拉矫机说明书讲解

1、安徽工业大学工商学院毕业设计（论文）说明书专 业 机械设计及其自动化班级机械1042班姓名高雷学号101841076指导教师苏荭二O四年六月四日安徽工业大学工商学院毕业设计（论文）任务书课题名称方坯连铸机拉矫机的设计计算学 院 安徽工业大学工商学院专业班级 机械设计制造及其自动化姓名 高雷学号101841076毕业设计（论文）的主要内容及要求：1. 资料收集、整理2. 方坯连铸机总体设计及计算3. 方坯连铸机拉矫机性能参数计算及结构设计4. 针对某些问题分析原因，提出改进措施5. 图纸要求：拉矫机总装图2张，部装图2张，零件图若干。要求出图量为4张A1，其中手工绘制一张部装图6. 说明书正文1

2、万字以上7. 外文资料的译文不少于3000汉字指导教师签字：日期：年 月 日摘要连铸即为连续铸钢的简称。在钢铁厂生产各类钢铁产品过程中，使用钢水凝固成 型有两种方法：传统的模铸法和连续铸钢法。而在二十世纪五十年代在欧美国家出现 的连铸技术是一项把钢水直接浇注成形的先进技术， 连铸技术具有大幅提高金属收得 率和铸坯质量，节约能源等显著优势。本文主要介绍了方坯连铸机的优越性以及发展 状况，并对方坯连铸拉矫设备的种类进行了描述。 本文主要的研究对象是方坯连铸机 拉矫机，如果要确定其工艺参数，必须要先确定方坯连铸机在工作过程中的相关工艺 参数，因此本文首先研究了方坯连铸机的相关工艺参数。 在确定了方坯

3、连铸机的相关 参数后，为接下来研究拉矫设备提供了许多理论依据。对于方坯连铸拉矫设备的研究主要是根据连铸设备中的各部分所受的力以及拉 矫机在工作过程中的力能参数，对其进行结构设计，对主要的零部件进行受力分析和 强度计算校核，并针对原设备制造、维护方面的薄弱环节加以改进。关键词：连续铸造拉矫机强度计算校核ABSTRACTCon ti nu ous cast ing and continu ous cast ing is short .In the steel mills produce various kinds of steel products during the solidificatio

4、n of molten steel molding using two methods:The traditional molding method and the continuous cast ing method.The continu ous casti ng tech no logy in the 1950s in the Un ited States and Europe is the emerge nee of an adva need tech no logy forming the direct casti ng of molte n steel, metal cast in

5、g tech no logy has greatly improved yield and casting quality, energy conservation and other significant advantages.This paper describes the adva ntages and developme nt of billet continu ous casti ng machi ne, billet caster and pull kind of straighte ning devices are described.This is the main obje

6、ct of study billet caster straightening machine, if you want to determine the process parameters, you must first determ ine the releva nt process parameters billet caster in the work process, and therefore this paper studied the billet caster the releva nt process parameters .In determ ining the par

7、ameters of the billet caster, tension leveler equipme nt for the n ext study provides a theoretical basis for many.For the study billet caster pull straightening equipment is mainly based on the continuous casting equipment as well as various parts of the force in the work force straightening machin

8、e can process parameters,Its structural design,The main components of the stress analysis and strength calculation check, and for orig inal equipme nt manu facturers andmaintenanceaspects to improveweak nesses.Keyword: Continuous castingStraighte ning mach ineStren gth calculati onCheck ing目录摘要IIABS

9、TRACT III第1章绪论11.1 连续铸钢的优越性 11.2国外连铸的发展情况 11.3我国小方坯连铸的发展情况 21.4小方坯连铸机生产工艺与主要设备描述 3第2章方案的确定42.1方案一：刚性引锭杆用拉矫机 42.1.1 二辊分别传动自矫直式拉矫机 52.1.2集中传动的三辊拉轿机52.1.3集中传动的五辊拉矫机62.2方案二：挠性引锭杆用拉矫机 72.2.1 上辊传动组合式拉矫机72.2.2整体机架上辊传动五辊式拉矫机 82.2.3整体机架下辊传动五辊式拉矫机 92.2.4下辊传动的六辊式拉矫机 92.3确定方案102.4原始数据11第3章方坯连铸机主要工艺参数的确定 123.1拉速

10、的确定123.2冶金长度的计算123.3连铸机流数的确定 123.3.1钢包允许的最大浇注时间 133.4连铸机的生产能力计算133.5弧形连铸机弧形半径的计算 14第 4章 拉矫机相关参数的计算 154.1小方坯连铸机的拉坯阻力 154.1.1 铸坯在结晶器内的摩擦阻力 154.1.2铸坯通过二冷区的阻力 154.1.3 计算推动铸坯使之完成矫直功的力 164.1.4 拉矫机各运动部件的摩擦阻力 174.2装引锭杆时拉矫机的阻力及功率 194.2.1引锭杆进入结晶器时的阻力 194.2.2 引锭杆在二冷区内的阻力 194.2.3拉矫机各个运动部件摩擦阻力 194.3电动机类型的选择20第5章

