結(jié)晶器說(shuō)明書(shū)

1、第一章第一章 引言引言 隨著畢業(yè)設(shè)計(jì)的臨近結(jié)束，大學(xué)期間的學(xué)習(xí)就要結(jié)束啦，經(jīng)歷了盡半個(gè)學(xué) 期的畢業(yè)設(shè)計(jì)及其畢業(yè)實(shí)習(xí)，確實(shí)也讓我們對(duì)我們的專業(yè)有了更深層次的認(rèn)識(shí) 和理解，特別是經(jīng)歷了大學(xué)期間的最后一次的畢業(yè)設(shè)計(jì)，可以說(shuō)融合了我們?cè)?四年期間所學(xué)的所有知識(shí)，所以要想完完整整的保質(zhì)保量的做好這次設(shè)計(jì)就必 須下一番苦功夫，將以前學(xué)的不扎實(shí)的科目在這次設(shè)計(jì)涉及到的從新拿出書(shū)來(lái) 好好認(rèn)認(rèn)真真的在學(xué)習(xí)。我這次做的是結(jié)晶器足輥總成的設(shè)計(jì)，通過(guò)這次的設(shè) 計(jì)也讓我對(duì)連鑄有了不少的了解。 1.1 連鑄的發(fā)展概況連鑄的發(fā)展概況： a 連鑄發(fā)展的概況：連鑄發(fā)展的概況： 早在 19 世紀(jì)中期 h.貝塞麥就提出了連續(xù)澆注液

2、態(tài)金屬的設(shè)想。隨后還有 其他人對(duì)此項(xiàng)技術(shù)進(jìn)行過(guò)研究。由于當(dāng)時(shí)科學(xué)水平的限制，未能用于工業(yè)生產(chǎn)。 知道 1933 年，現(xiàn)代連鑄的奠基人s 容漢斯提出并發(fā)展了結(jié)晶器振動(dòng)裝置之后， 才奠定了連鑄在工業(yè)的應(yīng)用的基礎(chǔ)。從二十世紀(jì)三十年代開(kāi)始，連鑄已成功用 于有色金屬生產(chǎn)。二次世界大戰(zhàn)后，前蘇聯(lián)，美，英奧地利等國(guó)家相繼建成一 些半工業(yè)的實(shí)驗(yàn)設(shè)備，進(jìn)行連鑄鋼的研究。1950 年，容漢斯和曼內(nèi)斯曼公司合 作，建成世界上第一臺(tái)能澆注 5t 鋼水的連鑄機(jī)。 近年來(lái)，傳統(tǒng)連鑄的高效化生產(chǎn)，在各工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家取得了長(zhǎng)足的進(jìn)步， 特別是高拉速技術(shù)已引起人們的高度重視。通過(guò)采用新型結(jié)晶器及新的結(jié)晶器 冷卻方式，新型保護(hù)渣，

3、結(jié)晶器非正弦振，結(jié)晶器內(nèi)電磁制動(dòng)及液面高度精度 檢測(cè)和控制等一系列技術(shù)措施，目前常規(guī)大板坯的拉速已由 0.81.5m/min 提 高到 2.02.5m/min，最高可達(dá) 3m/min 使連鑄機(jī)的生產(chǎn)能力大幅度提高生產(chǎn)成 本降低，給企業(yè)帶來(lái)了極大的經(jīng)濟(jì)效益。高速連鑄技術(shù)在今后仍然會(huì)繼續(xù)發(fā)展。 b 連鑄發(fā)展概況：連鑄發(fā)展概況： 我國(guó)是研究和應(yīng)用連鑄較早的國(guó)家之一，早在二十世紀(jì)五十年代就開(kāi)始探 索性的工作。19571959 年間先后建成三臺(tái)立式連鑄機(jī)。1964 年在重鋼三廠建 成一臺(tái)斷面為 180mm*1500mm 板坯弧形連鑄機(jī)，這是世界上工業(yè)應(yīng)用最早的 弧形連鑄機(jī)之一。隨后處于停滯狀態(tài)。到 19

4、78 年全國(guó)用于生產(chǎn)的連鑄機(jī)只有 21 臺(tái)，連鑄坯年生產(chǎn)量 112.70 萬(wàn) t，連鑄比為 3.5%。 改革開(kāi)放以來(lái)，為了學(xué)習(xí)國(guó)外先進(jìn)的技術(shù)和經(jīng)驗(yàn)，加速我國(guó)連鑄技術(shù)的發(fā) 展，從二十世紀(jì)七十年代末一些企業(yè)引進(jìn)了一批連鑄技術(shù)和設(shè)備。例如 1978 年 到 1979 年，武鋼二煉鋼從聯(lián)邦德國(guó)引進(jìn)單流弧形板坯連鑄機(jī) 3 臺(tái)，在消化國(guó)外 技術(shù)的基礎(chǔ)上，圍繞設(shè)備，操作，品種管理等方面進(jìn)行了大量的開(kāi)發(fā)與完善工 作，于 1985 年實(shí)現(xiàn)了全連鑄生產(chǎn)，產(chǎn)量突破了設(shè)計(jì)能力。這些連鑄技術(shù)和設(shè)備 的引進(jìn)都促進(jìn)了我國(guó)連鑄的發(fā)展。 目前，我國(guó)鋼鐵工業(yè)正處于興旺時(shí)期，連鑄技術(shù)的設(shè)計(jì)，制造，工藝，和 管理都積累了豐富的經(jīng)驗(yàn)，

