机械毕业设计（论文）-钢包回转台设计 .

1、摘 要 钢包回转台是现代连铸生产中的主要设备之一，其作用是支撑和运载钢包进行浇铸，为实现多炉连浇创造了条件。钢包回转台是连续铸钢设备中负荷最大、体积最大的焊接件。它的主要组成局部是回转臂、推力轴承及塔座三局部。为了平安运转，要求他的各个零部件有足够的强度和刚度。本设计说明书以包钢炼钢厂连铸车间方坯、圆坯连铸机的钢包回转台为借鉴，以蝶式钢包回转台为形式进行的设计。主要内容包括：正常状态和事故状态下钢包回转台传动方案的设计，回转台的结构尺寸确实定，主要零件的选择、计算与校核；电动机、减速器、气动马达、液压缸的选择与计算，以及钢包升降装置、锁紧装置、称量装置、加盖装置的设计，此外，还介绍了局部主要零

2、件具体的安装、维修、润滑、操作方法。全套图纸，加153893706关键词：连铸；蝶式钢包回转台；传动方案；回转台结构尺寸；AbstractThe ladle turret is one of the main casting equipments.Principal affect is supporting ladle and carrying to operation. For continue us casting invent a condition that working with many ladles.The ladle turret is the most load and v

3、olume jointing part in the casting equipments. Its making up of revolving arm、thrust-axletree、foundation. For zhe safety, needing every parts have enough intensity and rigidity.To take a basis of the dishing ladle helicoid dado for the square-circle castings Bao Tou Steel Iron Works. This direction

4、is involved in many respects including drive scheme device under normal conditions and acident conditions: Construvtion and size of helicoid dado, main pare parts calibration, motor, reduction gear, air gear, cylinder, and ladle lifting device, locking device, weighing device, cove lifting device, e

5、licit introduced about the concert install, lubrication and operation.Key words: casting equipment; dishing ladle helicoid dado; drive scheme; helicoid dado configurable;maintain; operstion.TOC o 1-3 h u HYPERLINK l _Toc7500 摘 要 PAGEREF _Toc7500 I HYPERLINK l _Toc2183 Abstract PAGEREF _Toc2183 II HY

6、PERLINK l _Toc24464 第一章 绪论 PAGEREF _Toc24464 1 HYPERLINK l _Toc3326 1.1国内外连铸机术的开展及我国与世界连铸技术的差距 PAGEREF _Toc3326 1 HYPERLINK l _Toc21653 1.2连铸机的主要设备及分类 PAGEREF _Toc21653 5 HYPERLINK l _Toc19964 1.3连铸机钢包旋转 PAGEREF _Toc19964 10 HYPERLINK l _Toc6016 1.3.1钢包旋转台的形式 PAGEREF _Toc6016 10 HYPERLINK l _Toc4490

7、 1.3.2钢包旋转台的主要结构特点 PAGEREF _Toc4490 11 HYPERLINK l _Toc5213 1.3.3 各类连铸机钢包回转台的特点 PAGEREF _Toc5213 13 HYPERLINK l _Toc18450 1.4钢包回转台的组成 PAGEREF _Toc18450 15 HYPERLINK l _Toc18106 1.5 钢包回转台的工作特点 PAGEREF _Toc18106 16 HYPERLINK l _Toc2303 第二章初步确定方案 PAGEREF _Toc2303 16 HYPERLINK l _Toc23967 2.1条件 PAGEREF

8、_Toc23967 17 HYPERLINK l _Toc13096 2.1.1设计题目 PAGEREF _Toc13096 17 HYPERLINK l _Toc1864 2.1.2技术参数及性能 PAGEREF _Toc1864 17 HYPERLINK l _Toc27625 2.2方案的总体布置形式 PAGEREF _Toc27625 17 HYPERLINK l _Toc1085 2.3回转台具体部件设计方案确实定 PAGEREF _Toc1085 17 HYPERLINK l _Toc15230 2.3.1钢包旋转驱动方式 PAGEREF _Toc15230 18 HYPERLIN

9、K l _Toc7126 2.3.2锁紧方式 PAGEREF _Toc7126 18 HYPERLINK l _Toc15488 2.3.3钢包盖的升降装 PAGEREF _Toc15488 19 HYPERLINK l _Toc6886 2.3.4长水口机械手动作方式 PAGEREF _Toc6886 19 HYPERLINK l _Toc5264 2.3.5钢包升降驱动方案 PAGEREF _Toc5264 20 HYPERLINK l _Toc26270 第三章电机的计算与选择 PAGEREF _Toc26270 20 HYPERLINK l _Toc21722 3.1钢包回转功率的计算

10、 PAGEREF _Toc21722 21 HYPERLINK l _Toc1489 3.1.1根本数据的计算 PAGEREF _Toc1489 21 HYPERLINK l _Toc25407 3.1.2情况I的回转功率计算 PAGEREF _Toc25407 23 HYPERLINK l _Toc6071 3.1.3情况II的回转功率计算 PAGEREF _Toc6071 24 HYPERLINK l _Toc14262 3.1.4情况III的回转功率计算 PAGEREF _Toc14262 26 HYPERLINK l _Toc15158 3.2电动机和电气马达的选择 PAGEREF _

11、Toc15158 28 HYPERLINK l _Toc31647 3.2.1电动机的选择： PAGEREF _Toc31647 28 HYPERLINK l _Toc29550 3.2.2马达的选择 PAGEREF _Toc29550 29 HYPERLINK l _Toc9610 3.3减速器的设计 PAGEREF _Toc9610 29 HYPERLINK l _Toc22061 3.3.1确定减速器的结构 PAGEREF _Toc22061 29 HYPERLINK l _Toc14 3.3.2各级减速器传动比确实定 PAGEREF _Toc14 29 HYPERLINK l _Toc

