【導(dǎo)讀】高爐是鋼鐵冶煉的重要設(shè)備，高爐煉鐵是獲得大量生鐵的主要手段。冶煉的原理是把氧化鐵還原成含有碳硅錳硫磷等雜質(zhì)的生鐵。是用來(lái)裝料入爐并使?fàn)t料在爐內(nèi)合理分布，同時(shí)還要起到爐頂密封作用的設(shè)備。備復(fù)雜、密封性能差等缺點(diǎn)。本文設(shè)計(jì)的無(wú)料鐘爐頂裝料裝置具有設(shè)備結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、型化和超高壓操作的要求。計(jì)和強(qiáng)度校核，以及一些標(biāo)準(zhǔn)件的選擇和校核，如軸承、鍵、液壓缸等。發(fā)展和研究提供了新方向。

　　

【正文】 45 14 ??? FF = 14 1 ??? = KN 對(duì) C 點(diǎn)取矩 列力矩平衡方程： M（ F3） =0 即 F1 (80+141) + F2 141－ F4 204=0 ∴ F2= 141 221204 14 ??? FF = 14 1 22 ??? = 花 鍵軸套彎矩的計(jì)算和彎矩、扭矩圖的繪制 彎矩計(jì)算： M（ B） = F1 80= 80= KN M M（ C） = F4 204= 204= KN M 彎矩、轉(zhuǎn)矩圖如圖 所示： 第 26 頁(yè) F 3F 2F 1204A B CDT 2T 2 8 9MM/KN M80 141F 4 圖 花鍵軸套的彎矩、扭矩簡(jiǎn)圖 由彎矩和扭矩圖可知 C 截面為危險(xiǎn)截面，所以對(duì)該截面進(jìn)行強(qiáng)度校核。 C截面的 M= KN M， T= KN M?；ㄦI軸套的材料也為 45鋼，查閱[13]P370 表 151 選取力學(xué)性能參數(shù) n=3，? 0=? b=590MPa ∴ [? ]= ??? MPa 第 27 頁(yè) 花鍵軸的強(qiáng)度校核 花鍵軸的材料 45鋼為塑性材料，且是剪切應(yīng)力一起的軸的屈服的主要因素，所以根據(jù)第三強(qiáng)度理論進(jìn)行校核。 ? ca軸的計(jì)算應(yīng)力 , ? ca = 22322 321 TMDTM ??? ?? 式中： M= KN M ， T= KN M ， D 為 C 截面的軸直徑D= m，ω為抗彎模量。 ? ca= 22332 TMD ??= 223 2 8 32 ???= MPa[? ] ∴滿足強(qiáng)度要求 花鍵軸上的花鍵選擇和校核 此處選擇矩形花鍵的原因是： 1．鍵齒在軸上均勻布置，所以軸殼受力勻稱 ；2．因鍵槽線對(duì)軸削減少，齒根應(yīng)力集中較小 ； 3．由于鍵齒高，所以承載能力 ； 4．對(duì)中性好，導(dǎo)向性好 。矩形花鍵的定心方式為小徑定心，其優(yōu)點(diǎn)是：定心精度高，穩(wěn)定性好，能夠消除熱處理的變形，定心直徑尺寸公差和位置公差都能得到很高的精度，花鍵 聯(lián)接廣泛應(yīng)用于汽車(chē)、拖拉機(jī)、 機(jī)車(chē)、機(jī)床、農(nóng)機(jī)、變速箱等重要的傳動(dòng)位置。 花鍵的型號(hào)選擇為： N d D B=10 72 78 12 （選擇輕系列） 花鍵強(qiáng)度校核，查 [14]P140 公式： 花鍵聯(lián)接擠壓應(yīng)力 ? jy =mgg DlzhT? 2 ≤ [? ]jy 式中： [? jy] — 花鍵聯(lián)接許用擠壓應(yīng)力， [? jy ]=40 MPa； T — 花鍵軸的轉(zhuǎn)矩，單位 N M； ψ — 各齒間載荷不均勻系數(shù)，ψ =，單位 N M； 第 28 頁(yè) C — 倒角尺寸， C=, 單位 mm； Lg — 花鍵齒的工作長(zhǎng)度， Lg =75 mm，單位 mm； Hg — 花鍵齒的工作高度，單位 mm； d — 花鍵軸軸徑， 單位 mm； z — 花鍵齒數(shù)， z=10。 將 d=72mm， D=78mm， φ =, z=10 代入 Hg = 2 727822 ??????? CdD mm Dm= ??2dD 752 7278 ?? mm ? jy =mgg DlzhT? 