蝶式钢包回转台毕业设计说明书

摘要钢包回转台设在连铸机浇铸位置上方用于运载钢包过跨和支承钢包进行浇铸的设备，是现代连铸生产中的重要设备之一，为实现连铸创造了连续提供钢液的条件。钢包回转台有四个工作特点：1 它能迅速准确的将载满钢水的钢包运送至浇钢位置，并在浇钢过程中支承钢包； 2 更换钢包迅速、能适应多炉连浇的需要；发生事故或断电时，能迅速将钢包移至安全位置； 3 能实现保护浇注，并通过安装钢水称重装置，浇注更顺利； 4 占用浇铸平台面积小，有利于浇注操作。 本课设计以SMS公司设计生产的蝶式可升降钢包回转台为参照。主要对回转装置进行相关设计计算，设计包括计算驱动装置功率和电机选型校核、减速器的选型、开式齿轮校核、回转支承的选型和地脚螺栓的校核等。关键词：蝶式钢包回转台；回转装置；驱动装置；II AbstractLadle turret position in continuous casting machine casting ladle over the top for the delivery and support across the ladle for casting equipment, is important in the production of modern casting one of the devices, in order to achieve the creation of a continuous casting of molten steel to provide the conditions. Ladle turret has four work characteristics:1. It will quickly and accurately ladle full of molten steel pouring position transported to and support the process of pouring steel ladle.2. Replacement Ladle quickly able to adapt to the needs of multi-continuous casting furnace;accident or a power out age can quickly ladle to a safe location.3. To achieve protection of casting,and by installing steel weighing device,pouring more smoothly.4. Small are a occupied by casting platform is conducive to pouring operation.5. SMS lesson design butterfly design and production company can lift the ladle turret as a reference.Mainly related design calculations rotary device.Design, including the drive unit power and check motor selection,reducer selection,open gear check,slewing ring selection and The calibration of anchor bolts.Key words: Butterfly Ladle Turret；Rotary device； drives motor reducer；III目录摘要IAbstractII目录III第一章 绪 论11.1 连续铸钢技术的发展概述11.1.1 连续铸钢与铸模的区别11.1.2 国外连铸技术的发展概况11.1.3 我国连铸技术的发展概况及与国外连铸技术对比11.2 连铸机的主要设备及分类21.3 连铸机钢包回转台的结构和分类81.3.1 钢包旋转台的形式81.3.2 钢包旋转台主要结构特点91.3.3 钢包回转台的分类11直臂式钢包回转台11蝶式钢包回转台11双臂式钢包回转台12四连杆式钢包回转台13第二章 初步确定方案152.1 已知条件152.1.1 主要技术参数152.2 方案的总体布置形式152.3 