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转炉 提升 装置 设计 机械设计

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辽宁科技大学本科生毕业设计 第35页 转炉氧枪提升装置设计摘要在炼钢生产中，氧枪提升机构是转炉炼钢过程中非常重要的部分，提升机构是利用卷筒来控制小车进而来控制氧枪的升降。本文在结合生产需要，参考了鞍山热工仪表厂的氧枪提升设备的基础上，设计出转炉氧枪提升机构。本设计根据最大的生产率原则，选择了三相异步电机、滑轮、制动器、联轴器以及钢丝绳驱动装置等部件，并且设计了卷筒装置、防坠落装置等主要零部件.文中阐述了系统整体构成和设计思路，重点讲述了卷扬装置的相关设计，最后对全文做了概括总结。 为了确保升降系统足够安全，中间增加了防坠落装置，同时,对键等零部件进行了校核，对减速器进行选择。最后对氧枪提升装置的安装、使用、维护等方面做了相应的介绍。本次设计出的提升装置结构合理、成本低廉、且便于安装和维护。 关键词： 提升机构，氧枪，卷筒The Design of the Promoting Equipment of oxygen lanceAbstractIn steel-making production, the promoting equipment have became an important part in the BOF steeling process .They use the drum to control the cart which can carry the oxygen lance rise or fall . In this paper, combining with the production require ,after referencing to the production of AnShan hest power engineer meter company and a number of mechanical design information, designing out the promoting equipment .Based on the maximum productivity, making choice of the synchronous motor, irdler wheel ,arrester as well as steel wire rope, and then designing out the drum , anti-sink equipment and other major components. Besides ,the article elaborated on the composition and overall system design, focusing on the design of elevating equipment finally to have done a summary of the full text. In order to make the system safe enough, increasing an anti-sink equipment .A t the same time ,I also checking of the keys, choosing the reducer and other important part . Finally, having done a considerable introductions on the installation, use, maintenance, etc .This type promoting equipment with a rational structure , low-cost and easy to install and maintain.Keywords: promoting equipment, oxygen lance , drum目录摘要IAbstractII1 绪论11.1选题背景和目的11.1.1选题背景11.1.2毕业设计目的11.2转炉氧枪系统介绍21.2.1我国氧气转炉炼钢的现状21.2.2 氧气转炉炼钢技术展望21.2.3氧枪系统的简介41.3 氧枪系统存在的问题及改造方案和措施41.3.1 氧枪小车41.3.2 小车变形51.3.3 升降小车导轮脱落51.3.4 氧枪枪体51.4 氧枪系统的优化62.