布料溜槽的设计

3.4承载能力验算

3.4.1蜗杆传动能力计算

1.计算程序:按实际情况计算出蜗杆上所传递的功率N1,考虑系数k1,k2,k3,计算出蜗杆轴上的计算功率N1ˊ, N1ˊ必须小于许用功率[N1ˊ],根据[N1ˊ]选定中心距A。

2.计算: 依据《机械设计手册》和《机械设计》 （1）求N1：蜗杆轴上的圆周力 P1=Pa1tgλ

P1=-P2tgλ=123*60tg5°23′=1310kg M=0.5* d01=0.5*1310*16=10480 N1= M1 n1/71620=1.47马力 （2）求N1ˊ：

N1ˊ= N1/(k1*k2*k3) k1=1 k2=1 k3=1 ∴ N1ˊ= N1=1.08kw=1.48马力 （3）结果:

当A=180，[M2ˊ]=600kg.cm

蜗轮M2ˊ=4000kg.cm ,[ M2ˊ]=600kg.cm

3.4.2溜槽布料的设计

1.设计原则

（1）满足料线深度的影响条件和布料要求的情况下，溜槽的长度越短越好。 （2）应用溜槽应使溜槽在倾动范围（0-50）的布料都有效，避免出现失效区，即炉料布到炉墙上。

（3）由以上数据，并参考了首都钢铁公司和鞍山钢铁公司的布料参数，以及特约公报的许多参考。选择1500立方米高炉布料溜槽的长度为2800mm，就能满足溜槽的布料要求。 （4）布料溜槽的形状选择

由于料流界面弧长B较大，所以为了防止布料溜槽的布料时将料甩出，故把溜槽设计成U型，这一点与国外资料相符。 （5）关于本次设计布料溜槽的设计构想

本次设计参考了众多图纸和资料，经老师的指导，溜槽形状取U型，本料槽与鞍钢相似，采用合金板叠加式，同时采用吊鹅头，用石棉板进行隔热。 2.溜槽重量，重心及料重的确定

（1）材料的确定

合金板（耐磨材料），18CrTi18-9 吊鹅头：δ=50mm] 托衬板厚度：δ1=8mm 合金板：δ2=8mm

吊鹅头部分的比重γ=7.85kg/cm3 合金板与衬板的综合比重：γ=7.96kg/cm3

合金板与内衬板之间用跑钢焊，焊间部分的焊条采用163或173 溜槽已知:

L=2800mm， lˊ=420mm , H=500+388=888mm 厚度为42mm R=500 r=458 （2）溜槽的重量

G=G1+G2(G1为溜槽的部分重量，G2为吊鹅头部分的重量)

G1=[(0.5Π0.5 2-0.5Π0.9552)+(0.5Π0.582-0.5Π0.5752)+0.025*0.625+0.5Π0.552-0.5Π0.5382]*(2.8-0.73)*7.85+（0.5Π0.5382-0.5Π0.52)*7.96=1.025吨

G2=[(0.5Π0.5 2-0.5Π0.458 2)+2*0.520*5*0.1 3] *0.73*7.85+(0.5Π0.552-0.5Π0.512)+0.73*7.9=0.685吨 得：G=G1+G2=1.710吨

这个计算结果存在5%的偏差，所以布料溜槽的重量1.71±0.085吨之间，在计算时为了保证可靠性，取G=1.78吨。 （3）溜槽原料的重量计算

为了保守起见，其计算应按照溜槽充满矿槽计算重量，取其比重：γ=1.6798kg/cm3

则:W=0.5*0.32*2.80*1.6798=1.85吨 （4）重心计算 Ⅰ.溜槽的重心 （1）G1部分

X1ˊ=（2.8-0.73）/2=1.035m X1=χ1ˊ+0.73-0.11=1.655m

Y1ˊ=2（D 2+Dd-d 2）/3Π(D+d)=354.15mm Y1= yˊ+520=874.15mm （2）G2部分

X2ˊ=0.5 lˊ=0.5*730=365mm1

X2= X2ˊ-110=365-110=255mm

Y2ˊ=[-0.5h2l+ Y1ˊ*0.5*0.25Π(D2-d2)]/[hlˊ+0.5*0.25Π(D2-d2)]=-80.4mm

Y2= Y2ˊ+520=439.6mm (3)料的重心位置 X3ˊ=0.5l=1400mm X3= X3ˊ-110=1290mm Y3ˊ=4Rˊ/3Π=216.45mm Ⅱ无料时溜槽的重心计算