5、新世紀(jì)必然是我國(guó)連鑄高速發(fā)展的時(shí)代。 1.2 結(jié)晶器的作用和組成結(jié)晶器的作用和組成 1.2.1 結(jié)晶器的作用結(jié)晶器的作用 結(jié)晶器是連續(xù)鑄鋼中的鑄坯成型設(shè)備，也是連鑄機(jī)心臟設(shè)備之一，其設(shè)計(jì) 結(jié)構(gòu)決定了拉坯速度和生產(chǎn)率。若要通過(guò)提高拉速來(lái)增加產(chǎn)量，則需要結(jié)晶器 采用適宜的幾何形狀來(lái)改善傳熱效果、降低摩擦力。而足輥總成是結(jié)晶器中很 重要的部分，它直接會(huì)影響到鑄坯的質(zhì)量，對(duì)一個(gè)企業(yè)來(lái)說(shuō)質(zhì)量就是生命啊， 可以想象到結(jié)晶器足輥的重要性，它也將直接影響我國(guó)的鑄坯的產(chǎn)量，故有許 多的機(jī)構(gòu)和人員在從事著該項(xiàng)工作，都在為次做出貢獻(xiàn)，本次設(shè)計(jì)的足輥總成 是結(jié)晶器中很重要的一部分。 結(jié)晶器的功能是將連續(xù)不斷地注入其內(nèi)

6、腔的高溫鋼水通過(guò)水冷銅壁強(qiáng)制冷 卻，導(dǎo)出其熱量，使之逐漸凝固成為具有所要求的斷面形狀和坯殼厚度的鑄坯， 并使這種芯部仍為液態(tài)的鑄坯連需不斷地從結(jié)晶器下口拉出，為其在以后的二 冷區(qū)內(nèi)完全凝固創(chuàng)造條件。 1.2.2 結(jié)晶器的組成和分類結(jié)晶器的組成和分類 結(jié)晶器的主要部件是緊固在水套上的銅板，帶有調(diào)整裝置的基架和足輥架。 銅板：鑄流的外弧面和內(nèi)弧面，鑄流寬度和倒角都體現(xiàn)在兩個(gè)寬面銅板上，窄 面銅板加緊在寬面銅板之間，它們的尺寸決定了結(jié)晶器的尺寸，銅板的內(nèi)邊有 1010mm 的倒角。為了冷卻銅板，根據(jù)所需要的冷卻水量，銅板的背面開(kāi)了 很多縱向和橫向的溝槽，同時(shí)為了使磁場(chǎng)能夠通過(guò)。每個(gè)銅板都用螺栓緊固在

7、 水套上，螺栓擰緊，且有一定的預(yù)緊力矩。鑄流外弧面上的寬面銅板根據(jù)澆鑄 半徑調(diào)整和鎖緊。基架設(shè)計(jì)成焊接件，并且容納所有的重要接收裝置和調(diào)整裝 置以及結(jié)晶器的輔助裝置，結(jié)晶器的水平和垂直對(duì)中在帶有空心螺栓和放松螺 母的四個(gè)緊固點(diǎn)上進(jìn)行。結(jié)晶器相對(duì)于澆鑄半徑的精確定位是通過(guò)基架上兩個(gè) 螺栓和結(jié)晶器臺(tái)上對(duì)應(yīng)的套子實(shí)現(xiàn)。足輥段：銅板下的可調(diào)足輥緊挨著結(jié)晶器 基架下面安裝，在鑄坯離開(kāi)結(jié)晶器寬面和窄面冷卻部分后，足輥對(duì)鑄坯起支撐 作用，位于足輥間的噴嘴為鑄坯提供冷卻，水和氣以同樣的方式進(jìn)入到噴淋冷 卻的噴嘴中。結(jié)晶器可以分為：直結(jié)晶器，多級(jí)結(jié)晶器，錐形結(jié)晶器。 1.3 結(jié)晶器足輥總成的作用結(jié)晶器足輥總成的

