下載后文件包含有 CAD 圖紙和說明書,咨詢 Q 197216396 或 11970985摘 要鋼包加蓋裝置通常設置在鋼包回轉(zhuǎn)臺上，為到達回轉(zhuǎn)臺的盛有鋼水的鋼包加保溫蓋的裝置。該裝置具有回轉(zhuǎn)、升降等功能?；剞D(zhuǎn)和升降運動可用液壓方式，也有用電動機械方式的?？稍诨剞D(zhuǎn)臺的兩側(cè)設置兩套裝置，對澆注的鋼包和等待澆注的鋼包同時加蓋，亦可設一套裝置，只在澆注時加蓋。它在連鑄設備中的作用非常大，是重要的冶金設備之一。本文主要解決鋼包加蓋裝置的總體布置及轉(zhuǎn)動機構(gòu)的設計問題。鋼包加蓋裝置要實現(xiàn)的功能主要包括：操作臂水平的旋轉(zhuǎn)運動和垂直的升降運動，以及加蓋和揭蓋動作。采用液壓缸驅(qū)動來完成加蓋和揭蓋動作，采用電機驅(qū)動來完成操作臂的轉(zhuǎn)動，為了實現(xiàn)鋼包加蓋裝置的自動控制，增加了接近開關裝置和電氣滑環(huán)裝置。本文是依據(jù)鋼包加蓋裝置生產(chǎn)過程和工作原理，首先選定合適的方案，根據(jù)方案設計操作臂和支撐柱體，同時選擇相應的液壓缸并進行校核；然后根據(jù)相應的條件設計計算轉(zhuǎn)動機構(gòu)；最后對傳動軸和其他零件進行強度校核，最終完成設計。關鍵詞： 冶金； 鋼包加蓋裝置； 轉(zhuǎn)動機構(gòu)下載后文件包含有 CAD 圖紙和說明書,咨詢 Q 197216396 或 11970985iAbstractLadle stamping device usually set the stage in the ladle turret, turret to reach the ladle containing molten steel covered with thermal devices. The device has a rotating, lifting and other function. Hydraulic rotary and down movement means can also be useful way of electric machinery. Both sides of the rotary table can be set two devices, on the casting ladle and pouring ladle while waiting for stamping, a device can be set only when stamped in the casting. It's role in the continuous casting equipment is very large, is one of the important metallurgical equipment. In this paper, stamped with the device address ladle overall layout and design of rotating bodies. Ladle stamped device to achieve the main functions include: operating arm of the level of vertical lift rotary motion and movement, as well as stamped and Uncovery action. Driven by hydraulic cylinders to complete the seal and expose cover actions to complete the operation with motor-driven rotating arm, ladle stamped in order to achieve the automatic control device, an increase of nearly switchgear and electrical slip ring device.This article is a stamp device according to the ladle and working principle of the production process, first select the appropriate option, based on program design, operation and support arm cylinder, and select the appropriate hydraulic cylinders and the check; then calculated according to the corresponding rotating body design conditions; the final drive shaft and other parts of the strength check, the final design completion. Key words： Metallurgy； Ladle stamped device； Slewing mechanism目 錄下載后文件包含有 CAD 