【正文】 （ 2） 精度等級的選擇 由 參考文獻 [1]表 108如下表 所示 ，根據(jù)該裝置的工作機速度不高，所以選用 7 級精度 。 其余符號的意義和單位同前。 內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計說明書（畢業(yè)論文） 26 （ 6） 計算中心距 ? ?23 EHZZa kT ????? ???? 233 16 0 1 23 62 5 10268???? ? ? ? ???? ? 可從 參考文獻 [2]表 14— 4— 9 中，查得可取中心距 , 500a mm? 因為 40i? ，取10m? ，蝸桿分度圓的直徑 3 200d mm? 。 對于小功 率傳動，常取 4Z =3050。一般不太重要的低速中載的蝸桿，可采用 40 或 45 號鋼，并經(jīng)調(diào)質(zhì)處理，其硬度為 220300HBS。查 參考文獻 [1]表 1118 得其基本許用彎曲應(yīng)力 ? ? 56FaMP? ? （ 4） 齒根彎曲強度的校核 1 FakT YYd d m ?? ? 1 . 5 3 1 . 2 1 7 8 7 5 0 0 1 . 9 9 0 . 9 1 95 0 3 0 0 53 5 . 5 4 9 aMP??? ? ???? 所以： F? ? ? 56F MP??? 因此彎曲強度滿足。ZZ??? ，因此以上數(shù)據(jù)結(jié)果可用。 當(dāng) 2Z ≤ 22( 1Z =1) 或 2Z ≥ 26( 1Z 1)時，將產(chǎn)生根切 現(xiàn)象，當(dāng) 2Z 80 時，會導(dǎo)致模數(shù)過小或蝸桿剛度降低。所以蝸桿的材料采用 45 鋼，表面高頻淬火，硬度為 4555 HRC。 GB/T 100851988 推薦采用 ZI 蝸桿和 ZK 蝸桿兩種 .在此設(shè)計中采用漸開線蝸 桿 (ZI)。由于材料和結(jié)構(gòu)上的原因 ， 蝸桿螺旋齒部分的強度總是高于蝸輪輪齒的強度，所以失效經(jīng)常發(fā)生在蝸輪輪齒上。因此在工程實際中通常只進行齒根彎曲疲勞強度和齒面接觸疲勞強度計算。 手輪力的大小 ： F 150N? 手輪的半徑 ： r = 25 cm 手輪的轉(zhuǎn)速 ： n = 35 r/min 所以 ,輸入的轉(zhuǎn)矩 ： T = F r = 1 5 0 N 0 . 2 5 m = 3 7 . 5 N m? ? ?入 傳動比的確定 以及分配 總傳動比的確定 已知包蓋重量約為 2021 Kg，其中心到轉(zhuǎn)軸的距離約為 4 5 m. 所以輸出的轉(zhuǎn)矩為 T = 2 0 0 0 k g 1 0 N / k g 4 m = 8 0 0 0 0 N m? ? ?出 所以其傳動比約為： , T 80000i = 2 1 3 3 .5T 3 7 .5??出總 入 考慮各個傳動級的效率： 1 ?? 2 ? ? 3 ?? 取 i 4800?總 傳動比的分配 (1) 蝸輪蝸桿的傳動比 在蝸輪蝸桿傳動中，在單頭蝸桿 (相當(dāng)于單線螺紋 )時，蝸桿每旋轉(zhuǎn)一周，蝸輪只內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計說明書（畢業(yè)論文） 16 轉(zhuǎn)過一個齒距 ,因而能實現(xiàn)大的傳動比。優(yōu)先選擇齒弧式高低機結(jié)構(gòu)。螺桿式高低機結(jié)構(gòu) 如圖 所示 。要求自鎖，不得反傳動。例如，為了正確地設(shè)計爐子的燃燒裝置和股風(fēng)系統(tǒng)，必須知道為保證一定熱負荷（燃料消耗量）所應(yīng)供給的空氣量。 