转炉氧枪防落自动装置的分析研究.pdf

一 f 2 氧乞 盼妒 天 客 位 f 方 瓣 鬈 豇 转炉氧枪 防落 自动装置的分析研 究 冶金设备 设计 室张 志新 刘 冯恩 民 摘要 本文 内客介绍 氧枪 防落制动装置的噻 占 构 和原理 受 力分析 计算 安 装维护要 求 关键 词 转炉氧枪氧枪升降 防落制动装置 炼钢厂转炉氧枪 是冶炼工 艺主要 设备之 一 氧枪在冶炼过程中要求上升下降运动 氧 枪固定在升降车上 氧枪升降运 动是 由电动 机经 联轴 器 减速 机 卷筒 钢丝绳拖 动升 降车 上下运动 为了防止钢丝绳 突然断 绳发 生掉 氧枪 事故 设计采用氧枪 防落 制动装 置 达到 钢绳断 后氧枪 升降车瞬时停止 保 护氧 枪和 设备 不发生损坏 这种安全装 置属 机械 式的结构 靠弹簧 杠杆 楔块 导轨 等组 成 l 氧枪防落制动装置结构原理 氧枪 防落制动装置 是安装在氧枪 升降车 上 它 由弹簧 连杆机 构 提升链条 制动 楔块 耐 瞎板 调整间隙斜楔 楔块支座 等 组成 见 图 l 钢绳 吊挂着动滑轮带动升降车升或降 这时 弹簧 受压缩蓄能 当钢绳断裂后 动滑轮 不受 钢绳 提 吊 则弹簧伸长放能使连杆 机构 动作 经链 条迫使制动楔 块上升 则楔块 上耐 瞎板与导轨间间隙减小直至到零 制动楔块 上耐 瞎板 与导轨 面 间产 生正 压力和 摩 擦力 这个工况迫 使氧枪升 降车 抱住导轨直到停 止 运动 卷箱输入辊遭 飞剪输入辊道都按 R 粗轧机 速 度运行 在热卷箱前的热金属检测器检测到带坯 头端 到达时 热卷 箱的 传动装 置 加速 到 运送 速度 经 一定的延时之后 热卷 箱的传动装 置 减速到切 头飞剪的剪切速度 2 氧枪防落制动装置受力分析 2 1 自锁夹紧条件 氧枪掉枪 事故在生产 中是应避 免的 掉 枪有两种工况 一种是钢绳拉断掉枪 另一 种是 电气故障 掉枪 此时钢绳未断 氧枪防 落制动装置 仅适用于断钢绳的掉枪 事故 前面讲述 原理 是利用楔块 自锁来达到升 降车制动停止 运动 制动楔块 自锁 夹紧条件是在没有外 力 R 作 用时 甚 至 存在 和 R力 方 向相 反 的阻 力 R为负值 依靠制动楔块 与导 轨之间的摩 擦力 F 能够使 系统保 持平 衡 见 图 2 要达到 制 动必 须制 动楔 块受力 的向上力 大于 向下力 即 自锁 F1 F2 c o s a 4 N2 s n a 4 F s i n a N1 I N 2 c o s n 一 N z s i n a4 N2 I s i na N2 c 0 s a 1 N2 z c 0 s a4 N2 s i na N2 2 I s i n a 整理 I c o s a 1 一c s a s l n a 一 s i n a 在 夹送辊 后的热金属检 测器 检测到带坯 头端到 达时 切头 飞剪 的入 口侧导板 两侧 都 向里移动 0 ram 并在得到 剪切 完成 信号以 后 热卷 箱 各传动装 置 减速到 精轧机 咬入速 度 5 8 维普资讯 哥 l 矗I 暑 懊其支直 其 制功懈其 图 1 氧 枪 防落制动装 置 苎 一 j 图 2 制动楔块受力图 t g n 式 中 制动楔块上耐磨板与导轨 摩擦 系数 调整 楔块 与制动楔 块间摩 5 9 擦 系数 a 楔 块斜 角 由上式看出 自锁条件必须保证 u 而且差值越大则 自锁夹紧就越可靠 楔块斜 角 n值也允许越大 因此为 了达到上述 目的 耐磨板材质选择或摩擦表面上设计成齿轮或 条齿形 