机械毕业设计（论文）150吨转炉倾动机构设计【全套图纸】.doc

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1、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

2、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，倾动装置全套图纸，加153893706150 t converter tilting mechanism design Abstract Converter device, tilting mechanical equipm

3、ent 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

4、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 start working system . In addition to the basic institutions to withstand static loads , but also to withstand dynamic loads due t

5、o 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 devic

6、e . 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

7、 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

8、in the trunnion suspension gear meshed , the second gear component .Keywords:Converter, Tilting machine, Tilting devices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、 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- 2

10、0 -(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 -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

11、.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

12、 -参考文献- 60 -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

13、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

14、 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，而氧气顶吹转炉在现在的操作工艺条件下，一般只能使用25%-30%的废钢。冶炼的钢质量好，品种多在初期的氧气顶吹转炉中，一般只能生产

15、低碳沸腾钢。而现在，所冶炼的钢种不但包括全部平炉钢，而且还包括相当大的一部分电弧炉钢。适于高度机械化和自动化生产氧气顶吹转炉由于冶炼时间短，生产效率高，再加上转炉容量不断扩大，所以为了保证准确控制冶炼过程和获得合格钢水的成分以及出钢温度，必须进行自动控制和检测，实现生产过程自动化。另外在冶炼时间短，生产效率高的情况下，只有实现高度的机械化和自动化才能减轻工人的劳动强度，改善劳动条件。有了如上5点优势，使得转炉炼钢方法逐步取代了效率低下的平炉炼钢方法，占据了炼钢产业的半壁江山，成为了今天大多数钢厂的主流炼钢方法。而目前，国内、外氧气顶吹转炉炉型大致有如图1.1所示的三种类型。图1.1 转炉的三种

16、类型1.3 转炉炼钢的工序一般转炉一周内操作工序如下：打出钢口出钢倒渣辅助操作堵出钢口加废钢兑铁水返回吹炼(倒回返回吹炼倒渣返回吹炼) 取样测温打出钢口。（括号中的过程，只是在硫磷高时采用。）1.4 转炉炼钢在国内外的发展情况目前国内外各大钢厂中转炉炼钢占有很大比重，世界上目前约有600座转炉在运行，年粗钢量4.5亿吨，占据了全球粗钢比重的60%。以奥钢联投产世界第一台转炉为起点, 现代高效氧气顶吹转炉是50余年不断发展的产物,在炉体寿命、增大转炉容量和降低维护等方面取得了显著的进步。这种设备暴露在高温环境中,极其容易遭受机械冲击和热应力的作用,其工程设计是一个巨大的挑战。悬挂系统在实现转炉长

17、寿方面是高度重要的,为了生产优质钢,改进工艺的经济性,开发了诸如副枪、炉底搅拌装置和高度精密而复杂的自动化系统。由于钢产量的增加，炼钢设备也日趋大型化，而随着炼钢设备的大型化，炼钢产的规模也在逐渐扩大。目前在国外已经建成许多年产钢能力超过500万吨以上的钢铁厂。而钢铁生产过程实在高温下连续进行的，因此实现全自动化至关重要。目前国外钢铁工业是使用电子计算机最多的工业部门之一。我国钢铁工业在解放后也有了飞跃性的发展，建成了独立的钢铁工业体系。目前，我国已具备较大规模的冶金设备制造能力。而现今国内，转炉钢在炼钢中占据绝对统治地位，近年来，鞍钢、武钢等大型钢铁企业多采用转炉炼钢生产，钢产量和技术都有巨

18、大进步，有力支撑了国内钢铁工业的发展，满足了经济建设要求，但是与国外钢铁强国相比，仍然比较落后，硬件上仍存在自动化水平不够高，炉容量偏小，终点控制技术落后，物耗能耗较高等问题，这些问题制约着中国成为钢铁强国的发展脚步。如果这些问题得到充分解决，那么实现伟大复兴的中国梦也就近在眼前了。1.5 本论文主要研究内容本论文研究题目为“150吨转炉倾动机构设计”，倾动角360，倾动速度0.1r/min1.0r/min。主要内容：方案选择和评述，转炉的炉体选择，重心的确定，最佳耳轴位置的确定，转炉倾动力矩的计算，选择电动机并校核。设计减速器，分配传动比。选择联轴器和制动器。并对传动系统中的主要零件如齿轮、