Xcˊ= (X1 * G1+ X2* G2)/(G1+G2)=1138.3mm Ycˊ=(XcˊG+ X3 W)/( G+W)=719.18mm

3.4.3电机能力验算

溜槽的最大摆角为75°，此时不下料，所以溜槽的最大倾动矩为： Mjmax=G*Lg=5400*1.2=6480kg.cm 其中：G-溜槽自重5400kg

Lg-溜槽重心到轴重心的距离

在溜槽的倾动过程中，传动系统的摩擦阻力矩：其中主要是大钢承691/1320处得摩擦阻力矩，其余用系数k来考虑，k=1.2。 作用在Z8，Z9上的圆周力P：

P= Mjmax/0.25li=6480/(0.251*36)=717kg Mm=P(μ10.5d1+μ20.5d2)=57.5kg.m

折合到溜槽处Mmˊ=57.6*36=2070 kg.m 由于溜槽倾动速度很慢，故不考虑力矩。

电机功率：N= n槽*k（Mjmax + Mmˊ）/975η=3.7kw

3.4.4验算电机功率

计算溜槽在布料时最大转矩：

以下计算依据《机械设计手册》和《炼铁机械》 已知溜槽重5400kg

γ=2（D2+Dd+d2）/3Π(D+d)=267 式中：D=930 d=740 料重按溜槽盛满炉料时计算

溜槽的容积：V=ΠR2L=3.14*0.372*2.8=1.2M3 钟料的堆比重1.4，盛料1M3

溜槽倾角β=50°时，它上边流动的料重 W=1*1.4=1.4吨=1400kg

但实际操作时，再启动阶段不下料，故按溜槽Q=5400kg,其倾角为50°时的最大启动功率验算电机功率就行了，主电机每7分钟启动一次，启动时间2s 启动时的切向惯性Αz=mRε 启动时在2s内n=0-10r.p.m 式中Wo=0

W=Πn/30=1.047(1/s2)

炉料的布料周期：启动2s，工作6分，制动2s，一个布料周期为7分钟。 根据启动时的最大力矩验算电机功率： Ⅰ。启动时的动力矩M动： （1）旋转圆筒的转动惯量： I=0.5m（R12+ R22）=264.5kg.m.s2

旋转圆筒里面大轴承外座转动惯量（轴承型号：918/1000.3-912） I4=0.5m（R12+ R22）=57.34 kg.m.s2

Md4=Iε=(I1+ I2+ I3)ε=（264.5+57.34+226.3）*0.524=287.23 kg.m.s2 （2）两个倾动蜗轮箱的惯性力矩，每边重G=2122.8+108=230.8kg 蜗轮箱距回转中心距的距离： R=1260mm

a=εR=0.52481.26=0.66m/s2 F=ma=151kg

启动时蜗轮箱的转动惯量Md3: Md3=F*2R=380kg.m

（3）启动布料所需要转矩Md2 ： 启动时不下料，只考虑溜槽本身的转动力矩溜槽的最大倾角为50°，中心距回转中心0.53mm，重5400kg。 Qz=0.53*0.524*5400/9.81=153kg Md2= QzR=153*0.53=91kg.m

(4)行星差动减速器的传动系统的惯性力矩Md1： 查的电机（ZZT-31）的 (GD2)d=1.2kg.m2 φ300制动轮的飞轮转矩(GD2)i=0.28kg.m2 Md1=c(GD2)n1/357tg=2.37kg.m

M动= Md1+(Md2+Md3+Md4)/ (i*η)=10.87kg.m 2.启动时的摩擦阻力矩Mm

大轴承上轴向负载荷产生的摩擦阻力距Mmˊ

Mmˊ=∑G*H*0.5d=47.5kg.m

对于溜槽的偏重对大轴承有附加力矩Mpian Mpian=680080.568=3862.4kg.m 对于大轴承的附加负荷Pfu

Pfu=3862.4/1.1=3500

Mm＂=3500*0.005*1.1/2=9.625

Mm = Mmˊ+ Mm＂=47.5+9.625=57.125kg.m Mj = Mm/(iη)=0.65kg.m 3.计算电机功率

N=Mzongn/975=( Mzong+ Mji)n/975=11.83kw

我们选用ZZY-31型直流电机N=12kw ,n=1300r.p.m

计算结果表明：布料溜槽在最大溜槽位置，启动时所需功率为11.83kw,我们选用的电机功率为12kw，故能满足要求。正常工作时消耗功率较启动时小就没问题。

4.副电机的功率计算

当布料溜槽的最大倾角为75°时，这时不下料的最大倾动力矩 M静max=GLg

式中：G-溜槽的重量

Lg-溜槽重心到轴中心的距离 Lg=sin75°(Xcˊ2+Ycˊ2)?=1.29m G=1.78*103kg

M静max=1.78*1.29*103=2298.03kg.m

溜槽在倾动过程中，传动系统的摩擦力矩Mm 为： Mm=P(μ10.5d1+μ20.5d3)

式中：P-作用在大齿轮Z8和Z9上的圆周力

μ1-滚动摩擦系数，取0.002 μ2-滑动摩擦系数，取0.1

d1-大轴承内外套平均直径，取1.08m d3-大缸套内径 取1.00m P=74.33/2=37.165

Mm=P(μ10.5d1+μ20.5d3)=2.26kg.m 折合到溜槽外的摩擦力矩;

Mmˊ= Mmi11-12=2.2688080=18215.6kg.m N=（M静max+ Mmˊ）n槽*k/（957η）

式中：n槽-溜槽倾动速度 k-系数 取1.2 η-传动效率

η=0.9*0.98*0.99*0.98*0.98*0.75*0.95=0.60

N=（2298.03+18215.6）*0.161*1.21/（975*0.6）=6.775kw 为安全，选取副电机功率为N=8kw,电机型号zz-22

本文来源：https://www.bwwdw.com/article/1swd.html