整体方案评述72.1.系统方案比较72.2.传动系统72.2.1电机82.2.2 联轴器93 氧枪提升机构参数计算113.1 原始数据113.2 提升拉力的计算114.钢丝绳滑轮及电动机的选择144.1 钢丝绳的选择144.2 确定滑轮主要尺寸144.3电动机的选择与校核154.3.1电机选择154.3.2.电动机发热校核165. 传动系统重要装置的选择与设计175.1 标准减速器的选择175.1.1 选用减速器的额定功率175.1.2 校核热平衡许用应力175.2 卷筒的设计185.2.1卷筒参数计算185.2.2卷筒强度计算205.3键的选择与校核225.4联轴器的选择225.4.1联轴器载荷计算225.4.2联轴器型号选择235.5制动器的选择236钢绳拉力传感装置和防坠落装置256.1拉力传感装置256.2 防坠落装置266.2.1工作原理266.2.2 楔块式瞬时安全钳装置277传动系统的润滑297.1润滑方法297.2润滑系统的选择原则297.3润滑方式的选择307.3.1减速器的润滑307.3.2轴承的润滑308经济性与可靠性分析318.1设备的经济性分析318.2 设备的可靠性318.3 设备的有效度31结 束 语33致 谢34参 考 文 献351 绪论1.1选题背景和目的1.1.1选题背景近年来，随着国民经济的发展，各行业对钢铁的需求量不断加大，对于钢铁质量的要求也越来越高，制造新型的高炉生产设备是必须的。为了保证钢材质量，国内外对高炉炼钢设备做了的量的研究工作。氧枪提升机构是转炉吹氧的重要设备，有卷扬平台上的卷筒、电机、主令控制器及升降小车、防坠落装置等设备组成。氧枪提升机构通过对氧气喷流量的及升降速度的控制来对炼钢过程进行控制。随着经济技术水平的不断提高，提升技术在广度和深度方面都有很大的提高，这也要求相应理论也能进一步完善，以便解决一些疑难问题，从而推动开发新技术和研制新设备的能力。在现有提升设备中还存在一些技术问题，如刮渣设备通常不能够有效刮渣等。 随着我国综合国力的增强，不断推进时代的进步，钢铁冶炼在国民生产中占有不可估量的地位，作为一个机械专业的准本科毕业生而言，我对氧枪提升机构的理论及研究成果有着浓厚的兴趣，更希望能够通过努力在相关设计方法上提出新的观点，为相关研究贡献自己的一点力量。1.1.2毕业设计目的毕业设计是培养学生综合运用本科理论、专业知识和基本技能，提高分析和解决实际问题的能力，这些都是科学研究工作和专业工程技术工作的基础训练。由于我本次设计的题目是氧枪提升机构的设计，因此和同组同学多次随老师去到鞍山热工仪表厂进行学习和研究，同时对相关资料参考和数据的计算都对我的设计有很大的帮助。通过毕业设计可以巩固我这四年来所学的专业知识，学习设计一般专业设备的方法和步骤，并熟练掌握设计的基本技能，如计算、计算机绘图和学习使用设计资料、手册、标和规范等。1.2转炉氧枪系统介绍1.2.1我国氧气转炉炼钢的现状进入新世纪以来，中国氧气转炉钢产量每年都以20006000万t的速度递增，2004年氧气转炉钢产量首次突破2亿t，2005年达3亿t，这种史无前例的增长，成为中国年产钢连续突破2亿t、3亿t的关键因素，也使世界年产钢在新世纪初连续突破9亿t、10亿t和11亿t。这一阶段的重要标志转炉大型化的趋势十分明显，基本上可以立足于自设计、制造，转炉平均吨位增加了1倍多。转炉溅渣护炉复吹长寿技术成为系列化，底吹透气元件不更换，100复吹的大中型转炉炉龄基本上可以超过10000炉，许多已超过20000炉，最高达30368炉，成为世界上独树一帜的氧气转炉炼钢技术。这一时期，加快了高效率、低成本的洁净钢生产平台建设速度，加上转炉计算机动态自动控制水平的提高，氧气转炉炼钢几乎覆盖了所有品种。