【導(dǎo)讀】高爐在中國的出現(xiàn)，已經(jīng)有2700年的歷史。由于古代生產(chǎn)裝備差，技術(shù)水。懂布料，煤氣利用極差，每煉1噸鐵用7～8噸木炭。散到空氣中，致使高爐附近黑煙蔽日?；鸸?，晝?nèi)盏珶?，人取此山石炭，冶此山鐵，恒充三十六國。固定的加料平臺(tái)，爐料從高爐固定的一側(cè)倒入。顯然，當(dāng)時(shí)尚未認(rèn)識(shí)到布料的作。18世紀(jì)有一張高爐圖，描述了法國高爐加料情形。料工人可以沿爐喉周圍加料。爐喉直徑較小的高爐，這樣加料比較均勻。在整個(gè)高爐斷面改善爐料與煤氣的接觸，對改善爐缸工作也有良好作用。一百余年來，高爐爐料分布基本沿用巴利式大鐘布料器所。巴利式布料器除結(jié)構(gòu)上的缺點(diǎn)外，布料也不均勻。內(nèi)繼續(xù)保持這種不均勻性，引起高爐偏行。布郎式布料器是初期的旋轉(zhuǎn)式布料器?，F(xiàn)代布料器無一例外，都是能夠旋轉(zhuǎn)的。密封性不佳的缺陷。采用；除了美國外，它在世界范圍內(nèi)也得到迅速推廣。馬基式布料器也不是完美無缺的。的試驗(yàn)表明，隨爐喉直徑增加，保持爐喉間隙為，礦石批重相應(yīng)增加。

　　

【正文】 布料器的傳動(dòng)包括主傳動(dòng)（ ? 角）和副傳動(dòng)（ ? 角） 。 布料器的主傳動(dòng)由液壓驅(qū)動(dòng)時(shí)不穩(wěn)定，為了穩(wěn)定其傳動(dòng)，多采用機(jī)械式傳動(dòng)。傳動(dòng)方式：立式交流電機(jī) — 擺線針輪減速機(jī) — 直齒小齒輪和齒圈。它是由行星減速箱和氣密箱兩大部分組成。行星減速箱支持在氣密箱的頂蓋上，氣密箱直接處內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書（畢業(yè)論文） 29 于爐頂部。運(yùn)行方式：以連續(xù)運(yùn)行為主，亦可間隙運(yùn)行（布料時(shí)旋轉(zhuǎn)，其余時(shí)間停）或手動(dòng)（定點(diǎn)）布料。為了保證軸的傳動(dòng)零件的工作溫度不超過 50176。，必須通冷卻氣和水冷卻。 ? 角傳動(dòng)一般采用液壓傳動(dòng)。傳動(dòng)方式：直線液壓油缸 — 托圈 — 回轉(zhuǎn)框架 —曲柄。 主傳動(dòng)和副 傳動(dòng)是由兩個(gè)完全獨(dú)立的系統(tǒng)，它們之間通過回轉(zhuǎn)框架聯(lián)系在一起它們之間的傳動(dòng)是互不干涉的，其結(jié)構(gòu)見 BG— Ⅱ型布料器總裝圖。 它們的運(yùn)動(dòng)是這樣的： 立式交流電動(dòng)機(jī)通過擺線針輪減速機(jī)一級(jí)減速后，用聯(lián)軸器與氣密箱內(nèi)的小齒輪相連，小齒輪與安裝在旋轉(zhuǎn)圓筒上的齒圈嚙合 二級(jí)減速并且?guī)?dòng)旋轉(zhuǎn)圓筒轉(zhuǎn)動(dòng)。這樣掛在旋轉(zhuǎn)圓筒上的溜槽實(shí)現(xiàn) ? 角 傳動(dòng)。 兩個(gè)曲柄的外端均裝有同樣大小的曲柄輪。曲柄輪插入六邊形回轉(zhuǎn)框架的長行孔道中?；剞D(zhuǎn)框架上對稱地裝有兩個(gè)外伸主托輥和四個(gè)外伸副托輥。兩個(gè)主托輥軸座的正上方各設(shè)一個(gè)水平安裝的外定心輥，兩個(gè)主托輥軸座的正下方，各裝一個(gè)內(nèi)伸內(nèi)定心輥。內(nèi)定心輥插入旋轉(zhuǎn)圓筒的兩個(gè)豎向撥槽中。托輥在升降托圈的輥道內(nèi)運(yùn)動(dòng)，但只有主托輥才能與滾道接觸，副托輥直徑較小，處于空懸狀態(tài)。外定心輥沿升降托圈的內(nèi)柱面輥道運(yùn)動(dòng)。升降托圈以六副豎向滑塊與密封箱殼內(nèi)的六條豎向滑道相配合，置于密封箱蓋上沿圓周等距布置的三個(gè)直線油缸的活塞桿通過中間接桿與升降托圈鉸接。這樣，當(dāng)油缸升降時(shí)，帶動(dòng)托圈升降，托圈通過兩個(gè)主托輥帶動(dòng)回轉(zhuǎn)框架升降，回轉(zhuǎn)框架在帶動(dòng)兩個(gè)曲柄輪上下運(yùn)動(dòng)，從而驅(qū)動(dòng)溜槽擺動(dòng)，即實(shí)現(xiàn) ? 角運(yùn)動(dòng)。 