并要求经过热处理 以达到增 大摩擦 系数 值 一 般 n 一5 左右 耐摩板材质取 4 5 号钢 淬 火 表面为齿形 花纹 硬 度大 于 HR C4 5 如耐摩 板表 面不采 用有齿 形花纹 值 小 则楔块斜 角值 亦小 2 2 制动距离 制 动距离 决 定于楔 块摩擦 系数 u I u 2 值 同时受弹簧力 影响 制 动距 离计算公 式如下 维普资讯 s m u 一 蠢西 2 5 6 m v z s 面 面 1 2 2 m 式中 v 氧 枪 升 降断 绳 时 运 动 速 度 m s 一般取 V 1 4 1 7 Vi s 最大制动 距离 m s 最小制动距离 m 2 3 氧枪 防落装置制动力 根据动 能平衡法 则 E v w s F S 崔 理得 2 F 一 9 8 1 G G z G G 蠡 1 N 式中 F 一制 动力 N G 一升降车质量 k g G 一 氧枪 自重和水质 量 k g G 一氧枪 头部挂渣质量 k g l G 一冷却 水管 氧气管质量 k g s 一氧枪 利动距离 m g 一 重力加速度9 8 1 m s V一 氧枪运动速 度 m s a 齿形花蛀 0 9 1 一换算系数 E 一 利动前氧 枪升 降装 置 的动 能和 位能 总和 2 4 制动楔块耐摩板与导轨之间正压力 N N n 式中 N 耐摩板 与导 轨之 间正 压力 F 一 制动力 N K一 受 力 不 均 匀 系 数 一 般 K 一 1 2l n 一制 动楔 块工 作 面 个数 氧 枪 防 落 制动装置 n 2 耐摩板 与导轨 间摩擦系数一般 取 0 2 如 果 有 齿 形 纹 时 尚可 取 0 3 2 5 铡动楔块工作面上 比压 制动楔块 耐摩板与导轨 面间比压不能太 高 比压大则导轨面和耐 摩板面寿 命短 摩损 快 制 动工 作面上有齿形 花纹或条 齿花纹见 图 3 8 B 1 b 争齿花故 图 3 制 动楔块耐磨板工作 面上花纹 P N c mz n o B H 式 中 N 一 正压力 N K 一 载荷 系数 Ko 1 3 5 B 一 工作 面上 齿宽 度 c m H一工作面上齿高度 c m n 一工作面上 花纹 齿数 对工作面上刻有齿纹时允许比压为 C P3 2 5 0 0 3 0 0 0 N c m 60 目目 维普资讯 如果制 动楔 块耐 磨板 工作面上是平面 时 P一 氧枪和升降车靠摩擦力克服 其动能和位能很快停止 弹簧力经连杆机构 链条提升制动楔块 制动楔块上升消除耐磨 板与导轨之间的 2 3 mm 问隙 制动楔块上 升距 离约为 2 3 3 4 mm 上升距离 S o A t g a 式中 一2 3 mm 楔块工作 面与 导轨 间 隙 i a 一5 楔块斜 角 S o 楔块 上升距 离 弹簧工作行程 见图 1 A H S o ram 式中 L k 连杆机构 力臂 ram H一 弹 簧 工 作 行 程 设 计 值 ram 弹簧安装空隙 一2 2 5 AH 见图 1 弹簧工作力的计算 P一 N 式中 1 一O 9 5连 杆机构效率 R O 3 F 2制 动楔 块 受 链 条 拉 力 经验公式 N R O甚至负值都可 自锁制动 为何还要 取这 么大 呢 主要 是 为 了安 全可靠 和制动 距 离短 6 l 3 安装和维 修 为 了保证 氧枪防落制动装置在生产 中万 一 发生断钢丝绳事故时能可靠安全工作 不 能因为很少遇到断钢丝绳事故而忽视它的制 造 安装和维 修工作 3 1 安装方 面 3 1 1 检查氧枪防落制动装置全部零部件 