12、10832 3.3.3各级减速齿轮根本参数确实定 PAGEREF _Toc10832 30 HYPERLINK l _Toc1804 第四章 回转台主要构件分析 PAGEREF _Toc1804 35 HYPERLINK l _Toc22563 4.1应用有限元对回转臂进行分析 PAGEREF _Toc22563 36 HYPERLINK l _Toc32442 4.2滚柱回转支承 PAGEREF _Toc32442 36 HYPERLINK l _Toc23939 4.2.1径向滚柱的分析 PAGEREF _Toc23939 36 HYPERLINK l _Toc4024 4.2.2轴向滚柱

13、的分析： PAGEREF _Toc4024 39 HYPERLINK l _Toc31175 4.3地脚螺栓设计与计算 PAGEREF _Toc31175 40 HYPERLINK l _Toc31066 4.3.1选择材料 PAGEREF _Toc31066 40 HYPERLINK l _Toc2885 4.3.2确定螺栓的根本数据 PAGEREF _Toc2885 40 HYPERLINK l _Toc26281 第五章销齿传动的设计与计算 PAGEREF _Toc26281 42 HYPERLINK l _Toc30547 5.1销轮轴转矩: PAGEREF _Toc30547 43

14、HYPERLINK l _Toc18071 5.2选材及许用应力确实定 PAGEREF _Toc18071 43 HYPERLINK l _Toc16035 5.2.1.材料的选择： PAGEREF _Toc16035 43 HYPERLINK l _Toc23766 5.3销齿直径确定 PAGEREF _Toc23766 44 HYPERLINK l _Toc10791 5.4校核齿轮弯曲强度 PAGEREF _Toc10791 45 HYPERLINK l _Toc17126 5.5确定尺寸 PAGEREF _Toc17126 45 HYPERLINK l _Toc29329 第六章 钢包

15、旋转台的加盖装置的设计 PAGEREF _Toc29329 46 HYPERLINK l _Toc21874 第七章 称量传感器的形式选择与容量计算 PAGEREF _Toc21874 47 HYPERLINK l _Toc27389 第八章 地脚螺栓的设计与计算 PAGEREF _Toc27389 48 HYPERLINK l _Toc2821 8.1选材及尺寸确定 PAGEREF _Toc2821 49 HYPERLINK l _Toc30563 8.2螺栓工作负荷确实定 PAGEREF _Toc30563 49 HYPERLINK l _Toc16793 结束语 PAGEREF _Toc

16、16793 51 HYPERLINK l _Toc5878 参考文献 PAGEREF _Toc5878 53第一章 绪论把高温钢水连续不断地浇铸成具有一定断面形状和一定尺寸规格铸坯的生产工艺过程叫做连续铸钢。连续铸钢是一项节能工艺，它具有降低能量消耗、节省工序、缩短流程、 提高金属收得率、生产过程机械化和自动化程度高、钢种扩大、产品质量高等许多传统模铸技术不可比较的优点。自从20世纪50年代，连续铸钢技术进入工业性应用阶段后，不同类型、不同规格的连铸机及其成套设备应运而生。20世纪70年代以后，连铸技术开展迅猛，特别是板、方坯连铸机的开展对加速连铸技术替代传统的模铸技术起到了决定性作用。 连铸

17、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企业生产开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产环节开展水平的综合表达。1970年至1980年，世界平均连铸比从开展到，中国的连铸比从开展到；至1990年，世界和中国的连铸比分别开展到和；到2001年，又分别开展到和。2003年，中国连铸比到达左右，估计世界平均连铸比2003年接近90。从统计数字可以看出，中国的连铸技术在近10多年内得到了迅速开展。 世界上有许多连铸技术实力较强的公司，如西马克德马格、奥钢联、日本JSP公司、达涅利(包括戴维)公司等。以板坯连铸机为例，西马克德马格公司从1962

18、年至2001年新设计和改造板坯连铸机共约370台；奥钢联从1959年至2000年新建和改造板坯连铸机共约181台；日本JSP公司截止2001年新建并改造板坯连铸机共约150台；达涅利的戴维公司也设计了10多台连铸机。2001年末，世界上共有各类投产的板坯连铸机约550台800流(有一些是重复改造的，按估计值未计入)。截止到2002年底，中国共有551台(1749流)连铸机，其中板、方坯连铸机分别为101台(130流)、429台(1564流)，圆坯、异形坯连铸机分别为20台(52流)、1台(3流)。这些统计中，绝大局部连铸机是立足于中国国内设计制造的。 我国参加WTO后，人才、知识、科技与经济的

19、全球化趋势越来越清晰地展现出来。由于历史及其他各方面原因，国外先进技术和管理方式显然具有竞争优势。近几年，我国经济开展较快，冶金企业投放的技改资金比较大，新上工程很多，连续铸钢工程也较多，但连铸机设备和技术大局部还是靠引进。我国薄板坯连铸连轧已经引进了将近10条生产线；从2000年开始，我国先后全部引进或引进核心部位设备与技术的常规板坯连铸机共有24台27流，还有继续引进的趋势；中薄板坯连铸机、异型坯连铸机全部引进；大方坯连铸机也有引进的倾向。其原因主要是我国连铸技术与国外先进水平还存在一定差距。以板坯连铸机为例，主要表现在： 板坯连铸机本体设备的四个关键设备明显落后于国外。结晶器国外已采用紧

