎn)爐傾動(dòng)力矩的計(jì)算，是有轉(zhuǎn)爐爐體重量及重中心計(jì)算和力矩計(jì)算兩部分組成，計(jì)算內(nèi)包括：(1)空爐重量及重心計(jì)算；(2)力矩計(jì)算；(3)確定最佳耳軸位置。3.2空爐重量和重心位置的計(jì)算 1爐殼重量及重心的計(jì)算1)爐帽部分：爐帽部分（圖3.1）可分為高度為的大圓臺(tái)和小圓臺(tái)兩個(gè)簡單幾何體，分別求其重量和重心然后再合成。圖3.1（3.1）==15.301t2)爐身部分：爐身部分（圖3.2）可分為高度為的大圓柱和小圓柱體兩個(gè)簡單幾何體，分別求其重量和重心然后再合成。圖3.23）爐底上段：（圖3.3）圖3.3（3.2）4）爐底下段（圖3.4）圖3.4（3.3）（3.4）5）爐殼合成（3.5）（3.6）2襯重量及重心的計(jì)算1)、爐帽部分爐帽部分（圖3.5）可分為高度為的大截錐體和小截錐體兩個(gè)簡單幾何體，分別求其重量和重心然后再合成。圖3.5（3.7）=2)爐身部分爐身部分（圖3.6)可分為高度為的大圓柱和小圓柱體兩個(gè)簡單幾何體，分別求其重量和重心然后再合成。圖3.63）爐底上部（圖3.7）可認(rèn)為是兩圓臺(tái)和一球缺組成的三個(gè)簡單組合體，分別求其重量和重心然后再合成。圖3.7（3.8）（3.9）（3.10）（3.11）式中:（3.12）4）爐底下部（圖3.8）可認(rèn)為是兩球缺和一圓臺(tái)組成的三個(gè)簡單組合體，分別求其重量和重心然后再合成。圖3.8（3.13）5、爐襯合成3空爐總重量和重心的合成總重量：總重心：4重心及液面高度的計(jì)算爐內(nèi)液體包括鐵水和爐渣兩部分。鐵水重量按鋼水收得率為90%計(jì)算新爐出鋼量90噸老爐出鋼量120噸，爐子轉(zhuǎn)速n=0.1-1.2rpm爐襯比重取為2.8t/m3爐渣重量爐內(nèi)液體體積（3.14）（3.15）由所以液面初始高度為Z=1.029+0.324=1.3713.3轉(zhuǎn)爐傾動(dòng)力矩的計(jì)算爐液重量和重心位置及力矩計(jì)算采用Basic語言編程，在QuickBasic環(huán)境下運(yùn)行。以下附其計(jì)算程序（其中所輸如數(shù)據(jù)為預(yù)選耳軸位置相應(yīng)得輸入數(shù)據(jù)）：傾動(dòng)力矩計(jì)算程序（預(yù)選耳軸位置）REMgk-空爐重,gy-爐液重,gt-托圈重,ga-懸掛機(jī)構(gòu)重,ly-鋼液比重REMxk,zk-空爐重心，hk-傾動(dòng)中心到原點(diǎn)距離REMep-精度,zh-液面初始高度,REMmu-耳軸軸承摩擦系數(shù),dk-軸承摩擦直徑REMr0(i),z0(i)-爐型尺寸數(shù)據(jù)REMk0(i),h0(i)-積分結(jié)點(diǎn)，求積系數(shù)REMbt(i)-爐型輪廓角度REMw1,w2-i3和03與水平夾角REMdz-每傾動(dòng)一個(gè)角度液面增加的高度REMgk,gy,gt,ga,lyREMxk,zk,hkREMep,zh,mu,dkREMr0(i),z0(i)REMk0(i),h0(i)REMbt(i),w1,w2,dzREMMAINPROGRAMM（主程序）5DIMR0(3),z0(3),K0(5),H0(5)10CONSTPI=3.1415926#15gk=572.652:gy=189.2:gt=255:ga=137.1:LY=5.8120HK=4.09:EP=.01:Xk=0:Zk=3.98:ZH=3.022:mu=.04:dk=1.125R0(0)=2.285:R0(1)=2.5:R0(2)=2.5:R0(3)=1.1530z0(0)=.372:z0(1)=1.372:z0(2)=5.427:z0(3)=8.10235K0(1)=-.90617985#:K0(2)=-.53846931#:K0(3)=0!:K0(4)=.53846931#:K0(5)=.90617985#40H0(1)=.23692689#:H0(2)=.47862867#:H0(3)=.56888889#:H0(4)=.47862867#:H0(5)=.23692689#55PRINT"OUTPUTDATA":REM60PRINT"gk="；gk,"gy="；gy,"gt="；gt,"ga="；ga,"ly="；LY65PRINT"HK="；HK,"XK="；Xk,"ZK="；Zk,"ZH="；ZH,"EP="；EP70PRINT"MU="；mu,"DK="；dk73REMbt(i)75FORi=0TO3STEP180IFi=0THENbt(i)=0!:GOTO9585bt(i)=ATN((R0(i)-R0(i-1))/(z0(i)-z0(i-1)))90IFbt(i)<0THENbt(i)=PI+bt(i)95PRINT"r0(";I;")=";R0(i),"z0(";i;")=";z0(i),"bt(";i;")=";bt(i)