宝钢、鞍钢、武钢等企业都具备了生产各类高强、高韧性、耐蚀、耐候、耐火、抗震用钢批量生产，国内轿车用钢整车供货，市场占有率超过65。这一时期最大的亮点应当是高炉一氧气转炉一薄板坯连铸连轧紧凑型流程成功嫁接优化，炼钢技术得到了丰富和提升，并迅速地走在世界前列。唐钢成为世界上首个产量超过300万吨/年的紧凑流程生产线 。除珠江钢厂外中国10条紧凑流程生产线中有9条是配合转炉的紧凑流程生产线，产能占世界全部紧凑流程生产线的1/3，包括管线、双相、高强、耐候、微合金汽车和机械用高强钢板在内的优质钢种在紧凑流程生产线上不断批量生产。应当指出的是，氧气转炉炼钢的高生产率代表了工艺、装备、质量的稳定性，也是技术水平提高的显著标志。1.2.2 氧气转炉炼钢技术展望在新世纪较长时间里，中国氧气转炉炼钢仍将是产量占绝对优势的炼钢方法，因而，它将是继续研究与开发的重点。（1） 转炉大型化和流程优化中国钢铁产业发展政策明确规定新建转炉必须120 t。一方面将全力推进转炉大型化的进程，加快淘汰落后的小转炉，另一方面则将更理性地研究转炉大型化的合理炉容问题。殷瑞钰院士呼吁研究钢铁联合企业各工序的界面技术，树立转炉设计动态有序地理顺衔接匹配关系，做到全流程优化的思路，反对各工序能力简单叠加（2） 转炉高效化为了提高转炉作业效率，降低生产成本，如何进一步缩短转炉冶炼周期一直是各钢厂研究的课题。其中，转炉采用“三脱”铁水少渣冶炼，纯吹炼时间可以缩短35 min，采用直接出钢技术可以缩短转炉停吹到出钢的镇静时间23 min。日本住友金属和歌山新炼钢厂通过改造，铁水全部采用KR搅拌法脱硫，经过专用脱磷转炉进行全量铁水脱磷处理，然后，再到脱碳转炉进行脱碳升温。脱磷转炉和脱碳转炉冶炼周期只有20 min，其中纯吹氧时间只有9 min，2座公称容量210 t脱碳转炉(2吹1)年产钢400万t以上，实现了转炉高效化。该模式对于新建钢厂和老厂改造均有借鉴作用。（3） 钢水洁净化用户对钢材质量要求的不断提高促使炼钢技术的发展，其中纯净钢生产技术越来越受到钢厂的重视。宝钢从20世纪90年代初期就开始研究纯净钢生产技术，经过十几年开发，目前已拥有完善的纯净钢炼钢技术。采用该技术生产的纯净管线钢和IF钢在不同阶段达到的纯净度水平如表3所示，在2004年进行的批量超纯净管线钢生产试验中，S，P，0，N，H元素的总含量最小达到7110。除了对钢水杂质元素控制外，还要对钢水的夹杂物进行控制，特别是氧化物夹杂。复吹转炉可以明显降低转炉终点游离氧含量，减少氧化物夹杂的生成。因此，转炉复吹技术的开发和应用，对于从源头上减少夹杂物有着重要作用。（4） 控制模型化中国钢铁产品的质量稳定性不够，其原因有很多，但转炉靠人工操作引起波动大是其主要原因。随着计算机技术的迅猛发展，炼钢模型的开发和利用不断进步。目前，中国大部分转炉实现了模型控制。转炉模型主要有转炉静态和动态模型、转炉自动吹炼模型、转炉合金模型等。模型的应用对生产操作的稳定、提高劳动生产率、减少质量波动等起着促进作用。因此，有必要继续优化、完善冶金模型，进一步提高模型控制精度，全面推进大、中型转炉的全自动不倒炉炼钢技术，进行智能型转炉炼钢。（5） 资源综合利用化改变原有炼钢过程产生大量废弃物的概念，将炼钢过程产生的液态、固态和气态的物质定义为炼钢过程副产品加以利用。1.2.3氧枪系统的简介（1）下图为氧枪的工作流程：图1.1氧枪工作流程图（2）氧枪标尺滑轮和下枪管使用周期短, 很大程度上影响了生产; 氮风座封火不严, 产生了较大的安全隐患。（3） 生产节奏加快, 导致氧枪小车负荷太重, 坠枪事件发生频率变大。（4）氧压增加, 溅渣护炉枪位变低, 使供氧管和供水管与地面接触的机会增加, 发生氧管和水管崩裂现象。1.3 氧枪系统存在的问题及改造方案和措施1.3.1 氧枪小车氧枪小车按运动方向分为横移小车和升降小车,横移小车的作用是实现氧枪在左右两个备用位与吹炼位之间的换位; 而升降小车的作用是使氧枪在升、降的过程中完成吹炼和溅渣补炉。所以氧枪小车的好坏直接影响到氧枪的动作, 很显然会影响到生产。