8、作用 方坯結(jié)晶器足輥總成是對(duì)帶有液芯的鑄坯起必要的導(dǎo)向和支撐作用以及進(jìn) 一步冷卻的作用。 （見(jiàn)附圖 1）如果出了結(jié)晶器的高溫薄殼鑄坯得不到及時(shí)冷卻 和支承，在鋼液靜壓作用下極易產(chǎn)生鼓肚和變形，故漏鋼常常發(fā)生在這一段上； 結(jié)晶器的足輥對(duì)鑄坯的質(zhì)量取著很重要的作用，尤其是足輥的尺寸、表面質(zhì)量， 足輥間距，以及噴淋冷卻系統(tǒng)，結(jié)晶器錐度的設(shè)計(jì)等方面對(duì)鑄坯有著很大的影 響，如果這些方面不能很好的解決好的話，在生產(chǎn)過(guò)程中，就會(huì)出現(xiàn)好多不必 要的麻煩，鑄坯會(huì)出現(xiàn)各種缺陷，如：各種裂紋，鑄坯表面的質(zhì)量問(wèn)題，漏鋼 問(wèn)題，也會(huì)影響到生產(chǎn)效率，增加生產(chǎn)成本，造成不必要的維修費(fèi)用的支出， 同時(shí)也會(huì)加重工人的勞動(dòng)強(qiáng)度，

9、故結(jié)晶器足輥總成設(shè)計(jì)也是很重要的，對(duì)連鑄 也有著很大的影響。 作 作 o 作 作 作 作 作 作 作 作 作 作 作 作 作 作 作 作 作 作 作 作 圖 1 1.4 結(jié)晶器足輥總成設(shè)計(jì)的要求結(jié)晶器足輥總成設(shè)計(jì)的要求 設(shè)計(jì)項(xiàng)目包括： 足輥的直徑和長(zhǎng)度，內(nèi)孔安裝軸承的結(jié)構(gòu)，定位方式； 足輥軸直徑和長(zhǎng)度，潤(rùn)滑油脂供給通道；足輥夾持器的結(jié)構(gòu)尺寸，既滿足 夾持可靠又要做到足輥距離可調(diào)；噴淋環(huán)的結(jié)構(gòu)和尺寸的設(shè)計(jì)； 足輥架的 設(shè)計(jì)：足輥架上有安裝足輥、足輥軸、噴淋環(huán)、足輥夾持器的空間，同時(shí)足輥 架要同結(jié)晶器水套裝配。 1.5 結(jié)晶器設(shè)計(jì)目的結(jié)晶器設(shè)計(jì)目的 1）通過(guò)對(duì)設(shè)計(jì)題目的分析，計(jì)算和圖紙的繪制使學(xué)生

10、提高設(shè)計(jì)創(chuàng)新能力， 培養(yǎng)作為工程技術(shù)人員的基本素質(zhì)。 2）要求學(xué)生查閱相關(guān)資料，同指導(dǎo)教師的指導(dǎo)有機(jī)的結(jié)合，獨(dú)立高質(zhì)量按 時(shí)完成題目，并認(rèn)真準(zhǔn)備答辯。 第二章第二章 足輥的設(shè)計(jì)足輥的設(shè)計(jì) 結(jié)晶器足輥位于連鑄機(jī)結(jié)晶器下方，同結(jié)晶器隨振動(dòng)臺(tái)一起做振動(dòng)仿弧運(yùn) 動(dòng)，為高溫鑄坯起支撐和導(dǎo)向作用。如果出了結(jié)晶器的高溫薄殼鑄坯得不到及 時(shí)冷卻和支承，在鋼液靜壓作用下極易產(chǎn)生鼓肚和變形。足輥表面直接與鑄坯 表面相接觸，所以足輥表面質(zhì)量好壞直接會(huì)影響到鑄坯的表面質(zhì)量。足輥的表 面質(zhì)量包括圓度和表面光潔度，當(dāng)足輥表面有無(wú)龜裂、凸起、小坑等缺陷時(shí)這 些缺陷會(huì)給鑄坯表面帶來(lái)裂紋、小坑、麻點(diǎn)等缺陷。為了提高足輥表面的質(zhì)

11、量， 故足輥表面經(jīng)過(guò)了精加工，還要采用適當(dāng)?shù)臒崽幚?，結(jié)合結(jié)晶器足輥的實(shí)際工 作條件，同時(shí)考慮到現(xiàn)有的熱處理方法，采用滲氮處理，滲氮零件表面有高的 硬度、耐磨性和紅硬性，能提高材料的抗腐蝕性和抗咬合性，并可延長(zhǎng)疲勞壽 命，而且處理溫度低，因此零件變形小，這些都符合足輥的要求，故采用滲氮 的方法來(lái)強(qiáng)化足輥性能。 2.1 窄面足輥的設(shè)計(jì)窄面足輥的設(shè)計(jì) 我設(shè)計(jì)的四流方坯連鑄機(jī)板式結(jié)晶器足輥總成 280380，根據(jù)設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū) 的要求可知，結(jié)晶器足輥的直徑為 120mm，其方坯窄面的寬度為 280mm， 考慮到方坯的工作環(huán)境會(huì)有熱膨脹的影響，應(yīng)留出適當(dāng)?shù)目臻g供其熱膨脹，足 輥的長(zhǎng)度取比方坯窄面的寬度（28

