高爐上料設(shè)備講義

1、第三章、高爐上料設(shè)備教學(xué)目的： 了解高爐上料工作系統(tǒng)原理及 滿足的條件分析，掌握整機(jī)設(shè)備的 設(shè)計(jì)計(jì)算基本過(guò)程及計(jì)算要點(diǎn)和典 型裝置的結(jié)構(gòu)教學(xué)內(nèi)容： 1.高爐上料設(shè)備作用、形 式及基本功能 2.料車式上料小車工作原 理、受力分析 3.卷?yè)P(yáng)機(jī)工作原理、驅(qū)動(dòng)功 率計(jì)算 4.皮帶上料機(jī)工作原理、上料 能力計(jì)算 5.液力聯(lián)軸器工作原理與結(jié)構(gòu)教學(xué)重點(diǎn)： 1.料車上料工作原理、受力分析 2.卷?yè)P(yáng)機(jī)工作原理、驅(qū)動(dòng)功率計(jì)算 3.液力聯(lián)軸器工作原理與結(jié)構(gòu)教學(xué)難點(diǎn)：1.料車上料工作原理、受力分析2.卷?yè)P(yáng)機(jī)驅(qū)動(dòng)功率計(jì)算 教學(xué)進(jìn)度： 總學(xué)時(shí) 3h 教學(xué)備忘： 第三章、高爐上料設(shè)備 31 概述一、上料設(shè)備的作用 同學(xué)們想

2、一想 將高爐冶煉過(guò)程所需的各種原料（礦石、焦碳、熔劑等）從地面提升到高爐爐頂并到入爐內(nèi)。二、上料設(shè)備應(yīng)滿足的要求 1.足夠上料能力（適應(yīng)高爐生產(chǎn)工藝、節(jié)奏、產(chǎn)量、料品種、粒度等）2.連續(xù)、可靠（適應(yīng)高爐規(guī)定時(shí)間內(nèi)連續(xù)冶煉生產(chǎn)，休風(fēng)率應(yīng)小于1%）3.自動(dòng)安全（計(jì)算機(jī)化全程控制、操作）4.結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、易維修 1. 31 概述三、上料設(shè)備的型式 同學(xué)們想一想 1.料罐式上料機(jī)（已淘汰） 2.料車式上料機(jī)（教材P40 圖3-1） 3.皮帶式上料機(jī)*（教材P41圖3-2）帶式上料機(jī)的優(yōu)點(diǎn)： （1）運(yùn)料能力更大，可以沒(méi)有間隙地工作 （2）設(shè)備更簡(jiǎn)單，投資更省 （3）更遠(yuǎn)程裝料和操作，讓高爐周圍空的空間更多

3、（4）上料更均勻、平穩(wěn)，料的粒度損傷小 （5）工作更可靠，維護(hù)簡(jiǎn)單，自動(dòng)化程度更高 帶式上料機(jī)的缺點(diǎn)： （1）運(yùn)距更長(zhǎng)，站地較大 （2）環(huán)境溫度條件高求較高，不宜過(guò)高溫度，尤其不能運(yùn)熱燒結(jié)礦 對(duì)高爐節(jié)能有一定影響。 斜橋料車式上料機(jī)1料車坑；2卷?yè)P(yáng)機(jī)；3料車卷?yè)P(yáng)機(jī)室；4支柱；5軌道；6斜橋；7、9繩輪；8鋼繩；10料車32高爐上料車一、工作原理 教材P41圖3-3 請(qǐng)同學(xué)們畫出卷?yè)P(yáng)機(jī)傳動(dòng)原理圖 二、料車行車軌道 分為三段： 料坑內(nèi)直線段、 斜橋上直線段（一般為4760度） 爐頂卸料曲線段（該段很特殊），見(jiàn)P44 圖3-5 卸料段特殊性體現(xiàn)：總體為自動(dòng)卸料、自動(dòng)返回 具體為： （1）后車輪輪壓在