布料器的總體設(shè)計(jì) 布料器的設(shè)計(jì)主要包括兩個(gè)傳動(dòng)的實(shí)現(xiàn)及有關(guān)內(nèi)容。 ? 角傳動(dòng)的實(shí)現(xiàn)主要由：液壓油缸的傳動(dòng)來實(shí)現(xiàn)的。在此傳動(dòng)中，采用了 6個(gè)液壓缸同時(shí)來實(shí)現(xiàn) ? 角的運(yùn)動(dòng)。三個(gè)液壓缸必然要求其實(shí)現(xiàn)同步性。當(dāng)然，實(shí)現(xiàn)同步在機(jī)械上必然采用同步的設(shè)備，其液壓傳動(dòng)如圖 1。 內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書（畢業(yè)論文） 30 圖 1液壓傳動(dòng) 原理圖 液壓缸的傳動(dòng)原理如下： 當(dāng)液壓泵中的液體達(dá)到一定的壓力后，把換向閥 2 打到右側(cè)，液體就進(jìn)入了液壓缸，迫使三個(gè)液壓缸同時(shí)向上運(yùn)動(dòng)，從而使拖圈也向上運(yùn)動(dòng)。當(dāng)液壓缸碰到行程開關(guān) 8 時(shí)，換向閥 2 將自動(dòng)使右側(cè)斷電，左側(cè)打開，從而使液體從左路進(jìn)入液壓缸，從而使液壓缸向下運(yùn)動(dòng)，同時(shí)拖圈也向下運(yùn)動(dòng)。當(dāng)液壓缸碰到行程開關(guān) 5 時(shí)，換向閥達(dá)到右側(cè)。液壓缸向上運(yùn)動(dòng)， 重復(fù)上述動(dòng)作，從而達(dá)到溜槽的擺動(dòng)，在此液壓回路中，溢流閥主要起保護(hù)液壓泵的作用。當(dāng)泵體內(nèi)的壓力過大時(shí)，溢流閥打開，液體直接回到油箱。 在拖圈和 回轉(zhuǎn)框架 的系統(tǒng)中，兩個(gè)曲柄的外端均裝有同樣大小的曲柄輪，曲柄輪插入六邊形回轉(zhuǎn)框架中，回轉(zhuǎn)框架上對稱地裝有兩個(gè)外主托輥、四個(gè)外伸副托輥，兩個(gè)主托輥?zhàn)纳戏礁饔幸粋€(gè)水平安裝的外定心輥，兩個(gè)托輥前裝有兩個(gè)外側(cè)定心輥 。內(nèi)定心輥插入旋轉(zhuǎn)圓筒的兩個(gè)鉛直撥槽中，拖輥沿著升降托圈內(nèi)側(cè)滾道內(nèi)槽運(yùn)動(dòng)，只有兩個(gè)主托輥與滾道相接觸。這樣，只有 ? 角運(yùn)動(dòng)時(shí)，回轉(zhuǎn)框架隨之在滾道內(nèi)運(yùn)動(dòng)，不影響 ? 角。同樣， ? 角可以在 ? 角運(yùn)動(dòng)或不運(yùn)動(dòng)的情況下進(jìn)行調(diào)整。 油缸的行程以及曲柄的長度： 內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書（畢業(yè)論文） 31 旋轉(zhuǎn)溜槽的轉(zhuǎn)角范圍 10 ~ 50???? ； 根據(jù)爐體內(nèi)部的結(jié)構(gòu)，曲柄的長度確定為 R＝ 550mm。雖然曲柄的運(yùn)動(dòng)是弧形，但也可以把弧形近似地認(rèn)為是液壓缸的行程。當(dāng) 45??? 時(shí)，液壓缸達(dá)到最大位移，即液壓缸的行程 ： L＝ RSin45176。 ＝ 550 sin45176。 ＝ 考慮到其它因素的影響 ，取 L＝ 390mm。 即液壓缸的行程為 390mm。 動(dòng)力學(xué)參數(shù)的設(shè)計(jì)計(jì)算 一 . ? 角的系統(tǒng)受力分析 1. 溜槽重心的計(jì)算 爐料在溜槽中由于 ? 角的變化而變化，但其受力分析并沒有發(fā)生顯著的變化，因而對其受力分析時(shí)可以忽略料重， 圖 2 為溜槽截面圖， 根據(jù)材料力學(xué)可得 ： 圖 2 為溜槽截面圖 內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書（畢業(yè)論文） 32 ? ?? ?331 2223 2R r SinZRr????? 33228 6 0 6 6 022 2 28 6 0 6 6 032 2 2S in ????? ? ? ????? ? ? ?? ? ? ??????? ? ? ????? ? ? ?? ? ? ???