20、凑式结构，我们还是老式的带外框架的结构；国内外新投产的板坯连铸机几乎全部采用液压振动装置，而我们还有许多新上的是机械电机振动装置；零号扇形段国外能够液压远程调辊缝，而我们还是液压垫块式结构；扇形段国外均能够液压夹紧、远程调辊缝和动态轻压下，而我们还是垫块式的停机调辊缝结构。 除以上四大设备与国外相比存在一定差距外，配套设备中许多小的地方也存在不同程度的差距。 液压系统、电气控制系统也在某些方面存在差距。 连铸生产应用软件差距最大。 国内技术资源不能有效整合。就连铸技术本身的开展，国内专家有以下看法： 新材料是钢铁工业的永远追求进入21世纪后，以高新技术为先导的“产业革命在材料领域出现了一些令人

21、瞩目的新现象，神奇的纳米材料可能孕育着社会经济的巨大变革，新材料是高新技术的根底。在材料工业的传统产业中，尽管有色金属及合金、陶瓷材料、塑料、复合材料的开展在一定程度上取代了钢材，但钢铁工业在国民经济、军事方面的支柱地位仍然是不可动摇的，钢材仍然被公认为是21世纪一种主要的建筑与工程材料。21世纪，全球经济将持续增长，对钢材的需求量也将继续增长。增长的同时，钢铁工业必须从“产量型向“品种型、“质量型转变，如开发生产低合金高强度钢、优质合金钢、超级合金等新钢种。生产具有高洁净、高均匀性、超细晶粒的新一代钢铁材料会成为有实力的钢铁企业追求的目标，谁掌握了这些生产技术，谁的产品就会有更多的市场占有率

22、。连续铸钢是钢铁工业生产中的一个重要工艺环节，目前连续铸钢已经能够浇铸绝大多数钢种，新材料的试制与开发对连铸工艺和设备将会提出更高的要求。产品质量是连续铸钢的命脉随着经济和社会的开展，连铸产品的质量将成为市场竞争的焦点之一。客户已经不满足“合格产品这一理念，谁的产品质量更高、更好，谁就能在竞争中立于不败之地。例如汽车用深冲钢板，钢中C+P+S+O+N+H总和不大于。作为连续铸钢，就是要提高无缺陷坯的比率，在连铸工艺、设备和生产操作等多方面下功夫。 连铸产品合格率不仅仅取决于连铸机本身，由于连铸工艺的特殊性，需要进行浇铸的钢种往往对钢水的成分、夹渣、气体含量、温度有一定的要求。因此，连铸前工序的

23、炉外精炼技术从20世纪80年代受到连铸工艺的重视之后，在90年代已成为必不可少的手段。如超铁素体不锈钢00Cr26Mol要求；油气管线用钢、；轴承钢。如此之高甚至更高的质量要求必须依靠炉外精炼技术来实现。新建的板坯连铸机一般根据所生产的钢种都考虑了完善的炉外精炼措施，而老连铸机的改造将会把炉外精炼作为首要的改造因素，以便给连铸机提供合格的钢水。炉外精炼可提高生产率、降低能耗、提高连铸坯和钢材质量、提高成材率、降低废品率等。对不同钢种、不同规模、不同轧材配备不同的炉外精炼技术必将得到更多的重视。 连铸技术开展应关注的问题近终形和传统断面的板坯连铸机各有千秋很多人把薄板坯、中厚板坯连铸机也称作近终

24、形板坯连铸机。目前近终形板坯连铸连轧工艺还有较大的开展空间，但这类连铸连轧工艺的开展重点还是扩大产品品种，提高产品质量。过去曾有人认为，近终形连铸连轧工艺的出现将大量地取代传统断面的板坯连铸机和热连轧机。然而，由于钢种、产品用途、产品质量的实际情况，传统断面的板坯连铸机不但不会被近终形连铸连轧工艺大量代替，而且还会继续向前开展。连铸机的高效化改造今后假设干年，新增连铸机的势头将会明显减弱，正在生产的连铸机的高效化改造会越来越多。不管是新建连铸机，还是老连铸机的改造，人们不会单一地追求高拉速、高产量，而综合经济效益、投入与产出的水平将成为连铸机高效化的根本准那么。 连铸坯热装热送热装热送能够最大

25、限度地降低能耗，提高金属收得率，缩短从钢水到成材的生产周期时间。对于传统板坯连铸机，在总体设计时，热装热送将成为首要考虑的工艺过程。炉机匹配炉机匹配是连续铸钢提高生产效率必须考虑的重要因素，在连铸机初步设计时就应该考虑周到。液压振动是连铸机的关键技术液压振动可以在浇注过程中调整振幅、频率、波形偏斜率(结晶器上升、下降时间及速度)，以取得最正确的负滑动时间和保护渣流动效果。液压振动在20世纪90年代中后期已得到迅速推广，在传统板坯连铸机上大有替代机械振动之趋势。轻压下技术各有侧重静态轻压下技术将根据钢种会被普遍采用，动态轻压下技术会越来越多地接受生产实践的考验。对于生产率高的板坯连铸机，为了减小

26、维修工作量，缩短停机时间，远程快速调辊缝技术成为大型板坯连铸机必不可少的设备之一。在浇铸过程中，大压下量压下的铸轧技术有可能被人们重新看好。冷却系统有待开展针对不同连铸机、不同钢种及其它具体情况对板坯凝固传热及冷却规律的研究，将会继续深入下去。这种研究主要表达在结晶器一次冷却和辊子导向区域的二次冷却方面，对有些钢种来说还包括凝固完毕的自然冷却。二冷喷淋宽度随板坯宽度变化的无级调节会逐渐增多，随之而来的是大流量、宽范围的气水雾化喷嘴会较快推广。 生产更加纯洁的钢种的要求为了生产更加纯洁的钢种，保护浇注、中间罐冶金、中间罐保护渣、结晶器保护渣、浸入式水口形状的深入研究和配套措施将成为最根本的工艺要