4、軌道上而不出現(xiàn)負(fù)輪壓 （2）料車能自返：空料車能在自重作用下從曲軌的上限 位置迅速返回 （3）卸料迅速 （4）保證卸料時(shí)料車嘴不與爐頂設(shè)備相碰 （5）運(yùn)行過(guò)程中牽引鋼絲繩張力不急劇變化圖33 料車上料機(jī)運(yùn)動(dòng)示意圖三、料車上料機(jī)的料車運(yùn)動(dòng)分析與生產(chǎn)率計(jì)算1.速度圖、加速度圖、鋼絲繩行程圖 講讀教材 P5354 在時(shí)間內(nèi)料車剛開(kāi)始啟動(dòng)，重料車直軌上升，空料車自爐頂卸料曲線極限位置下行，為防止空料車牽引鋼繩松弛，從卷筒上放出的鋼繩加速度不應(yīng)超過(guò)空料車在自重作用下返回時(shí)能產(chǎn)生的鋼繩加速度，故加速度應(yīng)小些。在時(shí)間內(nèi)，為了較快地過(guò)渡到最大速度，加速度應(yīng)大些 在t3時(shí)間內(nèi)，一般取v3=v=34m/s 為重料

5、車進(jìn)入曲軌前的第一次減速時(shí)間 為重料車在卸料曲軌段行走的時(shí)間 為卷?yè)P(yáng)機(jī)第二次減速到停車的時(shí)間 2.生產(chǎn)效率計(jì)算料車上料機(jī)的生產(chǎn)效率就是上料機(jī)每晝夜能夠運(yùn)輸原料的重量。一般設(shè)計(jì)能力為120%。主要原因是滿足“趕料線”時(shí)要加快上料的需求和為今后挖潛能力做保障。主要計(jì)算：（1） 一批料能生產(chǎn)的鐵水量： q=焦碳量/焦比=Qc/C 根據(jù)q可以確定一批料中各種爐料的重量。 礦石批重Qo=kq由Qc、Qo可求出每批料中焦碳、礦石的體積，再根據(jù)料車的有效容積就可以算出每批料焦碳、礦石所需料車數(shù)量（2）高爐每晝夜所需總上料批數(shù)： N=P/q 或 N=PC/Qc ， P每晝夜生產(chǎn)鐵水產(chǎn)量 上料機(jī)一晝夜最大可能上

6、料批數(shù)： N=86400/T，T提升每批料需要的總時(shí)間（包括料車上下時(shí)間、裝焦碳時(shí)間、裝礦石時(shí)間，后兩者時(shí)間一般分別為1525s（3）高爐上料機(jī)作業(yè)率：J=N/N *100%四、料車靜力學(xué)分析1.直軌段受力分析 講讀教材P57 圖5-182.曲軌段受力分析講讀教材P5859 圖3-19、3-20、3-213.料車自返條件 空料車在自重作用下對(duì)瞬時(shí)轉(zhuǎn)動(dòng)中心所產(chǎn)生的自返力矩M1應(yīng)大于阻力矩M2。 M1=G.a （空料車時(shí)Q=0），M2=F1.a1+F2.a2 講讀教材P60圖3-22一般設(shè)計(jì)時(shí)?。籑1 / M2 =234.料車外形設(shè)計(jì) 講讀教材P60圖3-23 一般空料車重心與前輪中心線的水平距離

7、約為后輪中心距的0.60.65 5. (1)鋼繩牽引力P大于零。如圖321a、b所示，料車重心位于交點(diǎn)O的垂線OO右側(cè)。P的存在意味著料車在傾翻后有自行返回的可能性，P力越大，表明料車反拖鋼繩的作用力越大，料車越易返回。 (2)鋼繩牽引力等于零。料車重心與垂線OO重合，其力的平衡三角形見(jiàn)圖321c所示。此時(shí)Q+G與車輪總反力R在一垂線上使P=0，這時(shí)料車的重力和車輪總支反力互相平衡，料車處在一種不穩(wěn)定傾翻的臨界狀態(tài)，料車缺乏自返能力。(3)鋼繩牽引力P小于零。料車重心已在OO垂線左側(cè)，其力的平衡三角形。P已出現(xiàn)負(fù)值，料車已喪失自返能力，要使料車返回必須在車轅上施加壓力，而鋼繩是不可能產(chǎn)生這種壓