12、0mm）短些，取 240mm，即結(jié)晶器足輥尺寸 為 120240，因?yàn)橐谧爿伬锩姘惭b足輥軸，而且足輥軸上面需要安裝軸承 等，因?yàn)樽爿佉@著足輥軸作旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，同時(shí)軸承又需要得到充分的潤(rùn)滑，要 考慮到密封的要求，考慮到結(jié)晶器工作條件的要求，環(huán)境比較臟，粉塵大，比 較潮濕等，故采用曲路密封，在這種環(huán)境下，曲路密封是相當(dāng)可靠的了，曲路 密封是由旋轉(zhuǎn)的和固定的密封零件之間拼合成的曲折的隙縫所形成的，曲路的 布置可以是徑向的，也可以是軸向的，考慮到軸向尺寸的影響，最后還是采用 徑向的。 2.1.1 足輥材料選擇足輥材料選擇 考慮到足輥的實(shí)際工作環(huán)境高溫、潮濕，有潤(rùn)滑油脂的潤(rùn)滑，而潤(rùn)滑 油脂在高溫狀態(tài)要分

13、解出酸性物質(zhì)，故足輥材料要有足夠的耐酸性和耐熱性。 方案一：采用一般的碳鋼很難滿足工作環(huán)境的要求，所以用合金鋼。 參見(jiàn)機(jī)械零件設(shè)計(jì)手冊(cè) ，冶金工業(yè)出版社，耐熱鋼（gb1221-75） ，選擇材 料：1cr18ni9ti 表表 2.1 材料機(jī)械性能熱 處理性質(zhì) 抗拉 強(qiáng)度 屈服 強(qiáng)度 延伸 率 收 縮 率 沖擊韌 性 mpampakj/m2 加熱溫度冷 卻 介 質(zhì) 1cr18ni9 ti 54019540559801100-1150水 耐酸， 1000以 下不起皮， 在 600 以下耐熱 方案二.利用電鍍技術(shù)，足輥采用 45 鋼，然后在足輥表面鍍上一層不銹耐 酸材料。參見(jiàn)機(jī)械零件設(shè)計(jì)手冊(cè)第三版，

14、冶金工業(yè)出版社，表 1-7-1。工作 -保護(hù)性鍍層：鎳鉻；此材料除了可以防止零件免受腐蝕外，主要用于提高零件 的抗機(jī)械磨損和表面硬度。 電鍍材料選擇參見(jiàn)機(jī)械零件設(shè)計(jì)手冊(cè)第三版，冶金工業(yè)出版社，選擇耐熱 鋼 1cr23ni18，1cr23ni18 鎳鉻合金可以直接電鍍，最好以銅或黃銅為底層。 表表 2.2 材料機(jī)械性能熱 處理性質(zhì) 抗拉 強(qiáng)度 屈服 強(qiáng)度 延伸 率 收縮 率 沖擊 韌性 mpampakj/ m2 加熱 溫度 冷卻 介質(zhì) 1cr23ni18 5392453550-1100- 1150 水， 油， 空氣 抗氧化最 高溫度為 1100 通過(guò)以上數(shù)據(jù)可知該材料滿足要求，但是用其他方法獲得

15、足輥材質(zhì)，種方 案會(huì)好點(diǎn)呢？ 現(xiàn)進(jìn)行對(duì)比分析：采用方案二可以節(jié)省材料，減少貴金屬材料的使用，但 是此方案制造足輥工藝復(fù)雜，所需設(shè)備較多，技術(shù)要求較高，而方案一可以克 服此項(xiàng)不足，方案二在制造足輥時(shí)，在惡劣的工作環(huán)境下，電鍍材料可能會(huì)剝 落下來(lái)，這樣就達(dá)不到要求，而且也會(huì)影響方坯的表面質(zhì)量，采用方案一可以 減少這方面的影響，綜合考慮，還是選擇方案一較好。 2.1.2 軸承端蓋設(shè)計(jì)軸承端蓋設(shè)計(jì) 考慮到軸承的工作環(huán)境等方面的要求，為了對(duì)滾子軸承進(jìn)行有效的密封， 這里采用了迷宮密封，同時(shí)，還可以承受一般密封所不能勝任的高溫，高壓， 高速和大尺寸密封部位特別有效，無(wú)摩擦，使用壽命長(zhǎng)，所以這就需要在軸承

16、端部設(shè)計(jì)迷宮，軸承端蓋為靜環(huán)，迷宮式環(huán)為動(dòng)環(huán)，兩者相配合組成迷宮密封， 但迷宮曲路沿徑向展開(kāi)，故曲路折回次數(shù)不宜過(guò)多。由于裝拆方便，端蓋不需 剖分，因此選擇迷宮密封參見(jiàn)機(jī)械零件設(shè)計(jì)手冊(cè) ，冶金工業(yè)出版社（第三版， 第 664 頁(yè)）可以查取：e=0.2mm，f=1mm，n=3，此處采用徑向迷宮密封，其結(jié) 構(gòu)設(shè)計(jì)如下圖： 圖圖 2.1 2.2 寬面足輥的設(shè)計(jì)寬面足輥的設(shè)計(jì) 窄面足輥的設(shè)計(jì)其原理和過(guò)程跟寬面足輥設(shè)計(jì)一樣，這里不再重復(fù)了，結(jié) 構(gòu)圖如圖（2.2） 30 30 209 121.5 213 r0.4 r0.4 ?5 ?8.6 ?45 16 37 418 m10 16 37 m10 5 121

