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辽宁科技大学本科生毕业设计（论文）
150吨转炉倾动机构设计
摘 要
转炉设备中，倾动机械是实现转炉炼钢生产的关键设备之一，炉体的工作对象是高温的液体金属，在兑铁水、出钢等项操作时，要求炉体能平稳地倾动和准确的停位。为获得如此低的转速，需要很大的减速比。转炉炉体自重很大，再加装料重量等，整个被倾转部分的重量要达上百吨或上千吨。转炉倾动机械的工作属于“启动工作制”。机构除承受基本静载荷作用外，还要承受由于启动、制动等引起的动载荷。这种动载荷在炉口刮渣操作时，其数值甚至达到静载荷的两倍以上。转炉倾动机械随着氧气转炉炼钢生产的普及和发展也在不断的发展和完善，出现了各种型式的倾动装置。本设计为带有扭力杆缓冲止动装置的全悬挂式倾动机械，扭力杆可以缓冲转炉倾动时产生的载荷和冲击，而且对耳轴不产生轴向力。本设计的主传动系统为四个对角线布置的一次减速机带动一个位于其中心的二次减速机，从而带动整个转炉进行回转工作。每一台一次减速机的输入轴由一个直流驱动电动机带动工作，四台一次减速机借助其法兰盘凸缘固定在二次减速机的外壳上，在其输出轴上安装的小齿轮与安装在耳轴上的悬挂大齿轮相啮合，组成二次减速机。
关键词：转炉，倾动机械，倾动装置
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150 t converter tilting mechanism design
Abstract
Converter device, tilting mechanical equipment is one of the key steelmaking production ,
furnace work object is a liquid metal temperatures in hot metal , other items when tapping operation , requiring tilting furnace can smoothly and accurately stop bit . To obtain such a low speed, requires a large reduction ratio. Great weight converter furnace , plus loading weight, etc. , the entire weight of the part to be tilting up hundreds of tons or thousands of tons . Converter tilting mechanical work belongs to \the basic institutions to withstand static loads , but also to withstand dynamic loads due to start , braking caused . This dynamic load in the mouth skimming operation, more than twice its value even to static loads. With the converter tilting BOF steelmaking machinery popularization and development also continues to develop and improve , there have been various types of tilting the device . The torsion bar is designed with a full buffer stopper suspended mechanical tilting torsion bar and can buffer the impact load generated when the converter is tilted , and the axial force is not generated trunnion . The design of the main drive system is arranged in a four diagonal reducer drive one at the center of the second gear , so as to drive the rotary converter work performed . Each one gear input shaft driven by an electric motor driven by a DC to work four first gear with its flange flange mounted on the second gear housing , the output pinion shaft installation and installation in the trunnion suspension gear meshed , the second gear component .
Keywords:Converter, Tilting machine, Tilting devices
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目 录
摘 要 ................................................................................................................................ - 1 - Abstract .................................................................................................................................. - 2 - 1 绪论 .................................................................................................................................... - 5 -
1.1 研究背景 ................................................................................................................ - 5 - 1.2 转炉炼钢的特点 .................................................................................................... - 5 - 1.3 转炉炼钢的工序 .................................................................................................... - 6 - 1.4 转炉炼钢在国内外的发展情况 ............................................................................ - 6 - 1.5 本论文主要研究内容 ............................................................................................ - 7 - 2 方案选择与评述 ................................................................................................................ - 8 -
2.1炉型的选择 ............................................................................................................. - 8 - 2.2 倾动机构的选择与评述 ........................................................................................ - 8 -
2.2.1 倾动机构的配置形式 ............................................................................... - 9 - 2.2.2 分减速机结构形式 ................................................................................. - 10 - 2.2.3 主减速机结构形式 ................................................................................. - 11 - 2.2.4电机结构形式 .......................................................................................... - 11 - 2.2.5联轴器结构形式 ...................................................................................... - 11 - 2.2.6缓冲装置结构形式. ................................................................................. - 12 -
3转炉倾动力矩的确定 ....................................................................................................... - 13 -
3.1 转炉重心的确定 .................................................................................................. - 13 - 3.2 转炉倾动力矩的计算 .......................................................................................... - 13 -
3.2.1 空炉与炉液综合力矩计算 ..................................................................... - 14 - 3.2.2 摩擦力矩的计算 ..................................................................................... - 15 - 3.3 最佳耳轴位置的确定 .......................................................................................... - 16 - 3.4 转炉倾动力矩修正 .............................................................................................. - 16 - 4电机、联轴器和制动器的选择与校核 ........................................................................... - 20 -