2 = 3???? ?? = MPa[? jy ] 所以該花鍵滿足強(qiáng)度要求 花鍵軸套的花鍵選擇和校核 選擇矩形花鍵型號(hào)選擇為： N d D B=10 125 140 20 （選擇輕系列） 強(qiáng)度校核公式：花鍵聯(lián)接擠壓應(yīng)力 ? jy =mgg DlzhT? 2 ≤ [? ]jy 式中： C — 倒角尺寸， C=1, 單位 mm； 其余參數(shù)同上。 將 d=125mm， D=140mm， φ =, z=10 代入 Hg = 12 514 022 ??????? CdD mm Dm= ??2dD 125140 ?? mm Lg =75 mm ? jy =mgg DlzhT? 2 = 3???? ?? = MPa[? jy ] 所以該花鍵滿足強(qiáng)度要求 第 29 頁(yè) 4. 上密封閥的設(shè)計(jì)計(jì)算 上密封閥液壓缸的選擇 因?yàn)樯厦芊忾y在工作時(shí)式均壓的狀態(tài)，此時(shí)下密封閥已經(jīng)開(kāi)啟，物料已經(jīng)已放下，所以上密封閥的最小驅(qū)動(dòng)力是自重 ∴液壓缸的最小驅(qū)動(dòng)力 F=G=150 = KN 上密封閥的受力分析圖如圖 所示： L1=600L2 圖 上密封閥結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖 由上面的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖 可知： L1=600 mm , L2= =150 mm 設(shè)液壓缸閥受的力為 F ，列力矩平衡方程： F L1=F1 L2 ∴ F1= 1 5 06 0 1 ????L LF KN ∴液壓缸的最小推力為 ∵曲柄的長(zhǎng)度為 235 mm，曲柄繞中心轉(zhuǎn)動(dòng)，則液壓缸的行程至少為 2 倍曲柄長(zhǎng)度 470 mm。 ∴液壓缸的行程選擇為 500 mm。 第 30 頁(yè) 由以上數(shù)據(jù)選擇液壓缸的型號(hào)為 YHG1E50 28 500L （ 1） 液壓缸類(lèi)型：?jiǎn)巫饔靡簤焊? （ 2） 液壓缸機(jī)構(gòu)尺寸和技術(shù)規(guī)格：缸徑 50 mm 活塞桿直徑 28 mm 油口尺寸通徑 28 mm 拉力 推力 連接螺紋 M18 上密封軸帶動(dòng)閥板，通過(guò)液壓缸的驅(qū)動(dòng)完成密封工作。上密封軸的受力較大，且尺寸較長(zhǎng)，因此需要較高的強(qiáng)度?？紤]其在惡劣的工作的環(huán)境下工作，采用 45鋼，為了達(dá)到工作的強(qiáng)度要求和工作要求，需要對(duì)其進(jìn)行調(diào)質(zhì)處理。 上密封軸的受力分析 由所選的液壓缸的類(lèi)型可知最大推力為 ，設(shè)液壓缸的最大推力全部作用在連桿上，即驅(qū)動(dòng)上密封軸的力是液壓缸推動(dòng)搖臂傳遞的，上密封軸受力圖如下：設(shè) F2為液壓缸的推力，則 F2 = KN； F3為液壓缸驅(qū)動(dòng)閥板的力，則 F3= KN； F1 、 F4 為軸承對(duì)上密封軸的支反力，上密封軸的受力簡(jiǎn)圖如圖 所示： 第 31 頁(yè) F 2F 4F 1816 745165A B C DT 2 T 3F 3 圖 上密封軸受力分析圖 根據(jù)上圖，已知 F2 = KN， F3= KN， 求解 F1 、 F4 對(duì) A 點(diǎn)取矩 列力矩平衡方程： M（ F1） =0 即 F2 165－ F3（ 165+816）－ F4（ 165+816+745） =0 ∴ F4= 7 4 58 1 61 6 5 )8 1 61 6 5(1 6 5 32 ?? ???? FF = 1726 ??? = KN 對(duì) D 點(diǎn)取矩 列力矩平衡方程： M（ F4） =0 即 F1（ 165+816+745）－ F2（ 816+745） +F3 745=0 ∴ F1= 745816165 745)745816( 32 ?? ???? FF = 1726 ??? = 上密封軸彎矩的計(jì)算和彎矩、扭矩圖的繪制 彎矩計(jì)算： M（ B） = F1 165= 165= KN M M（ C） = F4 745= 745= KN M 扭矩計(jì)算： T2=T3=G L1= = KN M 彎矩、扭矩圖如圖 所示： 第 32 頁(yè) F 2F 4F 181 6 74 516 5A B C DT 2 T 3T/ KN MM/ KN MF 3 37 670. 