1 噸煤在煉焦過程中可以得到 730～ 780 kg 焦炭和 300～ 350 3m 的焦化煤氣，以及 25～ 45 kg 焦油。 高爐煤氣的理論燃燒溫度為 14001500℃，在許多情況下，必須把煤氣和空氣預(yù)熱來提高它的燃燒溫度，才能滿足用戶的要求。 在各種燃料中，氣體燃料的燃燒過程最容易控制，也最容易實現(xiàn)自動調(diào)節(jié)。 （ 2）由于預(yù)熱溫度很高，可以節(jié)約燃料約 50％。其特點： （ 1）烘烤速度快、溫度高，一般來說鋼包從 600 ℃加熱到 1100 ℃只需 1215 min； （ 2）燒嘴動能大、火焰長，火焰長度可達 3 m 以上，火焰可達到包底再返回，使鋼 包 ； 的上下溫差縮??； （ 3）操作簡單、易調(diào)節(jié)，其獨 特的控制系統(tǒng)很容易為現(xiàn)場操作所掌握，設(shè)備故障少； （ 4）包蓋四周不冒火、燒嘴壽命長，由于采用微負壓烘烤，所以鋼包口周圍無外逸 火焰，正常情況下，使用壽命可保一年以上； （ 5）包蓋設(shè)計獨特，具有重量輕、不易變形、壽命長等優(yōu)點 ； 自身預(yù)熱式燒嘴本體及煙道的外面各套一個逆流交換器，將燒嘴本身所需的助燃空 內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計說明書（畢業(yè)論文） 7 氣預(yù)熱，它的結(jié)構(gòu)主要是利用幾層同心套管將空氣和煙氣彼此分開，中間套管作為熱交換面。 幾種鋼包烘烤燒嘴的特點 簡易高速燒嘴 簡易高速燒嘴的燃燒氣體出口速度達 100 m/s。 七是適用燃料范圍廣。在線烘烤時，高爐煤氣、助燃空氣雙預(yù)熱，鋼包初始溫度為 800℃ 時，可在 10 分鐘左右將其加熱到 1000℃ 。鋼包烘烤器都有很高的排煙溫度，一般在 1000℃ 左右，余熱回收潛力巨大。 20 世紀(jì) 90 年代中后期，日本和歐美逐漸開始進行這一技術(shù)的實用化推廣?，F(xiàn)在，蓄熱式鋼包烘烤器正越來越多的被采用。 高速燒嘴是近代熱工技術(shù)取得突破性進展的新技術(shù)之一。首先，提高出鋼溫度就要增加冶煉時間，增加原材料（耐火材料）和動力能源消耗，提高噸鋼成本；其次，內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計說明書（畢業(yè)論文） 2 使?fàn)t襯侵蝕速度 加快，縮短熔煉爐的檢修周期，降低爐齡，進而造成連鑄生產(chǎn)的波動和鋼坯的質(zhì)量缺陷。烘烤裝置的性能對轉(zhuǎn)爐出鋼溫度、煉鋼作業(yè)率、爐齡等都有很大的影響。 內(nèi)蒙古科技大學(xué) 本科生畢業(yè)設(shè)計說明書 題 目： 鐵水包烘烤裝置設(shè)計 學(xué)生姓名： 學(xué) 號： 202140401328 專 業(yè)：機械設(shè)計制造及其自動化 班 級：機 20213 班 指導(dǎo)教師：內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計說明書（畢業(yè)論文） I 鐵水包烘烤裝置設(shè)計 摘要 和關(guān)鍵詞 摘 要 ： 本文 設(shè)計了一種新型的 鐵水包烘烤裝置 。鋼包烘烤溫度的高低對協(xié)調(diào)整個生產(chǎn)有重要作用，對連鑄生 產(chǎn)的意義更加重大。因此，鋼包的烘烤對降低出鋼溫度，提高轉(zhuǎn)爐的壽命，增加鋼產(chǎn)量，降低原材料消耗，降低噸鋼成本，保證連鑄的順行都具有重要的意義。