遼寧科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） - 1 - 150 噸轉(zhuǎn)爐傾動(dòng)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 摘 要 轉(zhuǎn)爐設(shè)備中，傾動(dòng)機(jī)械是實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)爐煉鋼生產(chǎn)的關(guān)鍵設(shè)備之一，爐體的工作對象是高 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。為 獲得如此低的轉(zhuǎn)速，需要很大的減速比。轉(zhuǎn)爐爐體自重很大，再加裝料重量等，整個(gè)被 傾轉(zhuǎn)部分的重量要達(dá)上百噸或上千噸。轉(zhuǎn)爐傾動(dòng)機(jī)械的工作屬于“啟動(dòng)工作制” 。機(jī)構(gòu) 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。這種動(dòng)載荷在爐 口刮渣操作時(shí)，其數(shù)值甚至達(dá)到靜載荷的兩倍以上。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)展也在不斷的發(fā)展和完善，出現(xiàn)了各種型式的傾動(dòng)裝置。本設(shè)計(jì)為帶有扭 力桿緩沖止動(dòng)裝置的全懸掛式傾動(dòng)機(jī)械，扭力桿可以緩沖轉(zhuǎn)爐傾動(dòng)時(shí)產(chǎn)生的載荷和沖 擊，而且對耳軸不產(chǎn)生軸向力。本設(shè)計(jì)的主傳動(dòng)系統(tǒng)為四個(gè)對角線布置的一次減速機(jī)帶 動(dòng)一個(gè)位于其中心的二次減速機(jī)，從而帶動(dòng)整個(gè)轉(zhuǎn)爐進(jìn)行回轉(zhuǎn)工作。每一臺一次減速機(jī) 的輸入軸由一個(gè)直流驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)工作，四臺一次減速機(jī)借助其法蘭盤凸緣固定在二 次減速機(jī)的外殼上，在其輸出軸上安裝的小齒輪與安裝在耳軸上的懸掛大齒輪相嚙合， 組成二次減速機(jī)。 關(guān)鍵詞關(guān)鍵詞：轉(zhuǎn)爐，傾動(dòng)機(jī)械，傾動(dòng)裝置 全套圖紙，加全套圖紙，加 153893706 遼寧科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） - 2 - 150 t converter tilting mechanism design abstract converter device, tilting mechanical equipment is one of the key steelmaking production , furnace work object is a liquid metal temperatures in hot metal , other items when tapping operation , requiring tilting furnace can smoothly and accurately stop bit . to obtain such a low speed, requires a large reduction ratio. great weight converter furnace , plus loading weight, etc. , the entire weight of the part to be tilting up hundreds of tons or thousands of tons . converter tilting mechanical work belongs to “ start working system .“ in addition to the basic institutions to withstand static loads , but also to withstand dynamic loads due to start , braking caused . this dynamic load in the mouth skimming operation, more than twice its value even to static loads. with the converter tilting bof steelmaking machinery popularization and development also continues to develop and improve , there have been various types of tilting the device . the torsion bar is designed with a full buffer stopper suspended mechanical tilting torsion bar and can buffer the impact load generated when the converter is tilted , and the axial force is not generated trunnion . the design of the main drive system is arranged in a four diagonal reducer drive one at the center of the second gear , so as to drive the rotary converter work performed . each one gear input shaft driven by an electric motor driven by a dc to work four first gear with its flange flange mounted on the second gear housing , the output pinion shaft installation and installation in the trunnion suspension gear meshed , the second gear component . keywords:converter, tilting machine, tilting devices 遼寧科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） - 3 - 目 錄 摘 要 - 1 - abstract - 2 - 1 緒論 - 5 - 1.1 研究背景 - 5 - 1.2 轉(zhuǎn)爐煉鋼的特點(diǎn) - 5 - 1.3 轉(zhuǎn)爐煉鋼的工序 - 6 - 1.4 轉(zhuǎn)爐煉鋼在國內(nèi)外的發(fā)展情況 - 6 - 1.5 本論文主要研究內(nèi)容 - 7 - 2 方案選擇與評述 - 8 - 2.1 爐型的選擇 . - 8 - 2.2 傾動(dòng)機(jī)構(gòu)的選擇與評述 - 8 - 2.2.1 傾動(dòng)機(jī)構(gòu)的配置形式 . - 9 - 2.2.2 分減速機(jī)結(jié)構(gòu)形式 . - 10 - 2.2.3 主減速機(jī)結(jié)構(gòu)形式 . - 11 - 2.2.4 電機(jī)結(jié)構(gòu)形式 - 11 - 2.2.5 聯(lián)軸器結(jié)構(gòu)形式 - 11 - 2.2.6 緩沖裝置結(jié)構(gòu)形式. . - 12 - 3 轉(zhuǎn)爐傾動(dòng)力矩的確定 . - 13 - 3.1 轉(zhuǎn)爐重心的確定 - 13 - 3.2 轉(zhuǎn)爐傾動(dòng)力矩的計(jì)算 - 13 - 3.2.1 空爐與爐液綜合力矩計(jì)算 . - 14 - 3.2.2 摩擦力矩的計(jì)算 . - 15 - 3.3 最佳耳軸位置的確定 - 16 - 3.4 轉(zhuǎn)爐傾動(dòng)力矩修正 - 16 - 4 電機(jī)、聯(lián)軸器和制動(dòng)器的選擇與校核 . - 20 - 4.1 電機(jī)的選擇與校核 . - 20 - 遼寧科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） - 4 - 4.1.1 電機(jī)的選擇 . - 20 - 4.1.2 電機(jī)的校核 - 20 - (1) 電動(dòng)機(jī)工作制度 jc 及發(fā)熱值校核 - 21 - (2) 電動(dòng)機(jī)過載校核 . - 21 - (3)電機(jī)啟動(dòng)時(shí)間的計(jì)算 . - 22 - 4.2 聯(lián)軸器選擇 - 23 - 4.3 制動(dòng)器的選擇與校核 - 24 - 4.3.1 制動(dòng)器的計(jì)算與選擇 - 24 - 4.3.2 制動(dòng)時(shí)間校核 . - 25 - 5 傳動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與校核 - 26 - 5.1 減速機(jī)總傳動(dòng)比計(jì)算 - 26 - 5.2 減速機(jī)齒輪設(shè)計(jì) - 26 - 5.2.1 各級傳動(dòng)比分配與齒數(shù)確定 . - 26 - 5.2.2 各軸功率、轉(zhuǎn)速及轉(zhuǎn)矩的計(jì)算 . - 26 - 5.2.3 齒輪傳動(dòng)的設(shè)計(jì) . - 27 - 5.3 減速機(jī)軸的設(shè)計(jì) - 44 - 5.3.1 減速機(jī)軸的設(shè)計(jì)與軸承選擇 - 44 - 5.3.2 減速機(jī)軸的校核 . - 48 - 5.4 軸承的選擇與校核 - 50 - 6 扭力桿系統(tǒng)的設(shè)計(jì) - 52 - 6.1 扭力桿緩沖止動(dòng)裝置材料的選擇 - 52 - 6.2 扭力桿設(shè)計(jì)計(jì)算 - 53 - 6.2.1 扭力桿直徑和曲柄半徑的確定 - 53 - 6.2.2 安全座空隙的確定 . - 53 - 7 設(shè)備的可靠性與經(jīng)濟(jì)性評價(jià) - 54 - 7.1 設(shè)備的可靠性 - 54 - 7.1.1 設(shè)備可靠度的計(jì)算 . - 54 - 7.1.2 設(shè)備平均壽命 . - 54 - 7.1.3 機(jī)械設(shè)備的有效度 . - 55 - 7.2 設(shè)備的經(jīng)濟(jì)性評價(jià) - 56 - 7.2.1 投資回收期計(jì)算 . - 56 - 7.2.2 盈虧平衡分析 . - 57 - 總 結(jié) - 58 - 致 謝 - 59 - 參考文獻(xiàn) - 59 - 遼寧科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） - 5 - 1 緒論 1.1 研究背景 鋼鐵工業(yè)一直是整個(gè)工業(yè)發(fā)展的基礎(chǔ)，對于鋼的冶煉也一直是工業(yè)發(fā)展中必不可少 的組成部分。所謂煉鋼，就是通過冶煉降低生鐵中的碳和去除有害雜質(zhì)。鋼的冶煉在鋼 鐵生產(chǎn)中起到非常重要的作用，鋼比鐵具有更廣泛的使用價(jià)值和更優(yōu)秀的性能，鋼鐵生 產(chǎn)對于國民經(jīng)濟(jì)各部門都有著非常重大的意義。所以人類不斷的去探索和創(chuàng)造新的冶煉 方式方法，以提高鋼的生產(chǎn)效率。隨著工業(yè)的迅猛發(fā)展和現(xiàn)在科學(xué)的不斷進(jìn)步，對高質(zhì) 量綱的需求日益增長，煉鋼新技術(shù)和新工業(yè)也在如雨后春筍般不斷涌現(xiàn)，與此相適應(yīng)的 煉鋼設(shè)備也得到了很大發(fā)展。 過去，煉鋼工業(yè)在很長一段時(shí)間內(nèi)，平爐煉鋼占了絕對的地位。六十年代初期，平 爐鋼在世界鋼產(chǎn)量中占 72%，可以說是煉鋼領(lǐng)域絕對的霸主。自從 1952 年，氧氣頂吹 轉(zhuǎn)爐問世之后，鋼鐵生產(chǎn)工業(yè)發(fā)生了巨大的變革，由于轉(zhuǎn)爐煉鋼極大優(yōu)越于平爐煉鋼， 經(jīng)過轉(zhuǎn)爐煉鋼方法四十幾年的發(fā)展，現(xiàn)今的鋼鐵工業(yè)中，平爐煉鋼已經(jīng)逐步退出了歷史 舞臺。轉(zhuǎn)爐煉鋼已經(jīng)幾乎占據(jù)了整個(gè)煉鋼產(chǎn)業(yè)，從剛開始的空氣轉(zhuǎn)爐，到氧氣底吹、頂 底復(fù)吹轉(zhuǎn)爐，再到現(xiàn)在廣泛使用的氧氣頂吹轉(zhuǎn)爐，轉(zhuǎn)爐煉鋼方法已經(jīng)成為了世界煉鋼產(chǎn) 業(yè)的焦點(diǎn)，轉(zhuǎn)爐鋼產(chǎn)量也成為了衡量一個(gè)國家鋼鐵產(chǎn)能的標(biāo)志。與此同時(shí)，由于轉(zhuǎn)爐煉 鋼需要高度的自動(dòng)化和機(jī)械化，轉(zhuǎn)爐煉鋼也是一個(gè)國家機(jī)械化與自動(dòng)化能力強(qiáng)弱的標(biāo) 桿。 1.2 轉(zhuǎn)爐煉鋼的特點(diǎn) 轉(zhuǎn)爐煉鋼具有如下突出的幾點(diǎn)： 1.生產(chǎn)效率高 一座容量為 100t 的氧氣頂吹轉(zhuǎn)爐連續(xù)生產(chǎn) 24 小時(shí)， 鋼量能達(dá)到 4000- 5000 噸，而同容量的平爐一晝夜只能煉得 300- 400 噸，平均每小 時(shí)就相差了十幾倍。 2.投資少，成本低 建氧氣頂吹轉(zhuǎn)爐車間所需要的基本建設(shè)的單位投資，比相同規(guī)模的平爐車間節(jié) 省 30%左右，即使包括相應(yīng)輔助車間在內(nèi)的投資，也要比平爐車間節(jié)省。 3.原料適應(yīng)性強(qiáng) 氧氣頂吹轉(zhuǎn)爐對于原料情況的要求，與空氣轉(zhuǎn)爐相比并不嚴(yán)格，可以和平爐、電弧 爐一樣熔煉各種成分的鐵水，所不同的是平爐和電弧爐可以熔煉 100%的廢鋼，而氧氣 遼寧科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） - 6 - 頂吹轉(zhuǎn)爐在現(xiàn)在的操作工藝條件下，一般只能使用 25%- 30%的廢鋼。 冶煉的鋼質(zhì)量好，品種多 在初期的氧氣頂吹轉(zhuǎn)爐中，一般只能生產(chǎn)低碳沸騰鋼。