分析氧枪小车事故原因, 几乎98%的事故都是因为小车的严重变形和升降小车导轮在行进过程中突然脱落造成的。1.3.2 小车变形氧枪小车变形会打破小车的运动平衡性, 导致升降小车在固定的轨道中运行的摩擦力增大, 在小车上升的过程中, 钢丝绳的张力增加, 在强制向上提枪的时候, 会因张力太大而拉断钢丝绳, 出现坠枪事故; 同时横移小车向下的拉力增加, 多次后必然会造成横移小车变形。在升降小车下降的过程中, 也会因摩擦力太大而使小车下降的速度减慢, 这样就会使小车下降速度与钢丝绳滚筒转动速度不同步, 造成钢丝绳脱槽, 如果再次上移, 钢丝绳会因张力瞬间加大而突然断裂, 也会造成坠枪事故和损坏横移小车。1.3.3 升降小车导轮脱落升降小车在运行后期, 导轮会经常脱落, 主要原因是导轮轴向限位设计不合理。原来的轴向限位是用一个弹簧钢卡子固定在轴端, 这样, 在导轮长期的运行过程中, 弹簧钢卡子会因塑性变形而脱落, 导轮失去了轴向限位, 工作时间过长后, 导轮就会脱落。升降小车上下运动的过程中,如果导轮脱落, 就会发生卡车事件, 这样小车在轨道里的摩擦力增加, 钢丝绳的张力会突然加大, 导致钢丝绳断裂, 出现坠枪和钢丝绳脱槽事故。针对以上设备缺陷进行改造和优化, 首先对氧枪小车进行矫正加固, 减小或消除变形, 同时淘汰变形太严重的小车。其次, 在原有的基础上, 把钢卡子定位改成挡片定位, 即用螺丝把直径大于轴的挡片固定在轴端起到轴向定位的作用; 还制定了严格的设备维护制度, 坚持设备的巡、点检, 搞好润滑。1.3.4 氧枪枪体氧枪枪体的主要问题是粘钢、粘渣和烧枪现象严重, 潜在隐患大, 换枪频繁。事故原因主要有以下几点: 转炉原设计装入量过小, 不适应现在的生产需求( 吹炼容易发生喷溅) ; 吹炼枪位不合理; 氧枪喷头选用不合理; 氧枪冷却效果不好; 氧枪制作质量不好。1.4 氧枪系统的优化氧枪系统经过改造与优化后, 整个系统基本上趋于免检状态, 既满足了生产, 又消除了隐患, 保障了生产安全, 还在很大程度上节约了成本, 最主要的是产生了巨大的经济效益, 减轻了职工劳动强度。整个系统的改造与优化方法还为以后的高效生产提供了经验。通过调研氧枪系统存在的问题, 如: 氧枪小车变形、升降小车导轮脱落; 氧枪枪体粘渣、粘钢和烧枪严重、换枪频繁; 氮风座与氧枪氮风帽配合不能防止氧枪口冒火; 氧枪标尺数字显示不真实; 氧气调节阀调节氧枪氧气流量不能满足氧枪吹炼要求; 氧枪防坠落装置关键部件座簧失效等确定准确, 改造方案针对性强。根据氧枪系统存在的问题和改造方案的确定,使措施得力.解决了氧枪系统系列问题。既消除了设备隐患, 保障了安全生产, 又满足了生产要求。细致具体地总结了在日常的炼钢氧枪系统设备检修、维护及改造和优化后的一些好的做法, 特别是氧枪系统运行工艺技术参数选择制定、氧枪系统部分设备的重新设计方案和氧枪系统安全生产。 2.整体方案评述2.1.系统方案比较 当前国内外氧枪升降装置的基本形式都相同，即：采用起重卷扬机来升降氧枪。所不同的是，氧枪升降是直接由卷扬机带动，还是借重锤带动。借重锤带动的氧枪，工作氧枪和备用氧枪公用一套卷扬装置。所以氧枪升降装置按有无重锤又可分为：重锤提升式和无重锤提升式两种。按装置数量又可分为：单升降传动装置和双升降传动装置两种。 双升降传动装置与单升降传动装置相比，备用能力大，在一台卷扬设备损坏，离开工作位置检修时，另一台立即可以投入工作，保证正常生产。但多一套设备，并且两套设备都需装设在横移小车上，引起横移驱动机构负荷加大。同时，在传动中不适宜应用平衡重锤，这样，传动电动机的工作负荷增大，在事故断电时，必须用风动马达将氧枪提出炉外，因而又增加了一套压气机设备。 用单升降传动装置的主要优点是设备利用率提高。可以采用平衡重锤，减轻电动机负荷，当发生停电事故时可借平衡锤自动提枪，因此设备费用较低。但需要一套吊挂氧枪的吊具。生产中，曾发生过多次由于吊具失灵将氧枪掉入炉内的事故。所以，单升降传动装置不如双升降传动装置安全可靠。 氧枪的升降通常采用卷筒-钢绳托动升降小车；也有采用链轮-链条托动的。采用链轮-链条传动可使氧枪做强迫下降，防止由于小车卡轨或氧枪插入孔处阻塞而引起的故障。