圖紙和說明書,咨詢 Q 197216396 或 11970985ii緒 論.11 概述 .21.1 鋼包加蓋裝置簡介 .21.2 設計方案選擇 .41.2.1 鋼包加蓋裝置方案介紹 .41.2.2 轉(zhuǎn)動機構(gòu)的方案選擇 .72 鋼包加蓋裝置的總體設計 .82.1 初定數(shù)值 .82.1.1已知數(shù)據(jù).82.1.2所需數(shù)據(jù).82.2 鉸點的確定 .92.2.1 液壓缸支撐點位置的確定 .92.3 箱型梁的計算 102.4 懸臂梁上進、退鉤液壓缸的選擇與計算 132.4.1 液壓缸的安裝方式 132.4.2 液壓缸性能參數(shù) 132.5 接近開關的選擇 143 鋼包加蓋裝置轉(zhuǎn)動機構(gòu)設計 153.1 回轉(zhuǎn)支承的計算與選擇 153.1.1 回轉(zhuǎn)支承載荷計算 153.1.2 回轉(zhuǎn)支承的結(jié)構(gòu)形式 173.1.3 計算回轉(zhuǎn)支承的當量載荷 183.2 減速機的計算與選擇 193.3 減速齒輪的計算 193.3.1 選精度等級、材料及齒數(shù) 193.3.2 齒輪設計 203.3.3 幾何尺寸計算 223.3.4 大齒輪結(jié)構(gòu)參數(shù) 233.4 主傳動軸的設計 243.4.1 軸的結(jié)構(gòu)設計 243.4.2 校核軸的疲勞強度 253.5 軸承和鍵的選擇 273.6 電氣滑環(huán) 27結(jié)束語 .28參考文獻 .29致謝.30下載后文件包含有 CAD 圖紙和說明書,咨詢 Q 197216396 或 119709850緒 論隨著我國市場經(jīng)濟的不斷發(fā)展，人們對鋼材質(zhì)量提出了越來越高的要求。為了更好地適應這種要求，提高鑄坯質(zhì)量成為提高鋼材產(chǎn)品質(zhì)量的前提。眾所周知，中問罐鋼水的過熱度是直接影響鑄坯質(zhì)量的重要因素，為了提高拉速和鑄坯質(zhì)量，越來越多的鋼種要求用低過熱度澆注。如：硅鋼、高碳鋼等要求更低的過熱度澆注，以獲得高的等軸晶率，提高鑄坯質(zhì)量。另外，穩(wěn)定拉速甚至恒速澆注也是提高鑄坯質(zhì)量的一項重要措施。以上這些要求的前提條件是中間罐溫度的穩(wěn)定，穩(wěn)定中間罐溫度的一個重要措施就是鋼包加蓋。在現(xiàn)代連鑄生產(chǎn)工藝過程中，鋼包加蓋保溫是一項非常重要的工藝措施，國內(nèi)外新上的連鑄機鋼包旋轉(zhuǎn)塔，都設計有鋼包加蓋裝置，加蓋設備都固定在旋轉(zhuǎn)塔上，與旋轉(zhuǎn)塔成為一個整體，設備較為龐大，設備重量也比較大。國內(nèi)的連鑄機大多沒有鋼包自動加蓋功能。必須采用連鑄車間的起重機吊裝鋼包蓋，增加了起重機作業(yè)負擔，制約了生產(chǎn)節(jié)奏，降低了煉鋼產(chǎn)量，同時增加了鋼液熱量損失。本設計主要是針對連鑄機鋼包回轉(zhuǎn)臺上有鋼包設計的，用于連續(xù)鑄鋼過程中給鋼包加蓋保溫或揭蓋換包。為減輕工人的勞動，本設計基本實現(xiàn)了自動化，可大大減少事故的發(fā)生。一個自動的鋼包加蓋裝置可以在很大程度上提高鋼廠的工作效率，提高設備的使用率和產(chǎn)品的質(zhì)量。鋼包快速自動加蓋，有效地減少連鑄車間起重機作業(yè)沖突，降低起重機作業(yè)率，加快煉鋼生產(chǎn)節(jié)奏，提高煉鋼產(chǎn)量；由于鋼包加蓋比較及時，減少鋼液熱量損失，提高鑄坯質(zhì)量；該裝置提高了煉鋼設備裝備水平。鋼包加蓋機構(gòu)主要用于連鑄機用鋼包的加蓋，以保證鋼水在調(diào)運過程中盡量減少熱量損失，從而保證產(chǎn)品質(zhì)量。采用鋼包加蓋裝置，中間罐溫度波動小，拉速可以穩(wěn)定，提高了典型拉速的達標率，減小了拉速的頻繁波動，減少了卷渣。特別是避免了澆注前后期的澆注溫降大，有利于夾雜物的上浮，有利于前后期結(jié)晶器的化渣。采用鋼包加蓋裝置，后期溫降小，可明顯減少前后期溫度低造成的水口堵塞、漏鋼和回爐等生產(chǎn)中斷事故。因此，鋼包加蓋裝置在整個連鑄設備中的作用是至關重要的。下載后文件包含有 CAD 圖紙和說明書,咨詢 Q 197216396 或 119709851下載后文件包含有 CAD 圖紙和說明書,咨詢 Q 197216396 或 1197098521 概述1.1 鋼包加蓋裝置簡介隨著我國市場經(jīng)濟的不斷發(fā)展，用戶對鋼材質(zhì)量提出了越來越高的要求。為了更好地適應這種要求，提高鑄坯質(zhì)量成為提高鋼材產(chǎn)品質(zhì)量的前提，也是提高武鋼產(chǎn)品競爭力的重要保證。眾所周知，中問罐鋼水的過熱度是直接影響鑄坯質(zhì)量的重要因素，為了提高拉速和鑄坯質(zhì)量，越來越多的鋼種要求用低過熱度澆注。如：硅鋼、高碳鋼等要求更低的過熱度澆注，以獲得高的等軸晶率，提高鑄坯質(zhì)量。另外，穩(wěn)定拉速甚至恒速澆注也是高鑄坯質(zhì)量的一項重要措施。以上這些要求的前條件是中間罐溫度的穩(wěn)定，穩(wěn)定中間罐溫度的一個重要措施就是鋼包加蓋。