11、二级减速器设计215.1分配传动比215.2二级减速器蜗轮蜗杆减速器的设计计算 21521选择蜗杆类型确定中心距 215.2.2 基本参数的选择215.2.3几何尺寸计算225.3减速器的维护与润滑255.3.1 减速器的维护 255.3.2减速器的润滑255.3.2.1 润滑要求255.3.2.2润滑方式25第6章驱动辊的设计校核266.1求出轴上的功率 P转速n和转矩T276.2按弯扭合成强度条件计算 276.2.1 轴上受力分析276.2.2 求出各支承处的水平支反力 Fnh和垂直反力Fnv 286.2.3 作弯矩和扭矩图 306.2.4按弯扭合成应力校核轴的强度 31第7章轴承的校核3

12、2第8章原设备制造、维护方面的薄弱环节及改进措施 33总结34致谢35参考文献37第1章绪论1.1 连续铸钢的优越性:连铸过程是在连续状态下，钢液释放显热和潜热，并逐渐凝固成一定形状铸坯的工艺过程。钢在这种由液态向固态转变过程中，体系内存在有动量、热量和质量的传输过程，存在相变、外力和应力引起的变形等过程，所有这些过程均十分复杂，往往 耦合进行或相互影响。与模一初轧开坯工艺相比，连铸工艺具有如下优点：1）简化了铸坯生产的工艺流程，省去了模铸工艺的脱模、整模、钢锭均热和开坯 工序。流程基建投资可节省40%，占地面积可减少30%，操作费用可节省40%，耐 火材料的消耗可减少15%。2）提高了金属收

13、得率，集中表现在两方面一是大幅度减少了钢坯的切头切尾损失；二是可生产出的铸坯最接近最终产品形状，省去了模铸工艺的加热开坯工序， 减少金属损失。总体讲，连铸造工艺相对模铸工艺可提高金属收得率约9%。3）降低了生产过程能耗，采用连铸工艺，可省去钢锭开坯均热炉的燃动力消耗， 可节省能耗1/41/2。4 ）提高了生产过程的机械化、自动化水平，节省了劳动力，为提高劳动生产率 创造了有利条件，并可进行企业的现代化管理升级。1.2 国外连铸的发展情况1 ）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 钢铁工厂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

14、产环节发展水平的综合体现。（1）目前国外的常规连铸生产已趋成熟，连铸机 的作业率普遍大于80%，大型板坯连铸机连铸约100200万t钢才漏钢一次，已基 本可生产无缺陷铸坯（包括合金钢）。而中国连铸机生产稳定性较差，事故相对较多， 作业率还偏低，铸坯质量还有一定的差距。2）近终形连铸连轧技术在国外已产业化或加快产业化步伐。目前，国外已投产和在建中的薄板坯连铸连轧生产线约有 50多套，薄带连铸已建多台工业试验机组，预 计不久将实现产业化。而中国还处于起步阶段。3 ）国外高效连铸技术进一步发展。国外低碳板坯速普遍大于2m/min，最高可达3.0m/min ； 130m材130mn和150mrhC 1

15、50mm（氐碳方坯最大2连铸生产设备。4 ）连铸机的发展大致经历了立式一立弯式一弧形一超低头形一水平等几个阶段。 每次新机型的出现，说明了技术的进步。但每种机型都各有其特点，有它的最适应的 范围，还没有一种机型完全取代其它机型的趋势。目前，连铸机除满足产量要求外， 从生产率、铸坯品种质量、铸坯断面、降低连铸机高度、节省基建和设备投资等方面综合分析，以弧形连铸机较为优越，它是应用的主要机型。但板坯连铸机的总趋向是 用直弧型替代弧型，以消除可减轻铸坯内弧侧夹杂物积聚问题。 据悉，日本NKK已将 所有板坯连铸机改为直弧型。连铸生产所用设备通常可分为主体设备和辅助设备两大部分。主体设备主要包 括：1）

16、浇铸设备一钢包运输设备、中间包及中间包小车或旋转台；2）结晶器及其振动装置；3）二次冷却装置（小方坯连铸机、大方坯连铸机和板坯连铸机有很大差别）；4）拉坯矫直机设备一拉坯机、矫直机、引锭链、脱锭与引锭子链存放装置；5）切割设备一火焰切割机与机械剪切机等。 辅助设备主要包括：1）出坯及精整设备一辊道、 推（拉）钢机、翻钢机、火焰清理机等；2） 工艺设备一中间包烘烤装置、吹氩装置、 脱气装置、保护渣供给与结晶器润滑装置等；3）自动控制与测量仪表一结晶器液面测量与显示系统、过程控制计算机、测温、测重、测长、测速、测压等仪表系统。1.3 我国小方坯连铸的发展情况我国是在炼钢生产中研究、应用连铸技术较早