100NEXTi102REMk0(i),h0(i)105FORi=1TO5STEP1110PRINT"k0(";i;")=";K0(i),"h0(";i;")=";H0(i)115NEXTi117REMw1,w2120W1=90*ATN((z0(3)-z0(1))/(R0(3)-R0(1)))/PI123IFW1<0THENW1=180+W1125IFABS(R0(3)-R0(0))<10^-5THENW2=90:GOTO130127W2=180*ATN((z0(3)-z0(0))/(R0(3)-R0(0)))/PI128IFW2<0THENW2=180+W2130PRINT"w1=";W1,"w2=";W2135MM=(gk+gy+ga+gt)*mu*dk/2:PRINT"mm=";MM140FA=ATN(Xk/(HK-Zk))145RK=SQR(Xk*Xk+(HK-Zk)^2)150RO=(R0(0)^2+z0(0)^2)/z0(0)/2155VY=gy/LY160DZ=z0(2)/10165AM=INT((3*PI/2-bt(3))*180/PI+2)170PRINT"RESUTEDATA"175PRINT"ZU=","ALPHA=","MK=","MY=","M="180FORJ=5TOAMSTEP5182IFJ=5THENZU=ZH+DZ:GOTO195186ZU=ZU+DZ190IFZU>=z0(3)THEN280195GOSUB505200IFABS((v-VY)/VY)<=EPTHEN290205V1=v:Z1=ZU210IFv>VYTHEN230215ZU=ZU+DZ220IFZU>=z0(3)THEN280225GOTO195230ZU=.7*Z1:GOSUB505235IFABS((v-VY)/VY)<=EPTHEN290240V2=v:Z2=ZU245IFv>VYTHEN275250ZU=Z2-(VY-V2)*(Z1-Z2)/(V2-V1)255GOSUB505260IFABS((v-VY)/VY)<=EPTHEN290265IFv>VYTHENV1=v:Z1=ZU:GOTO250268V2=v:Z2=ZU:GOTO250275V1=v:Z1=ZU:GOTO230280ZU=z0(3):GOSUB505285IFv>VYTHEN275288REM290A1=J*PI/180295MK=gk*RK*SIN(A1+FA)300MY=v*LY*((HK-Zy)*SIN(A1)-Xy*COS(A1))310M=MM+MY+MK312MA=(MK+MY-MM)/(gk+gy)/SIN(A1)315PRINTZU,J,MK,MY,M320NEXTJ325END505REMSVBVXZ510IFJ=90THENE0=100:GOTO515513E0=TAN(J*PI/180)514REMZD515IFZU=z0(3)THEN585520IFZU<=z0(1)THENL=1:GOTO535525IFZU>z0(1)ANDZU<=z0(2)THENL=2:GOTO535530L=3535XU=R0(L)+(ZU-z0(L))*TAN(bt(L))540Zk=ZU-XU*E0545IFZk>=0ANDZk<=z0(3)THENZD=0:GOTO625550e1=Zk+RO*E0*E0:d1=1+E0*E0555ZD=(e1-SQR(e1*e1-Zk*Zk*d1))/d1560IFZD<=z0(0)THEN625565ZD=(R0(1)+Zk/E0-z0(1)*TAN(bt(1)))/(1/E0-TAN(bt(1)))570IFZD<=z0(1)THEN625575ZD=(R0(2)+Zk/E0-z0(2)*TAN(bt(2)))/(1/E0-TAN(bt(2)))580GOTO625585IFJ>=W1THENL=2:GOTO600590IFJ<W1ANDJ>=W2THENL=1:GOTO600595IFJ<W2THEN610600ZD=(R0(L)-R0(3)+z0(3)/E0-z0(L)*TAN(bt(L)))/(1/E0-TAN(bt(L)))605GOTO625610A=1+1/E0^2:C=R0(3)*(R0(3)-2*z0(3)/E0)+(z0(3)/E0)^2615B=RO-R0(3)/E0+z0(3)/E0^2618IF(B^2-A*C)<0THENZD=0:GOTO625620ZD=(B-SQR(B^2-A*C))/A623REMGOS625v=0:Xy=0:Zy=0630EC=(ZU-ZD)/2:EE=(ZU+ZD)/2635FORK=1TO5STEP1640z=K0(K)*EC+EE642REMR645IFz<=z0(0)THEN670650IFz<=z0(1)THENL=1:GOTO665655IFz<=z0(2)THENL=2:GOTO665660L=3665R=R0(L-1)+(z-z0(L-1))*TAN(bt(1)):GOTO675670R=SQR(RO*RO-(RO-z)^2)675ED=(ZU-z)/E0:EF=ZU-