= 2Z = 290 =45mm ? ?2211 124F b d?????????= 2mm 212 2 9 0 1 0 0 1 8 0 0 0F m m? ? ? ? ? 39。 11 1 12 211 12lF Z F ZZ FF?? ? =205054 mm 取 lZ =205 mm 2. 計(jì)算不同 α角時(shí)，曲柄小輪的受力 曲柄簡圖如圖 3 所示 7 5 0 ( 5 2 0 2 9 5 ) 5 2 5O A m m? ? ? ? tanOAAD? ? 1 5 5 0 3 0 0 1 2 5 0 / t a nD B A D O A? ? ? ? ? ? wBA DO a295 520 750 圖 3 曲柄簡圖 內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書（畢業(yè)論文） 33 s i n (1 2 5 0 5 2 5 t a n ) s i nwL D B? ? ? ? ? ? ? ? ? 1 2 5 0 sin 5 2 5 co s? ? ? ? 由 ? ? wLWC osR ??? ?? 1 得： ?? CosR LW w? ??1 式中： 1? 曲柄小輪受力； W 托圈及托架總重， W? ? 曲柄與水平面的夾角或溜槽和鉛垂方向的夾角 由以上公式計(jì)算可得 表 8： 表 8 ? 角變化時(shí)曲柄小輪受力變化表 ? wL (m) 1? ( gK ) 7176。 10176。 15176。 20176。 25176。 30176。 35176。 50176。 注： 1? 值為負(fù)，說明和原受力方向相反。 3. 計(jì)算 α角不同時(shí)，旋轉(zhuǎn)框架及托圈的受力： 受力如圖 4 所示： 內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書（畢業(yè)論文） 34 a2a239。Lw2 2a1 圖 4 根據(jù)力的平衡條件： 0AM ?? 2 2 12 1 3 5 4 1 3 4 5 2 ( 1 3 4 5 ) 0WL? ? ? ? ? ? ?? ? ? ? ?211 3 4 5 2 1 3 4 52 1 3 4 5WL?? ? ?? ? ? ? 框架重 ： 2 1364W Kg? ? ?5 5 0 2 0L Cos ?? ? ? ? ?139。2 1 3 4 5 1 3 6 4 2 1 3 4 5 5 5 0 2 02690 Cos??? ? ? ? ?????? ? ? 由 0Y?? 得： 02 1222 ?????? ??? W 而： ? ? 39。2 2 1 2 1 22 1 3 6 4 ( 2 )W? ? ???? ? ? ? ? ? ? ? 由上面圖表分析可知： ?2? 和 ?2? 與 ? 角大致成線性關(guān)系 （如表 9 所示） ，并且由圖中可得， ?2? 比 ?2? 隨著 ? 角增大而上升得快。 也就是說，隨 ? 角增大， ?2?內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書（畢業(yè)論文） 35 的變化更明顯。 表 9 ?2? ， ?2? 與 ? 間的變化關(guān)系 ? ?2? ?2? 7176。 10176。 15176。 20176。 554 25176。 30176。 1012 35176。 50176。 由于 ?2? 增加得更快，因而針對主要的采取相應(yīng)的措施，從而使與主托輥的壽命相當(dāng)。 4. 托圈的受力分析： 由于托圈擔(dān)負(fù)著旋轉(zhuǎn)溜槽擺動(dòng)的任務(wù)，因而其作用是 明顯的，分析其受力特點(diǎn)，從而使得托圈更好地工作。對布料器的工作有很大的意義，并且它的受力情況對于布料器的受力以及功率的計(jì)算，有著必然的聯(lián)系。 （ 1）托圈受力的數(shù)學(xué)模型的建立： Ⅰ）是在一個(gè)圓柱套內(nèi)上、下移動(dòng)，但主要是偏心的，需要機(jī)械同步； Ⅱ）三個(gè)提升油缸分別與上、下腔連通，故油缸的作用力相等； Ⅲ）設(shè) ?2? 為溜槽的頭部方向。 （ 2）受力分析 受力如圖 5 所示： 根據(jù)力平蘅原理： ??0Y 39。 39。39。 39。 39。39。3 3 2 2 3 330W f f? ? ? ? ? ? ? ? ? 內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書（畢業(yè)論文） 36 0X?? 39。