17、的国家之一。20世纪50年代中期， 当连铸技术在前苏联、英国、意大利、加拿大等国进入工业性试验阶段时，我国即着 手进行试验研究工作。1956 年我国在当时的重工业部钢铁综合研究所建成了直径80 mm的圆坯半连铸试验装置。1957 年在上海钢铁公司中心试验室建成一台高架立式方坯连铸机；1958 年在唐山钢铁厂建成了第一台工业生产的立式连铸机，同年在重庆第三钢 铁厂建成投产一台两机两流，配合 30 t转炉，浇铸175mmX 250mm矩形坯的立式 连铸机。1960 年在唐山钢铁厂建成一机一流，配合 5 t转炉浇铸150mmX 150mm小方 坯的立式连铸机。我国发展的连铸机型大多为立式连铸机，生产

18、效率低。因此，我国 连铸生产的发展极其缓慢，到1978年我国的钢产量为3178万t，其中平炉钢1127 万t,占总产钢量的35.46%,连铸比仅为3.5%。为了改变我国连铸生产发展的落后状况，1974年，我国从原西德施罗德一西马克和 德马克公司引进了 3套弧形板坯连铸机。1980 年，我国又与原西德曼内斯曼一德马克公司签订了引进小方坯连铸设备及 技术转让与合作制造合同，在国内增建一批旨在浇铸90mmX 90mm，120mmX 120 mm及150mmX 150mm供成品轧机一火成材使用的小方坯连铸机。上述即是我国 设备发展情况。随着钢铁工业的发展，我国小方坯连铸生产技术也得到了迅速的发展。 我

19、国钢产 量呈直线增加；连铸机总台数已由1979年的24台增加到1995年的247台，截止1995 年底，我国已经建成投产小方坯连铸机近 200台，能力约为3000万t /年，1995年实际小方坯产量达2500万t以上。现代化转炉（电炉）二次冶金（精炼）连铸三位一体技术的发展推动了我国工业 迅速、稳定的增长。对钢铁工业的节能降耗、提高成材率做出重大贡献。1.4 小方坯连铸机生产工艺与主要设备描述图1.1连铸生产设备如图1是连续铸钢所用的生产设备，实际上是包括在连铸作业线上的一整套机械 设备，通常可分为主体设备和辅助设备两大部分，主体设备包括有：浇铸设备-盛钢桶运载设备中间罐及中间罐小车或旋转台；

20、 结晶器及振动装置，二次冷却支导装置， 如在弧形连铸设备中采用结晶器时， 需设顶弯装置，拉坯矫直设备一一拉矫机、矫直 机、引锭链、脱锭与引锭链存放装置，切割设备一一火焰切割机与机械修剪机，摆布 剪切机步进式剪切机等），辅助设备有：出坯及精准设备一一辊道，（拉）推钢机、翻 钢机、火焰清理机等；工艺性设备一一中间罐烘烤装置、吹氩装置、脱气装置，保护 渣供给与结晶器润滑装置等，自动控制与测量仪表一一结晶器液面测量与显示系统、 过程控制计算机、测量、测重、侧长、测速、测压等仪表系统。在连续助攻的发展过程中，连续铸钢设备连铸机先后出现了立式连铸机， 力弯式 铸钢机（直弧形、全弧形、弧形多点矫直、超低头型

21、）水平式连铸机，如图2所示。图2各种形式连铸机第2章方案的确定2.1方案一：刚性引锭杆用拉矫机刚性引锭杆用拉矫机最大特点是必须有脱引锭头功能，因为刚性引锭杆不可能通 过切割机。由于矫直辊要抬起脱引锭头，则其下辊就没有拉坯功能，所以一般不设后 辊，而拉坯只能靠前面一对辊，必须上下辊都是主动辊。此类拉矫机也可用于挠性引锭杆连铸饥2.1.1二辊分别传动自矫直式拉矫机二辊分别传自矫直式拉矫机是典型的刚性引锭杆用拉矫机。如图2.2 1前面一对拉辊（1、2）自带一套传动装置，包括直流电动机、制动器、减速机等由于位置所 限，上辊直立安装，下辊水平安装，米用液压缸压下，中下辊不传动.辊6只起脱引锭头作用，一般