17、.5 5 10 14.5 r1/8 10 3.2 z ?40 0 -0.062 ?40 0 -0.062 3.2 圖 2.2 第三章第三章 足輥軸的設(shè)計(jì)足輥軸的設(shè)計(jì) 足輥軸在這里起著很重要的作用，不僅對(duì)其上的零件起支撐的作用，而且 要保證兩足輥間有一個(gè)合適的間距，結(jié)晶器對(duì)兩足輥的間距有嚴(yán)格的要求，兩 者間的誤差會(huì)直接影響到鑄坯表面的質(zhì)量等一系列的問(wèn)題，也會(huì)影響鑄坯的尺 寸大小，故對(duì)足輥軸有嚴(yán)格的要求，主要是剛度和強(qiáng)度的要求，只有既保證了 強(qiáng)度，又保證了剛度，結(jié)晶器在工作過(guò)程中才不會(huì)出問(wèn)題，可以保證生產(chǎn)的順 利進(jìn)行，提高產(chǎn)量。 3.1 足輥軸材料的選擇足輥軸材料的選擇 考慮到足輥軸的工作的特殊環(huán)

18、境高溫、潮濕，選擇于與足輥相同的材 料：1cr18ni9ti，該材料的性質(zhì)參見(jiàn)前一部分的表格。 3.2 足輥軸的設(shè)計(jì)足輥軸的設(shè)計(jì) 3.2.1 軸長(zhǎng)度設(shè)計(jì)軸長(zhǎng)度設(shè)計(jì) 足輥架的尺寸在設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)中已明確了，可以根據(jù)足輥架的尺寸初步確定 足輥軸的長(zhǎng)度為 418mm，足輥架寬面寬度為 424mm，由于考慮到高溫工作的 特殊環(huán)境，軸本身材料的熱膨脹，軸向要伸長(zhǎng)，故軸采用比足輥架窄面稍窄點(diǎn)， 約 3mm 左右。 3.2.2 足輥軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)足輥軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 3.2.2.1 選擇足輥軸的材料選擇足輥軸的材料 由以上分析可以知道，足輥軸采用：1cr18ni9ti，b=540mpa。參見(jiàn)機(jī)械 零件設(shè)計(jì)手冊(cè)，冶金工

19、業(yè)出版社，第三版上可查的。 3.2.2.2 初步確定足輥軸的軸徑初步確定足輥軸的軸徑 考慮到該軸為一心軸，只承受彎矩的作用，按彎曲強(qiáng)度設(shè)計(jì)軸徑。根據(jù) 材料力學(xué) ，高等教育出版社，可以知道， m w b m彎矩 w軸的抗彎截面系數(shù)，w= 3 32 d 先作出軸的受力計(jì)算簡(jiǎn)圖,如圖所示圖 3.1,取集中載荷作用于足輥軸的中點(diǎn)。 圖 3.1 （1）足輥軸所受重力作用）足輥軸所受重力作用 在結(jié)晶器足輥中，下面一排的足輥受力最大，受到較大重力 g 作用，受力 簡(jiǎn)圖如下（圖 3.2） ，重力 g 分解為水平分力 n1 和垂直分力 n2 且 n1=gtg2.3，。2 g cos2.3 n 圖 3.2 考慮到

20、一種結(jié)晶器可以用于幾種金屬材料方坯，因此，在設(shè)計(jì)中進(jìn)行簡(jiǎn)化 了，取其中一種金屬材料方坯作為設(shè)計(jì)依據(jù)，其它材料也依次類推了，取金屬 材料為鑄鋼，參見(jiàn)機(jī)械零件設(shè)計(jì)手冊(cè)第三版，冶金工業(yè)出版社 ，常用材料 的密度，從表中查?。鸿T鋼密度為 7.8g/cm=7.810kg/m，取結(jié)晶器上端面 到下足輥之間的鑄鋼方坯作為研究對(duì)象，其高度為 1.048m。 根據(jù) g=mg=vg 密度 v體積 g重力加速度，取 g=10n/kg 根據(jù)方坯的尺寸和任務(wù)書(shū)中結(jié)晶器尺寸，可以知道所要計(jì)算部分的體積： v=0.280.381.048=0.112m， g=7.8100.11210=8.73610n n1=gtg2.3=8

21、.73610tg2.3=350.874n n2= =8.74310n 3 g8.736 10 cos2.3cos2.3 （2）足輥軸所受拉力作用的計(jì)算）足輥軸所受拉力作用的計(jì)算（受力圖見(jiàn) 3.3） 根據(jù)公式 p=fv p 功率 ，瓦 ，w v拉速，m/s 根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)提供的數(shù)據(jù)：p= 7.5kw ， v=0.75 m/s 由 p=fv 可以得出： f= ，該處用 n3 表示 f。 p v 可以得到：n3= =10000n 7500 0.75 p v 圖 3.3 （3）求足輥軸的支反力）求足輥軸的支反力 f1a=f2a= =175.437n 1350.874 22 n 對(duì) a 點(diǎn)取矩：- n10.0