z677REME680IFZU<=z0(1)ANDZU>z0(0)THEN705685IFZU<=z0(2)ANDZU>z0(1)THEN720690IFZU<=z0(3)ANDZU>z0(2)THEN740705IFz<=z0(0)THENE=ED-(ZU-z0(0))*TAN(bt(1))-R0(0)+SQR(RO*RO-(RO-z)^2)710GOTO765715E=ED-EF*TAN(bt(1)):GOTO765720EG=(ZU-z0(1))*TAN(bt(2))725IFz<=z0(0)THENE=ED-EG-R0(1)+SQR(RO*RO-(RO-z)^2):GOTO765730IFz<=z0(1)THENE=ED-EG-(z0(1)-z)*TAN(bt(1)):GOTO765735E=ED-EF*TAN(bt(2)):GOTO765740EG=(ZU-z0(2))*TAN(bt(3))745IFz<=z0(0)THENE=ED-EG-R0(2)+SQR(RO*RO-(RO-z)^2):GOTO765750IFz<=z0(1)THENE=ED-EG-R0(2)+R0(1)-(z0(1)-z)*TAN(bt(1)):GOTO765755IFz<=z0(2)THENE=ED-EG-(z0(2)-z)*TAN(bt(2)):GOTO765760E=ED-EF*TAN(bt(3))765IFE>=2*RTHENCT=PI*2:GOTO1000770IFE<=0THENCT=0:GOTO1000775Y=1-E/R780CT=PI-2*ATN(Y/SQR(1-Y^2))900REM1000S=R^2*(CT-SIN(CT))/21005SX=2*(R*SIN(CT/2))^3/31010v=v+H0(K)*S1029Xy=Xy+H0(K)*SX:Zy=Zy+H0(K)*S*z1040NEXTK1045v=v*EC1050Xy=Xy*EC/v:Zy=Zy*EC/v1055RETURN以下為程序輸入?yún)?shù)：空爐重量：GK爐液重量：托圈重量：GT＝285t懸掛裝置重量：GX＝157t爐液密度：LY＝空爐重心坐標(biāo)：XK＝0ZK=預(yù)選耳軸位置坐標(biāo)：HK＝3.9m耳軸軸承摩擦系數(shù)：摩擦力矩：=26.069KNm3.4確定最佳耳軸位置當(dāng)轉(zhuǎn)爐的空爐和爐液重心及預(yù)選耳軸下的力矩計(jì)算完之后，即可以確定最佳耳軸位置。耳軸位置越高，傾動(dòng)力矩越大，傳動(dòng)設(shè)備尺寸加大，電機(jī)容量增加，很不經(jīng)濟(jì)。如果，耳軸位置太低，一旦傾動(dòng)機(jī)械產(chǎn)生事故時(shí)，可能產(chǎn)生“翻爐跑鋼”事故。所以，合理選擇耳軸位置是十分重要的。 根據(jù)全正力矩原則，確定耳軸最佳位置的條件式為：則整理得：可由上式求得耳軸位置修正值△H后，根據(jù)預(yù)選耳軸位置得到最佳耳軸位置。如下式：用全正力矩原則進(jìn)行修正由于最小力矩出現(xiàn)在85。時(shí)，故修正后代入程序得最佳耳軸位置時(shí)的傾動(dòng)力矩傾動(dòng)力矩計(jì)算結(jié)果Gk=453.033tgy=118gt=285ga=157ly=6.9HK=3.9XK=0ZK=4.787ZH=2.165EP=0.03MU=0.03DK=1.35r0(0)=2.4055z0(0)=.554bt(0)=0r0(1)=2.765z0(1)=1.616bt(1)=.3264045r0(2)=2.765z0(2)=6.08bt(2)=0r0(3)=1.425z0(3)=8.93bt(3)=2.702088k0(1)=-.9061798h0(1)=.2369269k0(2)=-.5384693h0(2)=.4786287k0(3)=0h0(3)=.5688889k0(4)=.5384693h0(4)=.4786287k0(5)=.9061798h0(5)=.2369269w1=100.382w2=96.67669RESUTEDATAZU=ALPHA=MK=MY=M=2.116589532.1134651.259945.78562.1150781063.98252102.0536100.87592.1454161595.36464153.566170.77032.30572220126.021143.2795180.14022.61863525155.718299.12191171.67982.93479930184.230375.62836165.69843.26619435211.340459.36109170.54113.60918140236.841945.98758172.66923.98134545260.54129.36703180.74784.39460950282.25737.810619200.90764.86417455301.8253-20.43474210.23035.38755160319.0963-54