回转台具体部件设计方案的确定162.3.1 钢包旋转驱动方式162.3.2 锁紧方式162.3.3 钢包盖的升降装置172.3.4 长水口机械手动作方式172.3.5 钢包升降驱动方案18第三章 回转功率的计算及电机等的选取193.1 钢包回转功率的计算193.1.1 基本数据的计算193.1.2 载荷情况的回转功率计算213.1.3 载荷情况的回转功率计算：223.1.4 载荷情况的回转功率计算243.2 电动机和气动马达的选择263.2.1 电机功率的选择：263.2.2 马达的选择263.3 减速器的设计263.3.1 确定减速器的结构263.3.2 各级减速传动比的确定273.3.3 各级减速齿轮基本参数确定27第四章 回转台主要构件分析334.1 回转轴承的有关计算334.1.1 回转轴承当量轴向负荷的计算334.1.2 回转轴承当量倾翻力矩的计算344.2 轴向滚柱的分析364.3 地脚螺栓的计算374.4 升降液压缸的选择394.5 钢包盖升降和回转系统的设计404.5.1 升降系统采用液压驱动404.5.2 回转系统采用液压系统424.6 称量传感器的型式选择与容量计算424.7 提升液压缸球绞应力计算43第五章 销齿传动的设计与计算455.1 销轮轴转矩455.2 选材及许用应力的确定455.3 销齿直径确定465.4 校核齿轮弯曲强度485.5 确定尺寸48第六章 设备操作安装与维修506.1 大包回转台的操作506.2 一些设备的安装506.2.1 滚柱旋转轴承的使用方法和保管以及安装506.2.2 提升缸的安装与拆卸506.3 钢包回转台设备使用以及维护要点51结 束 语52参考文献53第一章 绪 论1.1 连续铸钢技术的发展概述1.1.1 连续铸钢与铸模的区别铸钢生产可以分为钢锭模浇注（以下简称铸模）和连续铸钢（以下简称连铸）两大类。铸模是将钢液注入铸铁制作的钢锭模内，冷却凝固成钢锭的工艺过程：连铸是将钢水不断的注入水冷结晶器内，连续获得铸坯的工艺过程。连铸的出现从根本上改变了一个世纪以来占统治地位的钢锭初轧工艺，由于它所具有的一系列优越性，使得他自20世纪70年代大规模应用于工业生产以来得到迅速发展。连续铸钢具有节省工序、缩短流程，提高金属收得率，降低能量消耗，生产过程机械化和自动化程度高，钢种扩大，产品质量高等许多传统模铸技术不可比拟的优点。自从20世纪50年代连续铸钢技术进入工业性应用阶段后，不同类型、不同规格的连铸机及其成套设备应运而生。 1.1.2 国外连铸技术的发展概况早在19世纪中期亨利就提出连续浇注液态金属的设想，他在1858年钢铁协会伦敦会议的论文模铸不如连铸中提出设想，但一直到20世纪40年代。连铸工艺才实现工业应用。在这段时间内，由于钢的高熔点和高导热率等原因，研究人员遇到了很多问题。在连续铸钢开始时，最先使用的是立式连铸机。这种连铸机有一个弹簧固定的结晶器，产量通常很低，而且因为钢与结晶器粘连，漏钢很常见。振动结晶器的想法归功于德国人seigfried,他首创了有色金属的连续铸造，与1952年用于德国的钢铁厂的直结晶器立式连铸机上，这是连铸工业化规模的开始。由于技术的限制多年内只应用于小工厂，自1970年开始连铸开始应用于钢铁联合企业来生产板坯。1.1.3 我国连铸技术的发展概况及与国外连铸技术对比我国是研究和应用连铸技术较早的国家之一，早在20世纪50年代就开始探索性的工作，60年代初进入到连铸技术工业应用阶段。但是，从60年代末到70年代末，连铸技术几乎停滞不前。1982年统计数字表明，世界平均连铸比为30%左右，而中国的连铸比仅为6.2%。 连铸坯的吨数与总铸坯(锭)的吨数之比叫做连铸比，它是衡量一个国家或一个钢铁企业生产发展水平的重要标志之一，也是连铸设备、工艺、管理以及和连铸有关的各生产环节发展水平的综合体现。1970年至1980年，世界平均连铸比从4.4发展到28.4，中国的连铸比从2.1发展到6.2；至1990年，世界和中国的连铸比分别发展到62.8和22.4；到2001年，又分别发展到87.6和92.0。2003年，中国连铸比达到95.3左右，估计世界平均连铸比2003年接近90。中国的连铸技术还存在还存在很多不足，和发达的工业国家相比还有很大的差距，表现为一下几点：（1） 生产稳定性，事故率。（2） 连铸效率差异较大。（3） 连铸生产自动控制水平。