19、轴、轴承进行强度校核。设计扭力杆止动装置。并对其可靠性和经济性进行评价。2 方案选择与评述转炉倾动机构是转炉炼钢中的关键组成部分，是驱动转炉工作的重要机械，它处于高温多尘的工作环境，其倾动力矩大、速比大、启制动频繁、承受较大动载荷，因此，对于转炉倾动机构设计具有及其重要的意义，不仅关系到转炉炼钢的生产的顺利进行，更是关系到产品与生命安全等重大问题。2.1炉型的选择转炉是转炉炼钢中最重要的部分。研究人员一直在努力探寻与研究更高效、更节省、产品质量更好品种更多、原料适应性更强、机械化自动化程度更高的炼钢方式。转炉炼钢作为集以上五点于一身的产物，已经逐步取代了生产效率底的平炉，成为当今国内外主流的炼

20、钢方式。转炉质量的优劣，也就直接影响了产品的优劣，甚至还会影响到整条生产线的安全以及工作人员的生命财产安全。 本说明书主要研究的炉型右图：该炉型为锥球型转炉。 筒球型炉型形状简单，砌筑方便，炉壳制造容易，大容量转炉采用较多。锥球型炉型与相同容量的筒球型炉相比，在熔池深度相同的情况下，更有利于冶金反应；截锥型炉型的优点是炉底砌筑方便，这种炉型在中小容量转炉炉型设计中采用较多。综上，锥球型炉适合150吨转炉采用。 如图2.1。 图2.1 转炉炉型图2.2 倾动机构的选择与评述 倾动机构，顾名思义，就是驱动转炉工作、使转炉倾转的机构，在整个转炉炼钢生产中起到了心脏的作用，所以倾动机构的优劣，直接影响

21、了整条生产线的优劣，如果倾动机械出现问题，不但会影响产品的优劣和生产效率，而且会影响到整个生产线的安全，甚至影响到工作人员的生命财产安全。2.2.1 倾动机构的配置形式上世纪五十年代，氧气顶吹转炉炼钢的初期，转炉倾动机械基本是采用贝塞麦转炉的倾动机械结构形式。随着氧气转炉发展炉容不断的扩大，贝塞麦转炉形式的倾动机械已经不能适应托圈下凹变形引起耳轴翘曲和动负荷、扭振疲劳等等工作状态的需要，而且随着炉容的增大，这些矛盾就越加突出。为了解决这些矛盾，国内外炼钢工作者和设计、研究员做了大量改进工作，使转炉炼钢的倾动机械出现了许多新的结构和配置形式，归结起来一共三种：落地式、全悬挂式和半悬挂式。 1）落

22、地式配置 落地式配置又称地坪式，这种配置的特点是：全部传动机械均安装在地基上，通过联轴器或大齿轮与耳轴相连接，实现转炉的倾动。落地式倾动机械结构简单，只要采用适当传动结构形式，就可以使倾动机械适应托圈下凹引起的耳轴翘曲变形，但是落地式配置占地面积比其他配置形式大，抗冲击级抗扭振疲劳性差。国内外都出现过倾动机械因为断齿断轴而引起的停产事故。 2）半悬挂式配置 半悬挂式配置倾动机械的特点是将最末一级齿轮副的主动小齿轮安装在该齿轮副的壳体上，与大齿轮一起都悬挂在耳轴上，而其他传动零件仍安置在基础上。初级减速机与末级减速机齿轮副之间，仍然用万向联轴器或者齿形联轴器连接。 半悬挂式从传动结构上可分为三种

23、： 1.正齿轮传动倾动机械 2.行星差动齿轮传动机械 3.小车式双扭杆柔性倾动机械 半悬挂式倾动机械能适应托圈下凹变形，克服了末级减速机齿轮啮合的不良影响，但由于初级减速机与悬挂减速机之间仍然有联轴器，不可避免地会使倾动机械占地面积大，布置不够紧凑。 3）全悬挂式配置的倾动机械全悬挂式转炉倾动机构如图2.2所示。图2.2 全悬挂式转炉倾动机械 全悬挂式倾动机械的特点，是从电动机到末级齿轮传动副传动装置全部悬挂在耳轴上。这种倾动装置主要由四大部分组成，即主减速机，分减速机，电机和缓冲装置。本设计倾动机构的配置形式为全悬挂式配置。2.2.2 分减速机结构形式 分减速机主要是由四个展开式多级圆柱斜齿