.8641220.07196.04335365333.9388-103.5366195.24196.61422470346.2398-103.2905180.7897.16844575355.9057-135.0443168.7017.77644580362.8629-168.8988181.80386.97862585367.0586-34.78857209.10977.12634390368.4607-22.68159238.0657.73434395367.0586-86.21112210.68718.555455100362.8629-229.9107125.79198.93105355.9057-325.857965.887488.93110346.2398-289.495982.583568.93115333.9388-235.4887140.2898最大傾動(dòng)力矩，傾動(dòng)力矩曲線圖如圖3.9所示：4.電動(dòng)機(jī)、聯(lián)軸器和制動(dòng)器的選擇4.1技術(shù)參數(shù)設(shè)計(jì)90噸轉(zhuǎn)爐傾動(dòng)速度圖及操作時(shí)間表（表4.1）操作內(nèi)容區(qū)間傾角傾動(dòng)時(shí)間(秒)操作時(shí)間(分)備注加廢鋼7.53繼續(xù)兌鐵水15.06繼續(xù)吹煉7.516取樣測溫28.342鎮(zhèn)靜154打出鋼口51出鋼46.845繼續(xù)出渣49.172繼續(xù)檢查爐況15.02堵出鋼口20.01耽誤2總計(jì)209.35444.2電動(dòng)機(jī)的選擇及驗(yàn)算4.2.1電動(dòng)機(jī)的容量選擇轉(zhuǎn)爐電動(dòng)機(jī)功率（4.1）式中：N—電動(dòng)機(jī)需要的功率。Mmax—轉(zhuǎn)爐計(jì)算最大傾動(dòng)力矩。ψ—正常操作時(shí)，運(yùn)轉(zhuǎn)電動(dòng)機(jī)臺(tái)數(shù)。ψ取4n—轉(zhuǎn)爐轉(zhuǎn)數(shù)。取0.75r/min?！紤]到電壓降引起力矩誤差，以及傾動(dòng)力矩計(jì)算誤差，常取1.1～1.3常用1.1?！紤]到多臺(tái)電動(dòng)機(jī)傾動(dòng)時(shí)，電動(dòng)機(jī)不同步造成的力矩誤差，一般取1.1.—傾動(dòng)機(jī)械的總機(jī)械效率。初步計(jì)算時(shí)，對(duì)與齒輪傳動(dòng)=0.85～0.95。取0.9。具體計(jì)算如下：選擇電動(dòng)機(jī)為直流電動(dòng)機(jī)ZZJ-814，KW，負(fù)載持續(xù)率FC=20％GD2=45kg·m24.2.2JC值的校核選取轉(zhuǎn)爐工作過程中最繁忙的十分鐘：從90噸轉(zhuǎn)爐操作時(shí)間表看出，從打出鋼到檢查爐況之間，啟、制動(dòng)頻繁，電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)間長，其JC值為：（4.2）由于JC值校低，因此發(fā)熱不會(huì)有問題，不必再做發(fā)熱校核。4.2.3過載校核轉(zhuǎn)爐在轉(zhuǎn)速為0.5r/min正常工作時(shí)，電機(jī)過載系數(shù)取。(一)塌爐過載轉(zhuǎn)爐最大力矩是塌爐力矩，一般為正常工作最大傾動(dòng)力矩三倍，因此要求電動(dòng)機(jī)最大過載力矩比三倍最大傾動(dòng)力矩還要大些。當(dāng)轉(zhuǎn)爐轉(zhuǎn)速低于0.75r/min時(shí)，可能會(huì)出現(xiàn)此事故，取n=0.5r/min。（4.3）式中：β—電動(dòng)機(jī)過載系數(shù)。則：（噸力·米）故，電動(dòng)機(jī)過載能力足夠，塌爐時(shí)不會(huì)出現(xiàn)問題。(二)故障過載當(dāng)兩臺(tái)以上電機(jī)同時(shí)工作時(shí)，一旦其中一臺(tái)出事故，其它電機(jī)還要繼續(xù)工作，直至本爐冶煉工作結(jié)束。此時(shí)，轉(zhuǎn)速一般高于正常轉(zhuǎn)速，取則：要求：式中：—電動(dòng)機(jī)過載系數(shù).則:(噸力·米)當(dāng)有一臺(tái)電機(jī)不能工作時(shí)，裝置仍能正常工作。(三)高速過載大型電機(jī)，一般以中速計(jì)算其電動(dòng)機(jī)功率。而當(dāng)轉(zhuǎn)速提高時(shí)，還要求電動(dòng)機(jī)過載能滿足要求故?。海瑒t：式中：—當(dāng)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速提高時(shí)的過載系數(shù)。則：（t·m）當(dāng)轉(zhuǎn)速提高時(shí)，電動(dòng)機(jī)過載能滿足要求。