第三章高炉上料设备

第三章、高炉上料设备教学目的：

了解高炉上料工作系统原理及满足的条件分析，掌握整机设备的设计计算基本过程及计算要点和典型装置的结构教学内容：

1.高炉上料设备作用、形式及基本功能2.料车式上料小车工作原理、受力分析3.卷扬机工作原理、驱动功率计算4.皮带上料机工作原理、上料能力计算5.液力联轴器工作原理与结构教学重点：

1.料车上料工作原理、受力分析

2.卷扬机工作原理、驱动功率计算

3.液力联轴器工作原理与结构教学难点：1.料车上料工作原理、受力分析2.卷扬机驱动功率计算

教学进度：

总学时3h

教学备忘：

第三章、高炉上料设备

§3—1概述一、上料设备的作用同学们想一想

将高炉冶炼过程所需的各种原料（矿石、焦碳、熔剂等）从地面提升到高炉炉顶并到入炉内。二、上料设备应满足的要求

1.足够上料能力（适应高炉生产工艺、节奏、产量、料品种、粒度等）2.连续、可靠（适应高炉规定时间内连续冶炼生产，休风率应小于1%）3.自动安全（计算机化全程控制、操作）4.结构简单、易维修1.§3—1概述三、上料设备的型式同学们想一想

1.料罐式上料机（已淘汰）

2.料车式上料机（教材P40图3-1）

3.皮带式上料机**（教材P41图3-2）带式上料机的优点：（1）运料能力更大，可以没有间隙地工作（2）设备更简单，投资更省（3）更远程装料和操作，让高炉周围空的空间更多（4）上料更均匀、平稳，料的粒度损伤小（5）工作更可靠，维护简单，自动化程度更高

带式上料机的缺点：（1）运距更长，站地较大（2）环境温度条件高求较高，不宜过高温度，尤其不能运热烧结矿对高炉节能有一定影响。斜桥料车式上料机1—料车坑；2—卷扬机；3—料车卷扬机室；4—支柱；5—轨道；6—斜桥；7、9—绳轮；8—钢绳；10料车§3—2高炉上料车一、工作原理

教材P41图3-3

请同学们画出卷扬机传动原理图二、料车行车轨道

分为三段：料坑内直线段、斜桥上直线段（一般为47~60度）炉顶卸料曲线段（该段很特殊），见P44图3-5

卸料段特殊性体现：总体为自动卸料、自动返回

具体为：（1）后车轮轮压在轨道上而不出现负轮压（2）料车能自返：空料车能在自重作用下从曲轨的上限位置迅速返回（3）卸料迅速（4）保证卸料时料车嘴不与炉顶设备相碰（5）运行过程中牵引钢丝绳张力不急剧变化图3—3料车上料机运动示意图三、料车上料机的料车运动分析与生产率计算1.速度图、加速度图、钢丝绳行程图