但由于链条在制造成本、安全可靠性等方面均不及钢丝绳，故未被普遍采用。综上，使用卷筒-钢绳托动升降小车，选择双升降传动装置的方案。2.2.传动系统氧枪提升机构卷扬装置由电动机、联轴器、减速器、主令控制器和卷筒组成，如图2.1所示。本方案由电机驱动，通过减速器带动卷筒装置转动，再由卷筒带动钢丝绳起到对升降小车调整升降的作用。1 减速器；2卷筒；3联轴器；4卷筒；5主令控制器图2.1氧枪提升机构卷扬装置示意简图2.2.1电机直流电机的优点是响应快速、有较大的起动转矩、从零转速至额定转速具备可提供额定转矩的性能，能承受频繁的冲击性负载。但直流电机也有其缺点，较交流电机相比结构复杂，制造成本高，维护工作量大，使用场合也受到限制。采用交流电机驱动，中间需要一个变速箱，一个齿轮座。采用这传动方式的优点是：设备投资少,配套容易，使用和维护比用直流电机简便，缺点是：传动装置需要增加专门的变速箱，交流电动机分为异步电动机和同步电动机两类。异步电动机按照定子相数的不同分为单相异步电动机、两相异步电动机和三相异步电动机。三相异步电动机结构简单，运行可靠，成本低廉等。综合考虑，该运行机构采用交流电动机变频调速三相异步电动机，该电机有较高的机械强度和过载能力，转动惯量小，适合频繁快速启动及反转频繁的制动场合。2.2.2 联轴器联轴器的种类很多，无弹性元件的挠性联轴器，如十字滑块联轴器、滑块联轴器、齿式联轴器、滚子链联轴器；有弹性元件的挠性联轴器，如弹性套柱销联轴器、弹性柱销联轴器、星形弹性联轴器、梅花形弹性联轴器、轮胎式联轴器、膜片联轴器。无弹性元件的挠性联轴器因具有挠性，故可补偿两轴的相对位移。但因无弹性元件，故不能缓冲减振。有弹性元件的挠性联轴器因装有弹性元件，不仅可以补偿两轴间的相对位移，而且具有缓冲减振的能力，制造弹性元件的材料有非金属和金属两种。非金属有橡胶、塑料等，其特点为质量小，价格便宜，有良好的弹性滞后性能，因而减振能力强。金属材料制成的弹性元件(主要为各种弹簧)则强度高、尺寸小而寿命较长。综上所述本设计选用弹性注销联轴器。2.2.3制动器机械式制动器具有减速、停止（保持停止状态）和支持（制动时能支持物种）等功能。制动器按工作状态分为常闭式和常开式。常开式即靠弹簧或重力使其经常处于抱闸状态，机械设备工作时松闸（如卷扬机起重机等）。常开式制动器常处于松闸状态（如靠弹簧松闸）抱闸时需施加外力（如运输车辆和起升机构等，这类机构需控制制动转矩的大小以便减速、停车）。为了减小制动器的尺寸并以较小的制动转矩达到制动的目的，常将制动器安装在高速轴上。某些安全制动器则安装在低速轴的卷筒或绳轮上，可防止系统主轴至电动机间的各环节断轴时发生意外事故（如矿井卷扬机）。 制动器主要由制动架、制动元件和驱动元件构成。 氧枪提升机构所用制动器属轧钢机械范围，且用于操作7021200次/h的场合，因此可选用液压块式制动器，该制动器动作稍慢、工作平稳、噪声小、寿命长，尺寸小质量轻，不易漏油，省电，但无之流型防爆困难。2.2.4卷筒 卷筒装置是根据具体生产情况，进行设计的，需要设计包括卷筒直径、卷筒长度绳槽深度及卷筒厚度等参数,其中绳槽的设计需结合钢丝绳的具体尺寸进行设计。并且要求进行力的校核，分析剪力与弯矩图通过计算进行比照所设计卷筒是否合格。2.2.5减速机减速器是原动机和工作机之间的独立的闭式传动装置，用来降低转速和增大转矩，以满足工作需要，在某些场合也用来增速，称为增速器。 选用减速器时应根据工作机的选用条件，技术参数，动力机的性能，经济性等因素，比较不同类型、品种减速器的外廓尺寸，传动效率，承载能力，质量，价格等，选择最适合的减速器。为了降速同时提高输出扭矩，扭矩输出比例按电机输出乘减速比，同时降低了负载的惯量，惯量的减少为减速比的平方。综合考虑，该主传动系统采用的是一台三级传动齿轮减速机。其中减速机的齿轮为中硬齿面，分配箱的齿轮为硬齿面。齿面润滑采用稀油循环润滑。