而現(xiàn)在，所冶煉的鋼種不但 包括全部平爐鋼，而且還包括相當(dāng)大的一部分電弧爐鋼。 適于高度機(jī)械化和自動(dòng)化生產(chǎn) 氧氣頂吹轉(zhuǎn)爐由于冶煉時(shí)間短，生產(chǎn)效率高，再加上轉(zhuǎn)爐容量不斷擴(kuò)大，所以為了 保證準(zhǔn)確控制冶煉過程和獲得合格鋼水的成分以及出鋼溫度，必須進(jìn)行自動(dòng)控制和檢 測，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過程自動(dòng)化。另外在冶煉時(shí)間短，生產(chǎn)效率高的情況下，只有實(shí)現(xiàn)高度的 機(jī)械化和自動(dòng)化才能減輕工人的勞動(dòng)強(qiáng)度，改善勞動(dòng)條件。 有了如上 5 點(diǎn)優(yōu)勢，使得轉(zhuǎn)爐煉鋼方法逐步取代了效率低下的平爐煉鋼方法，占據(jù) 了煉鋼產(chǎn)業(yè)的半壁江山，成為了今天大多數(shù)鋼廠的主流煉鋼方法。而目前，國內(nèi)、外氧 氣頂吹轉(zhuǎn)爐爐型大致有如圖 1.1 所示的三種類型。 圖 1.1 轉(zhuǎn)爐的三種類型 1.3 轉(zhuǎn)爐煉鋼的工序 一般轉(zhuǎn)爐一周內(nèi)操作工序如下： 打出鋼口出鋼倒渣輔助操作堵出鋼口加廢鋼兌鐵水返回吹煉(倒 回返回吹煉倒渣返回吹煉) 取樣測溫打出鋼口。 （括號中的過程，只是 在硫磷高時(shí)采用。 ） 1.4 轉(zhuǎn)爐煉鋼在國內(nèi)外的發(fā)展情況 目前國內(nèi)外各大鋼廠中轉(zhuǎn)爐煉鋼占有很大比重， 世界上目前約有600座轉(zhuǎn)爐在運(yùn)行， 年粗鋼量 4.5 億噸， 占據(jù)了全球粗鋼比重的 60%。 以奧鋼聯(lián)投產(chǎn)世界第一臺轉(zhuǎn)爐為起點(diǎn), 現(xiàn)代高效氧氣頂吹轉(zhuǎn)爐是 50 余年不斷發(fā)展的產(chǎn)物,在爐體壽命、增大轉(zhuǎn)爐容量和降低維 護(hù)等方面取得了顯著的進(jìn)步。這種設(shè)備暴露在高溫環(huán)境中,極其容易遭受機(jī)械沖擊和熱 遼寧科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） - 7 - 應(yīng)力的作用,其工程設(shè)計(jì)是一個(gè)巨大的挑戰(zhàn)。懸掛系統(tǒng)在實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)爐長壽方面是高度重要 的,為了生產(chǎn)優(yōu)質(zhì)鋼,改進(jìn)工藝的經(jīng)濟(jì)性,開發(fā)了諸如副槍、爐底攪拌裝置和高度精密而 復(fù)雜的自動(dòng)化系統(tǒng)。由于鋼產(chǎn)量的增加，煉鋼設(shè)備也日趨大型化，而隨著煉鋼設(shè)備的大 型化，煉鋼產(chǎn)的規(guī)模也在逐漸擴(kuò)大。目前在國外已經(jīng)建成許多年產(chǎn)鋼能力超過 500 萬噸 以上的鋼鐵廠。而鋼鐵生產(chǎn)過程實(shí)在高溫下連續(xù)進(jìn)行的，因此實(shí)現(xiàn)全自動(dòng)化至關(guān)重要。 目前國外鋼鐵工業(yè)是使用電子計(jì)算機(jī)最多的工業(yè)部門之一。 我國鋼鐵工業(yè)在解放后也有了飛躍性的發(fā)展，建成了獨(dú)立的鋼鐵工業(yè)體系。目前， 我國已具備較大規(guī)模的冶金設(shè)備制造能力。而現(xiàn)今國內(nèi)，轉(zhuǎn)爐鋼在煉鋼中占據(jù)絕對統(tǒng)治 地位，近年來，鞍鋼、武鋼等大型鋼鐵企業(yè)多采用轉(zhuǎn)爐煉鋼生產(chǎn)，鋼產(chǎn)量和技術(shù)都有巨 大進(jìn)步，有力支撐了國內(nèi)鋼鐵工業(yè)的發(fā)展，滿足了經(jīng)濟(jì)建設(shè)要求，但是與國外鋼鐵強(qiáng)國 相比，仍然比較落后，硬件上仍存在自動(dòng)化水平不夠高，爐容量偏小，終點(diǎn)控制技術(shù)落 后，物耗能耗較高等問題，這些問題制約著中國成為鋼鐵強(qiáng)國的發(fā)展腳步。如果這些問 題得到充分解決，那么實(shí)現(xiàn)偉大復(fù)興的中國夢也就近在眼前了。 1.5 本論文主要研究內(nèi)容 本論文研究題目為 “150 噸轉(zhuǎn)爐傾動(dòng)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)” ， 傾動(dòng)角 360， 傾動(dòng)速度 0.1r/min 1.0r/min。主要內(nèi)容：方案選擇和評述，轉(zhuǎn)爐的爐體選擇，重心的確定，最佳耳軸位置 的確定，轉(zhuǎn)爐傾動(dòng)力矩的計(jì)算，選擇電動(dòng)機(jī)并校核。設(shè)計(jì)減速器，分配傳動(dòng)比。選擇聯(lián) 軸器和制動(dòng)器。并對傳動(dòng)系統(tǒng)中的主要零件如齒輪、軸、軸承進(jìn)行強(qiáng)度校核。設(shè)計(jì)扭力 桿止動(dòng)裝置。并對其可靠性和經(jīng)濟(jì)性進(jìn)行評價(jià)。 遼寧科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） - 8 - 2 方案選擇與評述 轉(zhuǎn)爐傾動(dòng)機(jī)構(gòu)是轉(zhuǎn)爐煉鋼中的關(guān)鍵組成部分，是驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)爐工作的重要機(jī)械，它處于 高溫多塵的工作環(huán)境，其傾動(dòng)力矩大、速比大、啟制動(dòng)頻繁、承受較大動(dòng)載荷，因此， 對于轉(zhuǎn)爐傾動(dòng)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)具有及其重要的意義，不僅關(guān)系到轉(zhuǎn)爐煉鋼的生產(chǎn)的順利進(jìn)行， 更是關(guān)系到產(chǎn)品與生命安全等重大問題。 2.1 爐型的選擇 轉(zhuǎn)爐是轉(zhuǎn)爐煉鋼中最重要的部分。研究人員一直在努力探尋與研究更高效、更節(jié) 省、產(chǎn)品質(zhì)量更好品種更多、原料適應(yīng)性更強(qiáng)、機(jī)械化自動(dòng)化程度更高的煉鋼方式。轉(zhuǎn) 爐煉鋼作為集以上五點(diǎn)于一身的產(chǎn)物，已經(jīng)逐步取代了生產(chǎn)效率底的平爐，成為當(dāng)今國 內(nèi)外主流的煉鋼方式。轉(zhuǎn)爐質(zhì)量的優(yōu)劣，也就直接影響了產(chǎn)品的優(yōu)劣，甚至還會(huì)影響到 整條生產(chǎn)線的安全以及工作人員的生命財(cái)產(chǎn)安全。 本說明書主要研究的爐型右圖： 該爐型為錐球型轉(zhuǎn)爐。 筒球型爐型 形狀簡單，砌筑方便，爐殼制造容易， 大容量轉(zhuǎn)爐采用較多。錐球型爐型與 相同容量的筒球型爐相比，在熔池深 度相同的情況下，更有利于冶金反應(yīng)； 截錐型爐型的優(yōu)點(diǎn)是爐底砌筑方便，這 種爐型在中小容量轉(zhuǎn)爐爐型設(shè)計(jì)中采用 較多。