4.3聯(lián)軸器的選擇連軸器的選擇原則：(1)承載能力與緩沖、減振性能。(2)許用轉(zhuǎn)速。(3)補(bǔ)充兩軸相對(duì)位移的能力。(4)安裝、調(diào)整維修方便。(5)工作可靠、成本低。對(duì)于轉(zhuǎn)爐傾動(dòng)機(jī)械，其為啟動(dòng)工作制，啟，制動(dòng)頻繁，因此聯(lián)軸器應(yīng)結(jié)構(gòu)簡單，耐沖擊，傳遞轉(zhuǎn)矩大，便于安裝維修，另外，傾動(dòng)機(jī)械要求在分減速機(jī)高速軸實(shí)現(xiàn)可靠制動(dòng)，所以聯(lián)軸器要有制動(dòng)輪。聯(lián)軸器可按下式計(jì)算：式中：—計(jì)算轉(zhuǎn)矩。（N·m）T—名義工作轉(zhuǎn)矩。（N·m）P—驅(qū)動(dòng)功率。（KW）n—工作轉(zhuǎn)數(shù)。（r/min）K—工作情況系數(shù)?？捎蓹C(jī)械工業(yè)出版社《機(jī)械傳動(dòng)裝置設(shè)計(jì)手冊(cè)》表16—3查得。由于轉(zhuǎn)爐屬于沖擊載荷大，轉(zhuǎn)矩變化大的設(shè)備，故本設(shè)計(jì)取K=3.0。選HL4型，允許最大轉(zhuǎn)矩為1250KG·m，允許最大轉(zhuǎn)速4000r/min主動(dòng)端軸孔直徑d1=60mm，Y型軸孔L=160mm，D=600mm轉(zhuǎn)動(dòng)慣量為3.4kg·m24.4制動(dòng)器的選擇及制動(dòng)時(shí)間校核對(duì)于90噸轉(zhuǎn)爐這種大型設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)必須安全可靠，因此要求制動(dòng)器制動(dòng)可靠，動(dòng)作快，并能承受較大的沖擊。一、型號(hào)的選擇靜力矩：（4.4）式中：—轉(zhuǎn)爐傾動(dòng)力矩反作用產(chǎn)生的靜力矩（t·m）—考慮到計(jì)算傾動(dòng)力矩與實(shí)際傾動(dòng)力矩間差值的系數(shù)。一般為1.1～1.3常用1.2—傾動(dòng)機(jī)械采用多點(diǎn)嚙合時(shí)同時(shí)作用的力矩不均勻系數(shù)。一般為1.1～1.15常用1.1—考慮轉(zhuǎn)爐傾動(dòng)機(jī)械啟，制動(dòng)引起沖擊的動(dòng)負(fù)荷系數(shù)。一般為1.4～1.6常用1.5—從爐體到計(jì)算零件間的速比?！獜臓t體到計(jì)算零件間的機(jī)械效率。取=0.9則：（kg·m）取制動(dòng)時(shí)間為4秒，即（S）動(dòng)力矩：式中：—由轉(zhuǎn)爐及傾動(dòng)機(jī)械慣性力矩在制動(dòng)軸上產(chǎn)生的動(dòng)力矩。（t·m）—制動(dòng)時(shí)間。（S）—電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)數(shù)。（r/min）—傾動(dòng)機(jī)械換算到電機(jī)軸上的總飛輪轉(zhuǎn)矩。=—電動(dòng)機(jī)的飛輪力矩。—放大系數(shù)。取1.25—制動(dòng)器的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量?！姍C(jī)和制動(dòng)器的個(gè)數(shù)。（KN·m）（kg·m）由公式：式中：—制動(dòng)器額定制動(dòng)轉(zhuǎn)矩。（N·m）—計(jì)算制動(dòng)轉(zhuǎn)矩。（N·m）—同時(shí)工作的制動(dòng)器個(gè)數(shù)。（4.5）故滿足要求考慮到制動(dòng)器要與聯(lián)軸器的制動(dòng)輪相配合，故選取型號(hào)為ZWZ-500-1的制動(dòng)器。5傳動(dòng)部分的設(shè)計(jì)5.1傳動(dòng)方案的確定本設(shè)計(jì)采用扭力桿式緩沖止動(dòng)裝置的全懸掛傾動(dòng)機(jī)械，四點(diǎn)嚙合，即由四臺(tái)電機(jī)分別帶動(dòng)四點(diǎn)分減速機(jī)，分減速機(jī)最末級(jí)低速軸外伸小齒輪同主減速機(jī)懸掛大齒輪嚙合，驅(qū)動(dòng)懸掛大齒輪實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)爐傾動(dòng)。各分減速機(jī)為三級(jí)減速。采用標(biāo)準(zhǔn)斜齒圓柱齒輪傳動(dòng)。5.2傳動(dòng)比的分配多級(jí)傳動(dòng)設(shè)計(jì)時(shí)，分配傳動(dòng)比是一個(gè)重要步驟。