3 氧枪提升机构参数计算3.1 原始数据氧枪提升机构主要部件质量参数 （1）氧枪重量： =2200kg（2）小车重量： =1450kg（3）氧气、水重量 : =500kg（4）渣重量 : = 1500kg（5）金属软管重量: =350kg3.2 提升拉力的计算小车在竖直导轨上运行，小车后导向轮与导轨接触产生相对作用力，如图3.1所示导轨与升降小车各车轮的相互作用力图3.1升降小车后导向轮受力分析如上图所示，由于金属软管作用，使得车轮与轨道间有水平方向的作用力，对D点取矩 ： (3.1) (3.2) 求得 钢丝绳拉力；小车上除去自重（包括渣重、氧枪重量、金属软管中及氧气重）；氧枪到2点的水平距离；升降小车重心到2点的水平距离 图3.2小车侧向轮受力析式中 对1点取矩 : (3.3) 对竖直方向 ： （3.4） 又由 : （3.5） （3.6）式中 升降后导向轮竖直方向的总摩擦力； 升降小车侧轮摩擦力其中的由文献2，公式4.34有： （3.7）式中 （mm） 轴颈摩擦系数 (滑动轴承)（一般取）综上可求得滑动摩擦系数 ，钢丝绳的总拉力 4.钢丝绳滑轮及电动机的选择4.1 钢丝绳的选择 因为滑轮组倍率为2，且为滑动轴承，由文献2，式3.17c取滑轮效率为： (4.1)计算钢丝绳的最大静拉力,由文献2，公式3.17 : (4.2)= =由文献6,表8-1-8，选取安全系数，选择系数,又由文献6，式8-1-1 : (4.3)求得 查得此钢丝绳的公称抗拉强度为1550，同时查文献6,表2.1.4，得钢丝绳的最小断面拉力为，且满足： （4.4） 选择钢丝绳型号为：4.2 确定滑轮主要尺寸（1）滑轮槽底半径由文献5，图8-1-3 ： （4.5） 取（2）滑轮直径:由文献5，表8-1-54 滑轮直径： （4.6）选取，取（3）绳槽两侧夹角: （4.7） 一般为，此处取 4.3电动机的选择与校核4.3.1电机选择计算稳定运行功率：总效率 : （4.8）由文献7，式16.13: (4.9) = 式中 小车升降速度 初选电机类型为YTSZ280-8，由文献7，表16-106因此选取电动机 ： 电机功率为 ， 额定转速为 。 4.3.2.电动机发热校核由参考文献4，75页按照等效功率法求得：当时，所需的等效功率： （4.10）式中 工作类型系数，由参考文献1表64查得 =0.75； 系数，根据值查得，由参考文献1查得当=0.1=0.87。带入公式3.4得： 由以上计算结果可知，初选电动机能满足发热条件，即 5. 传动系统重要装置的选择与设计5.1 标准减速器的选择5.1.1 选用减速器的额定功率 由文献7，表15-2-8得,选用启动系数和可靠度系数,查文献7，表15-2-9，及文献7，表15-2-10得到 。按文献7，式15-2-1算出功率 ： (5.1)式中 计算功率，kW载荷功率, kW工况系数（即使用系数）启动系数可靠度系数为满足减速器的机械强度，要求,由文献7,表15-2-5查得公称输入功率 ,再查文献7，表15-2-5 ，因此满足要求:初选 ZLY280 , ,5.1.2 校核热平衡许用应力 查文献7，表15-2-117，表15-2-13得 ：=1.35，按文献7，公式15-2-2计算得出热平衡许用功率： （5.2） = =66.85 式中 环境温度系数载荷率系数公称利用率系数查文献7，表15-2-7 ，对于ZLY280型，查得减速器的热功率，因此可选定ZLY280型减速器。5.2 卷筒的设计5.2.1卷筒参数计算（1）卷筒的名义直径 由文献5，表8-1-53 ： （5.3） 与机构工作级别和钢丝绳结构有关的系数（2）绳槽节距 ： （5.4） 取。表5.1工作等级系数参照表机构工作等级卷筒滑轮机构工作等级卷筒滑轮M1-M31416M62022.4M41618M722.425M51820M82528注：1.采用不旋转钢丝绳时，h值应按比机构工作等级高一级的值选定。2.对于流动式起重机，建议卷筒h值取16及滑轮 h值取18.3.平衡滑轮的直径，对于桥式类型起重机取值与D相同；对于闭架式起重机取之不小于D的0.6倍。