100T連鑄機中間罐車傳動系統(tǒng)設(shè)計.docVIP

100t連鑄機中間罐車傳動系統(tǒng)設(shè)計一、綜述隨著連鑄工藝、技術(shù)的不斷完善和發(fā)展以及鋼鐵工業(yè)結(jié)構(gòu)的變化和對產(chǎn)品規(guī)格、質(zhì)量的新要求，鋼鐵廠不斷采用連鑄技術(shù)替代鑄模工藝。中間罐車是連鑄機的重要設(shè)備之一，其設(shè)計質(zhì)量及使用性能直接影響連鑄鋼坯的質(zhì)量以及生產(chǎn)效率。1.1我國中間罐車的使用情況1.1.1中間罐車的主要機構(gòu)中間罐是連鑄工藝流程中，位于鋼包和結(jié)晶器之間的設(shè)備，它是接受鋼包內(nèi)的鋼水，再將鋼水分配給結(jié)晶器的中間儲存容器。而中間罐車主要用于支承、運載中間罐，同時用于中間罐的澆注、更換、烘烤等。某鋼廠中間罐車采用高低軌式，主要機構(gòu)如下：a）走行機構(gòu)將中間罐車由預(yù)熱位置移到澆注位置上，澆鋼結(jié)束移開澆鋼位置。中間罐車在行走過程中慣性較大，故在兩個主動輪處各安裝了調(diào)頻電機，以滿足起動和停止速度最小，中間段勻速快行；b）升降機構(gòu)將中間罐升起，使水口離開結(jié)晶器蓋50mm處或下降至澆鋼位置。中間罐在車上的提升動作是靠4套同步液壓缸來完成；c）對中機構(gòu)中間罐在澆鋼時，水口必須對準(zhǔn)結(jié)晶器，當(dāng)中間罐進(jìn)入澆鋼位置時，要求水口進(jìn)行對中調(diào)整。中間罐車的對中是靠4套液壓缸裝置完成的；d）車架車架體是用于支撐中間罐、傳動裝置、升降裝置、對中裝置、溢流槽等設(shè)備的主要部件。車架體主動輪布置在澆注平臺上，從動輪布置在大包操作平臺上，高差3000mm。1.1.2中間罐車使用形式隨著連鑄技術(shù)的發(fā)展，連鑄機裝備水平的提高，中間罐車已經(jīng)不僅僅是中間罐的運載工具，連鑄機的自動化水平從中間罐車可見一斑：自動加保護(hù)渣裝置、事故閘板液壓系統(tǒng)、自動塞棒操控系統(tǒng)等均安裝在中間罐車上?，F(xiàn)在使用較為普遍的中間罐車有以下幾種形式：一是雙側(cè)全懸掛式;二是雙側(cè)半懸掛式;三是單側(cè)全懸掛式;四是單側(cè)半懸掛式。 雙側(cè)全懸掛式中間罐車結(jié)構(gòu)的中間罐車車輪為高架式，一般與鋼包車配合使用，可使連鑄機總長度縮短7m左右（與回轉(zhuǎn)臺比較)節(jié)省廠房投資，并且，對中小型鋼廠模鑄改連鑄創(chuàng)造了便利條件。但受結(jié)構(gòu)限制，不易實現(xiàn)中間罐升降功能，保護(hù)澆注相對較難實現(xiàn)，在特種鋼連鑄機上的使用受到限制。因此，該種結(jié)構(gòu)的中間罐車在中小型鋼鐵廠低合金鋼連鑄機上得到了廣泛的應(yīng)用。雙側(cè)半懸掛式中間罐車又稱高低腿式，其內(nèi)弧側(cè)軌道為高架式，驅(qū)動裝置設(shè)置在高架側(cè)，改善驅(qū)動裝置使用環(huán)境并且便于維護(hù)。但是，由于澆鑄平臺外弧側(cè)有軌道，當(dāng)發(fā)生溢鋼事故時，軌道容易被冷鋼遮蓋，造成中間罐車無法駛離澆注區(qū)，有事故隱患。根據(jù)中間罐的澆注形式(侵入式水口或定徑水口），中間罐支承臺可設(shè)計成液壓升降式或固定式。橫向微調(diào)裝置可以是液壓缸驅(qū)動或是手動絲杠驅(qū)動。為了保持升降裝置長時間穩(wěn)定不發(fā)生漂移，液壓升降缸的密封形式和材料很關(guān)鍵，并且，液壓回路必需采用液壓馬達(dá)和液壓鎖。