22、工作中均呈抬起状态。铸坯在脱引锭头后被上辊压下，在切割前因铸坯自重得到矫直。图2.2-1二辊分别传动自矫直式拉矫机1一传动下拉辊；2 一传动上拉辊；3 压下液压缸；4 一机架；5脱引锭压下缸；6 一脱引锭杆辊；7中下辊。2.1.2集中传动的三辊拉轿机这种拉矫讥结构如图2.2 2集中传动装置安装在上部平台上，由直流电动机1、制动器、双出轴减速机2组成，由此传出两支从动轴，连接通往上、下拉辊6、7的万向联轴器3。两拉辊轴装有蜗轮减速机，其蜗杆轴与万向联袖器相接，上拉辊 6与 脱引锭头辊8的支架上均装有压下液压缸1、5，其中液压缸5行程大，以便脱去引 锭头，拉辊装在弧形切点上。远距离安装的集中传动装

23、置，有改善环境条件的优点。 由于采用刚性引锭杆，安装集个传动装置的平台同时也是引锭扦放平时操作引锭仟头部的工作平台I1|f A S图2.2 2集中传动三辊拉矫机1 一直流电动机；2双出轴减速器；3万向接轴；4、5 压下液压缸；6 上拉辊;7下拉辊；8-脱引锭头辊；9-机架。2.1.3集中传动的五辊拉矫机如图2.2-3装置安装在机架6旁，由带冷却风机的直流电动机3传动的三传动轴 减速机2组成，通过万向联轴器传动前部上、下拉辊 4、5并通过联轴器传动脱引锭 头辊1下面的下辊，上拉辊4的压下是通过气缸8及杠杆系统实现.气缸9是用于脱 引锭头的。该讥还设有中下辊 7（无传动）。拉坯辊装在铸机弧形的切点

24、上，传动辊轴 端均装有蜗轮减速机，这种设计减小了主减速机的尺寸，同时也可以减小传动轴的尺 寸。图2.2 3集中传动五辊主动的拉矫饥1一托引定投辊；2 一集中减速机；3直流电动机；4 上拉坯辊;5一下拉坯辊；6 一机架；7 一中下辊；8、9压下气缸2.2方案二：挠性引锭杆用拉矫机2.2.1上辊传动组合式拉矫机这种型式的拉矫机是我国八十年代引进， 广泛应用的一种机型，如图2.1-1共五 辊，两上辊传动，前、后两机架为标准型式，结构均相同，优点是制造方便，备件简 单.这台拉矫机开发了我国小方坯拉矫机设计思路，如用链条传动拉辊，采用气功压下，第一对辊布置在连铸机基本弧切点上。该机缺点是气缸和电机防护较

25、差。但维护 好仍能正常工作，国内仍有不少企业使用这种机型，也不乏使用较好的事例。图2.1 I上辊传动组合式拉矫机1 一立式直流电动机；2 联轴器；3 一齿轮箱；4 一传动链;5上辊；6 一下辊；7； 8 一底座。2.2.2整体机架上辊传动五辊式拉矫机采用上辊传动，拉坯辊布置在铸机弧形切点上，采用卧式直流电动机，如图2.1-2 整个传动装置采用隔热装置保护上辊是通过链条传动。每个上辊设二个压下气缸， 安装在拉矫机下部并有水冷罩防护。其特点是采用整体机架，检修时只需更换辊子及 传动装即可。图2.1- 2整体机架五辊式拉矫机传动装置；2 一上辊；3压下气缸4 一下辊，5 一机架。223整体机架下辊传

26、动五辊式拉矫机该拉矫机采用整体机架，拉坯辊布置在铸机弧形切点上，如图2.1-3，上辊均不传动，只起压紧和矫直作用，每个上辊均有二个压下气缸 （1、4）。该机特点是采用集 中传动，传动装置通过万向联轴器从铸机的两侧远距离传入，再通过链条带动下拉辊5。传动轴有两个位置，表示在多流连铸时传动装青可以错开布置，而后面下辊9是通过链条与前下辊5联结。这种下辊传动的拉矫机值得注意的问题是：下辊拖动铸坯是靠上辊压下力才产生驱动铸坯的摩擦力，因而在矫直辊下面的下辊，只有在矫直辊 克服铸坯的矫直反力后，才能产生驱动铸坯的摩擦力。所以气缸压在上辊的力要比上 辊传动的拉矫机更大一些。下辊传动的拉矫机优点是：需要升降

27、移动的上辊简化了；固定的下辊安装传动装置也较方便， 有利于采用集中传动；传动装置距热源较远，寿 命长，维护方便。2.2.4下辊传动的六辊式拉矫机该机采用了三对辊，如图2.1 4第一对拉辊设在铸机基准弧内，第二对辊布置 在切点上，三个上辊均有压下装置，采用液压缸压下。侧面远距离集中传动，通过万 向联轴器链条、传至机架后，再通过圆锥齿轮箱和联轴器带动三个下辊的蜗轮箱。三 个下辊均为主动辊，克服了矫直力抵消压下力造成拉坯力不足的现象。图2.1- 3 下辊传动五辊拉矫机1后压下气缸；2 矫直辊；3 拉坯辊；4压下气缸；5 一拉坯辊6链传动；7 一机架；8 一中下辊；9 一传动下辊。图2.1-4下辊传动