24、轮减速机组成，在主减速机的对角线位置分布，这种减速机由于使用了斜齿轮，能有效降低噪声，而且啮合平稳，冲击较小。然而会对轴产生较大的轴向力，故可以使用圆锥滚子轴承加以稳定平衡。如图2.3所示。图2.3 全悬挂式转炉倾动机械分减速机配置形式2.2.3 主减速机结构形式主减速机一般为四点啮合，这样可以充分发挥大齿轮作用，而且这种多点啮合的优点在于，当一个驱动系统发生事故，其他系统仍然可以继续工作，知道一炉冶炼完毕，具有较强的备用能力。由于大齿轮直接与耳轴相连，需要平稳传动，故大齿轮选用斜齿圆柱齿轮，这样既可以平稳传动，也可以降低噪声。由于斜齿轮在传动时会产生较大的轴向力，采用两个对置的圆锥滚子轴承可

25、以有效平衡这种轴向力，使耳轴收到的轴向力降到最低，从而减少了对托圈的影响。如图2.4所示。图2.4 主减速机齿轮配置形式2.2.4电机结构形式电机作为驱动倾动装置工作的重要部件，目前有两种形式，一种为直流电动机调速，另一种为交流电动机调速。交流电动机可以实现快速、慢速两种倾动速度要求，但是由于大型炉需要经常启制动，平均每分钟四次甚至更多，在出钢时更是达到了每分钟20-25次，这使得倾动机械的电气系统和机械系统都会产生严重的冲击尖峰载荷，而且经常造成接触器触点和制动器电磁线圈烧毁，增加了电器事故，影响了正常的生产安全和人员安全，不适合在大型炉使用。而直流电动机可以实现多级或无级变速，通过一般的齿

26、轮减速机就能充分满足不同倾动速度的要求，而且直流电动机具有相当的过载能力，有利于保证转炉操作要求。但是直流系统较为复杂，投资较高。然而对于150t转炉来说，直流电动机更适合。故选用代号为ZZJ系列的直流电动机。2.2.5联轴器结构形式 联轴器可以选择ZLL带制动轮联轴器。这种联轴器维修方便,寿命较长,拆下档板即可更换尼龙柱销。尼龙柱销为自润材料,不需润滑,不仅节省润滑油,而且净化工作环境。ZLL带制动轮联轴器与齿式联轴器相比，结构简单，组成零件较少，制造较方便，不用齿轮加工机床。传递转矩大，在相同转矩时回转直径大多数比齿式联轴器小，体积小，质量轻，可部分代替齿式联轴器。 该联轴器最突出的优点之

27、一是只需其适合于轴线对中安装困难，要求尽量减少辅助工时的工况环境。2.2.6缓冲装置结构形式. 对于缓冲装置来说，初期的全悬挂式倾动机械仅仅作为减小倾动机械重量和占地面积的措施，而没有考虑降低冲击及扭振疲劳的作用。目前的全悬挂式倾动机械根据缓冲制动装置的结构形式，可以分为一下三种。1. 带有弹簧缓冲止动装置的全悬挂倾动机械 弹簧缓冲止动的扭矩平衡装置的作用，主要是缓冲和降低在启动、制动、顶渣等工艺操作时产生的冲击和扭振疲劳，并且阻止悬挂减速机壳转动。但这种弹簧缓冲止动的扭矩平衡装置，元件较多，弹簧寿命较短，无法长时间有效工作。2. 戴橡胶块缓冲止动装置的全悬挂倾动机械 这种缓冲止动扭矩平衡装置

