【正文】 6. 46 0. 02 620. 14 7 20 9 10 30 101. 36 9 10il MMEdm??????? ? ?? ? ? ???（ ） 偏轉角計算： 0li MMdlEI?? 124211 2 43( 2 ) 10 346 .46 ( 2 89 14) 94 6 10 ( 10 ) 43 10 ( )il M M MEdrad???? ? ? ??? ? ? ? ?? ? ? ??? 軸撓度： 8015 5 5 4 45 5 542 69 10 36 10 3 10 23 10 23 10 3 10 4 10 69 10 13 10 [ ] 6 10liiMM dlEIm y m?? ? ? ? ?? ? ????? ? ? ? ? ? ? ? ? ?? ? ? ? ? ?? ? ? ? ?? ? 軸偏轉角： 85 5 4 3013 4 3 333 33 10 8 10 64 10 62 10 25 10 79 10 69 10 43 10 68 10 ( ) 5 10 ( )liiMM dlEIra d ra d? ? ? ??? ? ? ???? ? ? ? ? ? ? ? ?? ? ? ? ? ? ? ?? ? ? ?? ? 所以，從上面的計算校核過程可以知道：該寬面軸滿足剛度要求，符合要求。m（ d ） Fb =1 作用下的水平面彎矩圖（ e ） Mc =1 作用下的水平面彎矩圖 大學機械學工程學院畢業(yè)設計 19 14NmFb =1 作用下的合成彎矩圖Fb =1 作用下的垂直面彎矩圖0. 10 5N m（c） 合成彎矩圖 0. 10 5N m（ b ）垂直面的受力和彎矩圖F1 A F2 AN1 A N2 AA BD EM16 .8 42 N 由前面軸的結構設計部分的分析可以知道，寬面軸的跨度 L=418mm，許用撓度[y]= L= 418= mm 10 m??? 其變形量可以由下式求：01n li MM dlEI?? ?????? 其中 ： ?? —— 斷面 I處的變形量 大學機械學工程學院畢業(yè)設計 17 M—— 軸上載荷產生的彎矩 Mˊ — — 在 I 斷面處加單位載荷時軸上產生的彎矩（求撓度時，單位載荷是指單位力，求偏轉角時單位載荷系指單位力矩） I—— 截面的慣性矩 L—— 將軸分為若干段后，每段的長度 E—— 彈性模量 ∑ —— 計算中各段積分之和 參見 《 機械零件設計手冊 》， 冶金 工業(yè)出版社，表 1114 材料的彈性模量，切變模量及泊桑比，可以知道： E=206Gpa= 10 Pa? 。 （ 8）足輥軸的剛度校核 足輥軸對剛度有嚴格的要求，當剛度不足 時 ，足輥軸將產生較大的變形，影響足輥軸的正常工作，甚至產生卡死現象，足輥不能轉動，故需要足輥軸進行剛度校核，其校核過程如下： 1. 彎曲剛度的計算 計算軸的彎矩作用下產生的撓度 y和轉角θ，該足輥軸為一階梯軸，一般采用變形能量法，計算過程參見《 機械零件設計手冊 》， 冶金 工業(yè)出版社。 合成彎矩： 379696FDMMNm????? 彎曲應力幅： σ a= DMW 67 10 10PaMPa?? ???? 彎曲平均應力 σ m=0 Mpa， 大學機械學工程學院畢業(yè)設計 16 彎曲疲勞極限：σ 1=204 Mpa 參見《 機械零件設計手冊 》， 冶金 工業(yè)出版社，查的 軸的常用材料 彎曲等效系數：ψ σ = 表 122 軸的常用材料主要力學性能，許用彎曲應力及用途 絕對尺寸系數ε σ = 表 128，絕對尺寸影響系數 表面質量系數：β =1（磨削）表 129，不同表面粗糙度的表面質量系數β 彎曲時配合邊緣有效應力集中系數為 Kσ = 受彎矩作用時的安全系數： 12041. 95 4 54 .1 34 0. 25 01. 92 9 [ ] 1. 5amSKS????? ? ???? ? ??? ? ?? ? ? 2） D 截面處疲勞強度安全 系數校核（經計算可證明安全，省略）故可以知道此軸疲勞強度安全。 