27、求。电磁搅拌将会继续使用电磁冶金技术特别是结晶器钢流控制技术将根据钢种和拉速的要求会逐渐多地应用在高级钢种的浇铸中。对某些特殊钢种，如等轴晶比率要求较高的钢种，扇形段区域的电磁搅拌还会继续使用，甚至是某些钢种的必要措施。另外，在大量生产的钢种中，为了延长中间罐使用寿命，降低生产本钱，浸入式水口快速更换装置的普及步伐会加快。结晶器液面控制和漏钢预报装置将会得到更多的应用为了稳定生产操作并保证板坯质量，结晶器液面检控系统成为最常规的技术措施之一。结晶器漏钢预报装置在高效率、高拉速连铸机上也会更多地应用。自动开浇作为提高自动化水平的重要技术也会受到用户的重视。 总之，连铸机关键技术选用及配套使用的目

28、的是为了提高连铸机的装机水平，提高连铸板坯质量，提高拉速、生产率、金属收得率，降低生产本钱，最大限度地发挥连铸机的节能特点。连铸设备将会围绕工艺要求在设备结构的优化、可靠性、维修性、可操作性、使用寿命等方面进一步改良。 另外，在连铸工艺方面也有很多需要深入研究的技术，如包晶钢种连铸、减少铸坯半宏观偏析和宏观偏析技术、纯洁钢的生产技术、不锈钢及其它特殊钢种的生产技术、高等级钢种的中间罐冶金生产技术、高效高速连铸等。 连铸机主要由钢包运载装置、中间包、中间包运载装置、结晶器、结晶器振动装置、二次冷却装置、拉坯矫直机、引锭装置、切割装置和铸坯运出装置等局部组成。钢包运载装置主要有浇注车和钢包回转台两

29、种方式，目前绝大局部新设计的连铸机都采用钢包回转台。它的主要作用是运载钢包，并支撑钢包进行浇注作业。采用钢包回转台还可快速更换钢包，实现多炉连铸。中间包是钢包和结晶器之间用来接受钢液的过渡装置，它用来稳定钢流，减小钢流对结晶器中坯壳的冲刷；并使钢液在中间包内有合理的流动和适当长的停留时间，以保证钢液温度均匀及非金属夹杂物别离上浮；对于多流连铸机由中间包对钢液进行分流；在多炉连浇时，中间包中贮存的钢液在更换钢包时起到衔接的作用。中间包运载装置有中间包车和中间包回转台，它是用来支撑、运输、更换中间包的设备。结晶器是一个特殊的水冷钢模，钢液在结晶器内冷却、初步凝固成形，并形成一定的坯壳厚度，以保证铸

30、坯被拉出结晶器时，坯壳不被拉漏、不产生变形和裂纹等缺陷。因此它是连铸机的关键设备。结晶器振动装置是使结晶器能按一定的要求做上下往复运动，以防止初生坯壳与结晶器粘连而被拉裂。二次冷却装置主要由喷水冷却装置和铸坯支撑装置组成。它的作用是：向铸坯直接喷水，使其完全凝固；通过夹辊和侧导辊对带有液芯的铸坯起支撑和导向作用，防止并限制铸坯发生鼓肚、变形和漏钢事故。拉坯矫直机的作用是在浇注过程中克服铸坯与结晶器及二冷区的阻力，顺利地将铸坯拉出，并对弧形铸坯进行矫直。在浇注前，它还要将引锭装置送入结晶器内。引锭装置包括引锭头和引锭杆两局部，它的作用是在开浇时作为结晶器的“活底，堵住结晶器的下口，并使钢液在引锭

31、杆头部凝固；通过拉矫机的牵引，铸坯随引锭杆从结晶器下口拉出。引锭杆拉出拉矫机后，将引锭杆脱去，进入正常拉坯状态。切割装置的作用是在铸坯行进过程中，将它切割成所需要的定尺长度。铸坯运出装置包括辊道、推钢机、冷床等，由它们完成铸坯的输送、冷却等作业。连铸机可以按多种方法进行分类：1按结晶器的运动方式，连铸机可分为固定式即振动式和移动式两类。前者是现在生产上常用的以水冷、底部敞口的铜质结晶器为特征的“常规连铸机；后者是轮式、轮带式等结晶器随铸坯一起运动的连铸机。2按连铸机结构的外形可分为立式连铸机，如图1-2 所示为立式连铸机、立弯式连铸机,如图1.4所示为立弯式连铸机、弧形连铸机包括直结晶器多点弯

32、曲型、直结晶器弧形、弧形多半径弧形等，图1-9 多半径弧形连铸机。、水平连铸机，图1-10水平式连铸机。3按铸坯断面的形状和大小可分为：方坯连铸机断面不大于150150mm的叫小方坯；大于150150mm的叫大方坯，矩形断面的长和宽小于3 的也称为方坯连铸机，图1-6是普罗迪公司的弧形小方坯连铸机，图1-7弧形大方坯连铸机，图1-8弧形小方坯连铸机；板坯连铸机铸坯断面为长方形，其宽厚比一般在3以上;圆坯连铸机铸坯断面为圆形，直径60400mm；异形坯连铸机浇注异形断面，如H型、空心管等；方、板坯兼用连铸机在一台铸机上既能浇注板坯也能浇注方坯；薄板坯连铸机铸坯厚度为4080mm的薄板坯料等。4按

33、铸坯所承受的钢液静压头，即铸机垂直高度H与铸坯厚度D比值的大小，可将连铸机分为高头型H/D50，铸机机型为立式或立弯式、标准头型H/D为4050，铸机机型为带直线段的弧形或弧形、低头型H/D为2040，铸机机型为弧形或椭圆形和超低头型H/D20，铸机机型为椭圆形4种。随着炼钢和炉外精炼技术的提高，浇注前及浇注过程中对钢液纯洁度的有效控制，低头和超低头连铸机的采用逐渐增多。5其他一些提法。其他经常用到的名称有台数、机数和流数等。如下图为旋转式连铸机。 1立式连铸机 立式连铸机的结晶器、二次冷却装置、拉坯装置及切割铸坯装置等都是布置在垂直的中心线上，如图1-3所示。立式连铸机的优点是钢水在垂直的方