綜上，錐球型爐適合 150 噸轉(zhuǎn)爐采用。 如圖 2.1。 圖 2.1 轉(zhuǎn)爐爐型圖 2.2 傾動(dòng)機(jī)構(gòu)的選擇與評述 傾動(dòng)機(jī)構(gòu)，顧名思義，就是驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)爐工作、使轉(zhuǎn)爐傾轉(zhuǎn)的機(jī)構(gòu)，在整個(gè)轉(zhuǎn)爐煉鋼生 產(chǎn)中起到了心臟的作用，所以傾動(dòng)機(jī)構(gòu)的優(yōu)劣，直接影響了整條生產(chǎn)線的優(yōu)劣，如果傾 動(dòng)機(jī)械出現(xiàn)問題， 不但會(huì)影響產(chǎn)品的優(yōu)劣和生產(chǎn)效率， 而且會(huì)影響到整個(gè)生產(chǎn)線的安全， 甚至影響到工作人員的生命財(cái)產(chǎn)安全。 遼寧科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） - 9 - 2.2.1 傾動(dòng)機(jī)構(gòu)的配置形式 上世紀(jì)五十年代，氧氣頂吹轉(zhuǎn)爐煉鋼的初期，轉(zhuǎn)爐傾動(dòng)機(jī)械基本是采用貝塞麥轉(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容不斷的擴(kuò)大，貝塞麥轉(zhuǎn)爐形式的傾動(dòng)機(jī)械已經(jīng) 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，而且隨 著爐容的增大，這些矛盾就越加突出。為了解決這些矛盾，國內(nèi)外煉鋼工作者和設(shè)計(jì)、 研究員做了大量改進(jìn)工作，使轉(zhuǎn)爐煉鋼的傾動(dòng)機(jī)械出現(xiàn)了許多新的結(jié)構(gòu)和配置形式，歸 結(jié)起來一共三種：落地式、全懸掛式和半懸掛式。 1）落地式配置 落地式配置又稱地坪式，這種配置的特點(diǎn)是：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相連接，實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)爐的傾動(dòng)。落地式傾動(dòng)機(jī)械結(jié)構(gòu)簡單，只要采用 適當(dāng)傳動(dòng)結(jié)構(gòu)形式，就可以使傾動(dòng)機(jī)械適應(yīng)托圈下凹引起的耳軸翹曲變形，但是落地式 配置占地面積比其他配置形式大，抗沖擊級抗扭振疲勞性差。國內(nèi)外都出現(xiàn)過傾動(dòng)機(jī)械 因?yàn)閿帻X斷軸而引起的停產(chǎn)事故。 2）半懸掛式配置 半懸掛式配置傾動(dòng)機(jī)械的特點(diǎn)是將最末一級齒輪副的主動(dòng)小齒輪安裝在該齒輪副 的殼體上，與大齒輪一起都懸掛在耳軸上，而其他傳動(dòng)零件仍安置在基礎(chǔ)上。初級減速 機(jī)與末級減速機(jī)齒輪副之間，仍然用萬向聯(lián)軸器或者齒形聯(lián)軸器連接。 半懸掛式從傳動(dòng)結(jié)構(gòu)上可分為三種： 1.正齒輪傳動(dòng)傾動(dòng)機(jī)械 2.行星差動(dòng)齒輪傳動(dòng)機(jī)械 3.小車式雙扭桿柔性傾動(dòng)機(jī)械 半懸掛式傾動(dòng)機(jī)械能適應(yīng)托圈下凹變形，克服了末級減速機(jī)齒輪嚙合的不良影響， 但由于初級減速機(jī)與懸掛減速機(jī)之間仍然有聯(lián)軸器，不可避免地會(huì)使傾動(dòng)機(jī)械占地面積 大，布置不夠緊湊。 3）全懸掛式配置的傾動(dòng)機(jī)械 全懸掛式轉(zhuǎn)爐傾動(dòng)機(jī)構(gòu)如圖 2.2 所示。 遼寧科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） - 10 - 圖 2.2 全懸掛式轉(zhuǎn)爐傾動(dòng)機(jī)械 全懸掛式傾動(dòng)機(jī)械的特點(diǎn)，是從電動(dòng)機(jī)到末級齒輪傳動(dòng)副傳動(dòng)裝置全部懸掛在耳軸 上。這種傾動(dòng)裝置主要由四大部分組成，即主減速機(jī)，分減速機(jī)，電機(jī)和緩沖裝置。 本設(shè)計(jì)傾動(dòng)機(jī)構(gòu)的配置形式為全懸掛式配置。 2.2.2 分減速機(jī)結(jié)構(gòu)形式 分減速機(jī)主要是由四個(gè)展開式多級圓柱斜齒輪減速機(jī)組成，在主減速機(jī)的對角線位 置分布，這種減速機(jī)由于使用了斜齒輪，能有效降低噪聲，而且嚙合平穩(wěn)，沖擊較小。 然而會(huì)對軸產(chǎn)生較大的軸向力， 故可以使用圓錐滾子軸承加以穩(wěn)定平衡。 如圖 2.3 所示。 圖 2.3 全懸掛式轉(zhuǎn)爐傾動(dòng)機(jī)械分減速機(jī)配置形式 遼寧科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） - 11 - 2.2.3 主減速機(jī)結(jié)構(gòu)形式 主減速機(jī)一般為四點(diǎn)嚙合，這樣可以充分發(fā)揮大齒輪作用，而且這種多點(diǎn)嚙合的優(yōu) 點(diǎn)在于，當(dāng)一個(gè)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)發(fā)生事故，其他系統(tǒng)仍然可以繼續(xù)工作，知道一爐冶煉完畢， 具有較強(qiáng)的備用能力。由于大齒輪直接與耳軸相連，需要平穩(wěn)傳動(dòng)，故大齒輪選用斜齒 圓柱齒輪，這樣既可以平穩(wěn)傳動(dòng)，也可以降低噪聲。由于斜齒輪在傳動(dòng)時(shí)會(huì)產(chǎn)生較大的 軸向力，采用兩個(gè)對置的圓錐滾子軸承可以有效平衡這種軸向力，使耳軸收到的軸向力 降到最低，從而減少了對托圈的影響。如圖 2.4 所示。 圖 2.4 主減速機(jī)齒輪配置形式 2.2.4 電機(jī)結(jié)構(gòu)形式 電機(jī)作為驅(qū)動(dòng)傾動(dòng)裝置工作的重要部件， 目前有兩種形式， 一種為直流電動(dòng)機(jī)調(diào)速， 另一種為交流電動(dòng)機(jī)調(diào)速。交流電動(dòng)機(jī)可以實(shí)現(xiàn)快速、慢速兩種傾動(dòng)速度要求，但是由 于大型爐需要經(jīng)常啟制動(dòng)， 平均每分鐘四次甚至更多， 在出鋼時(shí)更是達(dá)到了每分鐘 20-25 次，這使得傾動(dòng)機(jī)械的電氣系統(tǒng)和機(jī)械系統(tǒng)都會(huì)產(chǎn)生嚴(yán)重的沖擊尖峰載荷，而且經(jīng)常造 成接觸器觸點(diǎn)和制動(dòng)器電磁線圈燒毀，增加了電器事故，影響了正常的生產(chǎn)安全和人員 安全，不適合在大型爐使用。而直流電動(dòng)機(jī)可以實(shí)現(xiàn)多級或無級變速，通過一般的齒輪 減速機(jī)就能充分滿足不同傾動(dòng)速度的要求，而且直流電動(dòng)機(jī)具有相當(dāng)?shù)倪^載能力，有利 于保證轉(zhuǎn)爐操作要求。