分配不當(dāng)容易造成尺寸不緊湊，結(jié)構(gòu)不協(xié)調(diào)，成本高，維修不便等問題，因此分配傳動(dòng)比時(shí)應(yīng)注意：1）各級(jí)傳動(dòng)比應(yīng)在薦用值范圍內(nèi)，以符合各種傳動(dòng)型式的特點(diǎn)，使結(jié)構(gòu)緊湊，工藝合理。使各級(jí)傳動(dòng)間尺寸協(xié)調(diào)，結(jié)構(gòu)勻稱。使各級(jí)傳動(dòng)件彼此不發(fā)生干涉碰撞現(xiàn)象。為了便于采用油池潤滑，應(yīng)使高速級(jí)和低速級(jí)大齒輪的浸油深度大致相近，為此應(yīng)使兩大齒輪直徑相近。傳動(dòng)機(jī)械總傳動(dòng)比：取主減速機(jī)傳動(dòng)比這是因?yàn)樗呐_(tái)分減速機(jī)需布置在主減速機(jī)上。即要求能均勻分布，又不能使主減速機(jī)尺寸過大則分減速機(jī)各級(jí)傳動(dòng)比為：5.3齒輪傳動(dòng)的數(shù)據(jù)計(jì)算參考文獻(xiàn)《機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)》表4.2－9取：聯(lián)軸器傳動(dòng)效率。齒輪傳動(dòng)效率。圓錐滾子軸承傳動(dòng)效率0軸：即電動(dòng)機(jī)軸。（圖4.1）（5.1）Ⅰ軸：（5.2）Ⅱ軸：（5.3）（5.4）Ⅲ軸：（5.5）Ⅳ軸：減速機(jī)示意圖電動(dòng)機(jī)各傳動(dòng)級(jí)間的數(shù)據(jù)如（表4.2）：軸號(hào)功率/KW轉(zhuǎn)速n/(r/min)轉(zhuǎn)矩T/N·m傳動(dòng)形式傳動(dòng)比效率063.55601083聯(lián)軸器1.0Ⅰ62.8655601072齒輪4.25Ⅱ59.76131.764331.42齒輪4.25Ⅲ56.8128.95817500齒輪4.15Ⅳ546.9469036.14齒輪7.5耳軸50.310.99485313.645.4各齒輪的傳動(dòng)設(shè)計(jì)齒輪傳動(dòng)的設(shè)計(jì)（以下公式及圖表均參考文獻(xiàn)《機(jī)械設(shè)計(jì)》）1.選擇材料小齒輪材料選用37SiMn2MoV，調(diào)質(zhì),表面淬火處理，齒面硬度50-55HBS，大齒輪材料選用ZG40Mn2，處理調(diào)質(zhì)，齒面硬度300HBS2齒輪設(shè)計(jì)準(zhǔn)則齒輪傳動(dòng)在具體的工作情況下，必須具有足夠的相應(yīng)的工作能力，以保證在整個(gè)工作壽命期間不致失效。因此，針對(duì)上述各種工作情況及失效形式，都應(yīng)分別確立相應(yīng)的設(shè)計(jì)準(zhǔn)則。但是對(duì)于齒面磨損，塑性變形等，由于尚未建立起廣為工程實(shí)際使用而且行之有效的計(jì)算方法及設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)，所以目前設(shè)計(jì)一般使用的齒輪傳動(dòng)時(shí)，通常只按保證齒根彎曲疲勞強(qiáng)度計(jì)保證齒面接觸疲勞強(qiáng)度兩準(zhǔn)則進(jìn)行計(jì)算3按齒面接觸疲勞設(shè)計(jì)齒輪第Ⅰ級(jí)齒輪設(shè)計(jì)1)選折齒數(shù)和螺旋角選小齒輪齒數(shù)Z1=20，大齒輪齒數(shù)，初選螺旋角(2)按齒面接觸疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì)（5.6）確定公式內(nèi)的各個(gè)計(jì)算數(shù)值初選K1=1.2T1=，由圖10—30選取區(qū)域系數(shù)=2.43，由表10—6查得彈性系數(shù)由表10—7查得齒寬系數(shù)由文獻(xiàn)[6]得：；；由設(shè)計(jì)計(jì)算公式（文獻(xiàn)[2]式10-9a）進(jìn)行試算，得由文獻(xiàn)[2]表10-21按齒面硬度查的小齒輪接觸疲勞強(qiáng)度極限又，取==853.13Mpa2、計(jì)算（1）計(jì)算小齒輪分度圓直徑，由計(jì)算公式得（2）計(jì)算圓周速度（3）計(jì)算載荷系數(shù)：（4）按實(shí)際的載荷系數(shù)校正所計(jì)算得分度圓直徑：(5.7)（5）計(jì)算模數(shù)：(5.8)圓整得=8mm(5.9)3、幾何尺寸計(jì)算（1）中心距：(5.10)將中心距圓整為280。（2）圓整后中心距正螺旋角：(5.11)因改變不多，故等不用修正。