28、六根式拉矫机1 弧内上辊；2下辊；3切点上辊；4切点下辊5 一蜗轮箱；6 压下拉杆集中传动装置的优点是几个传动辊机械同步，简化了电控系统，每组辊构件皆相同，制造和维护方便。2.3 确定方案：经比较最终选用方案二中的整体机架五辊拉矫机1图2.4-1 五辊拉矫机1 减速器；2 一电动机；3 一上辊架；4机架；5 一水冷隧道；6 自由辊；7防护罩；8 一传动辊；9 脱锭油缸；10压下油缸拉矫机的结构如图2.4 1所示 这种拉矫机的型式为整体机架五辊拉矫机。这是近年来在总结以往小方坯连铸机 在设计、制造、使用中的成功经验，以及所暴露出的问题的基础上设计制造出的一I种新型拉矫机。在国内一些引进及国产的方

29、坯连铸机中，都有成功的使用经验。丨整体机架五辊拉矫机与传统的方坏拉矫机相比，具有以下特点：:1）采用两点矫直技术，提高涛坯的质量；2）在整个拉矫机区域内。设置水冷隧道，使铸坯在隧道内运行，提高了对铸坯辐射丨热的防护能力；13）设置三个传动辊（两个上辊，一个下辊），具有足够的拉还能力。同时，通过增减；传动辊的数目（最多可有四个传动辊），拉矫机可以适用于 90X 90毫米至280X 300I毫米各种断面的铸坯；I4）传动电动机采用近年来通常使用的交流变频调速电动机，简化了电控系统的维修I工作；装5）可用于使用挠件引锭杆的连铸机，还可用于使用刚性引锭杆的连铸机；I6）结构紧凑，适用于流间距1000毫

30、米的多流方坯连铸机；17）所有部件都安装在一个机架上，可以方便的整体更换，；离线检修，提高拉矫机的I作业率及维修性能。订2.4原始数据：连铸机半径R = 8m铸坯断面 180mm X 180mm第3章方坯连铸机主要工艺参数的确定3.1拉速的确定连铸机的拉速的确定主要取决于以下几个原则： 选取连铸机的拉速必须在所浇钢种的允许范围之内，确保产品质量。 以满足钢种产量的要求为前提，选取的拉速考虑和冶炼设备的生产周期匹配。 连铸机拉速要考虑铸坯断面尺寸、弧形半径、冶金长度和铸机结构特性等因 素。理论拉速：理论上所能达到的最大拉速 按照结晶器出口处铸坯最小坯壳厚度计算，根据本设计的钢种 铸坯断面尺寸最小

31、坯壳厚度选取为 10mm结晶器出口处最小坯壳厚度:(1-1)式中：Km纟吉晶器内钢液凝固系数 mm/mirJ/2；取20；Lm-结晶器有效长度 m,0.85;计算得出：VmaF 3.4 m / min工作拉速根据经验为理论拉速的 85%，确定工作拉速为2.8m/ min3.2冶金长度的计算冶金长度为连铸机的机身长度，指从结晶器钢液面到拉矫机最后一对辊子中心线的长 度。D max Vmax 一(1-2)L 2 m4K2式中：L 铸机的冶金长度，mDmax 最大的设计铸坯厚度，mmVmax 最大的设计拉坯速度，m/ minK综合凝固系数，mm/； min 取30计算出冶金长度L=25.71m3.3

32、连铸机流数的确定连铸机流数计算公式:GN6.18tFv t式中G-钢包容量，t,140t;t-钢包浇注时间min,般 t tmax，t 取 32min;F-铸坯断面面积m2,0.0324 m2;V-此断面下的工作拉速，-铸坯密度，7.8t/ m3.m/mi n,2.8m/mi n;本设计中N取7(1-3)maxlog G - 0.20.3=71.36min(1-4)3.3.1钢包允许的最大浇注时间式中：tmax-钢包最大允许浇注时间，minG-钢包的容量，140tf-铸坯质量系数，其值为10-15，取113.4连铸机的生产能力计算1. 连铸机作业率：连铸机作业率取86.7%。2. 每炉钢水量G

33、:连铸用钢水量平均按每炉140t3. 铸坯收得率A:据连铸设计技术规格书中经济指标可知铸坯收得率为98.3% 4连浇炉数Cn:连浇炉数与转炉及连铸的配合有关，同时与炉子的容量有关，同时与 炉子的容量大小，浇注时间长短，耐火材料质量也是有密切关系的。本次设计取Cn=4 炉。1）每炉钢浇注时间t0Gt0 二=28min（ 1-5）nsrv式中n-铸机流数，n=7;V-拉坯速度，m/mi n,2.8m/mi n;r-铸坯密度，7.8t/m3;0.9-考虑铸坯头部和尾部拉坯速度增加和减少及富余能力的系数；S-铸坯平均断面，m2,0.0324m2;G-转炉平均出钢量，140t o2）准备时间：准备时间为