由圖 34 可知，計算彎矩在截面 D 處最大，配合 邊緣的應力集中，在截面 F處雖然計算彎矩不大，但其直徑最小且有圓角和配合邊緣等多種應力集中，故以上兩處截面都是可能的危險截面，因此，該足輥軸只需要校核以上兩個截面的安全系數即可，取許用安全系數 [S]=，其校核計算如下： 1） F 截面處疲勞強度安全系數校核 抗彎截面系數： W= d179。 根據以上分析可以確定每段軸長，并可以算出夾持器夾持的軸長。40 mm，由前面的足輥設計可以知道足輥（窄面） 248。40 mm→ 248。 m 合成彎矩： 2 212216 .84 2 89 6489 22D D DM M MNm? ? ???? （ 5）按彎曲強度校核軸的強度 根據公式： 131133232[ ] 190BDDbMWMdMM Pad?????????? ? ?? 可以得出： 131131313623232[]32[]32 898 .92 2 4 190 10 4 10 36. 4BDDbDMWMdMdMdm mm??????????????????????? ? ? 由于在計算過程中采用簡化過程，而且省略了一些實際條件，從安全角度出發(fā)，應加大軸徑，由于強度不足，而造成結晶器失效，將會給生產帶來很大的影響，故取軸徑 d=40 mm （ 6）軸的結構設計 根據前面足輥的設計可以初步確定足輥軸上的各主要零部件的個位置，其結大學機械學工程學院畢業(yè)設計 14 構如下圖（見圖 ）。mMEDBAN 2AN 1AF 2AF 1AFbGF2F1 圖 大學機械學工程學院畢業(yè)設計 13 截面 D 處的彎矩： 水平面上的彎矩： MD= F1A = = m8 98 .7 64 N =（ 10179。 V可以得出： F= PV ，該處用 N3 表示 F。N （ 2）足輥軸所受拉力作用的計算 （受力圖見 ） 根據公式 P=F 176。 176。 10= 10179。 g ρ — 密度 v—— 體積 g—— 重力加速度，取 g=10N/Kg 根據方坯的尺寸和任務書中結晶器尺寸，可以知道所要計算部分的體積： V= =179。 g=ρ取結晶器上端面到下足輥之間的鑄鋼方坯作為研究對象，其高度為 。= 10179。 ，2 ? ? 。 大學機械學工程學院畢業(yè)設計 10 圖 （ 1）足輥軸所受重力作用 在結晶器足輥中，下面一排的足輥受力最大，受到較大重力 G 作用，受力簡圖如下（圖 ），重力 G 分解為水平分力 N1 和垂直分力 N2 且 N1=G 初步確定足輥軸的軸徑 考慮到 該軸為一心軸，只承受彎矩的作用，按彎曲強度設計軸徑。 足輥軸的結構設計 選擇足輥軸的材料 由以上分析可以知道，足輥軸采用： 1Cr18Ni9Ti，σ b=540Mpa。 足輥軸材料的選擇 考慮到足輥軸的工作 的特殊 環(huán)境 —— 高溫、潮濕，選擇于與足輥相同的材料：1Cr18Ni9Ti，該材料的性質參見前一部分的表格。 軸承端蓋設計 考慮到軸承的工作環(huán)境等方面的要求， 為了對滾子軸承進行有效的密封， 這里 采用了迷宮密封，同時，還可以承受一般密封所不能勝任的高溫，高壓，高速和大尺寸密封部位特別有效，無摩擦，使用壽命長，所以這就需要在軸承端部設計迷宮，軸承端蓋為 靜環(huán) ，迷宮式環(huán)為動環(huán)，兩者相配合組成迷宮密封， 但 迷宮曲路沿徑向展開，故曲路折回次數不宜過多。 電鍍材料選擇參見《 機械零件設計手冊 》 第三版 ， 冶金 工業(yè)出版社，選擇耐熱鋼1Cr23Ni18， 1Cr23Ni18 鎳鉻合金可以直接電鍍，最好以銅或黃銅為底層。參見《 機械零件設計手冊 》第三版， 冶金 工業(yè)出版社，表 171。 方案一：采用一般的碳鋼很難滿足工作環(huán)境的要求， 所以 用合金鋼。 