（3）計(jì)算大小齒輪分度圓直徑（4）計(jì)算齒輪寬度圓整后取第Ⅱ級(jí)齒輪設(shè)計(jì)1選折齒數(shù)和螺旋角選小齒輪齒數(shù)=20，大齒輪齒數(shù)，初選螺旋角2、按齒面接觸疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì)1、確定公式內(nèi)的各個(gè)計(jì)算數(shù)值（1）初選=1.2=，（2）由圖10—30選取區(qū)域系數(shù)=2.43，由表10—6查得彈性系數(shù)（3）由表10—7查得齒寬系數(shù)（4）由文獻(xiàn)[6]得：（5）由設(shè)計(jì)計(jì)算公式（文獻(xiàn)[2]式10-9a）進(jìn)行試算，即得（6）由文獻(xiàn)[2]表10-21按齒面硬度查的小齒輪接觸疲勞強(qiáng)度極限2、計(jì)算（1）計(jì)算小齒輪分度圓直徑，由計(jì)算公式得（2）計(jì)算圓周速度（3）計(jì)算載荷系數(shù)：（4）按實(shí)際的載荷系數(shù)校正所計(jì)算得分度圓直徑：（5）計(jì)算模數(shù)：圓整得=12mm取3、幾何尺寸計(jì)算（1）中心距：將中心距圓整為430（2）圓整后中心距正螺旋角：因改變不多，故等不用修正。（3）計(jì)算大小齒輪分度圓直徑（4）計(jì)算齒輪寬度圓整后取第Ⅲ級(jí)齒輪設(shè)計(jì)1選折齒數(shù)和螺旋角選小齒輪齒數(shù)=20，大齒輪齒數(shù)，初選螺旋角2、按齒面接觸疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì)1、確定公式內(nèi)的各個(gè)計(jì)算數(shù)值（1）初選=1.2,，（2）由圖10—30選取區(qū)域系數(shù)=2.43，由表10—6查得彈性系數(shù)（3）由表10—7查得齒寬系數(shù)（4）由文獻(xiàn)[6]得：（5）由設(shè)計(jì)計(jì)算公式（文獻(xiàn)[2]式10-9a）進(jìn)行試算，即得（6）由文獻(xiàn)[2]表10-21按齒面硬度查的小齒輪接觸疲勞強(qiáng)度極限又，取==1067.96MPa2、計(jì)算（1）計(jì)算小齒輪分度圓直徑，由計(jì)算公式得（2）計(jì)算圓周速度（3）計(jì)算載荷系數(shù)：（4）按實(shí)際的載荷系數(shù)校正所計(jì)算得分度圓直徑：（5）計(jì)算模數(shù)：圓整得=18mm3、幾何尺寸計(jì)算（1）中心距：將中心距圓整為620（2）圓整后中心距正螺旋角：因改變不多，故等不用修正。（3）計(jì)算大小齒輪分度圓直徑（4）計(jì)算齒輪寬度圓整后取第Ⅳ級(jí)齒輪設(shè)計(jì)計(jì)算得5齒輪的校核要驗(yàn)算齒面接觸疲勞強(qiáng)度和齒根彎曲疲勞強(qiáng)度對(duì)第三級(jí)齒輪傳動(dòng)進(jìn)行彎曲強(qiáng)度校核(5.12)式中：—材料的彎曲疲勞強(qiáng)度，單位Mpa；—圓周力，單位N其余符號(hào)意義及單位同前。由第三級(jí)齒輪傳動(dòng)設(shè)計(jì)計(jì)算可知：=18mmK=2.8確定式中各參數(shù)1圓周力:(5.13)2由縱向重合度查表1210—28得：3計(jì)算當(dāng)量齒數(shù)(5.14)(5.15)由12表10-5利用插值法查得:所以：4許用彎曲應(yīng)力(5.16)式中各符號(hào)意義及單位同前。各已知數(shù)據(jù)同前計(jì)算得:因?yàn)?,所以該對(duì)齒輪傳動(dòng)符合工作要求，能夠安全工作因此，齒根彎曲疲勞強(qiáng)度滿足要求。6軸、軸承和鍵的設(shè)計(jì)及校核6.1軸、軸承、和鍵的選擇6.1.11、材料的選擇,本部分所設(shè)計(jì)計(jì)算的就是分減速機(jī)各軸根據(jù)傳動(dòng)的要求,結(jié)構(gòu)的限制來選擇的，各軸均為齒輪軸。材料選為40Cr:進(jìn)行調(diào)質(zhì)處理,齒輪表面還要求表面淬火2、高速軸外伸端直徑(6.1)取，對(duì)于當(dāng)軸的直徑d>50mm時(shí)，軸上有一個(gè)鍵槽其直徑增大3%，所以g3、第二軸(6.2)式中查表1215-3取50mm4、第三軸(6.3)5、第四軸(6.4)(6.5)6.1.21選擇滾動(dòng)軸承類型時(shí)應(yīng)考慮多種因素的影響。如軸承所受的負(fù)載的大小、方向及性質(zhì)；軸向固定型式；調(diào)心性能要求；剛度要求；轉(zhuǎn)速與工作環(huán)境；經(jīng)濟(jì)性和其他特殊要求。當(dāng)徑向負(fù)載和軸向負(fù)載都比較大時(shí)，如轉(zhuǎn)速不高，宜用圓錐滾子軸承。