34、向凝固，其所含的非金属夹杂物，上浮时不受阻碍，容易别离出来。另一方面，铸坯不经过弯曲或矫直，不会产生因弯曲或矫直所造成的缺陷，因此它特别适用于优质钢及高合金钢的浇铸。它的缺点是设备较高，一般是3545mm，因此需要较高的厂房，或较深的地坑。钢水的提升及铸坯的运送，都比较麻烦。近10年来，除了少数特殊钢厂以外，很少采用这种机型。图1-2 双流立式连铸机1- 运坯车；2- 中间包；3-结晶器；4-二冷夹辊；5-拉辊；6- 拉辊驱动装置； 7-飞剪；8-翻钢斗；9- 运输链2旋转式连铸机 旋转式连铸机也叫离心式连铸机，也是一种立式连铸机。其特点是结晶器、导辊及拉辊都和铸坯一起围绕其垂直中心线以一定的

35、速度旋转，铸坯是在一边旋转一边下行的运动中凝固的。这种铸机适用于浇铸圆坯。它的优点是由于旋转时产生的离心力，使结晶器内的钢液能与结晶器壁有较好的接触，可以生成厚度比较均匀的坯壳，铸坯不易产生内裂。另一方面，由于离心力的作用，使钢液面上的浮渣都集中在中心的旋涡内，可以很容易地将它捞出。由于铸坯在旋转的运动中下行，因此只要在二冷区的纵向上布置假设干个喷水嘴，就可以获得均匀的二次冷却效果。用这种铸机铸出的圆坯，不须清理即可轧制。这种铸机的缺点是设 1-3旋转式连铸机 图1-钢包；2- 中间包；3- 结晶器；4-二冷装置；5-导辊；6- 拉辊；7- 飞锯； 8-翻钢斗备的驱动系统比较复杂。 近年来由于

36、炼钢及连铸工艺的进步，特别是能在结晶器内安装电磁搅拌装置以后，已经能用弧形及其它型式的连铸机浇出质量很好的圆坯，所以旋转式连铸机已经较少采用。 3立弯式连铸机 立弯式连铸机的上半局部和立式连铸机相同，只是把凝固的铸坯弯转90。使它向水平方向出坯，并在水平线上切成定尺长度。为了便于出坯，这种连铸机只能建在地平面上，或深度较浅的地沟内，使切断的铸坯能用地面的辊道，或地沟内坡度不大的辊道运走。这种连铸机的高度和立式连铸机相差不多，其优点是所切铸坯的定尺长度不受限制。立弯式连铸机也是在连铸技术开展的初期出现的机型，适用于小方坯的连铸。近年来这种机型已很少采用。 图1-4立弯式连铸机4弧形连铸机 弧形连

37、铸机的特点是它的结晶器是弧形的，其高度比立式及立弯式连铸机都低。其结晶器的中心线和二冷夹辊组的纵向中心线同在一个半径的圆弧上。圆弧的长度约为一个圆的四分之一。铸出的弧形坯在其下死点附近被矫直后，即沿水平方向前进，然后切成定尺长度。这是目前采用最广泛的机型。 弧形板坯连铸机 图1-1是一台板坯连铸机。由于铸坯较宽，在受到钢水静压时，其宽边的坯壳容易鼓肚而产生内裂，所以从上到下安排了密布的夹辊。由于铸坯在二次冷却区内运行的阻力较大，所以采用了较多的拉矫辊。从图1-1 上还可看出，为了在检修时快速取出或装入二冷夹辊的扇形段，还设置了弯曲导轨，使各个扇形段能快速而准确地就位。为了缩短浇铸准备时间，其引

38、锭杆是从结晶器的上口装入的。这样就能在铸坯还未拉出二冷区时，就开始安装引锭杆。为此在浇铸平台上设有引锭杆运送车。大型板坯连铸机能够浇铸的板坯厚度220320mm，宽度为18702720mm，拉坯速度。铸成的宽板坯可以在线纵切成几条宽度较小的板坯，其年产量在170 万吨以上。 弧形大方坯连铸机 铸坯断面在160X160mm 以上的方坯及断面相等的矩形坯，统称为大方坯。图1-6 是SMS 公司设计的大方坯弧形连铸机。它的半径是15m，能浇铸的最大断面为320X450mm，中间包容量15t，中间包内液面深度9501000mm。结晶器长度700mm。 弧形小方坯连铸机图1-5是小方坯弧形连铸机。由于小

39、方坯在浇铸过程中不易产生鼓肚，所以在二冷区可以不设夹辊，而只设少数几个导向辊。小方坯弧形连铸机一般采用管式结晶器，定径水口。二冷装置也采用管式支架。采用机械剪或液压剪剪切铸坯。 图1-6 是罗可普公司开展的弧形小方坯连铸机。它的特点是采用了刚性引锭杆，这样就把二冷区的导辊减至最少程度，从而为铸坯的均匀冷却及处理漏钢事故创造了较好的条件，设备的重量也相应地减轻。 1.3.1钢包旋转台的形式钢包旋转台按旋转臂旋转方式不同，可以分为两大类：一类是两个转臂可各自单独旋转；另一类是两臂不能单独旋转。按臂的结构可以分为直臂式和双臂式两种。因此，钢包旋转台有：直臂整体旋转整体升降式；直臂整体旋转单独升降式；