為了更好地解決此問題，可以將液壓缸裝上位移傳感器，對中間罐位置隨時監(jiān)測、反饋，并進(jìn)行補償。根據(jù)需要，在高架的軌道上，可設(shè)置軌道傳感器。中間罐車在澆鑄位置時，車輪正好落在傳感器上，只要在大包開澆之前對稱量儀表進(jìn)行清零，便能隨時得到中包內(nèi)鋼水的實際重量。由于傳感器遠(yuǎn)離熱源，此種類型的稱量裝置具有較長的使用壽命。單側(cè)全懸掛式為懸挑式結(jié)構(gòu)，所有車輪均支承在內(nèi)弧側(cè)的高架軌道上，對澆鑄平臺的干涉較少，但對廠房和鋼結(jié)構(gòu)平臺要求較高，因此，一般用在大半徑或4流以上的連鑄機上。同樣，根據(jù)中間罐的澆注形式(侵入式水口或定徑水口），中間罐支承臺可設(shè)計成機械升降式或固定式。機械升降一般采用蝸輪減速機、滾珠絲杠驅(qū)動。單側(cè)半懸掛式中間罐車上下軌道均布置在內(nèi)弧側(cè)，與全懸掛式具有一樣的優(yōu)點，同時，對廠房、鋼平臺的要求相對較低，因此得到較廣泛的應(yīng)用。中間罐升降及橫向微調(diào)均采用液壓機構(gòu)實現(xiàn)。1.1.3各國中間罐車的主要參數(shù) 1.2中間罐車的結(jié)構(gòu)及特征中間罐車一般由車架，行走機構(gòu)，提升機構(gòu)，橫向微調(diào)機構(gòu)，稱量裝置及輔助裝置等組成。根據(jù)澆注鋼種和提高鑄坯質(zhì)量的要求,有的中間罐車上還裝有等離子加熱導(dǎo)電裝置,結(jié)晶器加保護(hù)渣裝置等輔助設(shè)備1.2.1車架為了便于操作，車架采用門型結(jié)構(gòu)，其開口側(cè)在澆注工人的操作面。為了加強剛性，車架梁采用箱型結(jié)構(gòu)，橫梁，立柱及主梁連接部位增設(shè)加強版，車架的左視圖為門型，形成了車架的異型結(jié)構(gòu)與復(fù)雜受力狀況。中間罐車的車架用于支撐中間罐，安裝固定傳動裝置、中間罐升降機構(gòu)及橫向微調(diào)機構(gòu)、稱量裝置及輔助設(shè)備等。以往生產(chǎn)小方坯的中間罐車車架多采用門型結(jié)構(gòu),其開口側(cè)在澆注工的操作側(cè)。目前常采用的半高架式、高架式及全懸掛式中間罐車的車架由于將軌道架起,克服了操作不便的特點,車架均采用箱型結(jié)構(gòu),在主梁和橫梁連接處用鋼板或型鋼加強,大大增加了車體的剛性。通常車架全部采用焊接結(jié)構(gòu)。車架上還設(shè)置有供操作人員觀察中間罐液面位置及供其他設(shè)備安裝操作用的平臺、走臺、防熱輻射和鋼水飛濺用的防護(hù)裝置。同時在結(jié)構(gòu)設(shè)計中還要充分重視供線電路及液壓回路的布線，既要布線方便，又要保證管線能得到充分保護(hù)1.2.2行走機構(gòu)中間罐車的行走機構(gòu)通常采用電動機驅(qū)動。根據(jù)車架結(jié)構(gòu)，為使行走機構(gòu)傳動平穩(wěn)，將主動輪和傳動裝置布置在主梁的一側(cè)，主動輪為雙緣輪，起導(dǎo)向作用：中間罐車運行時一般有快慢兩種行走速度。快速主要用于將中間罐由烘烤位運送到接近澆注位。慢速用于啟、制動及中間罐水口與結(jié)晶器對。一般快速為15-20m/min,慢速為1-2m/min。為實現(xiàn)兩種速度的轉(zhuǎn)換,行走機構(gòu)的變速有以下三種方式。1.雙交流電機變速方式即通過減速裝置串聯(lián)起來的兩臺帶制動器的交流電動機。通過減速裝置將兩臺帶制動器的快、慢速電動機串聯(lián)起來，快速運轉(zhuǎn)時快速電動機打開，與慢速電動機斷開；但在慢速電動機運轉(zhuǎn)時，通過快速電動機的制動器及電樞傳動懸掛減速器，再驅(qū)動車輪運行。