在現(xiàn)代連鑄生產(chǎn)工藝過程中，鋼包加蓋保溫是一項非常重要的工藝措施，國內(nèi)外新上的連鑄機鋼包旋轉(zhuǎn)塔，都設計有鋼包加蓋裝置，加蓋設備都固定在旋轉(zhuǎn)塔上，與旋轉(zhuǎn)塔成為一個整體，設備較為龐大，設備重量也比較大。采用鋼包加蓋裝置可減少中間罐溫度的波動，提高鑄坯質(zhì)量采用鋼包加蓋裝置可以穩(wěn)定中闖罐溫度，穩(wěn)定拉速，減少廢品由于采用鋼包加蓋裝置，中間罐溫度波動小，拉速可以穩(wěn)定，提高了典型拉速的達標率，減小了拉速的頻繁波動，減少了卷渣。特別是避免了澆注前后期的澆注溫降大，有利于夾雜物的上浮，有利于前后期結(jié)晶器的化渣鋼包全程加蓋節(jié)能系統(tǒng)向鋼廠提供了一套避免和阻止高成本熱能從盛鋼水的鋼包包襯和鋼液中向外散失的有效技術手段。從而，為降低生產(chǎn)成本、改善操作條件和提高生產(chǎn)率提供了一條成就之路。通過使用鋼包全程加蓋節(jié)能可獲得的年經(jīng)濟效益一般是該項目投資的幾十倍。鋼包加蓋機構(gòu)是基于連鑄機設計的，因此介紹一下連鑄機的工作原理，以幫助理解鋼包加蓋機構(gòu)的位置和工作原理。轉(zhuǎn) 爐 生 產(chǎn) 出 來 的 鋼 水 經(jīng) 過 精 煉 爐 精 煉 以 后 ， 需 要 將 鋼 水 鑄 造 成 不 同 類 型 、不 同 規(guī) 格 的 鋼坯。 連 鑄 工 段 就 是 將 精 煉 后 的 鋼 水 連 續(xù) 鑄 造 成 鋼 坯 的 生 產(chǎn) 工 序 ，主 要 設 備 包 括 回 轉(zhuǎn) 臺 、 中 間 包 ， 結(jié) 晶 器 、 拉 矯 機 等 。連 鑄 工 藝 的 流 程 如 下 ： 將 裝 有 精 煉 好 鋼 水 的 鋼 包 運 至 回 轉(zhuǎn) 臺 ， 回 轉(zhuǎn) 臺 轉(zhuǎn) 動到 澆 注 位 置 后 ， 將 鋼 水 注 入 中 間 包 ， 中 間 包 再 由 水 口 將 鋼 水 分 配 到 各 個 結(jié) 晶 器中 去 。 結(jié) 晶 器 是 連 鑄 機 的 核 心 設 備 之 一 ， 它 使 鑄 件 成 形 并 迅 速 凝 固 結(jié) 晶 。 拉 矯機 與 結(jié) 晶 振 動 裝 置 共 同 作 用 ， 將 結(jié) 晶 器 內(nèi) 的 鑄 件 拉 出 ， 經(jīng) 冷 卻 、 電 磁 攪 拌 后 ，下載后文件包含有 CAD 圖紙和說明書,咨詢 Q 197216396 或 119709853切 割 成 一 定 長 度 的 板 坯 。圖 1.1 連鑄工藝流程簡圖鋼 包 加 蓋 裝 置 安 裝 在 鋼 包 回 轉(zhuǎn) 臺 上 ， 鋼 包 回 轉(zhuǎn) 臺 ： 設 在 連 鑄 機 澆 鑄 位 置 上方 用 于 運 載 鋼 包 過 跨 和 支 承 鋼 包 進 行 澆 鑄 的 設 備 。 由 底 座 、 回 轉(zhuǎn) 臂 、 驅(qū) 動 裝 置 、回 轉(zhuǎn) 支 撐 、 事 故 驅(qū) 動 控 制 系 統(tǒng) 、 潤 滑 系 統(tǒng) 和 錨 固 件 6 部 分 組 成 。 單 臂 鋼 包 回 轉(zhuǎn) 臺 ： 由 底 座 、 立 柱 、 上 轉(zhuǎn) 臂 、 上 轉(zhuǎn) 臂 驅(qū) 動 裝 置 、 下 轉(zhuǎn) 臂 、 下 轉(zhuǎn)臂 驅(qū) 動 裝 置 組 成 。 蝶 形 鋼 包 回 轉(zhuǎn) 臺 ： 由 底 座 、 升 降 液 壓 缸 、 回 轉(zhuǎn) 架 、 鋼 包 支 座 、 回 轉(zhuǎn) 臂 、 平 行連 桿 、 驅(qū) 動 裝 置 、 防 護 板 組 成 。 鋼 包 回 轉(zhuǎn) 臺 是 連 鑄 機 的 關 鍵 設 備 之 一 ， 起 著 連 接 上 下 兩 道 工 序 的 重 要 作 用 。鋼 包 回 轉(zhuǎn) 臺 的 回 轉(zhuǎn) 情 況 基 本 上 包 括 兩 側(cè) 無 鋼 包 、 單 側(cè) 有 鋼 包 、 兩 側(cè) 有 鋼 包 三 種情 況 ， 而 單 個 鋼 包 重 量 已 超 過 140 噸 。 三 種 情 況 下 ， 鋼 包 回 轉(zhuǎn) 臺 受 力 有 很 大 不同 ， 但 無 論 在 何 種 情 況 下 ， 都 要 保 證 鋼 包 回 轉(zhuǎn) 臺 的 旋 轉(zhuǎn) 平 穩(wěn) ， 定 位 準 確 ， 起 停時 要 盡 可 能 減 小 對 機 械 部 分 的 沖 擊 ， 為 減 少 中 間 包 液 面 波 動 和 溫 降 ， 要 縮 短 旋轉(zhuǎn) 時 間 。 因 此 ， 我 們 在 變 頻 器 的 容 量 選 擇 上 ， 留 有 余 地 ， 即 比 電 機 功 率 加 大 一級 。 同 時 利 用 變 頻 器 的 s 曲 線 加 速 功 能 ， 通 過 調(diào) 整 s 曲 線 保 證 加 、 減 速 曲 線 平滑 快 速 ， 減 少 對 減 速 機 的 沖 擊 ， 再 通 過 PLC 判 斷 變 速 限 位 、 停 止 限 位 實 現(xiàn) 旋 轉(zhuǎn)過 程 中 高 、 低 速 自 動 變 換 及 到 位 停 車 ， 同 時 滿 足 了 對 旋 轉(zhuǎn) 時 間 和 平 穩(wěn) 運 行 的 要求 。