其特點是燃燒氣體出口速度可達 100～ 300m/s。 為充分發(fā)揮鋼包烘烤燒嘴的作用，對鋼包蓋的設(shè)計選材也不容忽視，還有新研制的鋼水包蓋，內(nèi)部采用陶瓷纖維氈，外面采用多晶莫來石作絕熱層，降低了鋼包蓋的蓄熱量，減少了熱量的損失，同時減輕了鋼包蓋的重量，延長了鋼包蓋的使用壽命。實踐證明，新型蓄熱燃燒技術(shù)有著極為顯著的優(yōu)點 可喜的是，我國實現(xiàn)了高效蓄熱燃燒技術(shù)與國際先進水平同步。一般采用蓄熱燃燒技術(shù)后都可以獲得大于 50％的燃料節(jié)約率。離線烘烤也可以大幅縮短烤包時間，節(jié)約煤氣量。高效蓄熱式烤包器可以采用高爐煤氣、轉(zhuǎn)爐煤氣、焦?fàn)t煤氣、混合煤氣、天然氣、石油液化氣、燃油等燃料， 特別是對低發(fā)熱值的高爐煤氣和轉(zhuǎn)爐煤氣的應(yīng)用有很大的推廣價值。鋼包烘烤采用簡易高速燒嘴，可強化對流傳熱，促使鋼包內(nèi)氣流循環(huán)，使鋼包的溫度均勻。整個預(yù)熱器全部用適當(dāng)?shù)哪突痄撝瞥桑紵a(chǎn)物從噴口的噴出速度為 80 m/s ，這種較高 的出口速度促使?fàn)t氣在鋼包內(nèi)循環(huán)，從而改善了傳熱過程，并具有較好的溫度均勻性。 （ 3）蓄熱式燒嘴的火焰剛性好，火焰長度可調(diào)節(jié)至 4m ，沿火焰長度上鋼包內(nèi)部溫 度分布均勻，可以縮短烘烤時間，節(jié)約耐火材料 10％。此外氣體燃料可以進行高溫預(yù)熱，因此可以用低熱值的燃料來獲得較高的燃燒溫度并有利于節(jié)約燃料，降低消耗。 高爐煤氣從高爐出來時含有大量的粉塵，為 6080 3g/m 或更多，必須經(jīng)過除塵處理，將煤氣的含塵量降到下列標(biāo)準(zhǔn)，才能符合使用要求： 蒸汽鍋爐 3g/m 平爐，熱分爐 2050 3mg/m 內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計說明書（畢業(yè)論文） 9 焦?fàn)t 10 3mg/m 高爐是冶金生產(chǎn)中燃料的巨大。 由焦?fàn)t出來的煤氣因含有焦油蒸汽，所以稱荒焦?fàn)t煤 氣。 氣體燃料的理論空氣需要量 已知燃料成分（體積百分?jǐn)?shù)）為 2 4 m n 2C O % + H % + C H % + C H % + H S % 2 2 2 2+ C O % + O % + N % + H O % = 1 0 0 % 其中各可燃成分的化學(xué)反應(yīng)式為 221CO+ O =C O2 2 2 21H + O =H2 m n 2 2 2mmC H + n + O = n CO + H O42?????? 2 2 2 23H S + O =H O+S O2 因各氣體的公斤分子體積均相等（ 3m ），故知 1 3m CO 燃燒需要 1/2 3m ；以此類推。 方案介紹 根據(jù)要求，了解到其傳動方案與火炮的高低機的傳動方案相類似，火炮的高低機的結(jié)構(gòu)形式有螺桿式和齒弧式，他們的共同點是一端為原動 機（由人工操作手輪），另一端是起落部分，為防止產(chǎn)生反傳動，傳動鏈中一般都設(shè)有能自鎖的環(huán)節(jié)。 齒弧式高低機是一種應(yīng)用最廣的型式，其射角不受限制可以用人力操作或機械操作，也可以兩者兼?zhèn)?，由此它能適用于多種裝置。 該裝置采用手動驅(qū)動，人力是有一 定的限度 ，手輪力不能太大，又考慮到傳動比比較大。在動力傳動中，一般傳動比 i=580；在分度機構(gòu)或手動機構(gòu)的傳動 中，傳動比可達 300；若只傳遞運動，傳動比可達 1000。 