8、力的，這種現(xiàn)象叫“料車上天”，必須加以防止。這就要求空料車在自重作用下對(duì)瞬時(shí)轉(zhuǎn)動(dòng)中心所產(chǎn)生的自返力矩應(yīng)大于阻力矩考慮車輪緣對(duì)軌道摩擦系數(shù) （對(duì)滾動(dòng)軸承一般取3） 車輪滾動(dòng)軸承的摩擦系數(shù)，取=0.015； d車輪軸徑； D車輪直徑； f車輪與軌道的滾動(dòng)摩擦系數(shù)，取f=0.08 一般?。?M1/M2=23為了保證空料車的自返性和前后輪壓均勻，空料車重心位置一般設(shè)計(jì)在通過(guò)前輪中心與水平成30角，通過(guò)后輪中心與水平成45角所組成的三角形區(qū)域內(nèi)。五、料車卷?yè)P(yáng)機(jī)鋼絲繩張力（一）（一）、直軌段提升時(shí)鋼絲繩靜張力 采用逐點(diǎn)計(jì)算法料車連接處鋼絲繩張力各滑輪處鋼絲繩張力卷筒處鋼絲繩張力 主要注意各接點(diǎn)處拉力方向與

9、該段鋼絲繩重力方向是同向還是反向，一致則為兩者之和，反之為二者之差。 同時(shí)注意力的數(shù)值均為沿鋼絲繩滑動(dòng)方向的分量值。 結(jié)論： 卷筒張力S=A - 2qLisina滿載料車直軌提升時(shí)，卷筒圓周上的張力S與鋼絲繩行程Li成直線關(guān)系，并隨著料車上升而有所減小。 6.料車卷?yè)P(yáng)機(jī)鋼絲繩張力（二）（二）、空料車直軌段下降時(shí)鋼絲繩靜張力 也采用逐點(diǎn)計(jì)算法，此時(shí)料重Q=0 結(jié)論： S= A + 2qLisina 空料車在直線段下降時(shí)，鋼絲繩拉力S與鋼絲繩行程Li也成直線關(guān)系，隨空車下降而逐漸增加。料車卷?yè)P(yáng)機(jī)鋼絲繩張力（三）（三）料車曲軌段運(yùn)行時(shí)鋼絲繩靜張力 1.求料車車轅處鋼絲繩處?kù)o張力 采用作圖法，求得車轅

10、拉力 分析重料車提升、空料車下降情形 要點(diǎn)：1.作圖求得拉力 2.分情形，按照直線段求各接點(diǎn)處張力 過(guò)程與方法可求出各接點(diǎn)處張力六、卷?yè)P(yáng)機(jī)卷筒圓周力計(jì)算（一）、靜圓周力計(jì)算 要點(diǎn)：卷?yè)P(yáng)機(jī)圓筒上竟圓周力為重料車鋼絲繩張力與空料車鋼絲繩張力之差。 （二）動(dòng)載荷計(jì)算 Fg = M . a M所有運(yùn)動(dòng)部件換算到卷筒圓周上 質(zhì)量 a卷筒圓周上的線加速度或減速度 七、料車驅(qū)動(dòng)功率計(jì)算過(guò)程一般已知條件為： 1.料車及軌道幾何尺寸 2.料車空車重量、裝料重量 3.料車速度圖、加速度圖計(jì)算程序： 1.計(jì)算和繪制鋼絲繩行程圖 2.計(jì)算重料車和空料車對(duì)應(yīng)于速度圖上各 接點(diǎn)的瞬間鋼絲繩靜張力S、S并畫出張力變 化圖