（4） 精炼比差异（5） 合金钢连铸比1.2 连铸机的主要设备及分类连铸机主要由钢包运载装置、中间包、中间包运载装置、结晶器、结晶器振动装置、二次冷却装置、拉坯矫直机、引锭装置、切割装置和铸坯运出装置等部分组成。钢包运载装置主要有浇注车和钢包回转台两种方式，目前绝大部分新设计的连铸机都采用钢包回转台。它的主要作用是运载钢包，并支撑钢包进行浇注作业。采用钢包回转台还可快速更换钢包，实现多炉连铸。中间包是钢包和结晶器之间用来接受钢液的过渡装置，它用来稳定钢流，减小钢流对结晶器中坯壳的冲刷；并使钢液在中间包内有合理的流动和适当长的停留时间，以保证钢液温度均匀及非金属夹杂物分离上浮；对于多流连铸机由中间包对钢液进行分流；在多炉连浇时，中间包中贮存的钢液在更换钢包时起到衔接的作用。中间包运载装置有中间包车和中间包回转台，它是用来支撑、运输、更换中间包的设备。结晶器是一个特殊的水冷钢模，钢液在结晶器内冷却、初步凝固成形，并形成一定的坯壳厚度，以保证铸坯被拉出结晶器时，坯壳不被拉漏、不产生变形和裂纹等缺陷。因此它是连铸机的关键设备。结晶器振动装置是使结晶器能按一定的要求做上下往复运动，以防止初生坯壳与结晶器粘连而被拉裂。二次冷却装置主要由喷水冷却装置和铸坯支撑装置组成。它的作用是：向铸坯直接喷水，使其完全凝固；通过夹辊和侧导辊对带有液芯的铸坯起支撑和导向作用，防止并限制铸坯发生鼓肚、变形和漏钢事故。拉坯矫直机的作用是在浇注过程中克服铸坯与结晶器及二冷区的阻力，顺利地将铸坯拉出，并对弧形铸坯进行矫直。在浇注前，它还要将引锭装置送入结晶器内。引锭装置包括引锭头和引锭杆两部分，它的作用是在开浇时作为结晶器的“活底”，堵住结晶器的下口，并使钢液在引锭杆头部凝固；通过拉矫机的牵引，铸坯随引锭杆从结晶器下口拉出。引锭杆拉出拉矫机后，将引锭杆脱去，进入正常拉坯状态。切割装置的作用是在铸坯行进过程中，将它切割成所需要的定尺长度。铸坯运出装置包括辊道、推钢机、冷床等，由它们完成铸坯的输送、冷却等作业。连铸机可以按多种方法进行分类：（1）按结晶器的运动方式，连铸机可分为固定式（即振动式）和移动式两类。前者是现在生产上常用的以水冷、底部敞口的铜质结晶器为特征的“常规”连铸机；后者是轮式、轮带式等结晶器随铸坯一起运动的连铸机。（2）按连铸机结构的外形可分为立式连铸机，如图1.1所示为立式连铸机、立弯式连铸机,如图1.3所示为立弯式连铸机、弧形连铸机（包括直结晶器多点弯曲型、直结晶器弧形、弧形多半径弧形等，图1-9 多半径弧形连铸机。）、水平连铸机，图1-10水平式连铸机。（3）按铸坯断面的形状和大小可分为：方坯连铸机（断面不大于150150mm的叫小方坯；大于150150mm的叫大方坯，矩形断面的长和宽小于3 的也称为方坯连铸机），图1-6是普罗迪公司的弧形小方坯连铸机，图1-7弧形大方坯连铸机，图1-8弧形小方坯连铸机；板坯连铸机（铸坯断面为长方形，其宽厚比一般在3以上）;圆坯连铸机（铸坯断面为圆形，直径60400mm）；异形坯连铸机（浇注异形断面，如H型、空心管等）；方、板坯兼用连铸机（在一台铸机上既能浇注板坯也能浇注方坯）；薄板坯连铸机（铸坯厚度为4080mm的薄板坯料）等。（4）按铸坯所承受的钢液静压头，即铸机垂直高度（H）与铸坯厚度（D）比值的大小，可将连铸机分为高头型（H/D50，铸机机型为立式或立弯式）、标准头型（H/D为4050，铸机机型为带直线段的弧形或弧形）、低头型（H/D为2040，铸机机型为弧形或椭圆形）和超低头型（H/D20，铸机机型为椭圆形）4种。随着炼钢和炉外精炼技术的提高，浇注前及浇注过程中对钢液纯净度的有效控制，低头和超低头连铸机的采用逐渐增多。（5）其他一些提法。其他经常用到的名称有台数、机数和流数等。如图1.3所示为旋转式连铸机。 1）立式连铸机立式连铸机的结晶器、二次冷却装置、拉坯装置及切割铸坯装置等都是布置在垂直的中心线上，如图1.1所示。立式连铸机的优点是钢水在垂直的方向凝固，其所含的非金属夹杂物，上浮时不受阻碍，容易分离出来。另一方面，铸坯不经过弯曲或矫直，不会产生因弯曲或矫直所造成的缺陷，因此它特别适用于优质钢及高合金钢的浇铸。它的缺点是设备较高，一般是3545mm，因此需要较高的厂房，或较深的地坑。钢水的提升及铸坯的运送，都比较麻烦。近10年来，除了少数特殊钢厂以外，很少采用这种机型。图1.1 双流立式连铸机1- 运坯车；2- 中间包；3-结晶器；4-二冷夹辊；5-拉辊；6- 拉辊驱动装置； 7-飞剪；8-翻钢斗；9- 运输链2）旋转式连铸机旋转式连铸机也叫离心式连铸机，也是一种立式连铸机。