鋼 包 回 轉(zhuǎn) 臺 用 于 把 鋼 包 回 轉(zhuǎn) 到 或 旋 轉(zhuǎn) 出 澆 注 位 置 。 通 常 通 過 起 動 “鋼 包 自動 更 換 ”按 鈕 來 自 動 完 成 鋼 包 回 轉(zhuǎn) 。 在 這 種 情 況 下 ， 鋼 包 的 加 速 、 減 速 及 定 位 通過 PLC 系 統(tǒng) 和 行 程 開 關 或 編 碼 器 來 完 成 ， 另 外 ， 也 可 采 用 手 動 回 轉(zhuǎn) 模 式 。 由 于 回轉(zhuǎn) 臺 設 置 了 兩 個 回 轉(zhuǎn) 臂 ， 因 而 可 實 現(xiàn) 多爐連澆。 每 個 臂 可 獨 立 提 升 ， 兩 臂 同 時旋 轉(zhuǎn) 。 主 傳 動 安 裝 在 底 座 上 ， 并 通 過 減 速 箱 及 小 齒 輪 與 回 轉(zhuǎn) 支 承 外 齒 的 嚙 合 來 驅(qū)動 回 轉(zhuǎn) 臺 的 回 轉(zhuǎn) 。 裝 在 鋼 包 回 轉(zhuǎn) 臺 叉 形 臂 上 的 稱 重 傳 感 器 有 熱 防 護 罩 保 護 ， 以 免熱 輻 射 ， 同 時 稱 重 傳 感 器 所 在 區(qū) 域 還 要 通 壓 縮 空 氣 冷 卻 。 在 澆 注 位 置 ， 通 過 過 載連 軸 器 將 旋 轉(zhuǎn) 部 件 固 定 在 澆 注 位 ， 以 避 免 用 吊 車 更 換 鋼 包 時 損 壞 驅(qū) 動 部 分 。 一 旦斷 電 ， 液 壓 馬 達 把 鋼 包 旋 出 澆 注 位 至 事 故 鋼 包 上 面 。 該 操 作 通 過 設 置 在 澆 注 平 臺下載后文件包含有 CAD 圖紙和說明書,咨詢 Q 197216396 或 119709854上 的 手 動 閥 執(zhí) 行 。 在 準 備 位 置 。 鋼 包 滑 動 水 口 液 壓 缸 與 滑 動 水 口 連 接 ， 由 滑 動 水口 液 壓 站 提 供 動 力 。 鋼 包 回 轉(zhuǎn) 臺 的 回 轉(zhuǎn) 部 分 ， 如 回 轉(zhuǎn) 大 軸 承 等 由 一 個 集 中 潤 滑 站供 潤 滑 脂 潤 滑 ， 各 種 防 護 罩 和 保 護 墻 用 于 保 護 回 轉(zhuǎn) 臺 結(jié) 構(gòu) 免 受 鋼 水 噴 濺 。 在 回 轉(zhuǎn)臺 上 裝 有 鋼 包 加 蓋 裝 置 ， 當 回 轉(zhuǎn) 臺 接 收 鋼 包 或 鋼 包 吊 離 回 轉(zhuǎn) 臺 時 ， 鋼 包 蓋 可 旋 出吊 車 吊 鉤 區(qū) 。 采 用 液 壓 設 備 驅(qū) 動 。 更 換 鋼 包 的 時 間 一 般 在 一 分 鐘 左 右 ， 設 備 占 用澆 注 平 臺 面 積 較 小 ,易 于 定 位 ,便 于 遠 距 離 操 作 。 在 現(xiàn) 代 工 業(yè) 生 產(chǎn) 中 ， 自 動 化 程度 越 來 越 高 ， 而 液 壓 系 統(tǒng) 也 因 為 其 易 于 實 現(xiàn) 自 動 化 ， 又 易 于 實 現(xiàn) 過 載 保 護 ， 工 作平 穩(wěn) ， 可 無 級 調(diào) 速 等 優(yōu) 點 而 被 廣 泛 應 用 。 主 要 有 鋼 包 升 降 ， 鋼 包 回 轉(zhuǎn) 兩 個 動作 ， 附 加 鋼 包 蓋 升 降 ， 圓 盤 制 動 器 等 動 作 。 均 由 液 壓 驅(qū) 動某鋼廠加蓋示意圖：出鋼 澆鑄 倒液 更換滑板等等待出鋼 出鋼加蓋 取蓋 加蓋 取蓋圖 1.2 加蓋過程示意圖1.2 設計方案選擇1.2.1 鋼包加蓋裝置方案介紹方案一直接利用連鑄車間的起重機對鋼包蓋進行裝吊，鋼包蓋由人工掛鉤。方案二加蓋裝置設計為小車型式，在旋轉(zhuǎn)塔大臂上鋪設走行軌道，小車能在大臂上獨立行走，駛向大臂的兩端。車體設計為箱形梁，立柱為框架式結(jié)構(gòu)，走行系統(tǒng)采用“三合一”減速機驅(qū)動，升降系統(tǒng)采用電動或電液推桿。示意圖如下：下載后文件包含有 CAD 圖紙和說明書,咨詢 Q 197216396 或 119709855圖1.3 鋼包加蓋裝置示意圖一方案三一種新型連鑄機鋼包自動加蓋裝置，該裝置主體為立柱 5，立柱 5 上端設有帶有動力裝置的回轉(zhuǎn)支承 3，回轉(zhuǎn)軸承 3 的動力裝置可為電驅(qū)動，也可為液壓驅(qū)動器 4，本實施例采用液壓驅(qū)動器 4，液壓驅(qū)動器 4 通過齒輪組與回轉(zhuǎn)支承 3 連接，液壓驅(qū)動器 4固定在立柱 5 上。在回轉(zhuǎn)支承 3 上設有轉(zhuǎn)臺 9，轉(zhuǎn)臺 9 可隨回轉(zhuǎn)支承 3-起轉(zhuǎn)動，轉(zhuǎn)臺9 上設可活動的懸臂梁 1，懸臂梁 1-端通過轉(zhuǎn)軸和鉸鏈與轉(zhuǎn)臺 9 連接，另一端設有用于吊裝鋼包蓋 8 的裝置，吊裝鋼包蓋 8 的裝置可采用簡單的鉤子或鉸鏈，在懸臂梁 1 中部設支承液壓缸 2，支承液壓缸 2 固定在轉(zhuǎn)臺 9 上。為了使本裝置放置牢固且運動平穩(wěn)，本實用新型在立柱 5 底端設有固定支座 7，同時也可以在立柱 5 底部設有加強筋 6。