對于閉式 齒輪 傳動，當(dāng)一 對 齒輪中有一 個或同時為軟齒面時，齒輪的主要損傷形式是齒面疲勞點蝕，也可發(fā)生輪齒折斷及其他失效形式，故應(yīng)按接觸疲勞強度的設(shè)計公式確定主要參數(shù)，然后校核彎曲疲勞強度。因此，一般只對蝸輪輪齒進行承載能內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計說明書（畢業(yè)論文） 18 力計算。 選擇蝸輪蝸桿的材料 蝸桿的材料一般是用碳鋼或合金鋼制成。蝸輪的材料采用鑄錫磷青銅 (ZCuSn10P1)，金屬模鑄造。 綜合考慮： 取 1Z =2 則 2 1 1Z = Z i = 2 3 0 = 6 0?? 按齒面接觸疲勞強度設(shè)計 根據(jù)閉式蝸桿傳動的設(shè)計準(zhǔn)則，先按接觸疲勞強度進行設(shè)計，在校核齒根彎曲疲勞強度。 蝸桿蝸輪的主要參數(shù)的確定 標(biāo)準(zhǔn)值：齒頂系數(shù) 1ah?? ，壓力角 20?? ，齒根系數(shù) ? 。 蝸輪 的結(jié)構(gòu)設(shè)計 蝸 輪的設(shè)計成腹板式結(jié)構(gòu)，腹板上開有四個小孔， 如圖 所示。 常用的蝸輪材料為鑄錫磷青銅 (ZCuSn10P ZCuSn5Pb5Zn5)，鑄造鋁鐵青銅(ZAL10Fe3)及灰鑄鐵 (HT150、 HT200)等。若功率大于 20 千瓦。這時 3 200 ??， 可從 參考文獻 [1]圖 11—18 中，可查得接觸系數(shù) 39。 （ 1） 當(dāng)量齒數(shù) : 44 3 80 8 1 .2 1 8c o s 0 .9 8 5v zz ?? ? ? （ 2） 蝸輪齒形系數(shù)的確定 : 根據(jù)： 4 ? 。查 參考文獻 [1]表 1118 得其基內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計說明書（畢業(yè)論文） 28 本許用彎曲應(yīng)力 ? ? 56FaMP? ? （ 4） 齒根彎 曲強度的校核 2 FakT YYd d m ?? ? 31 .5 3 1 .2 1 2 3 6 2 5 1 0 2 .2 1 5 0 .9 5 95 0 3 0 0 55 2 .6 2 4 aMP? ? ?? ? ???? 所以： F? ? ? 56F MP??? 因此彎曲強度滿足。ZZ??? ，因此以上數(shù)據(jù)結(jié)果可用。 當(dāng) 4Z ≤ 22( 3Z =1)或 4Z ≥ 26( 3Z 1)時，將產(chǎn)生根切現(xiàn)象，當(dāng) 4Z 80 時，會導(dǎo)致模數(shù)過小或蝸桿剛度降低。所以蝸桿的材料采用 45 鋼，表面高頻淬火，硬度為 4555 HRC。 GB/T 100851988 推薦采用 ZI 蝸桿和 ZK 蝸桿兩種 .在此設(shè)計中采用漸開線蝸桿 (ZI)。2a rc ta n 11 18 3610? ?? 軸向齒厚： 11 3. 14 5 7. 8522aS m m m?? ? ? ? ? （ 2） 蝸輪的主要參數(shù) 內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計說明書（畢業(yè)論文） 22 齒數(shù)： 2 1 1 2 3 0 6 0Z Z i? ? ? ? ? 分度圓直 徑： 2d? 2 5 6 0 3 0 0m z m m? ? ? 輪喉圓直徑： 2 2 22 3 0 0 2 5 3 1 0aa