34、43min,其中铸坯拉出时间为13min,从装引锭杆到引锭 头密封完毕可以浇钢为止所经历时间为 30mi n。3）连铸机年生产能力Q 连铸机年生产能力Q为:24 60 G C A ：*365C t0 T= 161.84 万吨(1-6)式中Q-连铸机生产能力，t/a;-连铸机作业率，86.7%;G-每炉钢水量，t/炉,140t;A-铸坯收得率，% 98.3%;C-连浇炉数，炉/次，4炉；t0-连浇时平均浇注周期， min /次28min/次;T-连铸机准备时间，min,43分钟。3.5弧形连铸机弧形半径的计算连铸机铸坯外弧的曲率半径（m）。依据下列三个因素确定：按铸坯进入拉矫机以 前全部凝固完毕

35、的条件确定；按铸坯在矫直时所允许的表面延伸率确定；按弧形结晶 器的最小允许半径确定。铸坯的形变如图3.1所示。弧形半径的确定：按经验公式计算：连铸机圆弧半径R=KD其中K为系数，方坯连铸机取3040,碳素钢取下限，特 殊钢取上限。D为铸坯厚度m,D取0.180m。R要在算出后，考虑已投产的连铸机的经 验参数，综合考虑确定.R=（3040）D=30X 0.18 40X 0.18=5.4 7.2 取 R=6m图3.1铸坯的形变第4章 拉矫机相关参数的计算4.1小方坯连铸机的拉坯阻力小方坯连铸机的拉坯阻力包括：铸坯在结晶器内的摩擦阻力 F1,铸坯通过二冷区 时的阻力F2,推动铸坯使之完成矫直功的推力

36、 3,及拉矫机各运动部件的摩擦力F4, 分别计算如下：4.1.1铸坯在结晶器内的摩擦阻力铸坯在结晶器内的阻力包括铸坯与结晶器壁的粘接力和铸坯运动的摩擦力。这项阻力与结晶器的锥度、制造安装的精度、结晶器的运行情况及振动方式有关，由于影响 因素较多，很难精确计算，设计时，一般只用经验公式计算铸坯在结晶器中运动的摩 擦阻力，并采用较大的摩擦系数用于补偿其他阻力的存在，此阻力参照实测数据决定。查连铸手册取F仁6500N4.1.2 铸坯通过二冷区的阻力图4.1为拉坯矫直时的受力分析图：如图4.1，小方坯在二冷区的阻力包括：铸坯与导向装置的摩擦力及铸坯自重引起的 下滑力。图4.1拉坯矫直时的受力分析图从铸

37、机的弧线部分区一小段单元铸坯，其位置角为a包角为 a重量为q = A R( 2-1)式中：A 铸坯断面积；0.0324 mm2R 铸机外弧半径；R=6mr 钢液比重；取丫 =0.07N/ cm3.把力q分解为径向力fn及切向力fs,得fn = A R Y cos a(22)(23)(2 5)(2-6)fs = A Rsin a径向力fn对导向装置的摩擦力为：f = fn=A RJ cos a-铸坯在导向装置中的摩擦系数，由于小方坯连铸机的导向装置比较简陋，有的辊子甚至不转所以J =0.3铸坯在二冷区内的阻力为：2F2 二 A R cos：- A R sin ： d:0二A R窘讣1因为1 ，所

38、以F2是负值，即铸坯还能向下滑动。已知铸机外弧半径R=6m B=H=180mm 4=0.3 A=B H所以代入数据计算得F2=-9526N4.1.3计算推动铸坯使之完成矫直功的力F3:被矫直的小方坯处于完全凝固的弹塑性状态。其矫直力矩为：h3Mh s(2-7)4式中：、s 铸坯在高温状态下的屈服极限；h 铸坯边长推动铸坯进行矫直的转矩，等于推力 F3对圆弧中心点的转矩，此转矩等于铸坯的矫 直力矩，即：F3(2-8)则F3二h34R 2(2-9)查连铸手册取材料为45钢在1000摄氏度情况下6=35N/mm2铸机外圆弧半径R=6m铸坯边长h=180mm所以带入数据计算得F3=8506N4.1.4

