【正文】 .... 56 投資回收期計算 ..................................................................................... 56 盈虧平衡分析 ......................................................................................... 57 總 結(jié) .............................................................................................................................. 58 致 謝 .............................................................................................................................. 59 參考文獻 .............................................................................................................................. 59 遼寧科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計（論文） 5 1 緒論 研究背景 鋼鐵工業(yè)一直是整個工業(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。轉(zhuǎn)爐傾動機械隨著氧氣轉(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)了各種型式的傾動裝置。轉(zhuǎn)爐爐體自重很大，再加裝料重量等，整個被傾轉(zhuǎn)部分的重量要達上百噸或上千噸。為獲得如此低的轉(zhuǎn)速，需要很大的減速比。這種動載荷在爐口刮渣操作時，其數(shù)值甚至達到靜載荷的兩倍以上。每一臺一次減速機的輸入軸由一個直流驅(qū)動電動機帶動工作，四臺一次減速機借助其法蘭盤凸緣固定在二次減速機的外殼上，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。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。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。 ，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。 適于高度機械化和自動化生產(chǎn) 氧氣頂吹轉(zhuǎn)爐由于冶煉時間短，生產(chǎn)效率高，再加上轉(zhuǎn)爐容量不斷擴大，所以為了保證準確控制冶煉過程和獲得合格鋼水的成分以及出鋼溫度，必須進行自動控制和檢測，實現(xiàn)生產(chǎn)過程自動化。 圖 轉(zhuǎn)爐的三種類型 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。這種設(shè)備暴露在高溫環(huán)境中 ,極其容易遭受機械沖擊和熱 遼寧科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計（論文） 7 應(yīng)力的作用 ,其工程設(shè)計是一個巨大的挑戰(zhàn)。而鋼鐵生產(chǎn)過程實在高溫下連續(xù)進行的，因此實現(xiàn)全自動化至關(guān)重要。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)都有巨大進步，有力 支撐了國內(nèi)鋼鐵工業(yè)的發(fā)展，滿足了經(jīng)濟建設(shè)要求，但是與國外鋼鐵強國相比，仍然比較落后，硬件上仍存在自動化水平不夠高，爐容量偏小，終點控制技術(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國的發(fā)展腳步。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)爐傾動力矩的計算，選擇電動機 并校核。設(shè)計扭力桿止動裝置。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、機械化自動化程度更高的煉鋼方式。 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。 圖 轉(zhuǎn)爐爐型圖 傾動機構(gòu)的選擇與評述 傾動機構(gòu)，顧名思義，就是驅(qū)動轉(zhuǎn)爐工作、使轉(zhuǎn)爐傾轉(zhuǎn)的機構(gòu)，在整個轉(zhuǎn)爐煉鋼生產(chǎn)中起到了心臟的作用，所以傾動機構(gòu)的優(yōu)劣，直接影響了整條生產(chǎn)線的優(yōu)劣，如果傾動機械出現(xiàn)問題，不但會影響產(chǎn)品的優(yōu)劣 和生產(chǎn)效率，而且會影響到整個生產(chǎn)線的安全，甚至影響到工作人員的生命財產(chǎn)安全。 1）落地式配置 落地式配置又稱地坪式，這種配置的特點是：全部傳動機械均安裝在地基上，通過聯(lián)軸器或大齒輪與耳軸相連接，實現(xiàn)轉(zhuǎn)爐的傾動。初級減速機與末級減速機齒輪副之間，仍然用萬向聯(lián)軸器或者齒形聯(lián)軸器連接。這種傾動裝置主要由四大部分組成，即主減速機，分減速機，電機和緩沖裝置。如圖 所示 。如圖 所示 。但是直流系統(tǒng)較為復(fù)雜，投資較高。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（論文） 12 即可更換尼龍柱銷。 該聯(lián)軸器最突出的優(yōu)點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的工況環(huán)境。但這種彈簧緩沖止動的扭矩平衡裝置，元件較多，彈簧壽命較短，無法長時間有效工作。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殼的旋轉(zhuǎn)力矩產(chǎn)生的垂直力傳遞到基礎(chǔ)上平衡掉。 