28、虽然比弹簧缓冲止动装置寿命长一些，但是零件仍然较多，而且多用水平配置的缓冲止动装置。这种水平配置的结构，使耳轴轴承承受了水平力，耳轴轴承座承受了倾翻力矩，增加了耳轴轴承和轴承座的负荷。3. 带有扭力杆缓冲止动装置的全悬挂倾动机械 这种缓冲止动装置通过两根垂直拉（压）杆把倾动力矩引起的悬挂减速机壳的旋转力矩转变为作用在扭力杆上的扭矩和扭力杆支座上的垂直力。扭力杆通过本身的扭转弹性变形，与作用在杆上的扭矩平衡，并通过扭力杆支承座将悬挂减速机壳的旋转力矩产生的垂直力传递到基础上平衡掉。这种装置不使耳轴轴承产生附加水平力，不使耳轴轴承座承受倾翻力矩。同时，由于这种缓冲止动装置零部件较少，使用寿命较长，

29、缓冲剂减震性能也较好，因此国外很多大型转炉都在使用这种形式的倾动机械。对于大型炉来说，尤其是对于我的150t转炉课题，由于炉体尺寸大，倾动力矩及动负荷大，以及扭振疲劳问题也比较突出，所以，这种采用几个直流电机和初级减速器的多点啮合传动、并且采用带有缓冲止动装置的扭力平衡装置的全悬挂式配置，非常适合我所需要设计的课题，综合以上三种倾动机械，全悬挂式配置的倾动机械是最佳选择，然而在全悬挂式配置的倾动机械中，综合以上的评述，带有扭力杆缓冲止动装置的全悬挂式倾动机械是最佳的选择。 3转炉倾动力矩的确定3.1 转炉重心的确定 运用SolidWorks3D绘图软件，根据炉型图绘制出转炉。炉壳采用16Mn的

30、低合金钢板，材料密度为7800kg/m，这种钢板具有广泛的应用范围，是国内使用最广的合金钢，也是目前国内主流的转炉炉壳用钢。炉衬采用石墨炉衬，材料密度2240kg/m，这种材料的热膨胀系数低、抗热震性好、高温强度高、耐侵蚀性和抗渣性极好，质量轻，是优质的耐火材料。 使用SolidWorks3D软件可以明确地得到所设计的转炉的重心以及空炉质量，如图3.1所示。图3.1 转炉空炉数据图 根据上图，该转炉的质量约为498.772吨，整个炉体的高度为9100mm，由于solidworks建模时选用基准点为炉顶口圆的圆心，图示重心为-4948.17，故可知该炉重心为4151.83mm（距炉底）。3.2

31、转炉倾动力矩的计算 预设耳轴位置为空炉重心之上100mm。调整装配体的原点与预设耳轴中心线重合。 由于solidworks的便捷性，可以从软件中直接获得转炉倾动每个角度的力臂长度，由于倾动力矩是由摩擦力矩、空炉力矩和炉液力矩组成，那么使用solidworks软件建立炉壳、炉衬和炉液的装配体，可以直接获得转炉倾动不同角度下空炉与炉液配合之后的重量、重心以及力臂长度，那么就更方便去计算倾动力矩。只需计算从起始位置的0到炉液倾倒完毕的角度，再加上这些角度下的摩擦力矩，即可以求出整个转炉工作时的倾动力矩。这种方式可以减小计算量，同时减少由于空炉转矩和炉液转矩分开计算导致的一些误差，节省了设计的时间，提

32、高了效率。3.2.1 空炉与炉液综合力矩计算 使用solidworks3D绘图软件，如图3.2所示。图3.2 倾动10度时转炉与炉液的综合数据 从图中可以清楚的看到，总质量为 648722439 克，约为648.722t，其中炉液150t，炉液密度为0.01。此时转炉倾动10，力臂长度为39.06mm=0.039m。按照公式，以此类推得到如表3.1所示.表3.1 转炉倾动数据角度/102030405060708090臂长/m0.0390.0740.1040.1350.1600.1690.1490.1080.043综合力矩tm25.3048.0167.4787.58103.80109.6396.