示意圖如下：下載后文件包含有 CAD 圖紙和說明書,咨詢 Q 197216396 或 119709856圖1.4 鋼包加蓋裝置示意圖二方案比較與選擇：方案一，利用連鑄車間的起重機來吊裝鋼包蓋，增加了起重機的作業(yè)負擔，制約了生產(chǎn)節(jié)奏。降低了生產(chǎn)效率，增加了熱量損失。方案二，整體結(jié)構(gòu)體積小、重量輕，在接收重罐鋼水時，加蓋裝置必須駛向大臂的另一端。此時裝置的重量對重罐而言起到平衡重的作用，改善了旋轉(zhuǎn)塔的受力狀況，減輕了回轉(zhuǎn)支承的負荷。鋼包蓋的吊掛不能采用傳統(tǒng)的吊鉤型式，鋼包蓋的升降只能通過挑桿實現(xiàn)，功能單一。方案三，能實現(xiàn)鋼包快速自動加蓋，有效地減少連鑄車間起重機作業(yè)沖突，降低起重機作業(yè)率，加快煉鋼生產(chǎn)節(jié)奏，提高煉鋼產(chǎn)量；由于鋼包加蓋比較及時，減少鋼液熱量損失，提高鑄坯質(zhì)量；占地面積小結(jié)構(gòu)小，重量輕，緩解了煉鋼現(xiàn)場空間緊張的矛盾。下載后文件包含有 CAD 圖紙和說明書,咨詢 Q 197216396 或 119709857綜上所述，方案三適用面廣，結(jié)構(gòu)性能能達到預期效果，故選擇方案三。1.2.2 轉(zhuǎn)動機構(gòu)的方案選擇方案一，利用液壓驅(qū)動：在鋼包加蓋裝置回轉(zhuǎn)機構(gòu)中所用的動力裝置選擇液壓馬達來驅(qū)動，液壓馬達的優(yōu)點是可以與舉升機構(gòu)的液壓缸同處于一個液壓系統(tǒng)中，并且可以提供很大的轉(zhuǎn)矩。方案二，利用電機驅(qū)動：在鋼包加蓋裝置回轉(zhuǎn)機構(gòu)中所用的動力裝置選擇電機來驅(qū)動，在選擇中可以選擇電機和減速器連在一起的裝置。電機驅(qū)動的主要優(yōu)點是對環(huán)境的要求比較低，也可以提供較大的轉(zhuǎn)矩。方案比較與選擇：方案一結(jié)構(gòu)復雜，價格昂貴，維修困難，但便于自動控制，工作起來比較穩(wěn)定。方案二結(jié)構(gòu)簡單，成本較低，便于安裝和維護，對環(huán)境要求較低，也便于自動控制。和方案一相比較，不足之處就在于方案二不夠穩(wěn)定。綜合考慮，我選擇方案二，成本低，經(jīng)過認真的設計也可以達到預期的效果。下載后文件包含有 CAD 圖紙和說明書,咨詢 Q 197216396 或 1197098582 鋼包加蓋裝置的總體設計2.1 初定數(shù)值2.1.1已知數(shù)據(jù)① 鋼包蓋尺寸：1800×150（直徑×厚度，單位：mm）② 鋼水溫度： 1000℃③ 舉升機構(gòu)選擇液壓缸傳動④ 懸臂總長 l=4000mm⑤ 回轉(zhuǎn)半徑： 鋼包加蓋機構(gòu)回轉(zhuǎn)中心安裝在連鑄機鋼包回轉(zhuǎn)臺上，為滿足工作要求，選定機構(gòu)的回轉(zhuǎn)半徑 L=4000mm。⑥ 回轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速： 初定轉(zhuǎn)速 n=3r/min⑦ 工作周期： 根據(jù)連鑄機鋼包澆鑄時間，確定加蓋機構(gòu)工作周期為 3min。2.1.2所需數(shù)據(jù)① 吊臂頭部的圓周速度（最大）：Vmax=2×π×1=1.256m/s② 鋼包蓋質(zhì)量: m=π×r2=π×(1800÷2﹚2×180＝4580kg③ 此鋼包加蓋裝置為專用裝置，設定額定載荷為 5 噸④ 回轉(zhuǎn)功率 （2.1）kwkwQKN28.1)(6.3)(. ??????⑤ 最大額定起重 5 噸⑥ 起升高度由設計條件知：鋼包總重 M=20000kg設鋼包高度為 h,則有：d2×ρ×π/4×h=20000kg解得：h=995mm所以起升高度 H＞h+δ=1145mm取 H=1200mm圖 2.1 鋼包加蓋裝置原理圖2.2 鉸點的確定設 OB=1200mm y=1600mm液壓缸LOAB下載后文件包含有 CAD 圖紙和說明書,咨詢 Q 197216396 或 119709859由實際情況知，起升高度約為 1200mm。在此機構(gòu)中，由起重臂、變幅油缸和轉(zhuǎn)臺組成的變幅機構(gòu)三鉸點，是平面運動機構(gòu)，三鉸點需六個坐標確定，再加上變幅油缸伸縮比 λ、起重臂最大仰角和最小仰角，共有八個設計變量。2.2.1 液壓缸支撐點位置的確定① 如下圖所示，懸臂梁水平時：OBACα圖 2.2由 OA=1600mm AC=600mmα= ??16.7arctnOACOC= mm8.02? ?cosmin ??BB② 當懸臂梁處于最高位置時：OA CB Hα1α2圖 2.3??4.1902arcsin2??56821下載后文件包含有 CAD 圖紙和說明書,咨詢 Q 197216396 或 1197098510?cos22max ????OBCCB取升降液壓缸的伸縮比 λ=1.25。即 minax??解得 OB=1200mm代入得 （2.2） B187ax m1528in?2.3 箱型梁的計算箱型梁由鋼板焊接而成箱型梁的長度 L=4000mm鋼板厚度 δ=24mm材料選擇：Q345安全系數(shù) n=3.0許用應力 σ=130MPa抗彎截面系數(shù)（2.3）??Mabxmax46???