送料卷扬机卷筒强度计算及应用分析.pdf

机械研究与应用 2 0 1 3 年 第5 期 第2 6 卷 总 第1 2 7 期 经验交流 送料卷扬机卷简强度计算及应用分析 詹 雪雄 施汉 熊亚洲 中冶南方武汉钢铁设计研究 院有限公司 湖北 武汉4 3 0 0 8 0 摘要 某钢厂高炉扩容改造 料车扩容 送料卷扬机功率随之增加 卷筒装置拟利旧 本着安全和可靠的原则 根据 工况对卷筒装置进行强度计算分析 确定原卷扬机的卷筒装置强度不能满足使用要求 避免了安全事故的发生 关键词 卷扬机 卷筒装置 强度 计算分析 中图分类号 T H1 2 3 文献标志码 B 文章编号 1 0 0 7 4 4 1 4 2 0 1 3 0 5 0 1 3 5 0 4 Ca l cul a t io n o f t he St r e ng t h a nd Ap pl ica t io n An a l y s is o f Dr u m De v ice f o r Ski p Ho is t ZHAN Xu e x io ng S HI Ha n XI ONG Ya z h o u W I S D R 1 Wu g a n g E n g i n e e r i n g C o L t d Wu h a n Hu b e i 4 3 0 0 8 0 C h i n a Ab s t r a ct A s t e e l b l a s t f u r n a ce is r e v a mp e d t h e e f f e ct iv e v o l u me a n d p o we r o f s k ip h o is t is in cr e a s e d T h e o l d d r u m d e v ice wil l b e u s e d I n o r d e r t o e n s u r e t h e s a f e t y a n d r e l ia b il it y o f t h e h o is t t h e s t r e n g t h o f d r u m d e v ice is ca l cu l a t e d T h e n t h e s t r e n g t h o f t h e o r ig in a l win ch d rum d e v ice ca n n o t me e t t h e n e w r e q u ir e me n t s T h e o l d d rum d e v ice ca n n o t b e u s e d w h ich a v o id s t he o ccur r e n ce o f s e cu ri t y incide nt s Ke y wo r d s h o i s t d rum d e v ice s t r e n gth ca l cu l a t i o n 1 引 言 某钢厂高炉炉容 由4 5 0 m 扩容 到 6 8 0 m 料车 有效容积由3 8 m 增加到 5 m 卷扬机功率由2 0 0 k W 增加到 2 5 0 k W 改造方案中要求卷扬机 中卷筒 装置利旧 电机 联轴器 制动器 减速器等更新 本着 安全和可靠的原则 需对卷筒强度进行计算分析 2 卷扬机结构及技术参数 2 1 卷扬机结构 改造后料车卷扬机采用单 电机驱动 变频调速 采用双出轴减速器 在减速器高速轴装 有工作制 动 器 在低速轴两轴端 一端装有速度控制器 另一端装 联轴器与卷筒轴联接 J 卷扬机正常提升能力 1 1 t 结构如 图 1所示 2 2 卷扬机技术性能及 系统参数 1 卷扬机性能 正常提升能力 1 1 t 2 电动机功率 2 5 0 k W 3 料车 有效容积 5 m 4 空料车重量 Q 1 0 t 5 按混合矿计算 物料堆 比重 1 8 t m 6 斜桥倾角 料坑段倾角 O t 6 0 斜桥直线段 倾 角 5 5 7 卷 筒参 数 钢丝 绳 中心 线 直径 D 1 8 5 0 mm 材质 H T 2 5 0 重量 7 t 双槽左旋 绳槽直径 q b 3 2 5 mm 8 键联接参数 卷简轴与减速器联接键 1件 A型平 键 型号 4 5 x 2 5 2 6 0 材质 4 5钢 卷筒轴与 卷筒联接键 1件 A型平键 型号 5 6 3 2 4 0 0 材质 4 5钢 一 l 岛 l 馥 辞 E 一 I f 5 9 4 5 2 图1 料车卷扬机 1 电动机2 传动装置底座3 联轴 器4 卷简装置底座 5 卷筒装置6 速度控制开关7 减 速器8 联轴器 9 制动器l O 主令控制器 9 卷筒轴参数 材质 4 5钢 轴输 入段 卷筒轴 与减速器联接段 直径 2 0 0 mm 与卷筒联接段直径 2 6 0 m m 收稿 日期 2 0 1 3 0 8 一 l 3 作者简介 詹雪雄 1 9 7 4 一 男 湖北黄石人 工程帅 主要从事冶金设备的设计 与研究工作 1 3 5 经验交流 2 0 1 3 年 第5 期 第2 6 卷 总 第1 2 7 期 机械研究与应 用 1 0 卷筒上 出绳角度 按 与水平方 向成 4 3 5 计算 3 计算分析 根据改造后的卷扬机作业工况条件 对卷筒 联 接键及卷筒轴分别进行相关强度核算 3 1 卷筒的强度核算 3 1 1 强度计算 卷筒宽度 L 2 0 5 6 mm 卷筒直径 D 1 8 5 0 mm 因 L 1 2 0 0 mm 应进行稳定 性验算 卷筒材质为铸铁 应按铸铁卷筒计算公式进 行 计算公式 p p 1 3 1 5 式 中 p 为失稳时临界压力 MP a P 2 5 0 0 0 3 2 5 0 0 R p为卷筒壁单位压力 MP a P 2 s Dx P R D 2 根据以上公式 计算得到 k值 卷筒稳定性计算 结果见表 2 表 2 卷 筒稳定性计算 结果表 3 2 联接键的强度计算 考虑到卷扬机工作有轻微冲击 按此工况要求选 取许用应力值 1 考虑键或键槽工作面的挤压或磨损 1 3 6 计算公式 p 2 T D k x 1 p I l 2 考虑键的剪切 计算公式 2 机械研究与应用 2 0 1 3 年 第5 期 第2 6 卷 总 第1 2 7 期 经验交流 r 2 x T D x b x 1 丁 3 式中 7 1 为转矩 N m D 为轴径 mm k为键 与轮毂 的接触高度 平键 k h 2 h为键厚度 f 为键的工作 长度 对于 A型键 2 L b b为键的宽度 mm 为 键联接 的许用挤 压应力 MP a 丁 为键联 接的许用剪 应力 M P a 3 转矩 计算 正常装矿时传递转矩 按在斜桥料坑段运行 时计算 Q X 1 0 x s in 1 x D i 2 7 2 0 9 6 N m 正常装矿 上行卡轮时传递转矩 k x B x i A x M x B x i 2 6 9 9 0 7 N m 根据以上公式及数据 计算键 1 及键 2的挤压及 剪切应力值 结果见表 3 表 4所列 表 3 键 1挤压及剪切应力计算表 3 3 卷简轴的静强度核算 1 卷筒轴受力分析 重量和钢丝绳作用力均按集 中载荷计算 作用在 卷简装置 中心 卷简装置作用力作用于卷筒轴 2 6 0 轴径处 不考虑钢丝绳重量 卷筒上钢丝绳角度按 与水平方 向成 4 3 5 计算 卷筒轴 的重量按 1 t 计 算 作用于距离左右轴承座 中心 1 2 9 0 m m处 卷筒 装置受力状况见图 2 图 2 卷简装置受力简 图 2 载荷计算 取正常装矿 在斜桥直线段上正常运行时工况进 行计算 重料车钢丝绳拉力 F 空料车钢丝绳拉力 Fl 2 F l 1 q Q k x l 0 x s in O r 2 1 5 5 6 k N F l 2 Q X 1 0 x s in 2 8 1 9 k N F l 2