這種方式增加了裝置復(fù)雜性。2.雙輸入軸行星減速方式行星減速器的兩個主動軸分別與兩臺帶制動器的交流電機相聯(lián)。采用兩臺交流電機驅(qū)動行星減速器，減速器的兩個主動軸分別與兩臺帶制動器的交流電機相連。當(dāng)快速電機接電時，其制動器打開（慢速電機不接電，其制動器閉合），快速電機轉(zhuǎn)動，使行星輪繞中心旋轉(zhuǎn)，實現(xiàn)快速驅(qū)動。當(dāng)慢速電機接電，其制動器打開（快速電機不接電，其制動器閉合），慢速電機轉(zhuǎn)動，通過兩級圓柱齒輪使行星輪繞與快速電機相連的中心輪旋轉(zhuǎn)，實現(xiàn)滿速驅(qū)動，這種結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，維護(hù)不便。3.變頻調(diào)速方式此方式是近年來,尤其是引進(jìn)設(shè)備多采用的一。種變速方式。它是通過變頻調(diào)速的方法帶動常規(guī)減速器以獲得快慢兩種速度,使機構(gòu)得到簡化。有時,為了操作方便在傳動機構(gòu)上裝有手輪,在與結(jié)晶器對中時還可以采用手動方式。2.行走機構(gòu)驅(qū)動方式中間罐車行走機構(gòu)的驅(qū)動方式有三種:1.單側(cè)驅(qū)動每套傳動機構(gòu)驅(qū)動一個主動車輪。在不影響操作人員操作的前提下,傳動機構(gòu)盡量布置在內(nèi)弧側(cè)。此種傳動方式省去了兩個車輪的連接軸,使車架底部有足夠的空間跨過結(jié)晶器。由于車架本身采用箱形結(jié)構(gòu),即使是容量較大的中間罐車也能保證運行的平穩(wěn)可靠,一般門型中間罐車多采用這種方式。2.雙側(cè)集中驅(qū)動雙側(cè)車輪集中驅(qū)動。當(dāng)采用集中驅(qū)動時,驅(qū)動兩個主動車輪的橫軸必須通過鏈輪、鏈條或齒輪帶動車輪,并將橫軸倒換至較高位置,讓出車架下部空間（使其能跨過結(jié)晶器）。3.兩側(cè)單獨驅(qū)動由兩臺電動機分別驅(qū)動兩側(cè)車輪，這種方式會增加中間罐車的橫向?qū)挾?，對操作人員有影響。無論采用哪種驅(qū)動方式,為保護(hù)行走機構(gòu),防止由于溢鋼或鋼水飛濺燒損傳動裝置,傳動裝置上方必須安裝保護(hù)罩。1.2.3提升機構(gòu)當(dāng)采用浸入式水口進(jìn)行保護(hù)澆注時,為使水口插入結(jié)晶器的深度,必須設(shè)有中間罐提升機構(gòu)。提升行程通常為450-750mm,提升速度一般為1.2-2.4m/min。中間罐提升有電動提升和液壓提升兩種方式1.電動提升一般采用蝸輪蝸桿螺母絲杠的傳動方式驅(qū)動支撐中間罐的提升框架。絲杠可采用普通梯形螺紋。每套提升機構(gòu)要求配有兩根絲杠。由兩套傳動機構(gòu)分別驅(qū)動同側(cè)的兩個絲杠,并用同步軸將兩套傳動機構(gòu)連起來。電動提升方式結(jié)構(gòu)復(fù)雜,對加工精度和安裝精度的要求都較高。2.液壓提升采用四個液壓缸位于提升框架的四個支點，用液壓同步馬達(dá)保證四個液壓缸的同步提升。液壓提升方式比電動提升方式使車體簡化,維護(hù)方便，但液壓設(shè)備調(diào)整較復(fù)雜。1.3中間罐車的問題和改進(jìn)由于中間罐長期處于高溫狀態(tài)下，工作環(huán)境惡劣，中間罐車的性能直接影響連鑄機的正常運行及連鑄機的壽命和產(chǎn)量。1.3.1中間罐車常見問題結(jié)合國內(nèi)一些鋼廠連鑄機中間罐車實際使用情況，發(fā)現(xiàn)目前國內(nèi)外各種機型連鑄機的中間罐車普遍存在一些設(shè)計缺陷，給中間罐車的使用和維護(hù)帶來了諸多麻煩，主要問題如下：1.