4.1电机的选择与校核 ............................................................................................... - 20 -
4.1.1 电机的选择 ............................................................................................. - 20 - 4.1.2电机的校核 .............................................................................................. - 20 - (1) 电动机工作制度JC及发热值校核 .......................................................... - 21 - (2) 电动机过载校核 ......................................................................................... - 21 - (3)电机启动时间的计算 ................................................................................... - 22 - 4.2 联轴器选择 .......................................................................................................... - 23 - 4.3 制动器的选择与校核 .......................................................................................... - 24 -
4.3.1制动器的计算与选择 .............................................................................. - 24 - 4.3.2 制动时间校核 ......................................................................................... - 25 -
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5 传动系统的设计与校核 .................................................................................................. - 26 -
5.1 减速机总传动比计算 .......................................................................................... - 26 - 5.2 减速机齿轮设计 .................................................................................................. - 26 -
5.2.1 各级传动比分配与齿数确定 ................................................................. - 26 - 5.2.2 各轴功率、转速及转矩的计算 ............................................................. - 26 - 5.2.3 齿轮传动的设计 ..................................................................................... - 27 - 5.3 减速机轴的设计 .................................................................................................. - 44 -
5.3.1减速机轴的设计与轴承选择 .................................................................. - 44 - 5.3.2 减速机轴的校核 ..................................................................................... - 48 - 5.4 轴承的选择与校核 .............................................................................................. - 50 - 6 扭力杆系统的设计 .......................................................................................................... - 52 -
6.1 扭力杆缓冲止动装置材料的选择 ...................................................................... - 52 - 6.2 扭力杆设计计算 .................................................................................................. - 53 -
6.2.1扭力杆直径和曲柄半径的确定 .............................................................. - 53 - 6.2.2 安全座空隙的确定 ................................................................................. - 53 -
7 设备的可靠性与经济性评价 .......................................................................................... - 54 -
7.1 设备的可靠性 ...................................................................................................... - 54 -
7.1.1 设备可靠度的计算 ................................................................................. - 54 - 7.1.2 设备平均寿命 ......................................................................................... - 54 - 7.1.3 机械设备的有效度 ................................................................................. - 55 - 7.2 设备的经济性评价 .............................................................................................. - 56 -
7.2.1 投资回收期计算 ..................................................................................... - 56 - 7.2.2 盈亏平衡分析 ......................................................................................... - 57 -
总 结 .............................................................................................................................. - 58 - 致 谢 .............................................................................................................................. - 59 - 参考文献 .............................................................................................................................. - 59 -
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1 绪论
1.1 研究背景
钢铁工业一直是整个工业发展的基础，对于钢的冶炼也一直是工业发展中必不可少的组成部分。所谓炼钢，就是通过冶炼降低生铁中的碳和去除有害杂质。钢的冶炼在钢铁生产中起到非常重要的作用，钢比铁具有更广泛的使用价值和更优秀的性能，钢铁生产对于国民经济各部门都有着非常重大的意义。所以人类不断的去探索和创造新的冶炼方式方法，以提高钢的生产效率。随着工业的迅猛发展和现在科学的不断进步，对高质量纲的需求日益增长，炼钢新技术和新工业也在如雨后春笋般不断涌现，与此相适应的炼钢设备也得到了很大发展。
过去，炼钢工业在很长一段时间内，平炉炼钢占了绝对的地位。六十年代初期，平炉钢在世界钢产量中占72%，可以说是炼钢领域绝对的霸主。自从1952年，氧气顶吹转炉问世之后，钢铁生产工业发生了巨大的变革，由于转炉炼钢极大优越于平炉炼钢，经过转炉炼钢方法四十几年的发展，现今的钢铁工业中，平炉炼钢已经逐步退出了历史舞台。转炉炼钢已经几乎占据了整个炼钢产业，从刚开始的空气转炉，到氧气底吹、顶底复吹转炉，再到现在广泛使用的氧气顶吹转炉，转炉炼钢方法已经成为了世界炼钢产业的焦点，转炉钢产量也成为了衡量一个国家钢铁产能的标志。与此同时，由于转炉炼钢需要高度的自动化和机械化，转炉炼钢也是一个国家机械化与自动化能力强弱的标杆。
1.2 转炉炼钢的特点
转炉炼钢具有如下突出的几点： 1.生产效率高
一座容量为100t的氧气顶吹转炉连续生产24小时，
钢量能达到4000-5000吨，而同容量的平炉一昼夜只能炼得300-400吨，平均每小时就相差了十几倍。
2.投资少，成本低
建氧气顶吹转炉车间所需要的基本建设的单位投资，比相同规模的平炉车间节省30%左右，即使包括相应辅助车间在内的投资，也要比平炉车间节省。
3.原料适应性强
氧气顶吹转炉对于原料情况的要求，与空气转炉相比并不严格，可以和平炉、电弧炉一样熔炼各种成分的铁水，所不同的是平炉和电弧炉可以熔炼100%的废钢，而氧气
150吨转炉倾动机构设计