22、96- n20.322+ f2a0.418=0 可以得出：f1a= f2a =175.437n n= （n2+ n3）cos2.3=（8.74310+ 10000）0.999=18724.257n n1b=n2b=f1b=f2b= =9362.1285n 18724.257 22 n （4）畫(huà)彎矩圖（）畫(huà)彎矩圖（見(jiàn)圖 3.4） （d）合成彎 矩圖 （c）垂直面 的受力和彎矩 圖 （b）水平面 的受力和彎矩 圖 （a）受力簡(jiǎn)圖 m 898.922nm 898.764nm m f1b f2b n1bn2b ab de 16.842nm m ed ba n2an1a f2a f1a fb g f2

23、f1 圖 3.4 截面 d 處的彎矩： 水平面上的彎矩：md= f1a0.096=175.4370.096=16.842nm 垂直面上的彎矩：md= f1b0.096=9362.12850.096=898.764 nm 合成彎矩： 22 1 22 16.842898.764 898.922 dddmmm n m a （5）按彎曲強(qiáng)度校核軸的強(qiáng)度）按彎曲強(qiáng)度校核軸的強(qiáng)度 根據(jù)公式： 1 3 1 1 3 32 32 190 b d d b m w m d m mpa d 可以得出： 1 3 1 1 3 1 3 1 3 6 2 32 32 32 32 898.922 3.14 190 10 3.64

24、 1036.4 b d d b d m w m d m d m d mmm 由于在計(jì)算過(guò)程中采用簡(jiǎn)化過(guò)程，而且省略了一些實(shí)際條件，從安全角度出發(fā)， 應(yīng)加大軸徑，由于強(qiáng)度不足，而造成結(jié)晶器失效，將會(huì)給生產(chǎn)帶來(lái)很大的影響， 故取軸徑 d=40 mm （6 6）軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)）軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 根據(jù)前面足輥的設(shè)計(jì)可以初步確定足輥軸上的各主要零部件的個(gè)位置，其 結(jié)構(gòu)如下圖（見(jiàn)圖 3.5） 。 圖 3.5 軸上主要零件的布置圖 3.確定各段軸徑和長(zhǎng)度確定各段軸徑和長(zhǎng)度（見(jiàn)圖 3.6） 圖 3.6 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 定位軸肩高度按機(jī)械設(shè)計(jì) ，彭文生，李志明，黃華梁主編，高等教育出 版社，表 12-3 軸上零件的軸向

25、定位和固定方法，查取 h=（0.07-0.1） d=0.0740=2.8 mm，所以對(duì)于軸徑，從夾持器向右取 40 mm45 mm40 mm，由前面的足輥設(shè)計(jì)可以知道足輥（窄面）120240 mm，而迷宮式密封 的靜環(huán)和動(dòng)環(huán)，圓柱滾子軸承，觸環(huán)，孔用彈性擋圈都要安裝在足輥的內(nèi)部， 足輥外面的足輥軸由夾持器緊固，尺寸可由足輥軸長(zhǎng)度與足輥長(zhǎng)度相適應(yīng)，由 前面足輥設(shè)計(jì)部分可以知道迷宮式靜環(huán)和動(dòng)環(huán)組合后的寬度為 31 mm，圓柱滾 子軸承外圈的寬度為 6 mm，由于軸承是工作于高溫環(huán)境，考慮到熱膨脹的影響， 為了防止軸承的受熱膨脹，卡死足輥，影響結(jié)晶器的正常工作，故在迷宮式動(dòng) 環(huán)與圓柱滾子軸承的保持架

26、間預(yù)留 2.5mm，正是考慮到此帶來(lái)的影響。 根據(jù)以上分析可以確定每段軸長(zhǎng)，并可以算出夾持器夾持的軸長(zhǎng)。 （7）按疲勞強(qiáng)度校核安全系數(shù)）按疲勞強(qiáng)度校核安全系數(shù)，參見(jiàn)機(jī)械零件設(shè)計(jì)手冊(cè) ，冶金工業(yè)出版社。 由圖 3-4 可知，計(jì)算彎矩在截面 d 處最大，配合邊緣的應(yīng)力集中，在截面 f 處雖然計(jì)算彎矩不大，但其直徑最小且有圓角和配合邊緣等多種應(yīng)力集中， 故以上兩處截面都是可能的危險(xiǎn)截面，因此，該足輥軸只需要校核以上兩個(gè)截 面的安全系數(shù)即可，取許用安全系數(shù)s=1.5，其校核計(jì)算如下： 1）f 截面處疲勞強(qiáng)度安全系數(shù)校核 抗彎截面系數(shù)：w=0.1d=0.0000064m 合成彎矩： 37 96 37 8