面積 A≈4aδ慣性矩（2.4）?32?I抗彎截面系數(shù)（2.5）][34??MeIax?M—最大危險截面上的彎矩[σ]—許用應力，130MPa圖2.4 受力分析下載后文件包含有 CAD 圖紙和說明書,咨詢 Q 197216396 或 1197098511FAA BC12001400B FC圖2.4 受力分析MABC圖2.5 彎矩圖0???FCBAMAlBB??FCACA(2.6)(2.7)(2.8)(2.9)已知： ；N4908.50??；B5163.C?最大彎矩為 ：MBA NlFBA 551096.2.1063. ?????下載后文件包含有 CAD 圖紙和說明書,咨詢 Q 197216396 或 1197098512最大截面處所受應力應滿足以下條件：（2.10）][????xcaM3653 10.109.][4?????x ma433??為安全起見，取a=0.36m2.4 懸臂梁上進、退鉤液壓缸的選擇與計算根據(jù)鋼包加蓋裝置進、退鉤的工作條件，工作機構(gòu)的結(jié)構(gòu)特點、負載情況、速度要求、行程大小和動作要求，選取單桿雙作用液壓缸。其工作特點是活塞雙向運動產(chǎn)生推、拉力，活塞在行程終止時不減速。2.4.1 液壓缸的安裝方式因為在工作過程中，液壓缸要做一定的擺動，參照液壓缸安裝類型，選擇頭部耳環(huán)安裝形式。2.4.2 液壓缸性能參數(shù)1.行程選擇初定液壓缸的行程為300mm。2.工作壓力查表得，冶金設備用液壓缸工作壓力一般選取為16MPa3.負載力的估算粗略估算（2.11）NF735408.96???4.缸筒計算下載后文件包含有 CAD 圖紙和說明書,咨詢 Q 197216396 或 1197098513由液壓缸負載力F 和工作壓力 P來確定缸筒內(nèi)徑當無桿腔進油時（2.12）212122121 )(4)(4 pdpFDpdpD???????若 120Fp?D= （2.13）PF?4工作壓力選擇 P=16MPaD= =13mm610735?根據(jù)需要選擇內(nèi)徑為D=63mm5.活塞桿直徑的計算活塞桿直徑一般按照液壓缸往復運動速比 =2?由計算公式(2.14) 1??Dd已知D=63mm解得d=44.54mm根據(jù)相關規(guī)格，由表可以查得元整后的值d=45mm。6.強度驗算主要受軸向拉力 （2.15）][42????dFσ——活塞桿的內(nèi)應力F——液壓缸負載力[σ]——活塞桿材料的許用應力[σ]= （2.16）nb?其中 n=3 MPa46.05.14372???符合要求。下載后文件包含有 CAD 圖紙和說明書,咨詢 Q 197216396 或 1197098514選擇液壓缸型號為HSGL01-63/45 16-3221設定最大行程為300mm。2.5 接近開關的選擇接近開關又稱無觸點行程開關，它除可以完成行程控制和限位保護外，還是一種非接觸型的檢測裝置，用作檢測零件尺寸和測速等，也可用于變頻計數(shù)器、變頻脈沖發(fā)生器、液面控制和加工程序的自動銜接等。特點有工作可靠、壽命長、功耗低、復定位精度高、操作頻率高以及適應惡劣的工作環(huán)境等。利 用 位 移 傳 感 器 對接 近 物 體 的 敏 感 特 性 達 到 控 制 開 關 通 或 斷 的 目 的 ， 這 就 是 接 近 開 關 。圖 2.6 接 近 開 關 原 理 圖 3 鋼包加蓋裝置轉(zhuǎn)動機構(gòu)設計鋼包加蓋裝置轉(zhuǎn)動機構(gòu)主要完成將操作臂旋轉(zhuǎn)一定的角度配合吊鉤液壓缸和舉升液壓缸實現(xiàn)對鋼包加蓋和揭蓋的任務。它主要包括以下幾個裝置：動力系統(tǒng)、減速裝置、回轉(zhuǎn)支承、電氣滑環(huán)等。下載后文件包含有 CAD 圖紙和說明書,咨詢 Q 197216396 或 11970985153.1 回轉(zhuǎn)支承的計算與選擇3.1.1 回轉(zhuǎn)支承載荷計算 CD圖 3.1 受力簡圖1.受力分析圖OC 桿：12004000O BCFb αFcFo2o1圖 3.2 OC 桿受力分析OA 桿：LOAB下載后文件包含有 CAD 圖紙和說明書,咨詢 Q 197216396 或 1197098516AMOFa2a1圖 3.3 OA 桿受力分析剪力圖：FOA圖 3.4 OA 桿剪力圖彎矩圖：MOA圖 3.5 桿 OA 彎矩圖2.由圖知在 A 點產(chǎn)生的彎矩下載后文件包含有 CAD 圖紙和說明書,咨詢 Q 197216396 或 1197098517mNMOA ??????? 52.198.120.9450??LFBA水平方向的力 =1.372 N5鉛垂方向的力 N3108.92).1(????B 51067.?各結(jié)構(gòu)自重：G=1.2+0.4=1.6 噸取懸臂梁為 2 噸，載荷為 5 噸，其中液壓缸 0.4 噸計算載荷V=G+1.25Q=2+1.25×5=8.25 噸 （3.1）(3.2) NgVFa 51089.25.8????回轉(zhuǎn)時轉(zhuǎn)矩 TMX64319?3.1.2 回轉(zhuǎn)支承的結(jié)構(gòu)形式回轉(zhuǎn)支承軸承又叫轉(zhuǎn)盤軸承，有些人也稱其為：旋轉(zhuǎn)支承 、 回旋支承。 