是否符合设计图纸及有关技术文件的要求 3 1 2 检查导轨工作面铅垂线的相对位置 其偏差 每 5米 长度 不应超过 O 7 ram 全长度 内不 应超过 1 ram 3 1 3 检查导轨接头处要平滑过渡 接头缝 隙不 应超过 O 5 m m 接头 错位 不超 过 0 05 m m 3 1 4 升降车 8只导向轮要调整与导轨工 作面间 隙 l mm 保证升 降车 下上顺利运行 3 1 5保证 导轨工 作 面和制 动楔块耐磨 板 工作面上无污物和油痕迹 制动楔块与调整 楔 块之 间工 作面 涂上 二硫化铝 润滑脂 以便 保证 1 i 3 1 6 安装调整后达到导轨工作面与耐 窘 板工作面之 间的间隙达 到 2 3 mm 3 1 7 氧 枪 防落 制动装 置 中连杆机构铰 接 点 中要动作灵 活无卡阻现象并涂进 二硫化铝 润滑脂 3 1 8 检 查动 滑轮座 与升 降车架之 间缝 隙 尺寸 值符合设计图纸要求 i 3 1 9 检查弹簧安装尺寸 符合设计图纸要 求 3 1 1 0 设备上螺栓 要扭 紧 无松动 3 1 1 1 安装完 后进行 模拟断钢丝绳工况试 验 直至达到设计要求为止 3 2 维修方面 3 2 1 检查耐窘板和导轨工作面之间间隙 保 持在 2 3 mm 3 2 2 制动楔块 啃轨 时 更换耐磨板 f 3 2 3 制 动楔块 不能 复位 时 检查 弹 簧 发 现 已经产 生永 久变 形要 更换 弹簧 维普资讯 3 2 4 连杆机构中连杆变形 应更换 3 2 5 制动路过长 调整耐磨板与导轨面之 间缝隙 3 2 6 如 果运行 中有 噪声 就检查 连杆 联 接螺栓 焊缝等有 无蹩劲现象 消除隐患 3 2 7 定期清扫耐磨板与导轨工作面污物 保证清 洁 4 计算例题 4 1已知 a 氧枪升降速度 V 4 0 m m i n b 氧枪 升降车 枪头挂渣 氧气管和冷 却水软 管附加阻力总 质量 G GI G2 G3 G4 1 6 0 O O k g c 制动楔块斜角 9 5 d 耐磨板面积 b h 2 4 X 1 0 2 4 0 c m e 制动楔块工作 面个 数 n 2 f 耐摩板与导轨面间摩擦系烽 一0 2 O 平面 无齿 g 制动楔块与调整楔块 问摩擦系数 0 1 h 连 杆 机构 L 1 9 0 O mm k 2 7 0 ram L 2 6 0 0m m L 3 30 4 2自锁 验算 0 0 9 8 0 4 0 再而 再面面丽 i t g5 0 087 48 9 0 0 98 0 40 0 087 4 89 由上面看 出取 a 5 是合适 的 可以达 到 自锁 目的 4 3 制动距离 s o 2 5 6 0 5 1 1 mI 1 1 砭 一十 s 一 堕 1 2 2 0 1 7 3 m 1 9 6 2 4 4 制动力 2 F 9 8 1 G I G 2 G 3 G 南 1 9 8 1 1 6 0 0 0 4 0 6 0 1 5 0 0 1 7 3 2 9 8 1 2 1 一 1 8 0 3 5 2 N 4 5 制 动楔 块对导轨的正压力 N I F 1 1 L 1 803 5 2 1 2 一 砸 541 05 5N 4 6 制动楔块工作面上 比压 P 墅 2 24 0 1 5 2 2 N c r C P 1 5 0 O一2 0 0 0 N cm2 4 7 弹簧 弹簧工作行程 H 9 0 0 X 2 7 0 2 3 3 4 6 0 0 3 3 0一 28 2 41 7 ra m b 弹簧工作力 P 9 00