其特点是结晶器、导辊及拉辊都和铸坯一起围绕其垂直中心线以一定的速度旋转，铸坯是在一边旋转一边下行的运动中凝固的。这种铸机适用于浇铸圆坯。它的优点是由于旋转时产生的离心力，使结晶器内的钢液能与结晶器壁有较好的接触，可以生成厚度比较均匀的坯壳，铸坯不易产生内裂。另一方面，由于离心力的作用，使钢液面上的浮渣都集中在中心的旋涡内，可以很容易地将它捞出。由于铸坯在旋转的运动中下行，因此只要在二冷区的纵向上布置若干个喷水嘴，就可以获得均匀的二次冷却效果。用这种铸机铸出的圆坯，不须清理即可轧制。这种铸机的缺点是设备的驱动系统比较复杂。图1.2 旋转式连铸机1-钢包；2-中间包；3-结晶器；4-二冷装置；5-导辊；6-拉辊；7-飞锯；8-翻钢斗近年来由于炼钢及连铸工艺的进步，特别是能在结晶器内安装电磁搅拌装置以后，已经能用弧形及其它型式的连铸机浇出质量很好的圆坯，所以旋转式连铸机已经较少采用。3）立弯式连铸机立弯式连铸机的上半部分和立式连铸机相同，只是把凝固的铸坯弯转90。使它向水平方向出坯，并在水平线上切成定尺长度。为了便于出坯，这种连铸机只能建在地平面上，或深度较浅的地沟内，使切断的铸坯能用地面的辊道，或地沟内坡度不大的辊道运走。这种连铸机的高度和立式连铸机相差不多，其优点是所切铸坯的定尺长度不受限制。立弯式连铸机也是在连铸技术发展的初期出现的机型，适用于小方坯的连铸。近年来这种机型已很少采用。 图1.3立弯式连铸机4）弧形连铸机弧形连铸机的特点是它的结晶器是弧形的，其高度比立式及立弯式连铸机都低。其结晶器的中心线和二冷夹辊组的纵向中心线同在一个半径的圆弧上。圆弧的长度约为一个圆的四分之一。铸出的弧形坯在其下死点附近被矫直后，即沿水平方向前进，然后切成定尺长度。这是目前采用最广泛的机型。弧形板坯连铸机 由于铸坯较宽，在受到钢水静压时，其宽边的坯壳容易鼓肚而产生内裂，所以从上到下安排了密布的夹辊。由于铸坯在二次冷却区内运行的阻力较大，所以采用了较多的拉矫辊。从图1.1 上还可看出，为了在检修时快速取出或装入二冷夹辊的扇形段，还设置了弯曲导轨，使各个扇形段能快速而准确地就位。为了缩短浇铸准备时间，其引锭杆是从结晶器的上口装入的。这样就能在铸坯还未拉出二冷区时，就开始安装引锭杆。为此在浇铸平台上设有引锭杆运送车。大型板坯连铸机能够浇铸的板坯厚度220320mm，宽度为18702720mm，拉坯速度12.5m/min。铸成的宽板坯可以在线纵切成几条宽度较小的板坯，其年产量在170 万吨以上。弧形大方坯连铸机 铸坯断面在160X160mm 以上的方坯及断面相等的矩形坯，统称为大方坯。图1.5是SMS 公司设计的大方坯弧形连铸机。它的半径是15m，能浇铸的最大断面为320X450mm，中间包容量15t，中间包内液面深度9501000mm。结晶器长度700mm。弧形小方坯连铸机由于小方坯在浇铸过程中不易产生鼓肚，所以在二冷区可以不设夹辊，而只设少数几个导向辊。小方坯弧形连铸机一般采用管式结晶器，定径水口。二冷装置也采用管式支架。采用机械剪或液压剪剪切铸坯。 弧形小方坯连铸机的特点是采用了刚性引锭杆，这样就把二冷区的导辊减至最少程度，从而为铸坯的均匀冷却及处理漏钢事故创造了较好的条件，设备的重量也相应地减轻。1.3 连铸机钢包回转台的结构和分类1.3.1 钢包旋转台的形式钢包旋转台按旋转臂旋转方式不同，可以分为两大类：一类是两个转臂可各自单独旋转；另一类是两臂不能单独旋转。按臂的结构可以分为直臂式和双臂式两种。因此，钢包旋转台有：直臂整体旋转整体升降式；直臂整体旋转单独升降式；双臂整体旋转单独升降式和双臂单独旋转单独升降式等型式；还有一种可承受多个钢包的支撑架，也称为钢包移动车。蝶形钢包旋转台是属于双臂整体旋转单独升降式，它是目前旋转台最为先进的一种形式。如图1.4所示： 图1.4 蝶形钢包旋转台1.3.2 钢包旋转台主要结构特点钢包旋转台结构（见图1.2）有两个用来支撑钢包的叉形臂，每个叉形臂的叉口上安装有两个枢轴式接受座，在每个鞍座下装有称量用的称量梁，用以接受钢包并显示钢水的质量。为给钢水保温，旋转台旋转盘上方的立柱上还装有钢包加盖装置，可以单独旋转和升降。A 钢结构部分钢结构部分有叉形臂、旋转盘与上部轴承座、回转环和塔座组成。（1）叉形臂 叉形臂有两个，为钢板焊接结构，叉形臂要有足够的强度和刚度。