27、98.922 96 346.46 fdmm n m a 彎曲應(yīng)力幅： a= dm w 6 7 346.46 6.4 10 5.4134 10 54.134 pa mpa 彎曲平均應(yīng)力 m=0 mpa， 彎曲疲勞極限：-1=204 mpa 參見(jiàn)機(jī)械零件設(shè)計(jì)手冊(cè) ，冶金工業(yè)出版社， 查的軸的常用材料 彎曲等效系數(shù)：=0.25 表 12-2 軸的常用材料主要力學(xué)性能，許用彎曲應(yīng)力 及用途 絕對(duì)尺寸系數(shù) =0.77 表 12-8，絕對(duì)尺寸影響系數(shù) 表面質(zhì)量系數(shù)：=1（磨削）表 12-9，不同表面粗糙度的表面質(zhì)量系數(shù) 彎曲時(shí)配合邊緣有效應(yīng)力集中系數(shù)為 k=1.954 受彎矩作用時(shí)的安全系數(shù)： 1 204

28、 1.954 54.1340.25 0 1.929 1.5 am s k s 2）d 截面處疲勞強(qiáng)度安全系數(shù)校核（經(jīng)計(jì)算可證明安全，省略）故可以知道此 軸疲勞強(qiáng)度安全。 綜上所述，該足輥軸滿足疲勞強(qiáng)度，可以安全工作。 （8 8）足輥軸的剛度校核）足輥軸的剛度校核 足輥軸對(duì)剛度有嚴(yán)格的要求，當(dāng)剛度不足時(shí)，足輥軸將產(chǎn)生較大的變形， 影響足輥軸的正常工作，甚至產(chǎn)生卡死現(xiàn)象，足輥不能轉(zhuǎn)動(dòng)，故需要足輥軸進(jìn) 行剛度校核，其校核過(guò)程如下： 1. 彎曲剛度的計(jì)算 計(jì)算軸的彎矩作用下產(chǎn)生的撓度 y 和轉(zhuǎn)角 ，該足輥軸為一階梯軸，一般 采用變形能量法，計(jì)算過(guò)程參見(jiàn)機(jī)械零件設(shè)計(jì)手冊(cè) ，冶金工業(yè)出版社。 由表 3-7

29、-16，彎曲的允許變形量可以知道：許用撓度y=0.0002l （l 跨度） ，許用轉(zhuǎn)角=0.005（rad） 。 由前面軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)部分的分析可以知道，寬面軸的跨度 l=418mm，許用撓度 y=0.0002l=0.0002418=0.0836 mm 2 8.36 10 m 其變形量可以由下式求： 0 1 n limm dl ei 其中：斷面 i 處的變形量 m軸上載荷產(chǎn)生的彎矩 m在 i 斷面處加單位載荷時(shí)軸上產(chǎn)生的彎矩（求撓度時(shí)，單位載荷是指單 位力，求偏轉(zhuǎn)角時(shí)單位載荷系指單位力矩） i截面的慣性矩 l將軸分為若干段后，每段的長(zhǎng)度 e彈性模量 計(jì)算中各段積分之和 參見(jiàn)機(jī)械零件設(shè)計(jì)手冊(cè) ，冶

30、金工業(yè)出版社，表 1-1-14 材料的彈性模量， 切變模量及泊桑比，可以知道：e=206gpa=。 11 2.06 10 pa 現(xiàn)在將窄面軸分為八小段，參見(jiàn)附圖（如圖 3.7） ， 418 87.587.55937 25.5 25.559 圖 3.7 分別計(jì)算，計(jì)算公式參見(jiàn)機(jī)械零件設(shè)計(jì)手冊(cè) ，冶金工業(yè)出版社， 0 limm dl ei 表 3-7-17 積分值， 然后再計(jì)算其和，受力分析和彎矩圖如下圖 0 limm dl ei （圖 3.8）： ed ba n2bn1b f2b f1b m 898.764nm （b）垂直面 的受力和彎矩 圖 f1a f2a n1an2a ab de m 16.

31、842nm （a）水平面 的受力和彎矩 圖 m 898.922nm （c）合成彎 矩圖 0.105nm 1nm fb=1作用下的合成彎 矩圖 fb=1作用下的垂直面 彎矩圖 0.105nm 0.148nm （d）fb=1作用下的 水平面彎矩圖 （e）mc=1作用下的 水平面彎矩圖 1.414nm mc=1作用下的合成 彎矩圖 mc=1作用下的垂直 面彎矩圖 1nm 圖3.8 段的計(jì)算如下： =m撓度 37 0.1480.0262 209 n ma 37 1.4140.125 418 mn ma偏轉(zhuǎn)角 37 898.922346.46 96 mn ma 撓度計(jì)算： 0 limm dl ei 4

32、2 1124 5 0.147 3.7 10 346.46 0.0262 0.147 2.06 10(3.0 10 ) 1.369 10 il mm ed m 4 2 1124 5 3.7 10346.46 0.125 0.147 2.06 10(3 10 ) 6.533 10 () mm d rad i 偏轉(zhuǎn)角計(jì)算： l = 0. 147e 段的計(jì)算如下： 撓度： 1 2 37 0.1480.0262 209 96 0.1480.068 209 mn m mn m a a 偏轉(zhuǎn)角： 1 2 37 1.4140.125 418 96 1.4140.325 418 mn m mn m a a 1

