【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 是熔鋁爐爐門(mén)的提升和壓緊。爐子主要從節(jié)能和預(yù)熱等方面設(shè)計(jì)的。由于爐內(nèi)的溫度較高，故要對(duì)爐門(mén)進(jìn)行壓緊，而爐門(mén)有一定的重量，使用機(jī)械提升的方式，減少熱量從爐門(mén)的散失。2 爐門(mén)的結(jié)構(gòu)計(jì)算爐門(mén)除了遮蔽爐門(mén)口的輻射外，還有保持爐膛密封的作用。這對(duì)可控氣氛爐及化學(xué)熱處理爐尤為重要。爐門(mén)由于經(jīng)常啟閉，所以在保證機(jī)械強(qiáng)度的條件下，重量越輕越好。大型爐門(mén)框架大多用鑄鐵鑄造，中，小型則多用鋼板，型鋼拼焊。爐門(mén)框架內(nèi)填充的耐火材料必須牢固，因爐門(mén)厚度不大，所以材料必須有較好的保溫性，宜采用超輕質(zhì)耐火材料，并精心砌筑。爐門(mén)必須大于爐門(mén)口，通常爐門(mén)邊緣與路門(mén)口重疊65130毫米。爐門(mén)的密封方式，利用斜面靠爐門(mén)自重壓緊。用于沖天爐的耐火材料能承受高溫作用。還有爐渣，金屬爐氣的化學(xué)侵蝕。耐火材料還會(huì)在受熱及冷卻時(shí)發(fā)生膨脹或收縮，與之相應(yīng)產(chǎn)生應(yīng)力甚至裂縫。因此對(duì)于耐火材料的要求應(yīng)是：耐熱，乃極冷極熱，致密，體積穩(wěn)定并有一定的強(qiáng)度[10]。耐火材料選用澆注耐火材料，《鑄鐵及其熔化》：耐火度不小于1710176。C，體積密度 179。根據(jù)一定爐門(mén)尺寸1190mm700mm ，初定爐門(mén)尺寸為1550mm1060mm,耐火材料厚度取115mm，所以耐火材料體積為1550mm1060mm115mm=188945000mm179。，耐火材料重量為188945cm179。179。 =434kg，爐門(mén)框金屬重量237kg。爐門(mén)總重 G1= （434+237）kg N/kg = 6575N平衡錘 G2= = 5260N提升力 F1 = =2630N提升速度 V = 6 ∽ 8 m/min =爐門(mén)具體結(jié)構(gòu)如圖21所示：爐門(mén)兩側(cè)各有兩個(gè)伸出的短軸，作用是用來(lái)裝爐門(mén)提升的滑輪。爐門(mén)上端由筑有兩個(gè)吊耳用于連接上端滑輪。圖21 爐門(mén)結(jié)構(gòu)3 爐門(mén)壓緊機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 此次爐門(mén)采用手動(dòng)壓緊，爐門(mén)由框架和耐火材料組成。耐火材料可以沿垂直爐門(mén)方向移動(dòng)。爐門(mén)框架由擋板和軌道固定如圖31，通過(guò)轉(zhuǎn)動(dòng)手柄使耐火材料向爐門(mén)方向移動(dòng)，以此壓緊。結(jié)構(gòu)如圖31.圖31 壓緊機(jī)構(gòu)外形 圖32 爐門(mén)壓緊機(jī)構(gòu) 為了便于操作，手柄長(zhǎng)度盡可能長(zhǎng)一些，長(zhǎng)800mm。通過(guò)帶螺紋的桿件和耐火材料相連接，轉(zhuǎn)動(dòng)手柄，使桿件作旋進(jìn)運(yùn)動(dòng)，使得耐火材料壓緊。4 爐門(mén)提升機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 爐門(mén)提升機(jī)構(gòu)是工業(yè)爐的重要運(yùn)動(dòng)部件，對(duì)其結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，零件設(shè)計(jì)，強(qiáng)度校核，零件圖和裝配圖的設(shè)計(jì)進(jìn)行了分析[12]。 提升方式的確定通常爐門(mén)提升機(jī)構(gòu)有如下三種提升方式: ①環(huán)形超重鏈加鏈輪提升方式。 ②鋼絲繩加滑輪方式。 ③鋼絲繩提升輪方式。經(jīng)綜合分析選用第三種方案, 即整個(gè)爐門(mén)提升機(jī)構(gòu)由傳動(dòng)軸、支承架、電動(dòng)卷?yè)P(yáng)機(jī)、提升輪、支承座及牽引鋼絲繩和爐門(mén)等組成, 爐門(mén)與提升輪及卷?yè)P(yáng)機(jī)分別用鋼絲繩鏈接, 實(shí)際上是一個(gè)簡(jiǎn)化了二卷筒結(jié)構(gòu)[13]。提升動(dòng)力采用交流電動(dòng)卷?yè)P(yáng)機(jī)并由傳動(dòng)軸轉(zhuǎn)遞如圖41所示。 上述結(jié)構(gòu)形式其使用性、通用性和經(jīng)濟(jì)性較好, 結(jié)構(gòu)穩(wěn)定,被人們認(rèn)可，因而被廣泛使用。 重錘的懸掛方式平衡重錘常在爐門(mén)提升機(jī)構(gòu)中被采用, 以減少提升電動(dòng)功率, 節(jié)約能耗和增加門(mén)提升機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)的平穩(wěn)性[18]。重錘的懸掛方式通常有雙邊重錘方式和單邊重錘方式。為了減輕設(shè)備的復(fù)雜性,使設(shè)備簡(jiǎn)單化和使用方便, 本文采用單邊重錘懸掛方式如圖41所示。圖41 爐門(mén)提升機(jī)構(gòu)1—電動(dòng)卷?yè)P(yáng)機(jī)。 5—爐門(mén)。 6—重錘8—提升輪。 13—支承座。 14—傳動(dòng)軸。 17—支承梁。 18—鋼絲繩。 爐體橫梁設(shè)計(jì)橫梁位于爐體正上方, 起固定傳動(dòng)軸和提升爐門(mén)等的作用。支承架橫梁跨度和承重較大,其長(zhǎng)度由爐體寬度決定, 其結(jié)構(gòu)形式本文采用兩支承點(diǎn)和三支承點(diǎn)方式, 當(dāng)爐體寬于1. 5m 時(shí)采用三支承形式, 一般采用兩支承點(diǎn)形式。采用承重能力強(qiáng)的16槽鋼作橫梁, 支柱用10槽鋼, 其結(jié)構(gòu)形式和受力狀況見(jiàn)圖42所示。由圖中可知, 左右兩支承點(diǎn)一般落在鋼支柱上, 因而無(wú)需對(duì)兩支承點(diǎn)橫梁作過(guò)多計(jì)算, 僅需對(duì)三支點(diǎn)橫梁需作強(qiáng)度校核設(shè)計(jì)即可, 且最大彎矩在橫梁中心。 橫梁選取由計(jì)算最大彎矩決定, 其最大彎矩M m ax 可由(1)式計(jì)算:R A = R B = G/6 M max = lR A/2 = lG/12 (1)式中: R A , R B — A ,B 點(diǎn)的支承力(Kg) 。l—橫梁長(zhǎng)(mm ) 。G — 爐門(mén)提升機(jī)構(gòu)重量(Kg)考慮實(shí)際爐體尺寸=4300mm3170 mm 爐口=1190mm700mm 離地高=1820mm,爐門(mén)橫梁離地高度=176。，所以前腿長(zhǎng)L1=1377mm// 176。=1620mm同理，L2=2000mm/cos30176。=2309，中間連桿長(zhǎng)為L(zhǎng)3=+=1329mm架截面尺寸為L(zhǎng)b=150mm150mm. 圖42 支架梁受力分析 功率計(jì)算及電機(jī)的選擇電機(jī)功率 N = FV/6120η η N=2630 = 根據(jù)電機(jī)功率選電機(jī)型號(hào)Y132S12 傳動(dòng)軸設(shè)計(jì)傳動(dòng)軸是爐門(mén)提升機(jī)構(gòu)的最重要?jiǎng)恿鬟f部件, 其尺寸小承重大, 承受著很大的彎曲應(yīng)力、剪切應(yīng)力及扭轉(zhuǎn)應(yīng)力的破壞, 是機(jī)構(gòu)損壞的危險(xiǎn)點(diǎn)。 因而是本設(shè)計(jì)的核心。