（2）旋转盘和上部轴承座 旋转盘即旋转框架，是一个较大型的结构件，它的上部压着支撑钢包的两个叉臂和钢包加盖装置的立柱及构件，下部安装着大轴承的上部轴承座，承受着巨大的负荷。因此，必须具有足够的强度、刚度以及一定的热负荷强度。（3）回转环 回转环实际上是一个很大的推力轴承，安装在旋转框架和塔座之间，回转环实际上是旋转台的心脏部分。为了长期安装运行的需要，在旋转框架、回转环及塔座之间的连接部位均采用高强度的预紧螺栓。（4）塔座 塔座设置在基础上，通过回转环支撑着旋转台旋转盘以上的全部负荷。B 回转驱动装置回转驱动装置由电动机、大速比减速器及回转小齿轮组成，旋转台旋转频率通常不大于1/60s。假如旋转频率过高，则在启动及制动时会使钢包内的钢水产生动荡，甚至溢出。C 事故驱动装置钢包旋转台一般都设计配有一套事故驱动装置，以便在发生事故或其他紧急情况而无法用正常的驱动装置时，仍可借助事故驱动装置将处于浇注位置的钢包旋转到事故钢包的上方。事故驱动装置通常是气动的，由气动马达代替电动机驱动大速比减速器和其他部分。D 回转夹紧装置回转夹紧装置是使大包固定在浇注位置的机构，它一方面保护了回转驱动装置在装包是不受冲击，另一方面保证了正在浇注的钢包安全。E 升降装置为了实现保护浇注，要求钢包能在旋转台上做升降运动。当钢包水口打不开时，要求使钢包上升，便于操作工用氧气浇水口，同时钢包升降装置对于快速更换中间包也很有利。F 称量装置钢包的称量装置的作用是用来在多炉浇注时，协调钢水供应的节奏以及预报浇注结束前钢水的剩余量，从而防止钢渣流入中间包。每套升降装置都有4个称量传感器以及完整的称量系统。G 润滑装置钢包旋转台的回转大轴承采取集中自动润滑，分别由两台干油泵及其系统供给。1.3.3 钢包回转台的分类 直臂式钢包回转台尽管钢包回转台的结构型式多种多样，但回转臂及其框架都是支承在回转支撑装置上的，其主要区别在于回转臂的结构、升降装置采用的驱动方式以及要求具备的功能。下面是几种常用型式的钢包回转台：图1.5是直臂式钢包回转台。钢包支承台架位于一个具有同一水平高度的悬臂梁的两端，它由电机驱动可旋转180o。当停电时，可用气动或液压马达使其旋转，将浇注位置上 的钢包转到事故钢包的上3。图1.5 直臂式钢包回转台1 -钢流控制机构；2钢包；3称量系统；4回转支臂；5 带齿的旋转圈；6-电动机；7-气动马达蝶式钢包回转台蝶式钢包回转台，如图1.6所示。主要由鞍座、称量装置、拉杆、叉型臂、倾动装置、球面推力轴承、旋转框架、底座、塔座、回转大轴承、回转驱动装置以及钢包加盖装置等组成。蝶式回转台有两个用来支承钢包的叉型臂，每个叉型臂通过球面推力轴承支承在旋转框架上，由一个单独的液压缸推动钢包升降。液压缸垂直布置在塔座中央，并分别位于各自叉型臂的延长端与安装在旋转框架上方的塔座之间。每个升降液压缸的上下端均用球面推力轴承支承，即缸座通过球面推力轴承顶在塔座上，而柱塞头通过球面推力轴承顶在叉型臂的延长端。每个叉型臂的鞍座底部与倾动液压缸之间安装有使钢包垂直升降的拉杆，形成一个四连杆机构4。图1.6 蝶式钢包回转台1.鞍座；2.称量装置；3.拉杆；4.叉型臂；5.倾动装置；6. 球面推力轴承；7. 旋转框架；8. 底座；9. 塔座；10.回转大轴承；11.回转驱动装置；12.钢包加盖装置双臂式钢包回转台双臂式钢包回转台如图1.7所示，它有各自独立驱动的转臂。这样，两个钢包的相对位置是可以变化的，转角可达，操作灵活，结构也不太复杂。图1.7 双臂式钢包回转台1-钢包；2-上转臂及驱动装置；3-下转臂及驱动装置；4 中间包四连杆式钢包回转台四连杆式钢包回转台，如图1.8 所示。主要由钢包臂、称量装置、钢包加盖装置、上连杆、升降液压缸、球面推力轴承、连杆框架、回转大轴承、底座、下连杆及回转驱动装置等组成。四连杆式钢包回转台有两个用来支承钢包的钢包臂，每个钢包臂通过销轴分别与上连杆、下连杆相连接，由一个单独的液压缸推动钢包升降。液压缸垂直布置在旋转框架的两侧，并分别处于各自上连杆与旋转框架之间。每个升降液压缸的上下端均用球面推力轴承支承，即缸座通过球面推力轴承顶在上连杆上，而柱塞头通过球面推力轴承顶在旋转框架上。每个钢包臂与上、下连杆和连杆框架形成一个四连杆机构。在叉型臂升降时，始终将钢包臂和钢包保持在垂直位置上，每个钢包臂的叉口上安装有称量用的称重装置，用以接收钢包并显示重量。为使钢水保温，回转台旋转框架上方的立柱上还安装有钢包加盖装置，可以单独旋转和升降。 