11、3.求出料車各運(yùn)行時(shí)期卷筒上的靜圓周力并作圖 4.計(jì)算卷筒圓周上的動(dòng)力Fg和總圓周力，繪制卷?yè)P(yáng)機(jī)的 負(fù)荷圖 5.求上一車料的等效力Fx和等效功率Nx 6.求一批料期間的電動(dòng)機(jī)等效值功率Nx 7.校核電機(jī)一、構(gòu)成 示例：2500m3皮帶機(jī)（教材P70圖3-28）描述皮帶上料機(jī)的主要技術(shù)參數(shù)：同學(xué)們想一想： 輸送量（t/h）、帶寬（mm）、帶長(zhǎng)（m） 帶速（m/s）、電機(jī)功率（Kw）、帶厚（mm）、鋼芯直徑（mm）、輸送料品種33皮帶上料機(jī)二、皮帶類型及基本結(jié)構(gòu)1. 類型：普通帆布膠皮帶（高爐上現(xiàn)在一般不 用）、鋼繩芯膠帶（也稱夾芯皮帶）2.夾芯皮帶特點(diǎn)： 優(yōu)點(diǎn)：抗拉強(qiáng)度高、延伸率小、運(yùn)力大、壽命

12、長(zhǎng) 缺點(diǎn)：橫向強(qiáng)度低、易斷絲3.夾芯皮帶結(jié)構(gòu)： 代號(hào)： GX* ，GX鋼繩芯 *數(shù)字，表示整個(gè)厚度上每cm寬度的名義破斷拉力kg值 皮帶組成：上、下覆蓋膠、芯膠、鋼繩芯 皮帶段間接頭采用硫化方法處理，接頭形式有對(duì)接、搭接、錯(cuò)位接 1.機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)圖 講讀教材P74圖3-32三、傳動(dòng)裝置2.張力計(jì)算 采用最小張力法、等圓周力分配法、 等驅(qū)動(dòng)單元法、圓周力任意分配法 （1）最小張力法原則：最大程度地利用驅(qū)動(dòng)卷筒的包角，使驅(qū)動(dòng)卷筒張力比最大，而皮帶中的張力最小。兩個(gè)驅(qū)動(dòng)卷筒圓周力比值為e（2）等圓周力法原則：每個(gè)驅(qū)動(dòng)卷筒傳遞的圓周力相等，比值為1：1（3）等驅(qū)動(dòng)單元法原則：每個(gè)卷筒的驅(qū)動(dòng)裝置相同，而套數(shù)不

13、同，使驅(qū)動(dòng)卷筒傳遞圓周力的比值為2：1（4）圓周力任意分配法原則：兩個(gè)驅(qū)動(dòng)卷筒傳遞的圓周力按任意比值分配。 使每一個(gè)驅(qū)動(dòng)卷筒傳遞的圓周力相等,即使每一個(gè)驅(qū)動(dòng)卷筒傳遞的圓周力相等,即等圓周力分配法等驅(qū)動(dòng)單元法 如果在卷筒上布置二套驅(qū)動(dòng)裝置，卷筒上布置一套驅(qū)動(dòng)裝置，使驅(qū)動(dòng)卷筒傳遞圓周力的比值由等圓周力法的1 ：1變成2 ：1把兩套工作驅(qū)動(dòng)裝置配置到2上，而把備用驅(qū)動(dòng)裝置放在卷筒1上它是把兩個(gè)驅(qū)動(dòng)卷筒所傳遞的圓周力按任意比值進(jìn)行分配， ( 為系數(shù))，只要滿足每一驅(qū)動(dòng)卷筒兩側(cè)的膠帶張力之比小于或等于其 值的條件即可。最小張力法、等圓周力法、等驅(qū)動(dòng)單元法實(shí)際上都是它的特例。圓周力任意分配法分析比較： 最