40、双臂整体旋转单独升降式和双臂单独旋转单独升降式等型式；还有一种可承受多个钢包的支撑架，也称为钢包移动车。蝶形钢包旋转台是属于双臂整体旋转单独升降式，它是目前旋转台最为先进的一种形式。如图1-2所示：图1-2 蝶形钢包旋转台 钢包旋转台结构见图1-2有两个用来支撑钢包的叉形臂，每个叉形臂的叉口上安装有两个枢轴式接受座，在每个鞍座下装有称量用的称量梁，用以接受钢包并显示钢水的质量。为给钢水保温，旋转台旋转盘上方的立柱上还装有钢包加盖装置，可以单独旋转和升降。 A 钢结构局部钢结构局部有叉形臂、旋转盘与上部轴承座、回转环和塔座组成。 1叉形臂 叉形臂有两个，为钢板焊接结构，叉形臂要有足够的强度和刚度

41、。 2旋转盘和上部轴承座 旋转盘即旋转框架，是一个较大型的结构件，它的上部压着支撑钢包的两个叉臂和钢包加盖装置的立柱及构件，下部安装着大轴承的上部轴承座，承受着巨大的负荷。因此，必须具有足够的强度、刚度以及一定的热负荷强度。 3回转环 回转环实际上是一个很大的推力轴承，安装在旋转框架和塔座之间，回转环实际上是旋转台的心脏局部。为了长期安装运行的需要，在旋转框架、回转环及塔座之间的连接部位均采用高强度的预紧螺栓。 4塔座 塔座设置在根底上，通过回转环支撑着旋转台旋转盘以上的全部负荷。 B 回转驱动装置回转驱动装置由电动机、大速比减速器及回转小齿轮组成，旋转台旋转频率通常不大于1/60s。假设旋转

42、频率过高，那么在启动及制动时会使钢包内的钢水产生动乱，甚至溢出。 C 事故驱动装置 钢包旋转台一般都设计配有一套事故驱动装置，以便在发生事故或其他紧急情况而无法用正常的驱动装置时，仍可借助事故驱动装置将处于浇注位置的钢包旋转到事故钢包的上方。事故驱动装置通常是气动的，由气动马达代替电动机驱动大速比减速器和其他局部。 D 回转夹紧装置 回转夹紧装置是使大包固定在浇注位置的机构，它一方面保护了回转驱动装置在装包是不受冲击，另一方面保证了正在浇注的钢包平安。 E 升降装置 为了实现保护浇注，要求钢包能在旋转台上做升降运动。当钢包水口打不开时，要求使钢包上升，便于操作工用氧气浇水口，同时钢包升降装置对

43、于快速更换中间包也很有利。 F 称量装置 钢包的称量装置的作用是用来在多炉浇注时，协调钢水供给的节奏以及预报浇注结束前钢水的剩余量，从而防止钢渣流入中间包。每套升降装置都有4个称量传感器以及完整的称量系统。 G 润滑装置 钢包旋转台的回转大轴承采取集中自动润滑，分别由两台干油泵及其系统供给。1.3.3 各类连铸机钢包回转台的特点钢包旋转台有不同的运动方式，不同的工作性能，因而有不同的结构形式。最简单的旋转台只用一个转臂，就能作旋转运动。一般的旋转台除了旋转运动之外，还能使钢包作升降运动。多功能的旋转台还有钢包倾倒装置，钢包盖升降装置及吹气装置等。在钢包旋转台上，一般都有连续测重装置，大都是在承

44、托钢包的鞍座上设置测力传感器来实现的。 1.3.3.1 单驱动横梁式旋转台这种旋转台有一个横梁式直臂，钢包支承在直臂的两端，可同时作旋转运动，也可以同时作升降运动，如图1-11所示。有的也设计成在横梁式直臂的两端装有单独的升降装置和称重装置。 图1-11 直臂式钢包旋转台 1-钢包；2-传动装置；3- 塔座；4- 转臂 两个转臂可以单独转动的旋转台 这种旋转台有两个转臂，分上下两层布置，如图1-12 所示。每个转臂有各自的驱动装置，因而能单独旋转，以便在任何角度都能接受钢包。 图1-12 两臂分转式旋转台 1-转臂；2- 驱动装置；3- 齿轮；4-钢包 两个转臂可以单独升降的旋转台图1-13

45、这种旋转台的两个转臂可以单独升降。每个转臂的中部由两个半球面轴承支承着，转臂外端成叉形，内端是弯曲的悬臂梁。驱动转臂的液压缸装在转塔的内部，这就为在转塔上部安装其它附属装置如吹气装置或钢包加盖装置等留出了余地。图1-13转臂单独升降式旋转台1.3.3.4 环形轨道式旋转台图1-14 图1-14轨道式双摇臂旋转台 钢包回转台：设在连铸机浇铸位置上方用于运载钢包过跨和支承钢包进行浇铸的设备。由底座、回转臂、驱动装置、回转支撑、事故驱动控制系统、润滑系统和锚固件6局部组成。单臂钢包回转台：由底座、立柱、上转臂、上转臂驱动装置、下转臂、下转臂驱动装置组成。蝶形钢包回转台：由底座、升降液压缸、回转架、钢

46、包支座、回转臂、平行连杆、驱动装置、防护板组成。钢包回转台是连铸机的关键设备之一，起着连接上下两道工序的重要作用。钢包回转台的回转情况根本上包括两侧无钢包、单侧有钢包、两侧有钢包三种情况，而单个钢包重量已超过140吨。三种情况下，钢包回转台受力有很大不同，但无论在何种情况下，都要保证钢包回转台的旋转平稳，定位准确，起停时要尽可能减小对机械局部的冲击，为减少中间包液面波动和温降，要缩短旋转时间。 1.5 钢包回转台的工作特点1重载 钢包旋转台承载几十吨到几百吨的钢包，当两个转臂都托着盛满钢水的钢包时，所承受的载荷最大；2偏载 钢包旋转台承载的工况有5种：即两边满载，一满一空，一满一无，一空一无，

