【正文】 .............................................................................. 38 內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)（畢業(yè)論文） VIII 箱體尺寸計(jì)算與選擇 ................................................................................................ 42 傾動(dòng)機(jī)械的潤(rùn)滑 ........................................................................................................ 43 第五章扭力桿裝置的設(shè)計(jì) ................................................... 44 平衡抗扭器的基本形式 ............................................................................................ 44 平衡抗扭器的設(shè)計(jì) .................................................................................................... 44 最佳間隙的確定 ........................................................................................................ 47 第六章技術(shù)經(jīng)濟(jì)性分析 ..................................................... 48 技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析概述 .................................................................................................... 48 提高產(chǎn)品實(shí)用價(jià)值的途徑 ........................................................................................ 48 比較分析 .................................................................................................................... 49 綜合分析 .................................................................................................................... 50 傾動(dòng)機(jī)械價(jià)值優(yōu)化的措施及效果 ............................................................................ 51 結(jié)論 ..................................................................... 52 致謝 ..................................................................... 53 參考文獻(xiàn) ................................................................. 54 第一章緒 論 氧氣轉(zhuǎn)爐煉鋼法簡(jiǎn)介 由于制氧技術(shù)的發(fā)展，可為工業(yè)提供大量廉價(jià)的氧氣，為氧氣煉鋼提供了條件 [2]。氧氣 轉(zhuǎn)爐煉鋼方法的特點(diǎn)是，由吹氧管向熔池吹入工業(yè)純氧進(jìn)行冶煉， 根據(jù)氧氣吹入轉(zhuǎn)爐的方式，可分為頂吹、底吹、“頂、底”復(fù)合吹、斜吹和側(cè)吹等幾種方法 。由于這種煉鋼方法具有不用燃料、冶煉周期短、生產(chǎn)率高、冶煉品種多、質(zhì)量好、生產(chǎn)費(fèi)用低、建廠快和投資省等優(yōu)點(diǎn)，因而得到迅速發(fā)展，成為近代煉鋼生產(chǎn)的主要手段。 圖 是氧氣頂吹轉(zhuǎn)爐主體結(jié)構(gòu) 圖。它由爐體 支承裝置 2 和傾動(dòng)機(jī)械 3 所組成。 