具體設(shè)計(jì)方法是先對(duì)軸作受力分析, 由計(jì)算最大彎曲應(yīng)力和最大剪切應(yīng)力來(lái)確定最小軸徑, 然后對(duì)軸進(jìn)行彎曲強(qiáng)度、彎曲剛度、扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度、扭轉(zhuǎn)剛度及疲勞強(qiáng)度等強(qiáng)度校核, 以檢驗(yàn)設(shè)計(jì)的合理性和準(zhǔn)確性, 最后確定最小軸徑。根據(jù)工業(yè)爐常規(guī)爐門(mén)形式, 采用軸聯(lián)通的形式。傳動(dòng)軸除應(yīng)滿(mǎn)足強(qiáng)度要求外，還應(yīng)滿(mǎn)足剛度的要求，強(qiáng)度要求保證軸在反復(fù)載荷和扭載荷作用下不發(fā)生疲勞破壞。該傳動(dòng)系統(tǒng)精度要求較高，允許有較小變形。因此疲勞強(qiáng)度一般不是主要矛盾，除了載荷很大的情況外，可以不必驗(yàn)算軸的強(qiáng)度。剛度要求保證軸在載荷下不至發(fā)生過(guò)大的變形。因此，必須保證傳動(dòng)軸有足夠的剛度[20]。傳動(dòng)軸直徑的估算軸的扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度條件為： (41)由上式可得軸的最小軸徑 (42)n=1000r/min P=0。417KW 查《簡(jiǎn)明機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》表1413 得取 A= 120所以初估最小軸經(jīng)得：d= 圓整后得 d=60mm初估其他軸段直徑和長(zhǎng)度為了滿(mǎn)足滑輪的軸向定位要求，最小軸徑段制出一軸肩故取第二軸段直徑為75mm。同時(shí)選軸承和帶輪，因中間軸承受有徑向力的作用，所以，選用深溝球軸承，參照要求并根據(jù)中間最大軸徑=100mm，由軸承產(chǎn)品目錄中初步選用2基本游隙組，標(biāo)準(zhǔn)精度級(jí)的深溝球軸承6220 .其尺寸為dDB=100mm180mm34mm。兩邊的支撐軸承同樣選取深溝球軸承，參照要求并根據(jù)第三軸段直徑=80mm，由軸承產(chǎn)品目錄中初步選用0基本游隙組，標(biāo)準(zhǔn)精度級(jí)的深溝球軸承6016 .其尺寸為dDB=80mm125mm22mm。其結(jié)構(gòu)如圖43。圖43 傳動(dòng)軸結(jié)構(gòu)安裝繩輪處的軸段直徑分別d1 =60mm,d4=85m；右端滾動(dòng)軸承用套筒和彈簧卡環(huán)定位，由手冊(cè)上查的601型軸承的定位軸肩高度h=3mm因此，d4 =85mm。安裝帶輪處的軸段直徑為70、90mm,其左端與右端均用套筒定位，套筒由軸肩定位，查《機(jī)械設(shè)計(jì)》P156頁(yè)。由于軸的總長(zhǎng)大約在4000mm左右。軸各段長(zhǎng)度初估,中間裝支撐座的軸段取105mm，兩邊裝支撐座的軸段取50mm，中間的繩輪軸段1675mm,剩下兩段軸長(zhǎng)相等為450mm.爐門(mén)提升機(jī)構(gòu)主要輔助零件的設(shè)計(jì)主要輔助零件包括四個(gè)提升輪和兩至三個(gè)支承座等, 其設(shè)計(jì)公式見(jiàn)下表 。表41 爐門(mén)提升機(jī)構(gòu)主要輔助零件項(xiàng)目名稱(chēng)設(shè)計(jì)公式注釋備注提升輪D 輪= H /4　L 0= 2. 5D 鋼繩S = (0. 6 1)D 鋼繩 L 0—輪槽寬。 S , D—輪根和槽邊厚。D 鋼繩—鋼絲繩直徑。 H —支承座有效高度選用鑄造件輪支承座H = D 輪+ 2D 鋼繩+ 10S 1= 1. 5SD 輪,D 鋼繩分別為提升輪和鋼絲繩的直徑。S 1—筋根寬。 H —支撐座高度用作固定軸于橫梁上, 內(nèi)嵌軸承, 選用鑄鐵件 套用上表公式得：D輪=245mm, S=20+8+8=36mm,輪中心通孔大小分別是70mm，90mm。支撐座結(jié)構(gòu)S1=20mm H=236mm該軸上軸上零件的周向定位：兩端滑輪與軸的周向定位采用平鍵聯(lián)接，按直徑由手冊(cè)查得平鍵截面lh=22mm9mm (GB/T 10951979) 鍵槽用鍵槽銑刀加工，