2軸承的選擇=1\*ROMANI軸查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)4選7211E(GB297-84)單列圓錐滾子軸承基本尺寸：d=80mm,D=100mm,b=21mm,C=18mm,T=22.75mm=2\*ROMANII軸選7209E(GB297-84)單列圓錐滾子軸承基本尺寸：d=130mm,D=280mm,b=19mm,C=16mm,T==3\*ROMANIII軸選7214E(GB297-84)單列圓錐滾子軸承基本尺寸：d=180mm,D=320mm,b=24mrn,C=21mm,T==4\*ROMANIV軸選7521E(GB297-84)單列圓錐滾子軸承基本尺寸：d=200mm,D=280mm,C=43mm，b=50mm，T=選7538E(GB299-84)單列圓錐滾子軸承基本尺寸：d=340mm,D=460mm,C=75mm，b=920mm，T=6.1.3鍵的選擇包括類型選擇和尺寸選擇兩方面。鍵的類型應(yīng)該根據(jù)鍵連接的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，使用要求和工作條件來選擇，鍵的尺寸則按符合標(biāo)準(zhǔn)規(guī)格和強(qiáng)度要求來取定。平鍵連接具有結(jié)構(gòu)簡單，拆裝方便，對(duì)中性較好等優(yōu)點(diǎn)，因而得到廣泛的應(yīng)用。因此本方案選用普通平鍵。鍵的截面尺寸按軸的直徑由標(biāo)準(zhǔn)中選定。鍵的長度一般可按輪轂的長度宋而定，即鍵長等于或略短于輪轂的長度。查機(jī)械零件設(shè)計(jì)手冊(cè)上冊(cè)第二版Ⅰ軸：鍵28×140=45GB1095-79Ⅱ軸：鍵36×220=36GB1095-79Ⅲ軸：鍵55×250=56GB1095-79Ⅳ軸：鍵90×355=80GB1095-796.2軸、軸承、和鍵的校核6.2.11.對(duì)Ⅲ軸求軸向載荷載荷受力分布如圖所示：(1)求出齒輪上個(gè)分力齒輪4：(6.6)(6.7)(6.8)齒輪5：方法和齒輪4同計(jì)算方法，=145469.66N=54439.73N(2)為了使各軸所受軸向力最小，則使各齒輪旋向及轉(zhuǎn)向設(shè)置如表6.1所示1軸小1軸大2軸小2軸大3軸小3軸大4軸小4軸大旋向右左左右右左左右轉(zhuǎn)向順逆逆順順逆逆順表6.1（3）計(jì)算支點(diǎn)處的反力式中表示在垂直面內(nèi)各力對(duì)D點(diǎn)去矩的代數(shù)和解得式中表示在垂直面內(nèi)各力對(duì)A點(diǎn)去矩的代數(shù)和解得式中表示在水平面內(nèi)各力對(duì)D點(diǎn)取矩的代數(shù)和解得式中表示在水平面內(nèi)各力對(duì)A點(diǎn)取矩的代數(shù)和解得彎矩：（6.9）（6.10）62193.75N（6.11）總彎矩：（6.12）（6.13）2按彎扭合成應(yīng)力校核軸的強(qiáng)度進(jìn)行校核時(shí)通常只校核軸上承受最大彎矩和扭矩的截面(即B截面)的強(qiáng)度。由[12]公式15-5（6.14）式中：—軸的計(jì)算應(yīng)力MPaM—軸所受的彎矩，；T—軸所受的轉(zhuǎn)矩，；—對(duì)稱循環(huán)變應(yīng)力時(shí)軸的許用應(yīng)力；—當(dāng)扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力為脈動(dòng)循環(huán)變應(yīng)力時(shí),=0.6軸的材料為37SiMn2MoV，調(diào)質(zhì)處理，查<機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)>第四冊(cè)，=219—263MPa，因?yàn)?，所以安?、精確校核軸的疲勞強(qiáng)度(1)判斷危險(xiǎn)截面(圖5.3)圖5．3軸斷面第Ⅲ軸如上圖所示，截面I、II、Ⅲ、Ⅵ值受彎矩作用，雖然軸肩及過渡配合所引起的應(yīng)力集中均削弱軸的疲勞強(qiáng)度，但是由于軸的最小軸徑是按軸彎曲強(qiáng)度較為寬裕確定的，所以這些截面均無需校核從應(yīng)力集中對(duì)軸的疲勞強(qiáng)度影響來看，截面Ⅳ，Ⅴ處應(yīng)力集中最嚴(yán)重；從受載的情況來看，截面B上的應(yīng)力最大。但是截面B上應(yīng)力集中不大，且軸徑最大，因此該截面不必校核。截面Ⅳ的應(yīng)力集中的影響和截面Ⅴ相近，但是截面Ⅴ不受扭矩，故只對(duì)Ⅳ截面進(jìn)行校核。（2）校核Ⅳ截面的疲勞強(qiáng)度抗彎截面系數(shù)抗扭截面系數(shù)Ⅳ截面的彎矩：（6.15）Ⅳ截面的扭矩截面上的彎曲應(yīng)力：（6.16）截面上的扭轉(zhuǎn)應(yīng)力：（6.17）軸的材料為37SiMnMoV，調(diào)質(zhì)處理，抗拉強(qiáng)度=830MPa=650MPa，彎曲疲勞極限，扭轉(zhuǎn)疲勞強(qiáng)度由公式（6.18）式中：—只考慮彎矩作用的安全系數(shù)；—對(duì)稱循環(huán)應(yīng)力下的材料彎曲疲勞極限，Mpa；—彎曲時(shí)的有效應(yīng)力集中系數(shù)；—表面質(zhì)量系數(shù)；—彎曲的尺寸系數(shù)；