（3）绳槽半径： (5.5) 取 =（4）绳槽深度： (5.6) 取 （5）卷筒厚度： (5.7)取 （6） 卷筒长度: (5.8) 中间光滑部分长度，根据钢丝绳允许偏斜角确定固定绳尾所需长度有绳槽部分的长度图5.1卷筒各部分长度根据以上计算，所设计卷筒直径为500mm,卷筒长度为950mm,卷筒壁厚为22.5mm,绳槽螺距为20mm.5.2.2卷筒强度计算由于, (5.9) =式中 钢丝绳所受的最大拉力绳槽的螺距由于卷筒竖直方向有力的作用，剪力弯矩图如图5.2所示 图5.25 卷筒剪力弯矩图最大弯矩发生在两钢丝绳之间部分，即卷筒中间光滑部分 最大弯矩 ： （5.10） 卷筒的断面系数： (5.11) = =式中 卷筒外径，取得 卷筒内径， 由文献1，式4.5.8可得： （5.12） 由文献1，式4.5.9合成应力为： （5.13） 由于，所以设计卷筒满足要求。5.3键的选择与校核 键的选择包括类型选择和尺寸选择两个方面，键的类型应根据键联接的结构特点、使用要求和工作条件来选择；键的尺寸则按符合标准规格和强度要求来取定。根据上面分析，可知选取圆头普通平键（A型）。由于，根据文献5，表4-3-18查得键的截面尺寸为，键长为。轴上传递的扭矩: 由文献4，式6-1得 （5.14）键与键槽的接触高度， 建的工作长度， 健、轴、轮毂中最弱材料的许用挤压应力，由文献4，表6-2 得= 120MPa 150MPa 故所选的键符合要求。5.4联轴器的选择5.4.1联轴器载荷计算计算公称转矩： （5.15） 由文献4，表4-1查得,又由文献4，式4-1得计算转矩为： （5.16） 5.4.2联轴器型号选择从文献6中查得选用联轴器型号为：其许用，故所选联轴器符合要求。5.5制动器的选择垂直载荷对载荷轴的转矩： （5.17） 换算到制动轴上的载荷转矩： （5.18） 选取由文献6，表5-4-2得制动转矩： （5.19） 由文献6,表5-4-3制动安全系数表如表5.3所示表5.3 制动安全系数S推荐表设备类型S备注矿井提升机3起重机械的起升机构驱动形式机构工作等级人力驱动M1(轻级)1.5JC值=15%M1 M2M3M4(轻级)1.5JC值=15%M5（中级）1.75JC值=25%M6M7（重级）2.0JC值=40%M8(特重级)2.5JC值=60%双制动中的每台制动机1.25对易燃、易爆、铁水包等重物品的起升机构的制动机必需使用两台制动器式中 卷筒外径保证重物可靠悬吊的制动安全系数制动轴到载荷轴的传动比：从制动轴到载荷轴的机械效率由上计算所结合查文献6，表5-4-16，选择制动器型号YWZ400/456钢绳拉力传感装置和防坠落装置6.1拉力传感装置图6.1钢绳拉力传感装置防坠落装置钢绳拉力传感装置是氧枪提升系统的保护装置，通过测力传感器的数据显示，来判断是否超重。装置由测力传感装置、销、吊板、轴套等部件组装而成，安装时需调整两钢丝绳所受拉力，误差1%; 使用过程中应定期检查，以保持两钢丝绳张力一致；钢丝绳夹应把夹座扣在钢丝绳的工作端上。U形螺栓扣在钢丝绳的段上。钢丝绳夹不得在钢丝绳上交替布置。装置传感器形式为电桥电，它把电阻片的电阻变化率R/R转换成电压输出，然后提供给放大电路放大后进行测量，测量精确。由于电桥输出端接有放大器时，由于放大器的输入阻抗很高，所以可以认为电桥的负载电阻为无穷大，因此电桥以电压的形式输出。输出电压即为电桥输出端的开路电压。该套装置为称重传感器系列，传感器采用悬臂剪切结构，具有测量精度高、防尘好、安装容易、使用方便等特点， 一般以用于应用领域：各种电子汽车衡、单轨吊称、料斗称等。传感器结构如图6.2所示。图6.2侧力传感器6.2 防坠落装置6.2.1工作原理氧枪升降机构的安全运行直接影响转炉的安全和作业率。氧枪升降小车的卷扬钢绳易出现过断裂,造成氧枪坠落事故,转炉被迫停炉,所幸未造成人员伤亡。这种现象在其他钢厂时常出现,必须引起重视并加以改进。经对原装置结构的分析、论证可知:其发生事故的主要原因在于当钢绳意外断裂时,安全防落制动装置往不能自动打开,小车伴随着氧枪自由落体,直到枪体插入转炉钢水中造成事故。为解决上述问题,我们设计了楔块式瞬时安全钳,防止氧枪坠落。图6.3氧枪防坠落装置6.2.2 楔块式瞬时安全钳装置该装置的工作原理为(参见图6.1) :当氧枪升降台车正常工作时弹簧处于压缩状态,一旦钢绳断裂,滑轮组框架将对弹簧解除约束。