英文名字叫: slewing bearing 或 slewing ring bearing 又或 turntable bearing， 回轉(zhuǎn)支承在現(xiàn)實工業(yè)中應用很廣泛，被人們稱為：“機器的關節(jié)” ，其主要應用在被廣泛應用于：汽車起重機、鐵路起重機、港口起重機、船用起重機、冶金起重機、集裝箱起重機、挖掘機、灌裝機、以及 CT 機駐波治療儀、航海儀、雷達天線座、導彈發(fā)射架、坦克、機器人以及旋轉(zhuǎn)餐廳等等方面。示意圖如下：下載后文件包含有 CAD 圖紙和說明書,咨詢 Q 197216396 或 1197098518圖 3.6 回轉(zhuǎn)支承示意圖回轉(zhuǎn)支承主要分為柱式和轉(zhuǎn)盤式兩大類，這里選擇滾動軸承式回轉(zhuǎn)支承裝置（回轉(zhuǎn)支承結(jié)構(gòu)采用單排四點接觸球式） 。3.1.3 計算回轉(zhuǎn)支承的當量載荷通過查表（起重機械手冊）得，工況參數(shù)：fs=1.45 (靜態(tài))fd=1.5 （動態(tài)）載荷換算系數(shù)：選擇滾動接觸角為 45 度Ka=1.225Kr=2.675靜態(tài)（3.3）)(FKFraaf?????=1.45×（1.225×0.085+2.675×0.372）× N?a 510N·m39.1057.29.145?????MfK由此選擇 010.40.1000 JB/T 2300-1999 回轉(zhuǎn)支承。下載后文件包含有 CAD 圖紙和說明書,咨詢 Q 197216396 或 1197098519圖 3.7 滾動軸承式回轉(zhuǎn)支承結(jié)構(gòu)圖 表一 回轉(zhuǎn)支承參數(shù)3.2 減速機的計算與選擇由于此鋼包加蓋機構(gòu)是專用產(chǎn)品直接選擇動力機構(gòu)和減速機構(gòu)連在一起的減速器根據(jù)要求需要得到的轉(zhuǎn)速在 3r/min 左右機構(gòu)回轉(zhuǎn)功率為 =1.528kwN??選擇減速機的型號為 XLEDQ2.2 8160B143F 的減速器擺線立式二級減速電機直連型 YZ 系列起重電機，輸入功率為 2.2kw型號為 8160B 傳動比為 i=143 非標準特殊型輸出轉(zhuǎn)速 n=10r/min電機功率 2.2kw輸出轉(zhuǎn)矩 1520N·m3.3 減速齒輪的計算3.3.1 選精度等級、材料及齒數(shù)1） 材料及熱處理；選擇小齒輪材料為 15CrMn（調(diào)質(zhì)） ，硬度為 HRC58，大齒輪材料為 45 鋼（調(diào)質(zhì)） ，硬度為 240HBS，二者材料硬度差為 40HBS?；拘吞?外形尺寸 安裝尺寸 結(jié)構(gòu)尺寸D d H D1 D2 n ?n1 D3 d1 H1 h010.40.10001122878 100 11981042 36 22 6 1001 998 90 10下載后文件包含有 CAD 圖紙和說明書,咨詢 Q 197216396 或 11970985202） 精度等級選用 7 級精度；3） 初選小齒輪齒數(shù) z1=20，大齒輪齒數(shù) z2=80；3.3.2 齒輪設計Ⅰ 按齒面接觸強度設計因為低速級的載荷大于高速級的載荷，所以通過低速級的數(shù)據(jù)進行設計計算(3.4)32][1?????????HEdtt ZTK???試選 =1.6tK選取齒寬系數(shù) =1d?選取彈性影響系數(shù) =189.8MPaEZ小齒輪的接觸疲勞強度 MPa601lim??大齒輪的接觸疲勞強度 H52li應力循環(huán)次數(shù)（3.5）61 102.7)308(1.60?????nljLhN（3.66128.4）接觸疲勞壽命系數(shù)KHN1=0.95; KHN2=0.98接觸疲勞許用應力取失效概率為 1%，安全系數(shù) S=1[σH]1=0.95 ×600MPa=570MPa[σH]2=0.98 ×550MPa=539MPa[σH]= （[ σH]1+[σH]2） /2=554.5MPa1） 試算小齒輪的分度圓直徑 dt1（3.7）dt132][2. ??????????HEdtZTK???代入數(shù)值解得 =207.1mmt1下載后文件包含有 CAD 圖紙和說明書,咨詢 Q 197216396 或 1197098521其中 T=2.09 N·m （3.8）610?2） 小齒輪圓周速度snV/12.06.276d1t ????（3.9）3） 計算齒寬 b 及模數(shù) ntmb= dt 84.21.074.1?????.21zmtnth=2.25 =2.25×40.142mm=9.32mmntb/h=8.94） 計算載荷系數(shù) K已知載荷平穩(wěn)，所以取KA =1.25根據(jù) v=0.071m/s，7 級精度，動載系數(shù)KV=1.00查表得：KHβ=1.445KFΒ=1.40KHα=KFα=1.4故載荷系數(shù) 81.45.10.25??????HVAK5) 按實際的載荷系數(shù)校正分度圓直徑，（3.10）mkdt 6.2.18.73316） 計算模數(shù) nm= （3.11）n mzdt 78.102.1?