讲读教材P53~54在时间内料车刚开始启动，重料车直轨上升，空料车自炉顶卸料曲线极限位置下行，为防止空料车牵引钢绳松弛，从卷筒上放出的钢绳加速度不应超过空料车在自重作用下返回时能产生的钢绳加速度，故加速度应小些。在时间内，为了较快地过渡到最大速度，加速度应大些在t3时间内，一般取v3=v=3~4m/s为重料车进入曲轨前的第一次减速时间为重料车在卸料曲轨段行走的时间为卷扬机第二次减速到停车的时间2.生生产效效率计计算料车上上料机机的生生产效效率就就是上上料机机每昼昼夜能能够运运输原原料的的重量量。一一般设设计能能力为为120%。主主要原原因是是满足足“赶赶料线线”时时要加加快上上料的的需求求和为为今后后挖潜潜能力力做保保障。。主要计计算：：（1））一一批料料能生生产的的铁水水量：：q=焦焦碳量量/焦焦比=Qc/C根据q可以以确定定一批批料中中各种种炉料料的重重量。。矿石批批重Qo=kq由Qc、Qo可可求出出每批批料中中焦碳碳、矿矿石的的体积积，再再根据据料车车的有有效容容积就就可以以算出出每批批料焦焦碳、、矿石石所需需料车车数量量（2））高炉炉每昼昼夜所所需总总上料料批数数：N=P/q或或N=PC/Qc，，P———每昼昼夜生生产铁铁水产产量上料机机一昼昼夜最最大可可能上上料批批数：：N‘=86400/T，，T———提提升每每批料料需要要的总总时间间（包包括料料车上上下时时间、、装焦焦碳时时间、、装矿矿石时时间，，后两两者时时间一一般分分别为为15~25s（3））高炉炉上料料机作作业率率：J=N/N’*100%四、料料车静静力学学分析析1.直直轨段段受力力分析析讲读教教材P57图图5-182.曲曲轨段段受力力分析析讲读教教材P58~59图图3-19、、3-20、3-213.料料车自自返条条件空料车车在自自重作作用下下对瞬瞬时转转动中中心所所产生生的自自返力力矩M1应应大于于阻力力矩M2。。M1=G.a（（空空料车车时Q=0），，M2=F1.a1+F2.a2讲读教教材P60图3-22一般设设计时时取；；M1/M2=2~34.料料车外外形设设计讲读教教材P60图3-23一般空空料车车重心心与前前轮中中心线线的水水平距距离约约为后后轮中中心距距的0.6~0.655.(1)钢绳牵引力P大于零。如图3—21a、b所示，料车重心位于交点O的垂线OO′右侧。P的存在意味着料车在倾翻后有自行返回的可能性，P力越大，表明料车反拖钢绳的作用力越大，料车越易返回。