这时弹簧将在无外力下恢复原状,在弹簧复原的过程中,释放了一个较大的变形力,该力通过连杆机构传给了制动器上的楔形铁,迫使楔形铁向上移动。而该楔形铁的上移,受钳形楔铁的制约。迫使与固定垂直滑道接触的楔形铁上的摩擦块向固定垂直滑道的轨道面上传递一个正压力,当楔形铁产生的正压力足以克服下滑氧枪小车的重力时,氧枪小车停止坠落,就完全可以解决坠枪问题了。设计过程中应注意的问题：一般升降导轨采用Q235 钢板焊接成型,要保证氧枪升降小车在钢绳拉断时能迅速制停,必须注意以下几点:(1) 承载能力。安全装置的承载能力必须大于或等于氧枪升降小车的最大载荷。(2) 导轨间隙。安全钳与导轨的间隙为1155mm。(3) 速度。安全钳对升降小车开始制动的瞬间,其小车速度应限制在0165m/ s 以下。(4)楔块材料。升降小车楔块一般选铸铁,当选用软质合金材料或工程塑料时,可以选择小间隙。(5) 导轨质量。导轨加工和安装质量对安全装置的正常使用影响很大。必须保证加工精度和安装精度。(6) 安装与维修。应严格按照图纸要求安装,环境中的灰尘、水气对钳体表面腐蚀很大,应定期检修更换。7传动系统的润滑润滑在机械传动中和设备保养中均起着重要作用，润滑能影响到设备性能、精密和寿命。对企业的在用设备，按技术规范的要求，正确选用各类润滑材料，并按规定的润滑时间、部位、数量进行润滑，以降低摩擦、减少磨损，从而保证设备的正常运行、延长设备寿命、降低能耗、防止污染，达到提高经济效益的目的。因此，搞好设备的润滑工作是企业设备管理中不可忽视的环节。润滑的作用一般可归结为：控制摩擦、减少磨损、降温冷却、可防止摩擦面锈蚀、冲洗作用、密封作用、减振作用（阻尼振动）等。润滑的这些作用是互相依存、互相影响的。如不能有效地减少摩擦和磨损，就会产生大量的摩擦热，迅速破坏摩擦表面和润滑介质本身，这就是摩擦时缺油会出现润滑故障的原因。7.1润滑方法常用的润滑方法有：手工加脂润滑、集中压力供纸润滑、手工加油润滑、滴油润滑、油杯油盘润滑、油雾润滑、循环润滑等。7.2润滑系统的选择原则在设计润滑系统时，应对机械设备各部分的润滑要求作全面的分析，确定所使用润滑剂的品种，尽量减少润滑剂和润滑装置的类别在保证主要总值件的良好润滑条件下，综合考虑其他润滑点的润滑，要保证润滑质量 应使润滑系统既满足设备运转中对润滑的需要，又应与设备的工况条件和使用环境相适应，以免产生不适当的摩擦、温度、噪声及过早的失效。 应使润滑系统供送的油保持清洁，防止外界尘屑等的侵入造成污染、损伤摩擦表面，提高使用中的可靠性。 复杂润滑系统的主要元件如泵、分配阀、过滤器等应适当地组合在一起并尽可能标准化，便于接近进行维护、清洗，降低设备运转与维修、保养费用，防止发生人身、设备安全事故。 在选择润滑系统时，要注意该系统自动化程度和可靠性，注意装设指示、报警和工况监控装置，预测和防止早期润滑故障，以提高设备开动率和使用寿命。7.3润滑方式的选择7.3.1减速器的润滑齿轮在传动时，相啮合的齿面间有相对滑动，因此就要发生摩擦和磨损，增加动力消耗，降低传动效率。特别是告诉传动，就更应考虑齿轮的润滑。轮齿啮合面间加注润滑剂，可以避免金属直接接触，减少摩擦损失，还可以散热及防锈蚀。如下介绍减速器选润滑剂时应注意的几个要点：1）通用的闭式齿轮传动，其润滑方法根据齿轮的圆周速度大小而定。当齿轮的圆周速度时，常将大齿轮的轮齿进入油池中进行浸油润滑；当齿轮的圆周速度时，应采用喷油润滑；当齿轮的圆周速度时，喷嘴位于轮齿啮入边或喷出边即可；当齿轮的圆周速度时，喷嘴位于轮齿啮出的一边。2）油池中的油量的多少，取决于此轮传递功率的大小。在此减速器中，由于受齿轮转速等条件的限制，该减速器的齿轮和轴承均采用喷油润滑的方式，采用中负荷工业齿轮油（GB 5903-1995）具体牌号为150。7.3.2轴承的润滑润滑对于轴承具有重要意义，轴承中的润滑剂不仅可以降低摩擦阻力，还可以起着散热、减小接触应力、吸收振动、防止锈蚀等的作用。轴承常用的润滑方式有油润滑及脂润滑两种，此外也有固体润滑剂润滑的。选用哪一类润滑方式，这与轴承的速度有关，一般用滚动轴承的值（为滚动轴承内径，；为轴承转速，）表示轴承速度的大小。由于矫直辊轴承采用调心辊子轴承，经查轴承手册