33、6670.0627.90角度/91.41100110120126.35臂长/m0.0320.0090.0490.0800.081综合力矩20.765.0525.2640.1340.40 表3.1中，当转炉倾动至91.41时开始倾倒炉液，倾动至126.35时炉液倾倒完毕。 根据上面的表格，转炉在倾动至60时出现最大值，91.41度时出现炉液未倾倒时的综合的力矩最小值。100时出现综合力矩的最小值。3.2.2 摩擦力矩的计算 摩擦力矩计算的假设： 认为摩擦力矩在倾动过程中是不变的，即忽略出钢时铁水重量变化的影响。 忽略小齿轮对耳轴上大齿轮的压力。 由此，摩擦力矩计算公式，为： （3.1） 式中：

34、综合力矩 托圈选择150t转炉托圈分瓣式托圈结构，这种托圈总重149t，故可知。 由于需要知道倾动力矩之后才能设计减速机，故预设耳轴上悬挂的减速箱组的重量为100t，故Gx=980kN。 取0.03。 d=950mm。 故可知 这样，最大倾动力矩为： （3.2）3.3 最佳耳轴位置的确定 耳轴最佳位置的确定有两种原则，即“全正力矩”原则和“正负力矩等值”原则。目前大多数转炉，特别是大型转炉从安全出发，多采用“全正力矩”原则来选择耳轴位置，即耳轴的位置应选择的高一些。然而过高的耳轴会使倾动力矩增加，从而造成电机容量以及传动机尺寸的增加，使其投资相应增加。因此耳轴的最佳位置选择，即需要考虑安全性，

35、又需要考虑经济性。 由全正力矩原则，那么可以得出如下公式：设修正值为，那么就有 （3.3） 式中=91.41，其他条件上述都可得出，故通过计算可得 （3.4） 通过以上结果可知，最佳耳轴位置位于空炉重心以上87.7mm处，故该转炉最佳耳轴位置为4240mm（距炉底）处，并应用于对转炉倾动力矩的修正。3.4 转炉倾动力矩修正 根据上述内容，得知转炉耳轴最佳位置位于距炉底4239.53mm处，那么使用solidworks3D软件，将原点修正之后再进行计算就可以得出倾动力矩。此次为每5计算一次倾动力矩，结果如表3.2所示。表3.2 耳轴修正后的转炉倾动数据角度/51015202530354045臂长

36、/m0.0190.0390.0570.0730.0880.1020.1180.1330.147综合力矩tm12.3325.3036.9847.3657.0966.1776.5586.2895.36角度/505560657075808590臂长/m0.1580.1650.1670.1600.1470.1290.1060.0770.041综合力矩tm102.50107.04108.36103.8095.3683.6968.7649.9526.60角度/91.4195100105110115120125126.35臂长/m0.0290.0210.0070.0180.0460.0670.0770.07

37、90.078综合力矩tm18.8112.783.939.5523.7133.9538.6339.4238.90 炉体倾动5时的具体数据如图3.3所示，开始倾倒炉液时的数据如图3.4所示，炉液倾倒完毕的数据如图3.5所示。图3.3 转炉倾动5图3.4 转炉倾动91.41图3.5 转炉倾动126.35 根据上面所计算出的结果，转炉倾动到60时出现最大倾动力矩点，数据如图3.6。图3.6 转炉倾动最大力矩时 由图3.6可知，此时的力臂长度为，故可以知道此时的倾动力矩为。 此时转炉最大倾动力矩： 根据表格3.2，绘制转炉倾动力矩曲线，如图3.7所示。图3.7 倾动力矩曲线图 4电机、联轴器和制动器的选

38、择与校核4.1电机的选择与校核 倾动机械作为驱动转炉工作的重要机械，本说明书设计的也是四点啮合的全悬挂式倾动机械，要求其能在其中一个分减速机无法工作时仍然能够维持转炉正常工作，并且坚持到一炉钢冶炼完成。那么对于驱动减速机工作的电机要求较高。4.1.1 电机的选择由前述可知，为保证安全工作，最少驱动转炉工作的电动机个数为3个，分配到每个减速机上的力矩为，通过下列公式可以求出来电机所需功率： （4.1）式中：其中 （4.2）其中传动齿轮一共四对，效率=0.97，联轴器效率=0.99，耳轴轴承为滚动轴承，效率为=0.99。故可知。根据网络查询，可查得所选电机应为ZZJ0-72型复励直流电机，其主要参