88 2 上密封軸彎矩、扭矩圖 由彎矩和扭矩圖可知 B 截面為危險(xiǎn)截面，所以對(duì)該截面進(jìn)行強(qiáng)度校核。 B截面的 M= KN M， T= KN M?；ㄦI軸的材料 為 45鋼，查閱 [13] P370 表 151 選取力學(xué)性能參數(shù) n=3，? 0=? b=590MPa ∴ [? ]= ??? MPa 上密封軸的強(qiáng)度校核 上密封軸的材料 45鋼為塑性材料，且是剪切應(yīng)力一起的軸的屈服的主要因素，所以根據(jù)第三強(qiáng)度理論進(jìn)行校核。 ? ca軸的計(jì)算應(yīng)力 , ? ca = 22322 321 TMDTM ??? ?? 第 33 頁(yè) 式中：軸的最大彎矩 M= KN M ， 軸的扭矩 T= KN M ， D 為 B 截面的軸直徑 D= m，ω為抗彎模量。 ? ca= 22332 TMD ??= 223 32 ???= MPa[? ] ∴滿足強(qiáng)度要求。 上密封軸與液壓缸搖桿是用平鍵聯(lián)接的， 平鍵的下半部分裝在軸上的鍵槽中，上半部分裝在輪轂的鍵槽中。鍵的頂面與輪轂之間有少量間隙，鍵靠側(cè)面?zhèn)鬟f扭矩。輪轂與軸通過(guò)圓柱表面配合實(shí)現(xiàn)輪轂中心與軸心的對(duì)中。 圖 平鍵工作簡(jiǎn)圖 根據(jù)用途不同，平鍵可分為普通平鍵、薄型平鍵、導(dǎo)向平鍵和滑鍵四種。其中普通平鍵和薄型平鍵用于靜聯(lián)接，導(dǎo)向平鍵和滑鍵用于動(dòng)聯(lián)接。 本設(shè)計(jì)中選擇普通平鍵， 平鍵連接具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、裝拆方便、對(duì)中性好、加工方便等優(yōu)點(diǎn)，因而應(yīng)用廣泛。 查閱文獻(xiàn) [12]，選擇普通平鍵，型號(hào)為： b h L=36 20 130，液壓缸與上密封軸之間有輕微載荷沖擊， 查閱文獻(xiàn) [15]P106 表 62 取擠壓許用應(yīng)力 第 34 頁(yè) [? p]=120 MPa. 強(qiáng)度校核公式：鍵聯(lián)接的擠壓應(yīng)力? p=dklT2≤ [? p] 文獻(xiàn) [15]P106 公式 61 其中 T 為扭矩， T=； d 為鍵連接處的軸徑， d=130 mm； k 為鍵與輪轂槽的接觸高度， k= h= =； l 為鍵的工作長(zhǎng)度， l=L－ b=130－36= m。把以上數(shù)據(jù)代入? p， ： ? p=dklT2= 3?? ?? = MPa≤ [? p] ∴符合強(qiáng)度要求。 軸承的選擇 上密封閥的軸承選擇調(diào)心滾子軸承，調(diào)心滾子軸承是在有二條滾道的內(nèi)圈和滾道為球面的外圈之間，裝配有鼓形調(diào)心滾子的軸承。 外圈滾道面的曲率中心與軸承中心一致，所以具有與自動(dòng)調(diào)心球軸承同樣的調(diào)心功能。在軸、外殼出現(xiàn)撓曲時(shí)，可以自動(dòng)調(diào)整，不增加軸承負(fù)擔(dān)。調(diào)心滾子軸承可以承受徑向負(fù)荷及二個(gè)方向的軸向負(fù)荷。徑向負(fù)荷能力大，適用于有重負(fù)荷、沖擊負(fù)荷的情況。內(nèi)圈內(nèi)徑是錐孔的軸承，可直接安裝?；蚴褂镁o定 套、拆卸筒安裝在圓柱軸上。保持架使用鋼板沖壓保持架、 聚酰胺成形保持架及銅合金車(chē)制保持架。調(diào)心滾子軸承可承受較大的徑向載荷，同時(shí)也能承受一定的軸向載荷。該類(lèi)軸承外圈滾道是球面形，故具有調(diào)心性能，當(dāng)軸受力彎曲或傾斜而使內(nèi)圈中心線與外圈中心線相對(duì)傾斜不超過(guò) 1176。 ～ 176。 時(shí)，軸承仍能工作。所以調(diào)心滾子軸承適用于承受重載荷與沖擊載荷，廣泛應(yīng)用于冶金、軋機(jī)、礦山、石油、造紙、水泥、榨糖等行業(yè)。