39、拉矫机各运动部件的摩擦阻力计算拉矫机各运动部什的摩擦阻力 F4,如图3 1所示的五辊拉矫机，假定1拉坯力由A D两辊承担，矫直力由A B及C三辊承担,且Ldb = Lbe二丄Lde2A D两辊承担的拉坯力为：F F1 F2 F3由上而求得的 F仁6500NF2=-9526N F3=8506N代入公式计算得FL=5480每个拉辊应有的拉力为：Fl2 1(2-10)式中 J拉辊与铸坯间的摩擦系数，取=0. 3所以 PA1 = PD1 = 9133.3 N由A B C三辊矫盲铸坯时，A及C辊的压力为:Pa2=P：24Ldb(2-11 )已知铸坯边长 A=180mm45钢在1000E情况二S=35N/

40、 mm2。Ldb 二 Lbe = 1200mm 所以代入数据计算得：Pa2 二 Pc2 二 42525NB辊的压力为:PB2 二巳2*B2 =h3 J2LdbPB2 =85050NE辊在理论上不承受压力。由上列各种压力产生的总摩擦力为:Fr %PA%PC2Pd1 旦刖(2-12)(213),讦0.8,作环境式中：Dp 辊子直径；d轴颈直径；f0 铸坯与辊子间滚动摩擦系数，取f0=3mm.1 辊子轴承的摩擦系数，滚动轴承，则=0.005上面求得：PA1=PD1=9133.3N ,PA2二PC2= 42525N ,pb2=8505N又已知辊子直径 DP=350mm,轴颈直径d=120mm所以代入数

41、据计算得F4 =2986.3N连铸机拉热坯时的拉坯总阻力为上述各个阻力之和，即F Fi F2 F3 F4上面求得F仁6500NF2 =-9526N F3=8506NF4=2986.3N带入数据得F。-8010.3N拉热坯时计算的驱动电机功率为：N Fl-Vp （KW）1 1 0 0 0 ）式中：Vp拉坯速度（m/s）拉矫机传动总效率。已上求得F。=8010.3N 又 已知拉矫机拉坯速度Vp =2.8m/min2 =0.8952 =0.7r所以代入数据得N1=0.53KW N1 =2 K=1.06KW式中Ko 考虑电压不稳定，国产电机质量不稳定，以及工等因素；取K0=24.2装引锭杆时拉矫机的阻

42、力及功率小方坯连铸机一般都是从下往上装引锭杆，此时引锭杆在二冷区的阻力和引锭杆 的下滑力都是向下的。可用上述的计算方法来计算装引锭杆的阻力及功率，其计算方 法是：4.2.1引锭杆进入结晶器时的阻力因为引锭头与结品器之间有较大的间隙，所以引锭杆进入结吊器时的阻力可忽 略。4.2.2引锭杆在二冷区内的阻力(214)引锭杆在二冷区内的阻力为：Fi = R A Ci 1)式中： A 引锭杆的断而积(cm2)；引锭杆的比重，取 =0 .0785(N/ cm3)Ji引锭杆在二冷区的摩擦系数，取 Ji =0.3已知A =180mm x185mm，铸机外弧半径R=6m所以代入数据得F 1 =20389.59N

43、4.2.3拉矫机各个运动部件摩擦阻力拉矫机各个运动部件摩擦阻力F 2的计算方法和前面的一样。Fi20389.590.05二 407791.8 N所以F厂Fn I：2評=7689劭I W 丿装引锭杆时的总阻力为:F =Fi F2代入数据计算可得F =28079N装引锭杆所需驱动功率为 2=匚上1000式中：VP装引锭杆的速度（m/min） 已知装引锭杆的速度 VP =6m/min，由求得F =28079N所以计算得N2 =4.01, N2 =2XK0式中Ko 考虑电压不稳定，国产电机质量不稳定，以及 工作环境等因素；取K0=2所以计算得N2 =8.02kw比较Ni和N2 , Ni N2，故取其中

44、的较大者N2作为静功率来选用电动机。4.3电动机类型的选择电动机额定转速是根据生产机械的要求而选定的。在确定电动机额定转速时，必须考虑机械减速机的传动比值，两者相互配合，经过技术、经济全而比较才能确定。 通常电动机转速不低与500r/min，因为当功率一定时，电动机的转速愈低，则其尺寸 愈大，价格愈贵，而且效率也较低，如选用高速电动机，势必加大机械减速机构的传 动比，致使机械传动部分复杂起来。对于冶金机械，工作速度较低，经常处于频繁地 正反转运行状态，为缩短正反转过渡时间，提高生产效率，降低消耗并减少噪声节 省投瓷，应选择适当的低速电动机，为防止装引锭杆时的推力不足和防止漏钢现象， 结合其工作

45、环境上综合考虑，故选用应用于冶金机械的变频调速三相异步电动机 Y180L-8，额定功率是11kw，同步转速是750r/min。第5章二级减速器设计5.1分配传动比已知拉坯速度Vmax= 3.4m/min,辊子直径D= 350mm电动机转速n =750r/min , : - D二Vmax，则得i=242。考虑到拉矫机的实际情况及现场安装等问题，故一级减i速器用行星齿轮减速器，二级用蜗轮蜗杆减速器，且h 6, i2 =20。5.2二级减速器蜗轮蜗杆减速器的设计计算5.2.1选择蜗杆类型确定中心距考虑到上作环境及其他问题，选用 TOP型蜗杆传动，其承载能力计算： 根据机械设计手册第3卷，当传动符合图