39、数有：额定功率N=65KW；额定转速n=570r/min；过载系数；电动机飞轮力矩GD=58。4.1.2电机的校核此部分公式查自文献3(1) 电动机工作制度JC及发热值校核 根据电动机JC值规定，选择操作制度中电动机运转最频繁的十分钟作为一个周期，来计算电动机JC值，计算公式为：（4.3） JC满足条件，由于JC较小，所以对转炉JC值及发热不做校核。(2) 电动机过载校核1）塌炉过载校核 转炉最大力矩是塌炉力矩，通常为正常工作最大倾动力矩的三倍，因此要求电动机的最大过载力矩比三倍最大倾动力矩要大些，即： （4.4） 其中n=1r/min，电机电压220V，电机转速为570 r/min；过载系数

40、=3。带入上式：即 故到达塌炉力矩时，只要电机在570r/min之下运转，就满足过载条件。2）事故过载校核 当一台电机事故无法工作，其他三个电机需要维持转炉继续工作知道一炉钢冶炼完毕，因此要求： （4.5）由于150t转炉的高转速在1-1.5r/min之间，那么取，此时有，求得： （4.6）带入上式：即：。 故一台电动机出故障时，只要转炉转速低于1.1r/min，就满足过载条件。3）高速过载校核 当电动机电压超出额定电压，电动机转速将提高，此时设转炉转速为=1.5r/min，则有，带入得。根据公式（4.7）可得：即：。 故当高速过载时，只要转炉转速低于1.5r/min，电动机过载也能满足要求。

41、(3)电机启动时间的计算 转炉用电动机，除功率、过载等要求满足外，为了降低启动时动负荷及疲劳对倾动机械强度的影响，还要对其启动力矩及启动时间加以控制。一般来说，启动力矩取电动机额定力矩的1.11.2倍，常取1.15倍。启动时间控制在25秒之间（大转炉取大值）。启动时间如下式： （4.8） 式中：n电动机达到稳定运转后的转速，r/min；M折合到电机轴上的转炉最大力矩，； （4.9）倾动机械总速比；倾动机构的总机械效率；安全系数；转炉计算最大倾动力矩；电动机启动力矩； （4.10） 转炉及其倾动机械折合到电动机轴上的飞轮力矩总和； （4.11）电动机飞轮力矩；联轴器的飞轮力矩；考虑到各级大齿轮、

42、高速轴，转炉炉体及托圈产生的飞轮力矩引起的影响因数。 将上述结果带入公式： （4.12） 启动时间为3.14秒，可以满足要求。4.2 联轴器选择根据公式：。 （4.13） 式中： 驱动功率，kW；n工作转数，r/min；动力机系数，电动机取1.0；工况系数，重冲击载荷取2.75；启动系数，当启动频率小于等于120Hz时取1.0；温度系数，取1.0。 将上述结果代入公式得： 根据计算结果，并考虑减速机高速轴，查文献4，选择ZLL7型联轴器比较好。参数如下： 公称转矩，许用转速，转动惯量,主动端孔径，从动端孔径。4.3 制动器的选择与校核在选择制动器时，既要考虑到制动器要有足够的制动力矩以保证转炉

43、安全和准确定位，不致于因制动器失灵而造成操作事故，又要考虑到制动时间不宜太短，否则会造成倾动机械因承受过大的动负荷而引起扭振疲劳。为了确保安全，转炉的每个传动系统中至少要有两个以上制动器。4.3.1制动器的计算与选择 根据公式： （4.14）式中：转炉倾动力矩反作用产生的静力矩。 当转炉转速为1 r/min，电动机转速为570 r/min，取秒，那么动力矩为： （4.15）式中： 由转炉及倾动机械惯性力矩在制动轴上产生的动力矩；制动时间。初选时，中小型转炉取0.52秒，大型转炉取25秒；n电动机转速，r/min； 通过上式，可知： 则制动器额定制动力矩为： （4.16） 其中为制动器正常工作时的个数。 查文献4，选用ZWZ600制动器，=40%，故能满足要求。当一个制动器失灵，另一个制动器工作时： （4.17） 其中，这时制动器同样能满足要求。4.3.2 制动时间校核 制动时间计算公式如下：秒 （4.18） 制动时间太短，希望制动时间长一些，可以考虑采用电力制动，或电磁液压制动来调节延长制动时间。5 传动系统的设计与校核5.1 减速机总传动比计算 由于电动机额定转速n=570r/min，转炉最高转速n=1r/min，故根据公式：