(2)钢绳绳牵引引力等等于零零。料料车重重心与与垂线线OO′重重合，，其力力的平平衡三三角形形见图图3——21c所所示。。此时时Q+G与与车轮轮总反反力R在一一垂线线上使使P=0，，这时时料车车的重重力和和车轮轮总支支反力力互相相平衡衡，料料车处处在一一种不不稳定定倾翻翻的临临界状状态，，料车车缺乏乏自返返能力力。(3)钢绳绳牵引引力P小于于零。。料车车重心心已在在OO′垂垂线左左侧，，其力力的平平衡三三角形形。P已出出现负负值，，料车车已丧丧失自自返能能力，，要使使料车车返回回必须须在车车辕上上施加加压力力，而钢绳绳是不不可能能产生生这种种压力力的，，这种种现象象叫““料车车上天天”，，必须须加以以防止止。这就要要求空空料车车在自自重作作用下下对瞬瞬时转转动中心所所产生生的自自返力力矩应大于于阻力力矩—考虑虑车轮轮缘对对轨道道摩擦擦系数数（对滚滚动轴轴承一一般取取3））—车轮轮滚动动轴承承的摩摩擦系系数，，取=0.015；；d—车车轮轴轴径；；D—车车轮直直径；；f—车车轮与与轨道道的滚滚动摩摩擦系系数，，取f=0.08㎝一般取取：M1/M2=2~3为了保保证空空料车车的自自返性性和前前后轮轮压均均匀，，空料料车重重心位位置一一般设设计在在通过过前前轮轮中中心心与与水水平平成成30°°角角，，通通过过后后轮轮中中心心与与水水平平成成45°°角角所所组组成成的的三角角形形区区域域内内。。五、、料料车车卷卷扬扬机机钢钢丝丝绳绳张张力力（（一一））（一一））、、直直轨轨段段提提升升时时钢钢丝丝绳绳静静张张力力采用用逐点点计计算算法法料车车连连接接处处钢丝丝绳绳张张力力————各滑滑轮轮处处钢丝丝绳绳张张力力————卷筒筒处处钢丝丝绳绳张张力力主要要注注意意各各接接点点处处拉拉力力方方向向与与该该段段钢钢丝丝绳绳重重力力方方向向是是同同向向还还是是反反向向，，一一致致则则为为两两者者之之和和，，反反之之为为二二者者之之差差。。同时时注注意意力力的的数数值值均均为为沿沿钢钢丝丝绳绳滑滑动动方方向向的的分分量量值值。。结论论：：卷筒筒张张力力S=A-2qLisina满载载料料车车直直轨轨提提升升时时，，卷卷筒筒圆圆周周上上的的张张力力S与与钢钢丝丝绳绳行行程程Li成直直线线关关系系，，并并随随着着料料车车上上升升而而有有所所减减小小。。6.料车车卷卷扬扬机机钢钢丝丝绳绳张张力力（（二二））（二二））、、空空料料车车直直轨轨段段下下降降时时钢钢丝丝绳绳静静张张力力也采采用用逐点点计计算算法法，此此时时料料重重Q=0结论论：：S‘‘=A’’+2qLisina空料料车车在在直直线线段段下下降降时时，，钢钢丝丝绳绳拉拉力力S‘‘与与钢钢丝丝绳绳行行程程Li也成成直直线线关关系系，，随随空空车车下下降降而而逐逐渐渐增增加加。。料车车卷卷扬扬机机钢钢丝丝绳绳张张力力（（三三））（三三））料料车车曲曲轨轨段段运运行行时时钢钢丝丝绳绳静静张张力力1.求求料料车车车车辕辕处处钢钢丝丝绳绳处处静静张张力力采用用作作图图法法，，求求得得车车辕辕拉拉力力分析析重重料料车车提提升升、、空空料料车车下下降降情情形形要点点：：1.作作图图求求得得拉拉力力2.分分情情形形，，按按照照直直线线段段求求各各接接点点处处张张力力过程程与与方方法法可可求求出出各各接接点点处处张张力力六、、卷卷扬扬机机卷卷筒筒圆圆周周力力计计算算（一一））、、静静圆圆周周力力计计算算要点点：：卷卷扬扬机机圆圆筒筒上上竟竟圆圆周周力力为为重重料料车车钢钢丝丝绳绳张张力力与与空空料料车车钢钢丝丝绳绳张张力力之之差差。。（二二））动动载载荷荷计计算算Fg=M‘‘.aM’’————所所有有运运动动部部件件换换算算到到卷卷筒筒圆圆周周上上质量量a————卷卷筒筒圆圆周周上上的的线线加加速速度度或或减减速速度度七、、料料车车驱驱动动功功率率计计算算过过程程一般般已已知知条条件件为为：：1.料料车车及及轨轨道道几几何何尺尺寸寸2.料料车车空空车车重重量量、、装装料料重重量量3.料料车车速速度度图图、、加加速速度度图图计算算程程序序：1.计计算算和和绘绘制制钢钢丝丝绳绳行行程程图图2.计计算算重重料料车车和和空空料料车车对对应应于于速速度度图图上上各各接点点的的瞬瞬间间钢钢丝丝绳绳静静张张力力S、、S‘‘并并画画出出张张力力变变化图图3.求求出出料料车车各各运运行行时时期期卷卷筒筒上上的的静静圆圆周周力力并并作作图图4.计计算算卷卷筒筒圆圆周周上上的的动动力力Fg和和总总圆圆周周力力，，绘绘制制卷卷扬扬机机的的负荷荷图图5.