遼寧科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計（論文） 13 3 轉(zhuǎn)爐傾動力矩的確定 轉(zhuǎn)爐重心的確定 運用 SolidWorks3D 繪圖軟件，根據(jù)爐型圖繪制出轉(zhuǎn)爐。這種材料的 熱膨脹系數(shù) 低、 抗熱震性 好、高溫強度高、耐侵蝕性和 抗渣性 極好，質(zhì)量輕，是優(yōu)質(zhì)的耐火材料。調(diào)整裝配體的原點與預(yù)設(shè)耳軸中心線重合。這種方式可以減小計算量，同時減少由于空爐轉(zhuǎn)矩和爐液轉(zhuǎn)矩分開計算導(dǎo)致的一些誤差，節(jié)省了設(shè)計的時間，提高了效率。 ，力臂長度為 =。 100 110 120 臂長/m 綜合力矩 表 中，當轉(zhuǎn)爐傾動至 176。時出現(xiàn)最大值， 度時出現(xiàn)爐液未傾倒時的綜合的力矩最小值。 忽 略小齒輪對耳軸上大齒輪的壓力。 d=950mm。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)濟性。 轉(zhuǎn)爐 傾動力矩修正 根據(jù)上述內(nèi)容，得知轉(zhuǎn)爐耳軸最佳位置位于距爐底 處，那么使用solidworks3D 軟件，將原點修正之后再進行計算就可以得出傾動力矩。 5 10 15 20 25 30 35 40 45 臂長/m 綜合力矩t 95 100 105 110 115 120 125 臂長/m 綜合力矩t 遼寧科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計（論文） 18 圖 轉(zhuǎn)爐傾動 176。 圖 轉(zhuǎn)爐傾動最大力矩時 由圖 可知，此時的力臂長度為 ? ， 故可以知道此時的傾動力矩為 ??? 。 25176。 65176。100176。傾動力矩 圖 傾動力矩曲線圖 遼寧科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計（論文） 20 4 電機、聯(lián)軸器和制動器的選擇與校核 電機的選擇與校核 傾動機械作為驅(qū)動轉(zhuǎn)爐工作的重要機械，本說明書設(shè)計的也是四點嚙合的全懸掛式傾動機械，要求其能在其中一個分減速機無法工作時仍然能夠維持轉(zhuǎn)爐正常工作，并且堅持到一爐鋼冶煉完成。 根據(jù)網(wǎng)絡(luò)查詢，可查得所選電機應(yīng)為 ZZJ072 型復(fù)勵直流電機，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?? ；電動機飛輪力矩GD=58 2kgm? 。 2） 事故過載校核 當一臺電機事故無法工作，其他三個電機需要維持轉(zhuǎn)爐繼續(xù)工作知道一爐鋼冶煉完畢，因此要求： KnNM )1(9 7 539。39。n =，則有 39。?? nn ? ，帶入得 39。 ???? ?? nn。一般來說，啟動力矩取電動機額定力矩的 ～ 倍，常取 倍。 聯(lián)軸器選擇 根據(jù)公式： ntzwwc TKKKKnPT ?? 9 55 0。 遼寧科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計（論文） 24 制動器的選擇與校核 在選擇制動器時，既要考慮到制動器要有足夠的制動力矩以保證轉(zhuǎn)爐安全和準確定位，不致于因制動器失靈而造成操作事故，又要考慮到制動時間不宜太短，否則會造成傾動機械因承受過大的動負荷而引起扭振疲勞。初選時，中小型轉(zhuǎn)爐取 ～ 2秒，大型轉(zhuǎn)爐取 2～ 5秒； n—— 電動機轉(zhuǎn)速， r/min； 通過上式，可知： mKgMMM dzjz ?????? 則制動器額定制動力矩為： ? ? mKgMMzz ????? ~ ~~ ? （ ） 其中 ? 為制動器正常工作時的個數(shù)。 遼寧科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計（論文） 26 5 傳動系統(tǒng)的設(shè)計與校核 減速機總傳動比計算 由于電動機額定轉(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 （ ） 減速機齒輪設(shè)計 各級傳動比分配與齒數(shù)確定 由于傳動比過大，選擇分減速機的形式為三級展開式斜齒圓柱齒輪減速機，這種減速機的減速范圍大，噪聲小，適合該轉(zhuǎn)爐，并分配給分減速機的傳動比為 98，主 減速機的傳動比 i ii ??? 分主，根據(jù)文獻 [1]P13 可知，當設(shè)計展開式圓柱齒輪減速器時，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。 各軸功率、轉(zhuǎn)速及轉(zhuǎn)矩的計算 由 可知，減速機的總傳動效率為η =，電機額定功率為 65kw， 8 級精度圓柱齒輪傳動效率（含軸承）為 ，聯(lián)軸器效率為 。查表 108，可知齒輪精度等級為 68 級， 遼寧科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計（論文） 28 那么高速級齒輪精度等級取 8 級。圖 1030 可知區(qū)域系數(shù) ZH=，試選 Kt=，由圖 1026查得 21 ?? ?? ?? ， ，根據(jù)公式： ????? ??? ??? 。 24 小時連續(xù)工作制。故載荷系數(shù) HHvA ?????? ?? （ ） 按實際的載荷系數(shù)校正所得的分度圓直徑，由式 1010a 得 7 3 2KKdd 33tt11???? （ ） 計算模數(shù)： 14c osdm 11n ????? ? （ ） 按齒根彎曲強度設(shè)計： 由式 1017 3FSaFa21d21n ][ YYzc o sYKT2m ??? ??? ?? （ ） 其中 FFvA ?????? ?? 。將上述數(shù)據(jù)帶入原式可得： )14( c o 3 2 23n ???? ??????? 對比計算結(jié)果，由齒面接觸疲勞強度計算的法面模數(shù) mn 大于由齒根彎曲疲勞強度計算的法面模數(shù)，取 ? ，已可滿足彎曲強度。 按圓整后的中心距修正螺旋角 ??????? ????? 610329a r c c osa2 mzza r c c os n21 ）（）（? （ ） 由于β值改變不多，故參數(shù)εα、 Kβ、 ZH 等不必修正。查表 108，可知齒輪精度等級為 68 級，那么高速級齒輪精度等級取 8 級。 初選螺旋角β