图1.8 四连杆式钢包回转台1.钢包臂；2.称量装置；3.钢包加盖装置；4.上连杆；5.升降液压缸；6.球面推力轴承；7.连杆框架；.回转大轴承；9.底座；10.下连杆第二章 初步确定方案2.1 已知条件2.1.1 主要技术参数回转台形式：蝶式； 回转半径：5500mm； 单臂承载能力：140T；回转速度：1/min； 事故旋转：0.5/min；允许角度：正常情况任意角度，事故情况旋转180度承载能力：两侧满包，一满一空、一满一无；2.2 方案的总体布置形式图2.1 蝶形回转台结构示意图2.3 回转台具体部件设计方案的确定2.3.1 钢包旋转驱动方式1)工作驱动工作驱动为电机驱动系统，有、由一个电机、挠性联轴器、和一个气动盘式制动器完成。在圆锥齿轮系统的输出轴上安装一个滚柱小齿轮，它与支撑环上的销齿轮外齿相啮合。回转台可正向反向旋转，气动盘制动器用于停止时制动，在电机停止前不能使用。图2.2 大包驱动装置1柱销齿轮；2小齿轮；3大速比减速箱；4联轴器；5电动机；6气动离合器；7空气马达2)事故驱动事故驱动为气动驱动系统。气动电机通过一个气动离合器驱动圆锥齿轮的第二个驱动轴头，它由一个空压机提供所需的空气，他通过关闭电气系统实现功能测试。如果突然出现电源故障，一个发自动切换释放控制空气到阀柜和控制盘。2.3.2 锁紧方式回转台处于浇注位和接收位时，回转台通过一个锁紧装置进行锁定防止转动。该锁紧装置包括一个气动锁紧棘爪，它固定在回转台转柱上并与安装在回转环上的两个匹配元件相咬合。该装置使齿轮箱避免在放放钢包是产生的冲击，并可防止在浇铸位置上的钢包的塞棒孔由于这样的冲击而产生的运动。图2.3 锁紧装置1气缸；2连杆；3导位槽；4隔板2.3.3 钢包盖的升降装置图2.4 钢包盖的提升臂装置1钢包盖提升臂；2液压缸；3销；4回转座；5轴承；6回转液压缸固定支座；7卡片2.3.4 长水口机械手动作方式长水口机械手由一个多重绞合的管联结装置组成。长水口可以保护大包滑动水口和中间包之间的铸流，使其不被氧化。图2.5 长水口机械手示意图1水口架；2操纵杆组件；3底座；4摇臂节；5倾动油缸6支座；7转动操作轮；8摆动操作把；9支架2.3.5 钢包升降驱动方案钢包升降采用液压缸驱动形式：图2.6 回转臂驱动示意图1升降液压缸；2钢包；3球绞轴承；4回转臂钢包升降驱动时以球绞为支点由液压缸驱动大臂实现钢包的升降，有液压系统能够控制液压缸的行程。同时由大臂、称量装置、球绞、连杆（称量装置、连杆）其中组成的四连杆保持钢包的水平，防止钢液倾翻，造成事故。提升液压系统的供油装置（高压泵、再循环泵和油罐）布置在大包回转台下的液压油室中。第三章 回转功率的计算及电机等的选取3.1 钢包回转功率的计算 已知条件：空包重： =50 t 钢水重： Q=90 t 满包重： G=140 t 转臂自重： =42t钢包平均外径：=3200mm钢包平均内径：=2500mm承载臂总长： 承载臂总宽： 旋转台转速： =1.0rpm 推力球轴承平均直径： =3345mm回转半径 ： =5500 钢包工作载荷状况：一端放置满包钢水的钢包，另一端不放钢包；一端放置满包钢水的钢包，另一端放置空钢包；两端都放置满包钢水的钢包。3.1.1 基本数据的计算 1.一个装满钢水的钢包对回转中心既塔座中心的惯性矩为： 式（3.1）= 2. 一个空钢包对回转中心的转动惯量为： 式（3.2）= =3. 转臂对回转中心的转动惯量为： 式（3.3）式中转臂总长 转臂总宽根据转臂的几何关系得= =4. 一个包钢水对回转中心的转动惯量为： 式（3.4）= =5.在各种情况时推力轴承的摩擦力矩为： 式（3.5） =式中：合成倾翻力矩 垂直载荷系数1.5是考虑了除推力轴承以外，还有密封系统的摩擦阻力；项前面的系数2是考虑了推力轴承是双向的；系数1.1是考虑了在推力轴承之外，还有一个定心径向轴承。6.计算旋转台加速度 = = 式（3.6） = =（rad/ ）3.1.2 载荷情况的回转功率计算第一种情况对于一端放置满包钢水的钢包，另一端不放置刚爆的情况1.合成倾翻力矩: =( 式（3.7） = = （）2.垂直载荷: = 式（3.8） = =3.推力轴承的摩擦力矩: = 式（3.9） = =（）4.在各种情况下的动力距= 式（3.10） = = （）5.摩擦力矩功率: = 式（3.11） = =（）式中总传动功率取=0.96.