窄面足輥的設計 我設計的四流方坯連鑄機板式結晶器足輥總成 280 380， 根據設計任務書的要求可知 ，結晶器 足輥的直徑為φ 120mm，其方 坯窄面的寬度為 280mm， 考慮到方坯的 工作環(huán)境會有 熱膨脹的影響，應留出適當的空間供其熱膨脹，足輥的長度取比方坯窄面的寬度（ 280mm）短些，取 240mm，即 結晶器 足輥尺寸為φ120 240，因為要在足輥里面安裝足輥軸，而且足輥軸上面需要安裝軸承 等 ，因為足輥要繞著足輥軸作旋轉運動，同時軸承又需要 得到充分的 潤滑，要考慮到密封的要求，考慮到結晶器工作條件的要求，環(huán)境比較臟，粉塵大，比較潮濕 等 ，故采用曲路密封，在這種環(huán)境下，曲路密封是相當可靠的了，曲路密封是由旋轉的和固定的密封零件之間拼合成的曲折的隙縫所形成的，曲 路的布置可以是徑向的，也可以是軸向的，考慮到軸向尺寸的影響，最后還是采用徑向的。足輥的表面質量包括圓度和表面光潔度，當足輥表面有無龜裂、凸起、小坑等缺陷 時這些缺陷會給鑄坯表面帶來裂紋、小坑、麻點等缺陷。如果出了結晶器的高溫薄殼鑄坯得不到及時冷卻和支承，在鋼液靜壓作用下極易產生鼓肚和變形。 2） 要求學生查閱相關資料，同指導教師的指導有機的結合，獨立高質量按時完成題目，并認真準備答辯 。 大學機械學工程學院畢業(yè)設計 4 扇 形 O 段 輥結 晶 器 足 輥足 輥 銅 板結 晶 器 對 方 坯 的 作 用 圖 1 結晶器足輥總成設計的要求 設計項目包括：① 足輥的直徑和長度，內孔安裝軸承的結構，定位方式；② 足輥軸直徑和長度，潤滑油脂供給通道；③足輥夾持器的結構尺寸，既滿足夾持可靠又要做到足輥距離可調；④噴淋環(huán)的結構和尺寸的設計；⑤ 足輥架的設計：足輥架上有安裝足輥、足輥軸、噴淋環(huán)、足輥夾持器的空間，同時足輥架要同結晶器水套裝配。 結晶器足輥總成的作用 方坯結晶器足輥總成是對帶有液芯的鑄坯起 必要的導向和 支撐作用以及進一步冷卻的作用 。足輥段：銅板下的可調足輥緊挨著結晶器基架下面安裝，在鑄坯離開結晶器寬面和窄面冷卻部分后，足輥對鑄坯起支撐作用，位于足輥間的噴嘴為鑄坯提供冷卻，水和氣以同樣的方式進入到噴淋冷卻的噴嘴中?；茉O計成焊接件，并且容納所有的重要接收裝置和調整裝置以及結晶器的輔助裝置， 結晶器的水平和垂直對中在帶有空心螺栓和放松螺母的四個緊固點上進行。每個銅板都 用螺栓 緊固在水套上，螺栓擰緊，且有一定的預緊力矩。銅板：鑄流的外弧面和內弧面，鑄流寬度和倒角都體現在兩個寬面銅板上，窄面銅板加緊在寬面銅板之間，它們的尺寸決定了結晶器的尺寸，銅板的內邊有 10 10mm的倒角。 結晶器的功能是將連續(xù)不斷地注入其內腔的高溫鋼水通過水冷銅壁強制冷卻，導出其熱量，使之逐漸凝固成為具有所要求的斷面形狀和坯殼厚度的鑄坯，并使這種芯部仍為液態(tài)的鑄坯連需不斷地從結晶器下口拉出，為其在以后的二冷區(qū)內完全凝固創(chuàng)造條件。若 要通過 提高拉速 來 增 加 產 量 ，則需要結晶器 采用適宜的幾何形狀來改善傳熱效果、降低摩擦力。 目前，我國鋼鐵工業(yè)正處于興旺時期，連鑄技術的設計，制造，工藝，和管理都積累了豐富的經驗，新世紀必然是我國連鑄高速發(fā)展的時代。例如 1978 年到1979 年，武鋼二煉鋼從聯邦德國引進單流弧形板坯連鑄機 3 臺，在消化國外技術的基礎上，圍繞設備，操作，品種管理等方面進行了大量的開發(fā)與完善工作，于 1985 年實現了全連鑄生產，產量突破了設計能力。到 1978 年全國用于生產的連鑄機只有 21 臺，大學機械學工程學院畢業(yè)設計 2 連鑄坯年生產量 萬 t，連鑄比為 %。 1964 年在重鋼三廠建成一臺斷面為 180mm*1500mm 板坯弧形連鑄機，這是世界上工業(yè)應用最早的弧形連鑄機之一。 b 連鑄發(fā)展概況： 我國是研究和應用連鑄較早的國家之一，早在二十世紀五十年代就開始探索性的工作。通過采用新型結晶器及新的結晶器冷卻方式，新型保護渣，結晶器非正弦振，結晶器內電磁制動及液面高度精度檢測和控制等一系列技術措施，目前常規(guī)大板坯的拉速已由 — — ，最高可達 3m/min 使連鑄機的生產能力大幅度提高生產成本降低，給企業(yè)帶來了極大的經濟效益。 1950 年，容漢斯和曼