但是直流系統(tǒng)較為復(fù)雜，投資較高。然而對于 150t 轉(zhuǎn)爐來說，直 流電動(dòng)機(jī)更適合。故選用代號為 zzj 系列的直流電動(dòng)機(jī)。 2.2.5 聯(lián)軸器結(jié)構(gòu)形式 聯(lián)軸器可以選擇 zll 帶制動(dòng)輪聯(lián)軸器。這種聯(lián)軸器維修方便,壽命較長,拆下檔板 遼寧科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） - 12 - 即可更換尼龍柱銷。尼龍柱銷為自潤材料,不需潤滑,不僅節(jié)省潤滑油,而且凈化工作環(huán) 境。zll 帶制動(dòng)輪聯(lián)軸器與齒式聯(lián)軸器相比，結(jié)構(gòu)簡單，組成零件較少，制造較方便， 不用齒輪加工機(jī)床。傳遞轉(zhuǎn)矩大，在相同轉(zhuǎn)矩時(shí)回轉(zhuǎn)直徑大多數(shù)比齒式聯(lián)軸器小，體積 小，質(zhì)量輕，可部分代替齒式聯(lián)軸器。 該聯(lián)軸器最突出的優(yōu)點(diǎn)之一是只需其適合于軸 線對中安裝困難，要求盡量減少輔助工時(shí)的工況環(huán)境。 2.2.6 緩沖裝置結(jié)構(gòu)形式. 對于緩沖裝置來說，初期的全懸掛式傾動(dòng)機(jī)械僅僅作為減小傾動(dòng)機(jī)械重量和占地面 積的措施，而沒有考慮降低沖擊及扭振疲勞的作用。目前的全懸掛式傾動(dòng)機(jī)械根據(jù)緩沖 制動(dòng)裝置的結(jié)構(gòu)形式，可以分為一下三種。 1.帶有彈簧緩沖止動(dòng)裝置的全懸掛傾動(dòng)機(jī)械 彈簧緩沖止動(dòng)的扭矩平衡裝置的作用，主要是緩沖和降低在啟動(dòng)、制動(dòng)、頂渣等工 藝操作時(shí)產(chǎn)生的沖擊和扭振疲勞，并且阻止懸掛減速機(jī)殼轉(zhuǎn)動(dòng)。但這種彈簧緩沖止動(dòng)的 扭矩平衡裝置，元件較多，彈簧壽命較短，無法長時(shí)間有效工作。 2.戴橡膠塊緩沖止動(dòng)裝置的全懸掛傾動(dòng)機(jī)械 這種緩沖止動(dòng)扭矩平衡裝置雖然比彈簧緩沖止動(dòng)裝置壽命長一些，但是零件仍然 較多，而且多用水平配置的緩沖止動(dòng)裝置。這種水平配置的結(jié)構(gòu)，使耳軸軸承承受了水 平力，耳軸軸承座承受了傾翻力矩，增加了耳軸軸承和軸承座的負(fù)荷。 3.帶有扭力桿緩沖止動(dòng)裝置的全懸掛傾動(dòng)機(jī)械 這種緩沖止動(dòng)裝置通過兩根垂直拉 （壓） 桿把傾動(dòng)力矩引起的懸掛減速機(jī)殼的旋轉(zhuǎn) 力矩轉(zhuǎn)變?yōu)樽饔迷谂ちU上的扭矩和扭力桿支座上的垂直力。扭力桿通過本身的扭轉(zhuǎn)彈 性變形，與作用在桿上的扭矩平衡，并通過扭力桿支承座將懸掛減速機(jī)殼的旋轉(zhuǎn)力矩產(chǎn) 生的垂直力傳遞到基礎(chǔ)上平衡掉。 這種裝置不使耳軸軸承產(chǎn)生附加水平力，不使耳軸軸承座承受傾翻力矩。同時(shí)，由 于這種緩沖止動(dòng)裝置零部件較少，使用壽命較長，緩沖劑減震性能也較好，因此國外很 多大型轉(zhuǎn)爐都在使用這種形式的傾動(dòng)機(jī)械。 對于大型爐來說，尤其是對于我的 150t 轉(zhuǎn)爐課題，由于爐體尺寸大，傾動(dòng)力矩及動(dòng) 負(fù)荷大，以及扭振疲勞問題也比較突出，所以，這種采用幾個(gè)直流電機(jī)和初級減速器的 多點(diǎn)嚙合傳動(dòng)、并且采用帶有緩沖止動(dòng)裝置的扭力平衡裝置的全懸掛式配置，非常適合 我所需要設(shè)計(jì)的課題，綜合以上三種傾動(dòng)機(jī)械，全懸掛式配置的傾動(dòng)機(jī)械是最佳選擇， 然而在全懸掛式配置的傾動(dòng)機(jī)械中，綜合以上的評述，帶有扭力桿緩沖止動(dòng)裝置的全懸 掛式傾動(dòng)機(jī)械是最佳的選擇。 遼寧科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） - 13 - 3 轉(zhuǎn)爐傾動(dòng)力矩的確定 3.1 轉(zhuǎn)爐重心的確定 運(yùn)用 solidworks3d 繪圖軟件，根據(jù)爐型圖繪制出轉(zhuǎn)爐。爐殼采用 16mn 的低合金鋼 板，材料密度為 7800kg/m，這種鋼板具有廣泛的應(yīng)用范圍，是國內(nèi)使用最廣的合金鋼， 也是目前國內(nèi)主流的轉(zhuǎn)爐爐殼用鋼。爐襯采用石墨爐襯，材料密度 2240kg/m，這種材 料的熱膨脹系數(shù)低、抗熱震性好、高溫強(qiáng)度高、耐侵蝕性和抗渣性極好，質(zhì)量輕，是優(yōu) 質(zhì)的耐火材料。 使用 solidworks3d 軟件可以明確地得到所設(shè)計(jì)的轉(zhuǎn)爐的重心以及空爐質(zhì)量，如圖 3.1 所示。 圖 3.1 轉(zhuǎn)爐空爐數(shù)據(jù)圖 根據(jù)上圖，該轉(zhuǎn)爐的質(zhì)量約為 498.772 噸，整個(gè)爐體的高度為 9100mm，由于 solidworks 建模時(shí)選用基準(zhǔn)點(diǎn)為爐頂口圓的圓心， 圖示重心為- 4948.17， 故可知該爐重心 為 4151.83mm（距爐底） 。 3.2 轉(zhuǎn)爐傾動(dòng)力矩的計(jì)算 預(yù)設(shè)耳軸位置為空爐重心之上 100mm。調(diào)整裝配體的原點(diǎn)與預(yù)設(shè)耳軸中心線重合。 由于 solidworks 的便捷性，可以從軟件中直接獲得轉(zhuǎn)爐傾動(dòng)每個(gè)角度的力臂長度， 由于傾動(dòng)力矩是由摩擦力矩、空爐力矩和爐液力矩組成，那么使用 solidworks 軟件建立 爐殼、爐襯和爐液的裝配體，可以直接獲得轉(zhuǎn)爐傾動(dòng)不同角度下空爐與爐液配合之后的 重量、重心以及力臂長度，那么就更方便去計(jì)算傾動(dòng)力矩。只需計(jì)算從起始位置的 0 遼寧科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） - 14 - 到爐液傾倒完畢的角度，再加上這些角度下的摩擦力矩，即可以求出整個(gè)轉(zhuǎn)爐工作時(shí)的 傾動(dòng)力矩。這種方式可以減小計(jì)算量，同時(shí)減少由于空爐轉(zhuǎn)矩和爐液轉(zhuǎn)矩分開計(jì)算導(dǎo)致 的一些誤差，節(jié)省了設(shè)計(jì)的時(shí)間，提高了效率。 3.2.1 空爐與爐液綜合力矩計(jì)算 使用 solidworks3d 繪圖軟件，如圖 3.2 所示。 圖 3.2 傾動(dòng) 10 度時(shí)轉(zhuǎn)爐與爐液的綜合數(shù)據(jù) 從圖中可以清楚的看到，總質(zhì)量為 648722439 克，約為 648.722t，其中爐液 150t， 爐液密度為 0.01 3 g/m。此時(shí)轉(zhuǎn)爐傾動(dòng) 10，力臂長度為 39.06mm=0.039m。按照公式 和和和 egm=，以此類推得到如表 3.1 所示. 