求求上上一一车车料料的的等等效效力力Fx和和等等效效功功率率Nx6.求求一一批批料料期期间间的的电电动动机机等等效效值值功功率率Nx7.校校核核电电机机一、、构构成成示例例：：2500m3皮皮带带机机（（教教材材P70图图3-28））描述述皮皮带带上上料料机机的的主主要要技技术术参参数数：：同学学们们想想一一想想：：输送送量量（（t/h））、、带带宽宽（（mm））、、带带长长（（m））带速速（（m/s））、、电电机机功功率率（（Kw））、、带带厚厚（（mm））、、钢钢芯芯直直径径（（mm））、、输输送送料料品品种种§3——3皮皮带带上上料料机机二、、皮皮带带类类型型及及基基本本结结构构1.类类型：普普通帆布布胶皮带带（高炉炉上现在在一般不不用））、钢绳绳芯胶带带（也称称夹芯皮皮带）2.夹芯芯皮带特特点：优点：抗抗拉强度度高、延延伸率小小、运力力大、寿寿命长缺点：横横向强度度低、易易断丝3.夹芯芯皮带结结构：代号：GX*****，，GX—钢绳绳芯******数数字，表表示整个个厚度上上每cm宽度的的名义破破断拉力力kg值值皮带组成成：上、、下覆盖盖胶、芯芯胶、钢钢绳芯皮带段间间接头采采用硫化化方法处处理，接接头形式式有对接接、搭接接、错位位接1.机构构简图讲读教材材P74图3-32三、传动动装置2.张力力计算采用最小小张力法法、等圆圆周力分分配法、、等驱驱动单元元法、圆圆周力任任意分配配法（1）最最小张力力法原则则：最大程度度地利用用驱动卷卷筒的包包角，使使驱动卷卷筒张力力比最大大，而皮皮带中的的张力最最小。两两个驱动动卷筒圆圆周力比比值为eμθ（2）等等圆周力力法原则则：每个驱动动卷筒传传递的圆圆周力相相等，比比值为1：1（3）等等驱动单单元法原原则：每个卷筒筒的驱动动装置相相同，而而套数不不同，使使驱动卷卷筒传递递圆周力力的比值值为2：：1（4）圆圆周力任任意分配配法原则则：两个驱动动卷筒传传递的圆圆周力按按任意比比值分配配。使每一个个驱动卷卷筒传递递的圆周周力相等等,即使每一个个驱动卷卷筒传递递的圆周周力相等等,即等圆周力力分配法法等驱动单单元法如果在卷卷筒Ⅰ上上布置二二套驱动动装置，，卷筒ⅡⅡ上布置置一套驱驱动装置置，使驱动卷卷筒传递递圆周力力的比值值由等圆圆周力法法的1：：1变成2：：1把两套工工作驱动动装置配配置到2上，而而把备用用驱动装装置放在在卷筒1上它是把两两个驱动动卷筒所所传递的的圆周力力按任意意比值进进行分配配，(为系数)，只要满满足每一一驱动卷卷筒两侧侧的胶带带张力之之比小于于或等于于其值的条件件即可。。最小张张力法、、等圆周周力法、、等驱动动单元法法实际上上都是它的特特例。。圆周力力任意意分配配法分析比比较：：最小张张力法法情况况下，，两个个驱动动卷筒筒的驱驱动功功率相相差eμθ倍，导导致装装置结结构差差别很很大，，而张张力皮皮带减减小比比例仅仅为等等单元元法的的4%，实实用性性不大大，故故高炉炉皮带带机不不采用用；等圆周周力法法情况况下，，两个个驱动动功率率相同同，即即为1：1，但但离eμθ较远；；等驱动动单元元法情情况下下，卷卷筒传传递圆圆周力力为2：1，而而每套套驱动动装置置都一一样。。从而而达到到既能能减少少胶带带中张张力，，又能能保证证驱动动装置置具有有通用用性，，减少少了备备品种种类，，便于于维修修。“高炉皮皮带机机采用用等驱驱动单单元法法。四、液液力联联轴器器（一一）1.工工作原原理（（同学们们想一一想：：联轴器器的工工作实实质））它们都都是由由与电电动机机轴连连接的的主动动轮l与负负载轴轴连接接的从从动轮轮2以以及““键””3把把主动动轮转转矩传传给从从动轮轮的，，不过过前者者的键键是橡橡胶带带，而而后者者的键键却是是液体体，即即液力力联轴轴节是是通过过液体体“键键”来来传递递转矩矩的。。（1））利用用液体体动压压力（（冲击击力））传递递扭矩矩。机机械能能———液压压能转转换讲读教教材P79图3-37电机转转动——主动动工作作轮旋旋转——液体体产生生离心心力——形形成一一定速速度、、压力力能——液体体在环环状流流道中中流流动———流流向被被动工工作轮轮的环环状流流道——产生生冲击击力——被动动轮旋旋转——被动轴轴转动动—液液体流流动流流回主主动工工作轮轮再再次循循环工工作主动工工作轮轮———泵轮轮，被被动动工作作轮———涡涡轮（2））液力力联轴轴器的的效率率及传传动比比液力联联轴器器工作作的前前提条条件：：（请同学学想一一想）主动轴轴与被被动轴轴间必必须存存在速速度差差原因是是各者者速度度不同同才能能形成成液体体流动动，故故主动动速度度大于于被动动速