氧氣頂吹轉(zhuǎn)爐煉鋼法是 1949 年 6 月由奧地利的 Voestalpine 聯(lián)合公司試驗(yàn)成功的，并在 1952 年和 1953 年先后在其所屬的林茨（ Linz）和多納維茨（ Donawitz）兩鋼廠投入生產(chǎn) ，當(dāng)時(shí)爐子容量為 30t。 氧氣頂吹轉(zhuǎn)爐煉鋼法是通過(guò)雙層水冷吹氧管自爐口處向爐內(nèi)金屬熔池吹入氧氣進(jìn)行冶煉。生產(chǎn)實(shí)踐證明，這種煉鋼法具有顯著的優(yōu)越性 [3]： 內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 9 1）冶煉時(shí)間短，生產(chǎn)率高。 2）投資少、成本低、建設(shè)速度快。 但這種煉鋼法具有一定的缺點(diǎn)： 1）冶煉高磷生鐵有一定的困 難。 2） 氧氣從上部吹入對(duì)熔池的攪拌能力不夠強(qiáng)烈，使鋼、渣不能充分混合。 3）不能大量采用低廉的廢鋼作原料。 4）吹氧設(shè)備和除塵系統(tǒng)需要較高的廠房。 1968 年 聯(lián) 邦德 國(guó)馬 克西米利安冶金廠（ Maximillan Shutte of SulzbachRosenberg） ,通 過(guò)他們對(duì) 托 馬 斯 轉(zhuǎn)爐 的改造，安 裝 和 運(yùn)轉(zhuǎn) 了第一座商 業(yè) 用氧氣底 吹轉(zhuǎn)爐 。 氧氣底 吹轉(zhuǎn)爐煉鋼 法的新特征是它 擁有雙層 管 狀噴嘴 。 這 種 噴嘴 可通 過(guò) 氣體或液 態(tài)碳?xì)?化合物冷 卻 作保 護(hù) 。 當(dāng) 氣體或 碳?xì)?化合物被吹入 兩管 所形成的 間 隙 時(shí) ，分解作用使其吸收大量的 熱從 而 對(duì)噴嘴 進(jìn) 行冷 卻 。適 當(dāng) 的降低 溫 度可以 減 少 對(duì)爐 底 和噴嘴的 化 學(xué)侵蝕 和磨 損 。 這 種 煉鋼 法的優(yōu) 點(diǎn) ： 1）投 資 成本 較 低，特 別 適于新建工廠中投 產(chǎn) 或由平 爐進(jìn) 行改造，因 為 其可以避免在高 處 安 裝 氧 槍 所造成的昂 貴 成本。 2）吹氧 時(shí)間 短、 吹煉 平 穩(wěn) 、 噴濺少、煙塵 少、金 屬 收得率高、生 產(chǎn) 率 較 高并且 節(jié) 省設(shè)備 成本。 一些早期的支持者 們 甚至 聲稱由 于 這 種 煉鋼 法的 應(yīng) 用使得氧氣供 過(guò) 于求。事 實(shí) 上，氧氣底 吹轉(zhuǎn)爐煉鋼 法 只產(chǎn) 生少量的棕色 煙塵 。幾乎 沒(méi) 有必要采用水煤氣 處 理 設(shè)備 。缺 點(diǎn)是 爐 底 和噴嘴壽命難 以解 決。 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“ LDOB 法”。 LDOB 法是頂吹氧氣轉(zhuǎn)爐采用在爐底輔助吹入攪拌氣體的方法，內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 10 使頂吹和底吹煉鋼法可以相互取長(zhǎng)補(bǔ)短，提高了熔池?cái)嚢枘芰?，克服了底吹化渣、去磷的困難。 LDOB 法的優(yōu)點(diǎn)： 1）提高金屬收得率，降低氧、鐵合金消耗，降低鋼成本。 2）爐子可控性提高。 3）可生產(chǎn)特低碳的鋼種（ ～ %C），可是鋼中含氮量仍維持在 10ppm 左右。 4）提高去磷能力。 5）可以充分發(fā)揮爐氣凈化系統(tǒng)的能力。 氧氣側(cè)吹轉(zhuǎn)爐煉鋼法是我國(guó)在側(cè)吹空氣轉(zhuǎn)爐煉鋼法的基礎(chǔ)上研制成功的新的氧氣煉鋼法 。它的特定也是采用燃料油作為保護(hù)的雙層噴槍代替空氣側(cè)吹轉(zhuǎn)爐的風(fēng)眼，利用噴槍 向熔池內(nèi)吹氧煉鋼。 氧氣側(cè)吹轉(zhuǎn)爐煉鋼法的優(yōu)點(diǎn)： 1）氧氣側(cè)吹轉(zhuǎn)爐吹煉過(guò)程平穩(wěn)、噴濺少、煙塵少、熱效率高。 2）對(duì)原料的適應(yīng)性強(qiáng)，設(shè)備簡(jiǎn)單，投資少。 從以上分析可以看出幾種煉鋼方法各有優(yōu)缺點(diǎn)。從目前來(lái)看，氧氣頂吹轉(zhuǎn)爐煉鋼方法仍占主導(dǎo)地位，其中工藝和設(shè)備發(fā)展較為成熟。 氧氣頂吹轉(zhuǎn)爐車間 的 設(shè)備 現(xiàn)代氧氣頂吹轉(zhuǎn)爐車間設(shè)備是以轉(zhuǎn)爐設(shè)備為主體，同時(shí)配備供氧、供料、出鋼、出渣、注錠、煙氣處理及修爐等操作系統(tǒng)，而各操作系統(tǒng)之間是通過(guò)各種運(yùn) 輸和起重設(shè)備聯(lián)系起來(lái)的。 