遼寧科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） - 15 - 表 3.1 轉(zhuǎn)爐傾動(dòng)數(shù)據(jù) 角 度 / 10 20 30 40 50 60 70 80 90 臂 長 /m 0.039 0.074 0.104 0.135 0.160 0.169 0.149 0.108 0.043 綜 合 力 矩 tm 25.30 48.01 67.47 87.58 103.80 109.63 96.66 70.06 27.90 角 度 / 91.41 100 110 120 126.35 臂 長 /m 0.032 0.009 0.049 0.080 0.081 綜 合 力矩 20.76 5.05 25.26 40.13 40.40 表 3.1 中，當(dāng)轉(zhuǎn)爐傾動(dòng)至 91.41時(shí)開始傾倒?fàn)t液，傾動(dòng)至 126.35時(shí)爐液傾倒完 畢。 根據(jù)上面的表格，轉(zhuǎn)爐在傾動(dòng)至 60時(shí)出現(xiàn)最大值，91.41 度時(shí)出現(xiàn)爐液未傾倒時(shí) 的綜合的力矩最小值。100時(shí)出現(xiàn)綜合力矩的最小值。 3.2.2 摩擦力矩的計(jì)算 摩擦力矩計(jì)算的假設(shè)： 認(rèn)為摩擦力矩 m m在傾動(dòng)過程中是不變的，即忽略出鋼時(shí)鐵水重量變化的影響。 忽略小齒輪對耳軸上大齒輪的壓力。 由此，摩擦力矩計(jì)算公式，為： 2d/ggggm xtouyekm +=）（ （3.1） 式中： 綜合力矩kn946.6358gg yek =+ 托圈選擇 150t 轉(zhuǎn)爐托圈分瓣式托圈結(jié)構(gòu)，這種托圈總重 149t，故可知 kn 2 . 1460gtou=。 由于需要知道傾動(dòng)力矩之后才能設(shè)計(jì)減速機(jī)，故預(yù)設(shè)耳軸上懸掛的減速箱組的重量 為 100t，故 gx=980kn。 取 0.03。 d=950mm。 故可知mkn38.125mm= 遼寧科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） - 16 - 這樣，最大傾動(dòng)力矩為： mkn04.120038.12566.1074mmmm myek =+=+= （3.2） 3.3 最佳耳軸位置的確定 耳軸最佳位置的確定有兩種原則，即“全正力矩”原則和“正負(fù)力矩等值”原則。 目前大多數(shù)轉(zhuǎn)爐，特別是大型轉(zhuǎn)爐從安全出發(fā)，多采用“全正力矩”原則來選擇耳軸位 置，即耳軸的位置應(yīng)選擇的高一些。然而過高的耳軸會(huì)使傾動(dòng)力矩增加，從而造成電機(jī) 容量以及傳動(dòng)機(jī)尺寸的增加，使其投資相應(yīng)增加。因此耳軸的最佳位置選擇，即需要考 慮安全性，又需要考慮經(jīng)濟(jì)性。 由全正力矩原則，0m-mm mminyek +）（，那么可以得出如下公式： 設(shè)修正值為，那么就有 0mhsing-hsing-mm myekyek =+ （3.3） 式中=91.41，其他條件上述都可得出，故通過計(jì)算可得 mm3 .120123. 0h= 87.7mm12.3-100h-h-hl k = （3.4） 通過以上結(jié)果可知，最佳耳軸位置位于空爐重心以上 87.7mm 處，故該轉(zhuǎn)爐最佳耳 軸位置為 4240mm（距爐底）處，并應(yīng)用于對轉(zhuǎn)爐傾動(dòng)力矩的修正。 3.4 轉(zhuǎn)爐傾動(dòng)力矩修正 根據(jù)上述內(nèi)容，得知轉(zhuǎn)爐耳軸最佳位置位于距爐底 4239.53mm 處，那么使用 solidworks3d 軟件，將原點(diǎn)修正之后再進(jìn)行計(jì)算就可以得出傾動(dòng)力矩。此次為每 5計(jì) 算一次傾動(dòng)力矩，結(jié)果如表 3.2 所示。 遼寧科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） - 17 - 表 3.2 耳軸修正后的轉(zhuǎn)爐傾動(dòng)數(shù)據(jù) 角 度 / 5 10 15 20 25 30 35 40 45 臂 長 /m 0.019 0.039 0.057 0.073 0.088 0.102 0.118 0.133 0.147 綜 合 力 矩 tm 12.33 25.30 36.98 47.36 57.09 66.17 76.55 86.28 95.36 角 度 / 50 55 60 65 70 75 80 85 90 臂 長 /m 0.158 0.165 0.167 0.160 0.147 0.129 0.106 0.077 0.041 綜 合 力 矩 tm 102.50 107.04 108.36 103.80 95.36 83.69 68.76 49.95 26.60 角 度 / 91.41 95 100 105 110 115 120 125 126.35 臂 長 /m 0.029 0.021 0.007 0.018 0.046 0.067 0.077 0.079 0.078 綜 合 力 矩 tm 18.81 12.78 3.93 9.55 23.71 33.95 38.63 39.42 38.90 爐體傾動(dòng) 5時(shí)的具體數(shù)據(jù)如圖 3.3 所示， 開始傾倒?fàn)t液時(shí)的數(shù)據(jù)如圖 3.4 所示， 爐 液傾倒完畢的數(shù)據(jù)如圖 3.5 所示。 圖 3.3 轉(zhuǎn)爐傾動(dòng) 5 遼寧科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） - 18 - 圖 3.4 轉(zhuǎn)爐傾動(dòng) 91.41 圖 3.5 轉(zhuǎn)爐傾動(dòng) 126.35 根據(jù)上面所計(jì)算出的結(jié)果， 轉(zhuǎn)爐傾動(dòng)到 60時(shí)出現(xiàn)最大傾動(dòng)力矩點(diǎn)， 數(shù)據(jù)如圖 3.6。 圖 3.6 轉(zhuǎn)爐傾動(dòng)最大力矩時(shí) 由圖 3.6 可知，此時(shí)的力臂長度為m167. 0mm15.167=，故可以知道此時(shí)的傾動(dòng)力 矩為mkn94.1061722.648167. 0=。 此時(shí)轉(zhuǎn)爐最大傾動(dòng)力矩： mkn32.118738.12594.1061m=+= 根據(jù)表格 3.2，繪制轉(zhuǎn)爐傾動(dòng)力矩曲線，如圖 3.7 所示。 遼寧科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） - 19 - 0 200 400 600 800 1000 1200 1400 5 1 5 2 5 3 5 4 5 5 5 6 5 7 5 8 5 9 1 . 4 1 1 0 0 1 1 0 1 2 0 1 2 6 . 