动力矩功率: = 式（3.12） = = （）7.总功率： =+ 式（3.13） = = （）3.1.3 载荷情况的回转功率计算：第二种情况：一端放置满包钢水的钢包，另一端放置空钢包。1.合成倾翻力矩： = 式（3.14） = = （）2.垂直载荷: = 式（3.15） = =N3.推力轴承的摩擦力矩: = 式（3.16） = = （）4.在各种情况下的动力矩： = 式（3.17） = = （）5.摩擦力矩功率: = 式（3.18） = =（）6.动力矩功率： = 式（3.19） = = （）7.总功率 =+ 式（3.20） = =（）3.1.4 载荷情况的回转功率计算第三种情况：两端都放置满包钢水的钢包1.合成倾翻力矩 =0 式（3.20）2. 垂直载荷: = 式（3.21） = = N3.推力轴承的摩擦力矩: = 式（3.22） = =（）4.在各种情况下的动力矩： = 式（3.23） = = =（）5. 摩擦力矩功率: = 式（3.24） = =（）式中总传动功率取=0.96. 动力矩功率： = 式（3.25） = = （）7.总功率: =+ 式（3.26） = =（） 整理以上数据见下表： 表1 计算结果：序号 项目 单位 （1） （2） （3）1转动惯量（） 4931251.156546813.6593451.152垂直载荷（） 2.273.153合成力矩（M） 4.8504摩擦力矩（） 881417.256.512.375动力矩（） 103063.15136828.4195319.96摩擦力矩功率（） 10275277动力矩功率（） 1115228总功率（） 11390493.2 电动机和气动马达的选择3.2.1 电机功率的选择： 根据表格中的值由机械设计手册可选定交流电机为：Y315M12，其大参数为：额定功率 132KW同步转速 2980r/min效 率 92%功率因数 0.9电动机功率验算由机械设计手册第五卷得验算公式为： 式（3.27）式中：K-电机过载系数。取K=2。 带入数值符合要求。3.2.2 马达的选择查机械设计手册选取马达为DM015/12基本参数为：额定功率为：9KW 额定转速为：400r/min 额定扭矩为：2703.3 减速器的设计3.3.1 确定减速器的结构 根据传动比为90，查机械设计手册，选择圆锥圆柱齿轮减速器。图3.1减速器的结构简图3.3.2 各级减速传动比的确定查机械设计手册表3.82减速器传动比分配计算。圆锥圆柱齿轮减速器的三级减速中，查得=90时，=3.8，=6.3，则=3.76 式（3.28）3.3.3 各级减速齿轮基本参数确定1.第一对齿轮的基本参数的确定1)确定材料对于小的圆锥齿轮选择40MnB调质，HB=268286对于大的圆锥齿轮选择45钢调质，HB=241269查机械设计手册图3311b和图3317得 =750 =280 =600 =2302) 按接触疲劳强度计算查机械设计表347中接触强度设计公式为： 式（3.29） =式中 取K=1.4 =0.3 = =3.8 =0.9=0.9600=540 3)主要尺寸的确定齿数：根据=187，取=31 则有=118模数：=, 查机械设计表510取m=6大端分度圆直径：= =节锥角：= =90=90=外锥距：R=平均分度圆直径：= 式（3.30） = =2.第二对齿轮的基本参数的确定1)选择齿轮材料，确定许用应力。大小齿轮材料均选40Cr渗碳淬火，硬度为4855HRC。由机械设计图532c查的弯曲疲劳强度极限=360，由机械设计图532c查的接触疲劳强度极限=1300.2)按轮齿弯曲疲劳强度设计 式（3.31） (1)确定许用应力 = 式中 = (重要传动，取大些) 去寿命系数=1，则 =267 式（3.32）(2）计算小齿轮的名义转矩 = 式（3.33） = = ()(3)选取载荷系数：因为是直齿轮传动，且加工精度为6级，故K可大些，取K=1.4.(4)初步选定齿轮参数： =， =，=，=.(5)确定复合齿形系数 因为两齿轮材料和热处理相同，则相同，故设计时按小齿轮的复合齿形系数代入即可。由图538查得=4.11.将上述参数代入，并取=0.4，得 式（3.34）= = 按表51区标准模数=14mm，则中心距= 式（3.35）(6)计算几何尺寸= =+=，取=3.第三对齿轮的基本参数的确定1)选择齿轮材料，确定许用应力。大小齿轮材料均选40Cr渗碳淬火，硬度为4855HRC。