14、小張力法情況下，兩個(gè)驅(qū)動(dòng)卷筒的驅(qū)動(dòng)功率相差e倍，導(dǎo)致裝置結(jié)構(gòu)差別很大，而張力皮帶減小比例僅為等單元法的4%，實(shí)用性不大，故高爐皮帶機(jī)不采用； 等圓周力法情況下，兩個(gè)驅(qū)動(dòng)功率相同，即為1：1，但離e較遠(yuǎn)； 等驅(qū)動(dòng)單元法情況下，卷筒傳遞圓周力為2：1，而每套驅(qū)動(dòng)裝置都一樣。從而達(dá)到既能減少膠帶中張力，又能保證驅(qū)動(dòng)裝置具有通用性，減少了備品種類，便于維修?！?高爐皮帶機(jī)采用等驅(qū)動(dòng)單元法。 四、液力聯(lián)軸器（一）1.工作原理（同學(xué)們想一想：聯(lián)軸器的工作實(shí)質(zhì)）它們都是由與電動(dòng)機(jī)軸連接的主動(dòng)輪l與負(fù)載軸連接的從動(dòng)輪2以及“鍵”3把主動(dòng)輪轉(zhuǎn)矩傳給從動(dòng)輪的，不過(guò)前者的鍵是橡膠帶，而后者的鍵卻是液體，即液力聯(lián)軸節(jié)

15、是通過(guò)液體“鍵”來(lái)傳遞轉(zhuǎn)矩的。（1）利用液體動(dòng)壓力（沖擊力）傳遞扭矩。機(jī)械能液壓能轉(zhuǎn)換 講讀教材P79圖3-37 電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)主動(dòng)工作輪旋轉(zhuǎn)液體產(chǎn)生離心力 形成一定速度、壓力能液體在環(huán)狀流道中 流動(dòng)流向被動(dòng)工作輪的環(huán)狀流道產(chǎn)生沖擊力被動(dòng)輪旋轉(zhuǎn)被動(dòng)軸轉(zhuǎn)動(dòng)液體流動(dòng)流回主動(dòng)工作輪 再次循環(huán)工作 主動(dòng)工作輪泵輪， 被動(dòng)工作輪渦輪 （2）液力聯(lián)軸器的效率及傳動(dòng)比 液力聯(lián)軸器工作的前提條件：（請(qǐng)同學(xué)想一想） 主動(dòng)軸與被動(dòng)軸間必須存在速度差原因是各者速度不同才能形成液體流動(dòng)，故主動(dòng)速度大于被動(dòng)速度。 M2 效率 =- i 由于摩擦力矩很小，M1 =M2 即有i = M1結(jié)論： 液力聯(lián)軸器的輸入轉(zhuǎn)矩等于輸出轉(zhuǎn)矩；傳動(dòng)效率等于傳動(dòng)比液力聯(lián)軸器（二）2.結(jié)構(gòu)介紹圖338 4063m。高爐帶式上料機(jī)用液力聯(lián)軸器1一聯(lián)軸器；2一渦輪軸；3一輔助室外殼；4一渦輪；5一外殼；6一擋板；7一泵輪；8一端面密封；9一彈性聯(lián)軸器3.特性介紹 過(guò)載能力強(qiáng)、抗沖擊、防過(guò)載、可提高鼠籠電機(jī)啟動(dòng)能力（平穩(wěn)）、可均衡多臺(tái)電機(jī)負(fù)載（特性更軟）、傳遞效率高所謂聯(lián)合特性曲線即考慮到電動(dòng)機(jī)在承載時(shí)轉(zhuǎn)速下降的影響，液力聯(lián)軸器的實(shí)際輸出特性曲線。其輸出轉(zhuǎn)矩與電動(dòng)機(jī)輸出轉(zhuǎn)矩相等，而其輸出轉(zhuǎn)速則低于電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速，也即聯(lián)合特