46、14-4-17和图14-4-18之条件时, 蜗杆传递的功率R:P1 Rp当传动为其他条件时，蜗杆轴的计算功率：巳=P兰 Rp( 5 1)K1 K2 K3 K4式中K1 K2 K3 K4分别为传动类型系数，工作情况系数，加工质量系数和蜗轮材料系数，查表14-4-30知：TOF型蜗杆K1=1.0昼夜连续平稳上作K2=1.07 级精度K3=1.0选择材料，蜗轮ZCu AL1Fe3， 则K4 =0.8代入数据计算得2.21.0 1.0 1.0 0.8= 2.75kw 兰 Rp查环而蜗杆许用功率线图144-17得中心距a=200mm5.2.2基本参数的选择蜗杆头数乙=2蜗轮齿数ZZ1 i 而i =20则

47、Z2 =40蜗杆分度圆直径d1按表14 -4 -22 知d1 =0.36a=72mm取 d1=70mm523几何尺寸计算蜗轮分度圆直径d2 =2a - di代入数据得d2=330mm蜗轮端面模数径向间隙C =0.2mt齿顶高ha =0.7mt代入数据得mt = 8.25mm代入数据得C = 1.65mm代入数据得ha -5.775mm齿根高hf =ha - c代入数据得hf = 7.425mm蜗杆喉部根圆直径df1-2hf，代入数据得df1 =55.15mm校验：当-4代入数据得 =15.975工作起始角二a - 6a =22.25=15.9/代入数据得 订=6.275蜗轮齿宽b =0.9df

48、1已知 df1 = 55.15mm代入数据得 b= 49.635mm取b = 50mm蜗杆工作部分长度Lw =d2sin wd2 = 330mm, w =15.975代入数据得 Lw =90.82 mm蜗杆螺纹两侧肩带宽度：岂g =8.25mm故取：=8 mm蜗杆最大齿顶圆直径 da1max =2a - Jr-(0.5Lw(512)a= 200mm,rf1 = 159.225mm, L 90.82mm,代入数据得 da1max=94.8mm蜗杆最大齿根圆直径df1max =2a-&f12-(0.5Lw和(513)a= 200mm, rf1 = 172.425mm,Lw = 90.82mm,代入

49、数据得 da1max=67.32mm蜗轮齿顶圆弧半径 S =055d fimaxd fimax =67.32mm代入数据得 也=37.03 mm母平面倾斜角= arcta nd2I coSa + 占)一cosa2acos a 二:生 cosa2a(514)已知 a= 22.25 ， d2 = 330mm,i = 20,a = 200mm当i =1030时，厶=6故由i =20知厶=6代入数据计算得=15.99取1 =16，蜗轮齿距P2 = :mt已知mt =8.25代入数据计算得P = 25.9mm蜗轮节圆齿P2 = r：mt已知P = 25.9mm代入数据计算得S = 14.245mm蜗杆副

50、圆剧侧隙j按表 14-4-66 查得，j =0.38 mm蜗杆节圆齿厚S1 = - S2 - jP2 =25.9mm,S2 = 14.245mm, j = 0.38mm 代入数据得 S 11.275mm蜗杆分度圆法向齿厚SnS1 cosS1 =11.275mm, =13.6代入数据得 Sn1 = 10.96 mm蜗轮分度圆法向齿厚最Sn2 =S2 COSS1 = 14.245mm, =13.6代入数据得 &2=13.85蜗杆弦齿高 ha1=ha-0.5d2 1 -cosarcsinSId2丿ha =5.775mm,d2 = 330mm, 0 = 11.275mm代入数据得 ha 4.818mm

51、蜗轮弦齿高 ha2=ha+0.5d2 1 一cosarcsinSd2 丿(515)(516)(517)(518)(519)h5.775mm)d330mm,S1 I4.245mm 代入数据得 ha2=5.93mm蜗杆啮入口修缘值计r按表 14-4-28 选取 fr= 0.25 mm蜗杆啮入口修缘长度.厂r，P按表 14-4-29 选取r=12.95mm2蜗杆啮出口修缘值Afc、 2按表 14-4-28 选取 fcfr = 0.167 mmc 3 r蜗杆啮出口修缘长度.-： ；c，P按表14-4-29选取二一=12.95mm按一般型传动加工25.3减速器的维护与润滑5.3.1减速器的维护(1) 须经常注意检奇所有螺栓紧固情况，如有发现松动，必须及时拧紧。(2) 须