3 5 傾動(dòng)力矩 圖 3.7 傾動(dòng)力矩曲線圖 遼寧科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） - 20 - 4 電機(jī)、聯(lián)軸器和制動(dòng)器的選擇與校核 4.1 電機(jī)的選擇與校核 傾動(dòng)機(jī)械作為驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)爐工作的重要機(jī)械，本說明書設(shè)計(jì)的也是四點(diǎn)嚙合的全懸掛式 傾動(dòng)機(jī)械，要求其能在其中一個(gè)分減速機(jī)無法工作時(shí)仍然能夠維持轉(zhuǎn)爐正常工作，并且 堅(jiān)持到一爐鋼冶煉完成。那么對于驅(qū)動(dòng)減速機(jī)工作的電機(jī)要求較高。 4.1.1 電機(jī)的選擇 由前述可知，為保證安全工作，最少驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)爐工作的電動(dòng)機(jī)個(gè)數(shù)為 3 個(gè)，分配到每 個(gè)減速機(jī)上的力矩為mkn39677.3953m/mmax=， 通過下列公式可以求出來電機(jī)所 需功率： kw62765.61 868.09750 13960002.11.1 9750 nkm n max = = （4.1） 式中：其中1 . 1k2 . 1k 21 =， mn396000mmax= r/min1n = 432 n 1 = （4.2） 其中傳動(dòng)齒輪一共四對，效率=0.97，聯(lián)軸器效率=0.99，耳軸軸承為滾動(dòng)軸承， 效率為=0.99。故可知868. 099. 099. 097. 0 4 = 。 根據(jù)網(wǎng)絡(luò)查詢，可查得所選電機(jī)應(yīng)為 zzj0- 72 型復(fù)勵(lì)直流電機(jī)，其主要參數(shù)有： 額定功率 n=65kw；額定轉(zhuǎn)速 n=570r/min；過載系數(shù)3=；電動(dòng)機(jī)飛輪力矩 gd=58 2 kg m。 4.1.2 電機(jī)的校核 此部分公式查自文獻(xiàn)3 遼寧科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） - 21 - (1) 電動(dòng)機(jī)工作制度 jc 及發(fā)熱值校核 根據(jù)電動(dòng)機(jī) jc 值規(guī)定，選擇操作制度中電動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)最頻繁的十分鐘作為一個(gè)周期， 來計(jì)算電動(dòng)機(jī) jc 值，計(jì)算公式為： 25%22.6%100 10 0.250.50.31921.192 %100jc= + = + = 停止時(shí)間工作時(shí)間 工作時(shí)間 （4.3） jc 滿足條件，由于 jc 較小，所以對轉(zhuǎn)爐 jc 值及發(fā)熱不做校核。 (2) 電動(dòng)機(jī)過載校核 1）塌爐過載校核 轉(zhuǎn)爐最大力矩是塌爐力矩，通常為正常工作最大傾動(dòng)力矩的三倍，因此要求電動(dòng)機(jī) 的最大過載力矩比三倍最大傾動(dòng)力矩要大些，即： kn n m 975 3 max （4.4） 其中 n=1r/min，電機(jī)電壓 220v，電機(jī)轉(zhuǎn)速為 570 r/min；過載系數(shù)=3。帶入上式： 132 . 1 4868 . 0 65975 3 8 . 9 1032.11873 3 即 55 1000. 51063 . 3 故到達(dá)塌爐力矩時(shí)，只要電機(jī)在 570r/min 之下運(yùn)轉(zhuǎn)，就滿足過載條件。 2）事故過載校核 當(dāng)一臺電機(jī)事故無法工作，其他三個(gè)電機(jī)需要維持轉(zhuǎn)爐繼續(xù)工作知道一爐鋼冶煉完 畢，因此要求： kn n m ) 1(975 max （4.5） 由于 150t 轉(zhuǎn)爐的高轉(zhuǎn)速在 1- 1.5r/min 之間，那么取 r/min1 . 1n = ，此時(shí)有 nn= ， 求得： 72. 23 1 . 1 1 = n n （4.6） 帶入上式： 132 . 1 3868 . 0 65975 72 . 2 8 . 9 1032.1187 3 即： 55 104 . 31021 . 1 。 遼寧科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） - 22 - 故一臺電動(dòng)機(jī)出故障時(shí)，只要轉(zhuǎn)爐轉(zhuǎn)速低于 1.1r/min，就滿足過載條件。 3）高速過載校核 當(dāng)電動(dòng)機(jī)電壓超出額定電壓，電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速將提高，此時(shí)設(shè)轉(zhuǎn)爐轉(zhuǎn)速為 n=1.5r/min， 則有 nn=，帶入得23 5 . 1 1 “ = n n 。 根據(jù)公式 kn n m 975 “ max （4.7）可得： 132 . 1 4868 . 0 65975 21021 . 1 5 即： 55 1033 . 3 1021 . 1 。 故當(dāng)高速過載時(shí)，只要轉(zhuǎn)爐轉(zhuǎn)速低于 1.5r/min，電動(dòng)機(jī)過載也能滿足要求。 (3)電機(jī)啟動(dòng)時(shí)間的計(jì)算 轉(zhuǎn)爐用電動(dòng)機(jī)，除功率、過載等要求滿足外，為了降低啟動(dòng)時(shí)動(dòng)負(fù)荷及疲勞對傾動(dòng) 機(jī)械強(qiáng)度的影響，還要對其啟動(dòng)力矩及啟動(dòng)時(shí)間加以控制。一般來說，啟動(dòng)力矩取電動(dòng) 機(jī)額定力矩的 1.11.2 倍，常取 1.15 倍。啟動(dòng)時(shí)間控制在 25 秒之間（大轉(zhuǎn)爐取大 值） 。啟動(dòng)時(shí)間如下式： mm n gd t qi qi = 375 2 （4.8） 式中： n電動(dòng)機(jī)達(dá)到穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)后的轉(zhuǎn)速，r/min； m折合到電機(jī)軸上的轉(zhuǎn)爐最大力矩， 2 mkg； mkg i km m= = 82.322 868 . 0 570 1021 . 1 32 . 1 5 max （4.9） i 傾動(dòng)機(jī)械總速比； 傾動(dòng)機(jī)構(gòu)的總機(jī)械效率； k安全系數(shù)； max m 轉(zhuǎn)爐計(jì)算最大傾動(dòng)力矩； qi m 電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)力矩； mkg n n mqi= =45.511 570 465975 15 . 1 975 15 . 1 （4.10） 2 gd 轉(zhuǎn)爐及其傾動(dòng)機(jī)械折合到電動(dòng)機(jī)軸上的飛輪力矩總和； 遼寧科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） - 23 - 2 22 2 75.387) 8 .124584(1 . 