=12mmn下載后文件包含有 CAD 圖紙和說明書,咨詢 Q 197216396 或 1197098522Ⅱ 按齒根彎曲強度設計（3.12）321][FSadnYzKTm?????1） 計算載荷系數(shù) 4.10.??????FVAK2） 查取齒型系數(shù)YFa1=2.80YFa2=2.2203）查取應力校正系數(shù)YSa1=1.56YSa2=1.774） 計算[σF]σF1=500MPaσF2=380MPaKFN1=0.95KFN2=0.98[σF1]=339.29MPa[σF2]=266MPa5） 計算大小齒輪的 并加以比較][?FSaY? 01287.9.35682][1???FSa4.][2?FSa大齒輪的數(shù)值較大。6）計算模數(shù) nm=7.78 =8321][FSadnYzKT?????nm3.3.3 幾何尺寸計算1） 計算中心距下載后文件包含有 CAD 圖紙和說明書,咨詢 Q 197216396 或 1197098523（3.13）95.2681.071?ntmdz取 =271=μ =4×27=108 （3.14）2z1由此得中心距（3.15）54028)17()(21 ???????nmzaa 圓整后取 540mm2） 計算大小齒輪的分度圓直徑= · =27×8=216mm1dzn= · =108×8=864mm2m3） 計算齒輪寬度（3.16）db4.86214.01?????大齒輪齒厚 B1=90mm小齒輪齒厚 B2=85mm3.3.4 大齒輪結(jié)構(gòu)參數(shù)已知：α=20o 25.1??fh?a25.0??c齒頂高=m =8×1mm=8mm （3.17）a?齒根高= ×（1+0.250 ）mm=10mm （3.18）fh8)(???cma齒全高h= + =8+10=18mm （3.19）afh大齒齒頂圓直徑= =864+2×8=880mm （3.20）ada2?大齒齒根圓直徑下載后文件包含有 CAD 圖紙和說明書,咨詢 Q 197216396 或 1197098524= =864－2×10=844mm （3.21）fdfh2?由 α=20 o 查得10?sE0??siE跨側(cè)齒數(shù)K=15公法線長度ω=44.649當量齒數(shù)系數(shù) 1.0903.4 主傳動軸的設計由于此軸為主傳動軸，承受的載荷在整個機構(gòu)中幾乎是最大的。為了減輕機構(gòu)的重量，并且提高該軸的強度，把此軸設計為空心的軸。初設該軸的最小外徑為160mm。壁厚 δ=30mm 。圖 3.8 軸的結(jié)構(gòu)示意圖所受力矩T=9550000P/n=1520kN·m大齒輪分度圓直徑d=576mm大齒輪所受切向力Ft=2T/d=5277.78N徑向力為：下載后文件包含有 CAD 圖紙和說明書,咨詢 Q 197216396 或 1197098525Fr=Ft×tanα=5277.8×tan20N=1920.95N軸向力為：Fa=Ft/cosα=5616.59N3.4.1 軸的結(jié)構(gòu)設計1） 擬定軸上零件的裝配方案1. AB 段軸用于安裝軸承 61832，故取直徑為 160mm。2. BC 段軸肩用于固定軸承，查手冊得直徑為 170mm。3. CD 段為大齒輪，外徑 864mm。4. DE 段安裝套筒和軸承 NU1010，直徑為 200mm。2） 確定軸的各段長度1. AB 段長度為 254mm，安裝兩個軸承 61832，起穩(wěn)固作用。2. BC 段考慮到相對位置，設計長度為 42mm。3. CD 段為大齒輪，大齒輪齒寬為 90mm，設計長度為 138mm。4. DE 段考慮到各個零件的相對位置，便于安裝，設計長度為 123.5mm。5. EF 段是傳動軸與支撐柱體之間的間隔，兩部分焊接成一個整體，預留156.5mm 的長度。3.4.2 校核軸的疲勞強度判斷危險截面：由于截面 CD 處直接承受齒輪所傳遞的載荷，所受載荷最大，直徑較小，所以判斷 CD 截面為危險截面截面 D 右側(cè)d=190mmd1=100mm軸的抗彎截面系數(shù)W= )1(.0)1(32434dd?????=0.1×0.19 3×（1－ ）94=633× 60?3m343102.)1(dWr ??????其中M=1347.98N·m下載后文件包含有 CAD 圖紙和說明書,咨詢 Q 197216396 或 1197098526T=9550000×2.2/2.5M=840N·m截面上的彎曲應力（3.22）MPaWb12.??截面上的切應力為（3.23）T6.02?（3.24）MPaTmb 3??由于軸選用 40Cr，調(diào)質(zhì)處理，所以， ， PaB735?861??Pa2601???1） 綜合系數(shù)的計算軸肩形成的應力集中為：， 23.???81.??軸的材料敏感系數(shù)為：， 85.0?q7.0?q故有效應力集中系數(shù)為（3.25）5.2)1(??????k（3.26）70??q查得尺寸系數(shù)為 72.0??扭轉(zhuǎn)尺寸系數(shù)為 6??軸采用磨削加工，表面質(zhì)量系數(shù)為 92.0????軸表面未經(jīng)強化處理，即 ，則綜合系數(shù)值為：1q?（3.27）93.21??????kK（3.28）.???2） 碳鋼系數(shù)的確定