傳統(tǒng)中間罐車的設(shè)計，其升降機構(gòu)為機械升降或液壓升降。中間罐提升時，為保證四個立柱升降運動的同步，機械升降采用同步軸，而液壓升降采用分流閥控制，升降立柱為相形焊接結(jié)構(gòu)，升降立柱與車架之間相對運動的導(dǎo)向是通過四周的襯板進(jìn)行的。在使用過程中，由于車架受熱變形的影響及四個立柱與襯板的間隙難以保持一致，因此，常發(fā)生卡阻現(xiàn)象，造成升降同步誤差大。2.當(dāng)設(shè)計將中間罐車的承載中心和車輪中心在同一軸線上時，中間罐耳軸在高溫狀態(tài)下使用產(chǎn)生變形，使中間罐對其支承橫梁產(chǎn)生側(cè)向分力2p，承載立柱在中間罐的側(cè)向分力2p作用下產(chǎn)生扭矩2ph，行走車架在此扭矩作用下產(chǎn)生向上的彎曲變形（圖1.1）。1.3.2中間罐車設(shè)計的改進(jìn)中間罐由于長期處于高溫狀態(tài)下，起耳軸在鋼水高溫?zé)彷椛溆绊懴拢涑志脴O限值急劇下降，逐漸產(chǎn)生彎曲變形。因此，中間罐耳軸與中間罐車橫梁支承點的接觸、手里發(fā)生變化，由理論的豎直向下的正應(yīng)力。由于支撐點較高，力臂較長，該側(cè)向分應(yīng)力形成了較大的變形力矩，使中間罐發(fā)生嚴(yán)重的扭轉(zhuǎn)變形，最終導(dǎo)致無法正常工作。為了克服側(cè)向力矩造成的扭轉(zhuǎn)變形，采取力矩平衡法，經(jīng)過反復(fù)核算，合理地確定中間罐承載中心與車輪支承中心的距離l，減少側(cè)向分力的力臂，同時由于位置的改變，產(chǎn)生一個反向支承力矩，從而達(dá)到了力矩的平衡，減少側(cè)向力產(chǎn)生的力矩對車架造成的彎曲變形原來的設(shè)計中，鋼水載荷是直接作用在車架上的，在長期作用下，受交變應(yīng)力的影響，車架會逐漸產(chǎn)生變形。改進(jìn)設(shè)計是將橫梁擴展為平臺橫梁，載荷布置在平臺橫梁上，再將平臺橫梁壓在前后車架上，使前后車架承受的是由平臺橫梁傳下來的均布載荷，消除交變應(yīng)力點，在和壓強隨之減少，使車架受交變應(yīng)力產(chǎn)生的變形也降低了。同時，克服了前后車架行走時產(chǎn)生的扭車現(xiàn)象，增加了前后車架的使用壽命，并為操作和維修提供方便。中間罐車原始設(shè)計均采用方柱滑槽導(dǎo)向，由于升降導(dǎo)致滑槽中心與液壓缸支承中心不在同一線上，產(chǎn)生一個不平衡力矩的側(cè)向力矩，并且導(dǎo)向間隙較大，所以在使用中極易產(chǎn)生卡阻及不平衡現(xiàn)象。為確保橫梁升降同步，以往把希望寄托在同步閥上，沒有對機械導(dǎo)向進(jìn)行太多的設(shè)計，認(rèn)為有了同步閥就能保證同步，實踐證明，再好的同步閥在沒有受到很好的機械導(dǎo)向控制時，也很難達(dá)到所要求的同步精度。為此，在設(shè)計時選用從意大利進(jìn)口的分流閥來實現(xiàn)液壓缸的同步運動，對機械導(dǎo)向進(jìn)行了全新的設(shè)計。通過采用圓柱導(dǎo)向，選取適當(dāng)?shù)呐浜?，并將外置液壓缸移至?dǎo)向力主中央，使液壓缸與受力點在同一中心線上，不產(chǎn)生力矩，從而消除了升降卡阻現(xiàn)象，提高了升降同步精度。液壓缸在設(shè)計時采用了緩沖裝置，使中間罐升降平穩(wěn)，并且使液壓缸得到很好的保護(hù)。通過對后車架的反復(fù)核算，在確保確保強度和剛度的前提下，縮小后車架的寬度，減少