由机械设计图532c查的弯曲疲劳强度极限=360，由机械设计图532c查的接触疲劳强度极限=1300. 2)按轮齿弯曲疲劳强度设计 式（3.36）(1)确定许用应力 = 式（3.37） 式中 = 2.7 (重要传动，取大些) 取寿命系数=1，则 = 式（3.38）(2)计算小齿轮的名义转矩 = 式（3.39） = = ()(3)选取载荷系数：因为是直齿轮传动，且加工精度为6级，故K可大些，取K=1.4.(4)初步选定齿轮参数： =， =，=，=.(5)确定复合齿形系数 因为两齿轮材料和热处理相同，则相同，故设计时按小齿轮的复合齿形系数代入即可。由图538查得=4.11.将上述参数代入，并取=0.4，得=18mm按表51区标准模数=20mm，则中心距=(6)计算几何尺寸= =+=，取=将上述数据归纳为下表：第一对齿轮第二对齿轮第三对齿轮材料40MnB调质（小）45钢调质（大）40Cr渗碳淬火40Cr渗碳淬火40Cr渗碳淬火40Cr渗碳淬火齿数=31=118 =120 =75 模数m=6mmm=14mmm=20mm 中心距=973mm=950mm第四章 回转台主要构件分析4.1 回转轴承的有关计算在钢包回转台上，装有强大的推力轴承回转轴承如图4-1，用以承受钢包及转臂等所产生的压力，同时还承受因转臂负荷不平衡所产生的倾翻力矩，在接受钢包时还要承受冲击力。从安全的角度来考虑，它必须有足够的强度。因此要对回转轴承的强度进行校验。 回转轴承采用三列圆柱滚子轴承，两排径向滚柱承受轴向负载，一排轴向滚柱承受径向负载图4.1 回转推力轴承1转臂；2推力轴承滚子；3推力轴承外圈；4径向定心轴承滚子；5推力轴承内圈；6基座4.1.1 回转轴承当量轴向负荷的计算因钢包回转台的工况分三种，故对回转轴承负荷的计算也需分三种工况进行计算。钢包回转台在接受钢包时，要对回转轴承产生冲击力，其冲击系数为1.25。由板坯连铸机设计与计算得计算公式：F=Ff式中：F轴承所受的当量轴向负荷；F轴承所受的总轴向负荷；f静负荷安全系数，为1.75。对第种工况：F=1.25(G+)GG=24410N；对第种工况：F=1.25(G+)GG=29410N；对第种工况：F=1.25(G+)(G+)GG=39210N。4.1.2 回转轴承当量倾翻力矩的计算分三种工况进行计算，其冲击系数取1.25。加盖装置在转臂上沿轨道移动，其重心极限位置L=1.75m。M=Mf式中: M轴承所受的当量倾翻力矩； M 轴承所受的总倾翻力矩。对第种工况：M=1.25 (G+)GL=1031.510Nm;对第种工况：M=（1.25(G+)）GL=756.510Nm;对第种工况：M=（1.25(G+)(G+)）GL=217.510Nm。将各项汇总，结果如表2所示。 表2 三种工况的汇总结果项目轴向总负荷F/10N244294392当量轴向负荷F/10N427514.5686总倾翻力矩M/10Nm1031.5756.5217.5当量倾翻力矩M/10Nm18051324381计算条件：由于轴向滚柱比较短，且存在轴向间隙，径向滚柱受力可视为滚柱推力轴承进行计算。力臂根据“滚动轴承的额定负荷与寿命”介绍：当时，轴承只有单向受力，可按单向圆柱轴承计算。当时，上下滚子均受力。取滚子轴承内外圆直径：3090/3600高度：283mm内/外螺栓数量：84/84高强度螺栓的尺寸：M/42/10.9 满足条件径向滚柱安全4.2 轴向滚柱的分析轴向滚柱受力主要承受回转台的径向负荷，其滚柱承受的最大挤压应力由板坯连铸机设计与计算得计算公式:式中回转台承受的径向力球绞外径向反力由简图几何关系求的齿轮传动径向力由驱动力部分计算得 则有: 4.1 4.2由板坯连铸机设计与计算得校核公式: 4.3 4.44.3 地脚螺栓的计算钢包回转台的地脚螺栓也是很重要的受力零件，因此要对它的安全系数进行校验。地脚螺栓均匀分布在直径为4100mm的圆上，回转台工作时，施加于其上的负荷使回转轴承同时受到压力和倾翻力矩的作用，当它转动时，由倾翻力矩产生的拉力对每个螺栓来说是周期性变化的。图4.2所示是回转台负荷状态，其中G代表钢包的重心位置，D代表的是地脚螺栓分布的中心直径（4100mm）。 图4.2 回转台负荷情况 图4.3螺栓拉力变化图4.3所示是回转台转动时，螺栓的拉力P随着转角的变化而变化的情况。因倾翻力矩的作用使地脚螺栓产生的拉力P与转角的余弦成正比，最大拉力产生