轉(zhuǎn)爐主體設(shè)備是實(shí)現(xiàn)煉鋼工藝操作的主要設(shè)備，它由爐體、爐體支撐裝置和爐體傾動(dòng)機(jī)構(gòu) 等 組成。 內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 11 供氧系統(tǒng)由輸氧管道、閥門和向轉(zhuǎn)爐吹氧的裝置等設(shè)備組成。氧氣頂吹轉(zhuǎn)爐煉鋼時(shí)，用氧量大，要求供養(yǎng)及時(shí)、氧壓穩(wěn)定，安全可靠。 鐵水是氧氣頂吹轉(zhuǎn)爐煉鋼的主要原料，煉一噸鋼就需要一噸左右的鐵水。為確保轉(zhuǎn)爐正常生產(chǎn)，鐵水供應(yīng)因充足、及時(shí)；成分均勻、溫度穩(wěn)定；稱量總確。鐵水供應(yīng)設(shè)備由鐵水貯存、鐵水預(yù)處理、運(yùn)輸及稱量等設(shè)備組成。鐵水貯存設(shè)備主要有混鐵爐和混鐵車。 轉(zhuǎn)爐生產(chǎn)對(duì)散裝狀料供應(yīng)設(shè)備要求及時(shí)運(yùn)輸、 快速加料、稱量準(zhǔn)確、運(yùn)轉(zhuǎn)可靠、維修方便、能改善勞動(dòng)條件。整個(gè)系統(tǒng)包括將散狀料由地下倉(cāng)運(yùn)至高位料倉(cāng)的上料機(jī)械設(shè)備和將散狀料自高位料倉(cāng)加入轉(zhuǎn)爐內(nèi)的加料設(shè)備。 廢鋼由電磁起重機(jī)在原料廠裝入廢鋼料箱，再由機(jī)車或起重機(jī)械運(yùn)至轉(zhuǎn)爐平臺(tái)，然后由爐前起重機(jī)械或廢鋼加料機(jī)加入轉(zhuǎn)爐。 鐵合金運(yùn)于鋼水的脫氧和合金化。轉(zhuǎn)爐側(cè)面的平臺(tái)設(shè)有鐵合金料倉(cāng)、鐵合金烘烤爐和稱量裝置。出鋼時(shí)把鐵合金從料倉(cāng)或烘烤爐卸出，稱量后運(yùn)至爐后通過(guò)溜槽加入盛鋼筒中。 轉(zhuǎn)爐下設(shè)有電動(dòng)盛鋼筒和渣車等設(shè)備。轉(zhuǎn)爐鋼水倒入盛鋼筒由盛鋼筒運(yùn)至注錠車間進(jìn)行澆注。 渣則由渣罐車運(yùn)至附近渣廠進(jìn)行處理。鑄錠系統(tǒng)包括（鑄錠起重機(jī)、澆注平臺(tái)、盛鋼筒修理設(shè)備和脫模、整模設(shè)備）和連鑄設(shè)備。 當(dāng)轉(zhuǎn)爐爐襯被侵蝕比較嚴(yán)重而無(wú)法修補(bǔ)時(shí)，就必須停止吹煉，進(jìn)行拆爐和修爐。修爐機(jī)械設(shè)備包括補(bǔ)爐機(jī)、拆爐機(jī)和修爐機(jī)等。 由于氧氣頂吹轉(zhuǎn)爐煉鋼過(guò)程中產(chǎn)生大量的棕色高溫的煙氣（含有大量的 CO 和鐵粉，是一種很好的氣體燃料和化工原料），因此必須對(duì)轉(zhuǎn)爐排出的煙氣進(jìn)行凈化和回收。煙氣凈化設(shè)備包括：活動(dòng)煙罩、固定煙道、溢流文氏管可、調(diào)喉口文氏管、彎頭脫水器和抽風(fēng)機(jī)等。 內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 12 設(shè)計(jì)概覽 本文的主要研究?jī)?nèi)容包 括以下幾個(gè)方面： ①在計(jì)算分析轉(zhuǎn)爐傾動(dòng)過(guò)程中傾動(dòng)力矩的基礎(chǔ)上，確定傾動(dòng)載荷及最佳耳軸位置（采用 SolidWork 3D 爐液模型模擬計(jì)算爐液力矩及最佳耳軸位置的確定）； ②進(jìn)行電動(dòng)機(jī)的選擇與校核，以及一次減速機(jī)、二次減速機(jī)的設(shè)計(jì)（包括對(duì)相關(guān)零件的設(shè)計(jì)與校核）且研究傳動(dòng)中傳動(dòng)比的優(yōu)化分配； ③扭力桿裝置的設(shè)計(jì)； ④技術(shù)經(jīng)濟(jì)性分析。 內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 13 第二章 方案分析與確定 設(shè)計(jì)簡(jiǎn)介 設(shè)計(jì)題目 80 噸轉(zhuǎn)爐全懸掛傾動(dòng)機(jī)械設(shè)計(jì) 技術(shù)參數(shù)及性能 驅(qū)動(dòng)形式為：全懸掛四點(diǎn)嚙合驅(qū)動(dòng)； 轉(zhuǎn)爐容量： 80T； 轉(zhuǎn)爐連續(xù)回轉(zhuǎn)： 360176。； 傾動(dòng)速度： ～ 速度可調(diào)，在轉(zhuǎn)爐回轉(zhuǎn)任意角度可以停止并定位； 工作狀態(tài)：任意傾動(dòng)位置起制動(dòng) 設(shè)計(jì)要求 傳動(dòng)裝置緊湊 ,維護(hù)和操作容易 ,傳動(dòng)效率高和可靠性高。 (1) 應(yīng)滿足轉(zhuǎn)爐工藝操作的要求。例如能使?fàn)t體連續(xù)正反轉(zhuǎn) 360176。 ,并能平穩(wěn)而準(zhǔn)確地停 止在任意角度的位置上。 (2) 傾動(dòng)機(jī)構(gòu)安全可靠 ,不應(yīng)發(fā)生齒輪及軸、制動(dòng)器等設(shè)備事故 ,且在某一部分發(fā)生故障 時(shí) ,也要求傾動(dòng)機(jī)械有能力繼續(xù)工作至一爐冶煉結(jié)束。 (3) 傾動(dòng)機(jī)構(gòu)能 適應(yīng)載荷的變化和轉(zhuǎn)爐結(jié)構(gòu)的變形。 轉(zhuǎn)爐傾動(dòng)機(jī)械的 配置形式 本次設(shè)計(jì)的課題是 80 噸轉(zhuǎn)爐傾動(dòng)裝置，由電動(dòng)機(jī)、一次減速機(jī)、二次減速機(jī)、扭矩緩沖平衡等組成，使轉(zhuǎn)爐爐體完成兌鐵水、出鋼、加料、修爐等一系列工藝操作，而且內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 14 關(guān)系到產(chǎn)品安全和人生安全等重大問(wèn)題，對(duì)于轉(zhuǎn)爐傾動(dòng)裝置的研究是非常必要的。 落地式配置傾動(dòng)機(jī)械的特點(diǎn)是：全部傳動(dòng)機(jī)械均安裝在地基上，通過(guò)連軸器或大齒輪與耳軸連接，實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)爐的傾動(dòng)。落地式配置中按傳動(dòng)機(jī)械的結(jié)構(gòu)又可分為蝸 輪－ 正齒輪傳動(dòng)，全正齒傳動(dòng)，和行星齒輪傳動(dòng)。落地式傾動(dòng)機(jī)械結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)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)托圈下凹引起的耳翹曲變形。但其占地面積比其它配置形式大，抗沖擊及抗扭振疲勞性能差。 半懸掛式配置傾動(dòng)機(jī)械的特點(diǎn)是：將最末一級(jí)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。而其它傳動(dòng)裝置仍安裝在基礎(chǔ)上。初級(jí)減速機(jī)與末級(jí)減速機(jī)齒輪副之間，任用萬(wàn)向聯(lián)軸器或齒型聯(lián)軸器連接。半懸掛式配置傾動(dòng)機(jī)械從傳動(dòng)結(jié)構(gòu)又可分為：正齒傳動(dòng)傾動(dòng)機(jī)械、行星差動(dòng)齒輪傳動(dòng)機(jī)械、小車式雙扭桿柔性傾動(dòng)機(jī)械。半懸掛式配置傾動(dòng)機(jī)械能適應(yīng)托圈下凹引起的耳翹曲變形，克服了末級(jí)減速機(jī)齒輪嚙合的不 良影響，但由于初級(jí)減速機(jī)與懸掛減速機(jī)之間使用連軸器連接，使傾動(dòng)機(jī)械占地面積大，布置不夠緊湊。 全懸掛式配置傾動(dòng)機(jī)械（如圖 所示）的特點(diǎn)是：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。全懸掛式配置傾動(dòng)機(jī)械根據(jù)緩沖止動(dòng)裝置的結(jié)構(gòu)型式，可分為：帶有彈簧止動(dòng)裝置的全懸掛式配置傾動(dòng)機(jī)械；帶橡膠塊緩沖止動(dòng)裝置的全懸掛式配置傾動(dòng)機(jī)械；帶扭力桿緩沖止動(dòng)裝置的全懸掛式配置傾動(dòng)機(jī)械。全懸掛式配置傾動(dòng)機(jī)械采用多電動(dòng)機(jī)，多初級(jí)減速機(jī)共同帶動(dòng)懸掛在耳軸上的大齒輪使轉(zhuǎn)爐傾動(dòng)。其優(yōu)點(diǎn)是：有較大的備用能力 ，一個(gè)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)發(fā)生故 障仍可繼續(xù)進(jìn)行工作，直到一爐冶煉結(jié)束；其次能充分發(fā)揮大齒輪的作用，使各齒輪受力減小，設(shè)備的重量和尺寸也減小。全懸掛式配置傾動(dòng)機(jī)械從傳動(dòng)結(jié)構(gòu)上分為：全正齒輪多點(diǎn)嚙合傳動(dòng)，直流電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)調(diào)速；大、小交流電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)，多點(diǎn)嚙合傳動(dòng)，行星差動(dòng)調(diào)速；正齒輪－蝸輪雙點(diǎn)嚙合傳動(dòng)，直流