47、两空两无。最大偏载出现在一满一无的工况下，此时钢包旋转台回承受最大的倾翻力矩。3冲击 由于钢包旋转台的安装、移去都是用起重机完成的，因此，在安放移动钢包是产生冲击，这种冲击使钢包旋转台上的零部件受到动载荷。4高温 钢包中的高温钢水会对旋转台产生热辐射，从而使钢包旋转台承受附加的热应力，另外，浇注的钢水颗粒也会给钢包旋转台带来火警隐患使用钢包旋转台的主要优点1钢包旋转台能迅速、精确的实现钢包的快速变换，只要旋转半周就能将钢包更换到位；同时在等待与浇注过程中支撑钢包，不占用有关起重机的作业时间；2钢包旋转台占用浇注平台的面积较小，也不影响浇注操作；3操作平安可靠、易于定位和实现远距离操作。 第二章

48、初步确定方案2.1.1设计题目 钢包回转台电液比例控制系统 结构形式为：液压单臂升降蝶式； 钢包最大满包重量：1500KN；回转半径：5500mm； 大包提升高度：800mm；回转速度：1.0 r.p.m； 事故旋转：气动0.5；承载能力：两侧满包，一满一空，一满一无；方案的总体布置形式 工作驱动为电机驱动系统，由一个电机，挠性联轴器和一个气动盘式制动器完成。在圆锥齿轮系统的输出轴上安装一个滚珠小齿轮，它与支撑环上的销齿轮外齿相啮合。回转台可正向反向旋转，气动盘式制动器用于停止时制动，在电机停止前不能使用。 d-销齿直径 R-销齿所在弧半径 l-销齿节距 事故驱动为气动驱动系统，气动电机通过一

49、个气动离合器驱动圆锥齿轮的第二个驱动轴头，它由一个空压机提供所需的空气，它通过关闭电气系统实现功能测试。如果突然出现电源故障，一个自动切换释放控制空气到阀柜和控制盘。 回转台处于浇注位和接受位时，回转台通过一个锁紧装置进行锁定防止转动。该锁紧装置包括一个气动锁紧棘爪，它固定在回转台转柱上并与安装在回转环上的两个匹配元件相咬合。该装置使齿轮箱防止在放钢包时产生的冲击，并可防止在浇注位置上的钢包的塞棒孔由于这样的冲击而产生的运动。 图2.3 锁紧装置 1-气缸 2-连杆 3-导位槽 4-隔板 长水口机械手由一个多重绞合的管连接装置组成。长水口可以保护大包滑动口和中间包的铸流，使其不被氧化。 钢包升

50、降采用液压缸驱动形式 图2-6回转臂驱动示意图 1-钢包 2-回转臂 3-升降液压缸 4-横梁 5-球绞 钢包升降驱动时以球绞为支点由液压缸驱动大臂实现钢包升降，由液压系统控制液压缸的行程。同时由大臂、称量装置、球绞、连杆其中组成的四连杆保持钢包的水平。防止钢液倾翻，造成事故。提升液压系统的供油装置高压泵、再循环泵和油罐布置在大包回转台下的液压油室中。第三章电机的计算与选择 条件： 空包重： =60t 钢水重：Q=90t 满包重：G=150t 转臂自重：=42t 钢包平均外径： =3200mm 钢包平均内径： =2500mm 旋转台转速： = 推力球轴承平均直径：=3345mm 塔座中心至钢包

51、中心距： =5500mm 钢包工作载荷状况： I对于一端放置满包钢水的钢包，另一端不放钢包的情况。 II一端放置满包钢水的钢包，另一端放置空钢包。 III两端都放置满包钢水的钢包为： =6498900为： =1938675 为： 式中l转臂总长，b-转臂总宽，根据转臂的几何关系得：b=5.17m l=11m 那么有： 为： 5在各种情况时推力轴承的摩擦力矩为： 考虑了除推力轴承以外，还有密封系统的摩擦阻力。 系数2考虑了推力轴承是双向的。考虑了推力轴承以外还有一个定心径向轴承。 式中启动时间=制动时间=5s 那么有： 第一种情况I对于一端放置满包钢水的钢包，另一端不放置钢包的情况：合成倾翻力矩

52、: 垂直力矩： =推力轴承的摩擦力矩: 式3.9 0.032825000+192000 =96125.4在各种情况下的动力矩: =6457500+517051.15 =145768.12摩擦力矩功率： = =11.18 式中总传动功率 取动力矩功率: =： =28.14第二种情况II：一端放置满包钢水的钢包，另一端放置空包。合成倾翻力矩： 垂直载荷: =26000+42000+90000 = 2520000： ： = =186286.43 ： = 式中总传动功率 取： = =21.67 7. 总功率： 第三种情况III：两端都放置满包钢水的钢包: : =2(60000+90000)+42000

53、 = 342000： 式(3.22) ： ： 式中总传动功率 取： ：整理以上数据见下表：序号 项 目 1惯性力矩 46159516231514 8714851 2垂直载荷 19200025200003420000 3合成力矩 8250004950000 4摩擦力矩 5动力矩 6摩擦力矩功率 7动力矩功率 32,66 8总功率 表一 三种情况力矩汇总3.2.1电动机的选择：根据表格中的由?机械设计手册?可选定交流电机为：YR250M1-6,其大致数据为： 6极 同步转速：1042 转速：980电动机功率验算：由?机械设计手册?的验算公式为： K电机过载系数 取K=2那么有： 30 30电机选用