330NN?? 即 ： 39。33N N N?? 而： fN??? 有： 39。3 3 2 23 2 0WN?? ? ? ? ? ? ? ? ? 又根據(jù) 0X?? ，得： XYaaa3a3a3 N339。N3f339。a239。w3a2f3 圖 5 2 23R? + N?? R ?Cos + ?? RCos?2 R 3? ??RCos hN?3 ?? RCos?2 =0 由以上各式，得： 39。 39。 3 3 2 2 3 330W f f? ? ? ? ? ? ? ? ? Nf ?? 022 ????????? ???? Co sRCo sRhN 解方程組，得： 內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書（畢業(yè)論文） 37 ? ?3 3 2 2 2 2123 R C osW h??? ? ? ???? ? ? ?? ? ? ? ? ????? 由上式可知： 由于 ?2? 與 ?2? 都是隨著 ? 的變化而變化的，因而 3? 也是隨著 ? 的變化而變化的，但是為了液壓缸的選取方便，應(yīng)考慮它們的極大值與極小值。 當(dāng) ? =45176。時(shí)， 2 37 61 .88 Kgf? ? ? 2 Kgf? ? ? 700h mm? ?? 3 Kgf? 1345R mm? 3 3 0 6 1 .2 3 ( m a x )Kgf??? 當(dāng) ????? 時(shí) 2 3Kg f? ? ? 2 64 3Kgf? ? ?? 3 3 1 2 .3 0 (m in )Kgf??? 根據(jù)以上方案，得 3 [3 1 2 .3 0 , 3 0 6 1 .2 3]? ? 因而查手冊得： 液壓缸為： Y 1GH YHLE LF 133 5 0561 0 0 ???? 二． ? 角受力分析 由于布料器一直在轉(zhuǎn)動(dòng)，因而 ? 角也一直在變化，并且溜槽一直是擺動(dòng)的，也就是 ? 角始終是變化的，因而驅(qū)動(dòng)力矩也隨著擺角 ? 的變化而變化。通過受力分析可知：當(dāng) ? =45176。時(shí)，溜槽的擺角達(dá)到最大。由于 ? 角的驅(qū)動(dòng)主要考慮的是內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書（畢業(yè)論文） 38 由摩擦產(chǎn)生的摩擦力矩。當(dāng) ? =45176。時(shí)，驅(qū)動(dòng)力矩才最大，這時(shí)的驅(qū)動(dòng)力矩若能滿足，則其余部分也可滿足。 1. 靜態(tài)力矩分析： 2mmj MMM t ?? 211 dfWM tm ??? 2222 dfWM m ??? 其中： tmM— 回轉(zhuǎn)支撐摩擦力矩； 2mM— 托輥的摩擦力矩； 1W — 加在回轉(zhuǎn)框架上的全部負(fù)載； 2W — 托架與溜槽的重量； 1d — 回轉(zhuǎn)支撐的直徑， 1 1540d mm? 2d — 托圈的平均直徑， 2d =2690mm f — 軸承的摩擦系數(shù)， ? ? ? NW 2 2 6 5 6 17 3 21 ????? ? ? NW 7 7 1 5 0 4 0 92 ????? mNM m ?????? mNM tm ??????? mNMMM mmj t ????? 8 2 12 2. 動(dòng)態(tài)力矩的計(jì)算： （ 1）減速比的計(jì)算： 根據(jù)包鋼煉鐵 廠的有關(guān)資料，選電動(dòng)機(jī)與減速器為一體的產(chǎn)品。減速比29i? ；電動(dòng)機(jī)選為： YA132M4，功率為 ，轉(zhuǎn)速為 n=1500r／ min；溜槽轉(zhuǎn)速 n?=／ min。 內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書（畢業(yè)論文） 39 ?????? ?nnii總 又 2912 ??? ZZi ?? ZZ 大齒輪模數(shù) 14m? ， 1242?Z ，從而選擇小齒輪的模數(shù) m=14，齒數(shù) ?? ZZ 驗(yàn)證速比： ??? iZZi 溜槽的轉(zhuǎn)速： 8n n i??? 總 ? 誤差 8 7. 92 6 10 0% 0. 92 5%8?? ? ? ? ?速比滿足要求。 （ 2）