125. 1)gd(1 . 125. 1mkggdgd=+=+= 聯(lián)軸器電機(jī) （4.11） 2 電機(jī) gd 電動(dòng)機(jī)飛輪力矩； 2 聯(lián)軸器 gd 聯(lián)軸器的飛輪力矩； 1 . 125. 1 考慮到各級大齒輪、高速軸，轉(zhuǎn)爐爐體及托圈產(chǎn)生的飛輪力矩引起的影響 因數(shù)。 將上述結(jié)果帶入公式： 秒14 . 3 322.82-45.511 570 375 75.387 375 2 = = mm n gd t qi qi （4.12） 啟動(dòng)時(shí)間為 3.14 秒，可以滿足要求。 4.2 聯(lián)軸器選擇 根據(jù)公式： ntzw w c tkkkk n p t= 9550。 （4.13） 式中： w p驅(qū)動(dòng)功率，kw； n工作轉(zhuǎn)數(shù)，r/min； w k動(dòng)力機(jī)系數(shù)，電動(dòng)機(jī)取 1.0； k工況系數(shù)，重沖擊載荷取 2.75； z k啟動(dòng)系數(shù)，當(dāng)啟動(dòng)頻率小于等于 120hz 時(shí)取 1.0； t k溫度系數(shù)，取 1.0。 將上述結(jié)果代入公式得：mn84.29949550= tzw w c kkkk n p t 根據(jù)計(jì)算結(jié)果，并考慮減速機(jī)高速軸，查文獻(xiàn)4，選擇 zll7 型聯(lián)軸器比較好。參 數(shù)如下： 公稱轉(zhuǎn)矩mntn=16000，許用轉(zhuǎn)速min/1200rnp=，轉(zhuǎn)動(dòng)慣量 22 8 . 12mkggd=, 主動(dòng)端孔徑mmd100 1= ，從動(dòng)端孔徑mmd100 2 =。 遼寧科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） - 24 - 4.3 制動(dòng)器的選擇與校核 在選擇制動(dòng)器時(shí)，既要考慮到制動(dòng)器要有足夠的制動(dòng)力矩以保證轉(zhuǎn)爐安全和準(zhǔn)確定位， 不致于因制動(dòng)器失靈而造成操作事故，又要考慮到制動(dòng)時(shí)間不宜太短，否則會(huì)造成傾動(dòng) 機(jī)械因承受過大的動(dòng)負(fù)荷而引起扭振疲勞。為了確保安全，轉(zhuǎn)爐的每個(gè)傳動(dòng)系統(tǒng)中至少 要有兩個(gè)以上制動(dòng)器。 4.3.1 制動(dòng)器的計(jì)算與選擇 根據(jù)公式： mkg i km m j = = 22.243 570 868 . 0 1021 . 1 32. 1 5 max （4.14） 式中： j m轉(zhuǎn)爐傾動(dòng)力矩反作用產(chǎn)生的靜力矩。 當(dāng)轉(zhuǎn)爐轉(zhuǎn)速為 1 r/min，電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速為 570 r/min， 22 75.387mkggd= ，取4= z t 秒，那么動(dòng)力矩為： mkg345.147 4375 57075.387 t375 ngd m z 2 dz = = （4.15） 式中： dz m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； z t制動(dòng)時(shí)間。初選時(shí)，中小型轉(zhuǎn)爐取 0.52 秒，大型轉(zhuǎn)爐取 25 秒； n電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速，r/min； 通過上式，可知：mkgmmm dzjz =+=+=565.390345.14722.243 則制動(dòng)器額定制動(dòng)力矩為： mkgmm zz =29.11241.107565.390 4 15 . 1 1 . 115 . 1 1 . 1 （4.16） 其中為制動(dòng)器正常工作時(shí)的個(gè)數(shù)。 查文獻(xiàn)4，選用 zwz600 制動(dòng)器， c j=40%，mkgmz=355，故能滿足要求。 當(dāng)一個(gè)制動(dòng)器失靈，另一個(gè)制動(dòng)器工作時(shí)： min 38 . 4 22.243 355) 14() 1( k m m j z = = （4.17） 其中25. 115. 1 min =k，這時(shí)制動(dòng)器同樣能滿足要求。 遼寧科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） - 25 - 4.3.2 制動(dòng)時(shí)間校核 制動(dòng)時(shí)間計(jì)算公式如下： 35 . 0 )22.2433554(375 57075.387 )(375 2 = + = + = jz z mm ngd t 秒 （4.18） 制動(dòng)時(shí)間太短，希望制動(dòng)時(shí)間長一些，可以考慮采用電力制動(dòng)，或電磁液壓制動(dòng)來 調(diào)節(jié)延長制動(dòng)時(shí)間。 遼寧科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） - 26 - 5 傳動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與校核 5.1 減速機(jī)總傳動(dòng)比計(jì)算 由于電動(dòng)機(jī)額定轉(zhuǎn)速 n=570r/min，轉(zhuǎn)爐最高轉(zhuǎn)速 n=1r/min，故根據(jù)公式： i=n1/n2=570/1=570 （5.1） 5.2 減速機(jī)齒輪設(shè)計(jì) 5.2.1 各級傳動(dòng)比分配與齒數(shù)確定 由于傳動(dòng)比過大，選擇分減速機(jī)的形式為三級展開式斜齒圓柱齒輪減速機(jī)，這種減 速機(jī)的減速范圍大，噪聲小，適合該轉(zhuǎn)爐，并分配給分減速機(jī)的傳動(dòng)比為 98，主減速機(jī) 的傳動(dòng)比82. 598/570 i i i= 分 主 ，根據(jù)文獻(xiàn)1p13 可知，當(dāng)設(shè)計(jì)展開式圓柱齒輪減速器 時(shí)，為便于油池潤滑，應(yīng)使高速級和低速級大齒輪的浸油深度大致相近。當(dāng)齒輪的配對 材料相同，齒寬系數(shù)相等時(shí)，令齒面接觸強(qiáng)度大致相等，傳動(dòng)比可按下式分配 取 3221 1 . 1,4 . 1iiii=,可以列出如下式子： 98i1.14.1i4.1iiiii 111321 = （5.2） 求得57 . 3 1= i故可知5 . 5,00. 5 32 =ii。 由上述結(jié)果，取第一級齒輪傳動(dòng)小齒輪齒數(shù) z1=18，大齒輪齒數(shù)為 z2=18 3.57=64.26=64，第二級齒輪傳動(dòng)小齒輪齒數(shù) z1=17，大齒輪齒數(shù)為 z2=175.00=85，第 三級齒輪傳動(dòng)小齒輪齒數(shù) z1=17，大齒輪齒數(shù)為 z2=175.5=9