54、适宜查?机械设计手册?选取马达为：DW015/12根据传动比为90，查?机械设计手册?，选择圆锥圆柱齿轮减速器。见图3-1减速器结构简图。查?机械设计手册?2减速器传动比分配计算。圆锥圆柱齿轮减速器的三级减速中，查的i=90时, 3.8. 6.3,那么 图3-1减速器结构简图1.确定材料：对于小的圆锥齿轮选择40MnB调质，HB=268286对于大的圆锥齿轮选择45钢调质，HB=241269查?机械设计手册?图3311b和图3317得 =750Mpa =280Mpa =600Mpa =230Mpa 查?机械设计手册?表347中接触强度设计公式为：mm式中K 取K=1.4 取 600=540Mp

55、a 齿数：根据=88.76mm 取=21 那么有=80 模数： =4.22. 查?机械设计手册?表510取m=4.5 大端分度圆直径：=4.5 =4.5 80=360mm节锥角： = =90= 外锥距： mm齿宽： 平均分度圆直径： 大小齿轮材料均选40Cr渗碳淬火，硬度为4855HRC，由?机械设计?图532c查的弯曲疲劳强度极限Mpa，由?机械设计手册?图533c查的接触疲劳极限应力Mpa。确定许用应力 式中=2重要传动，取大些 取寿命系数=1，那么有： 计算小齿轮的名义转矩： 选取载荷系数：因为是直齿传动，且加工精度为6级，故K可大些，取K=1.4。初步选定齿轮参数： 确定复合齿形系数因

56、为两齿轮材料和热处理方式相同，那么相同，故设计时按小齿轮的复合齿形系数代入即可，由图538查的=4.11，将上述参数代入，并取得：按表51区标准模数，那么中心距：取a=313mm计算几何尺寸 取 取1.选择齿轮材料，确定许用应力大小齿轮材料均选40Cr渗碳淬火，硬度为4855HRC，由?机械设计手册?图532c查得弯曲疲劳强度极限，由?机械设计手册?图533c查得接触疲劳极限应力.按齿轮弯曲疲劳强度设计:确定许用应力：式中重要传动时，取大些 取寿命系数,那么：3.选取载荷系数：因为是直齿传动，且加工精度为6级，故K可大些，取K=1.4。4.初步选定齿轮参数： 5. 确定复合齿形系数因为两齿轮的

57、材料和热处理方式相同，那么相同，故设计时按小齿轮的复合齿形系数代人即可，由图538查得=4.11，将上述参数代人，并取得： 按表51区标准模数，那么中心距： 取a=262mm. 6.计算几何尺寸： 将上述数据归纳为下表：第一对齿轮第二对齿轮第三对齿轮材料40MnB调质(小)45钢 调质(大)40Cr渗碳淬火40Cr渗碳淬火40Cr渗碳淬火40Cr渗碳淬火 齿数模数中心距第四章 回转台主要构件分析钢包回转台是连铸技术中的主要设备之一，近年来连铸技术开展日趋完善，对钢包回转台的要求也就越来越高，钢包回转台在连铸生产中占有重要的地位，它是连续铸钢设备中负荷最大，体积最大的焊接构件，它的主要组成局部是

58、回转臂、推力轴承及塔座三局部，其中回转臂在三局部中又显得极其重要。本文主要是应用有限元对回转臂进行一些根本分析，通过建模、添加限制等等，对不同情况下的回转台进行应力和疲劳分析。钢包回转台的工作环境属于高温环境，而且回转臂在工作时还要承受一定的冲击等，针对以上情况，我对回转臂的分析主要分为两局部：一个局部是在常温下分析，另一局部是在高温下对回转臂进行分析，在每个局部的分析中我又分了不同的情况进行了分析，主要分为三种情况：第一种情况是回转臂一端有满的钢包，另一端没有钢包；第二种情况是一端是空钢包，另一端是满的钢包；第三种情况是一端有钢包，另一端没有钢包。详细分析查看小论文?钢包回转台回转臂的有限元

59、分析?。在钢包回转台上，设有强大的推力轴承如图，用以承受钢包和转臂自重所产生的压力，同时还承受因转臂两端负载不平衡所产生的倾翻力矩。回转轴承采用了三列圆柱滚子轴承，两排径向滚柱承受轴向负荷，一排轴向滚柱承受径向负荷。图4-1旋转台推力轴承1-转臂 2-推力轴承内圈 3-推力轴承滚子 4-径向定心轴承 5-推力轴承外圈 6-塔座计算条件：由于轴向滚柱比较短，且存在轴向间隙，径向滚柱受力可视为滚柱推离轴承进行计算：力臂：式中：倾翻力矩 总轴向力由?板坯连铸机设计计算?得设计计算公式： 式4.2=1500+1500=3000 根据“滚动轴承的额定负荷与寿命介绍：当时，轴承只有单列滚子受力，可按单向圆

60、柱轴承计算。当时，上下滚子均受力。取滚子轴承内外圆直径：内外圈螺栓分度圆直径：那么算得：即： 此时上下滚子均受力。根据滚子承受载荷的特点，选取材料为GCr15，由?板坯连铸机设计计算?得公式： 其中滚柱数，取=194. 滚柱承受最大载荷上下滚柱的负荷分布轴向积分那么由得：由?板坯连铸机设计与计算?得公式：=610=1164式中：滚子工作面长度， 取=50mm 滚子半径， 取=25mm由?机械设计手册?查得：GCr的应力为=1700Mpa 满足条件径向滚柱平安4.2.2轴向滚柱的分析：轴向滚柱受力主要承受回转台的径向载荷，其滚柱承受的最大挤压力由?板坯连铸机设计与计算?得公式：式中回转台承受的径