33、2 37 898.922346.46 96 898.922 mn m mn m a a 撓度計(jì)算： 0 limm dl ei 112212 4 2 24 5 (2( 0.294 5.9 10 346.46 (2 0.02620.068)898.922 (0.02622 0.068) (4 10 ) 7.136 10 il mmmmmm ed m 偏轉(zhuǎn)角計(jì)算： 0 limm dl ei 112212 4 3 24 5 (2( 0.294 59 10 346.46 (2 0.1250.325)898.922 (0.1252 0.325) (4 10 ) 7.58 10 il mmmmmm ed r

34、ad （） 段的計(jì)算如下： 1 2 1 2 96 0.1480.068 209 121.5 0.1480.086 209 96 1.4140.325 418 121.5 1.4140.411 418 898.922 mn m mn m mn m mn m mn m a a a a a 撓度： 偏轉(zhuǎn)角： 撓度計(jì)算： 0 limm dl ei 12 4 24 52 ( 0.098 2.55 898.922 (0.0680.086) (4.0 10 ) 6.83 106.83 10 il m mm ed mmm 偏轉(zhuǎn)角計(jì)算： 0 limm dl ei 12 4 24 4 ( 0.098 2.55 8

35、98.922 (0.3250.411) (4.0 10 ) 3.264 10 () il m mm ed rad 段的計(jì)算如下： 1 2 1 2 121.5 0.1480.086 209 0.148 121.5 1.4140.411 418 209 1.4140.707 418 mn m mn m mn m mn m a a a a 撓度： 偏轉(zhuǎn)角： 898.922mn ma 撓度計(jì)算： 0 limm dl ei 1 4 2 1124 4 ( 0.098 8.75 10 898.922 (0.0860.148) 0.098 2.06 10(4.5 10 ) 2.223 10 il m mm e

36、d m 偏轉(zhuǎn)角計(jì)算： 0 limm dl ei 1 4 2 1124 3 ( 0.098 8.75 10 898.922 (0.411 0.707) 0.098 2.06 10(4.5 10 ) 1.062 10 () il m mm ed rad 段的計(jì)算如下： 1 2 1 2 121.5 0.1480.086 209 0.148 296.5 1.4141.003 418 209 1.4140.707 418 mn m mn m mn m mn m a a a a 撓度： 偏轉(zhuǎn)角： m=898.922n ma 撓度計(jì)算： 0 limm dl ei 12 4 24 4 ( 0.098 898.

37、922 (0.0860.148) (4.5 10 ) 2.223 10 il m mm ed m 偏轉(zhuǎn)角計(jì)算： 0 limm dl ei 12 4 24 3 ( 0.098 898.922 (0.707 1.003) (4.5 10 ) 1.625 10 il m mm ed rad （） 段的計(jì)算如下： 1 2 1 2 121.5 0.1480.086 209 96 0.1480.068 209 296.5 1.4141.003 418 322 1.4141.089 418 mn m mn m mn m mn m a a a a 撓度： 偏轉(zhuǎn)角： m=898.922n ma 撓度計(jì)算： 0

38、limm dl ei 1 4 2 924 5 ( 0.098 2.55 10 898.922 (0.0860.068) 0.098 206 10(4.0 10 ) 6.83 10 il m mm ed m 偏轉(zhuǎn)角計(jì)算： 0 limm dl ei 12 4 24 4 ( 0.098 2.55 898.922 (1.003 1.089) (4.0 10 ) 9.279 10 il m mm ed rad （） 段的計(jì)算如下： 1 2 1 2 96 0.1480.068 209 37 0.1480.0262 209 322 1.4141.089 418 381 1.4141.289 418 mn m

39、 mn m mn m mn m a a a a 撓度： 偏轉(zhuǎn)角： 1 2 898.922 37 898.922346.46 96 mn m mn m a a 撓度計(jì)算： 0 limm dl ei 112212 4 24 5 22 0.294 898.9222 0.0680.0262346.460.0682 0.0262 4.0 10 7.14 10 il mmmmmm ed m -3 9 （）（） 59 10 =（）（） 0. 294 206 10 （） 偏轉(zhuǎn)角計(jì)算： 0 limm dl ei 112212 4 24 3 22 0.294 898.9222 1.089 1.289346.462

40、 1.289 4.0 10 1.669 10 il mmmmmm ed rad -3 9 （）（） 59 10 =（）（1. 089） 0. 294 206 10 （） （） 段計(jì)算如下： 1 1 2 37 0.1480.0262 209 381 1.4141.289 418 1.414 mn m mn m mn m a a a 撓度： 偏轉(zhuǎn)角： 37 898.922346.46 96 mn ma 撓度計(jì)算： 0 limm dl ei 4 3 934 5 0.147 37 10 346.46 0.0262 0.147 209 1030 10 1.369 10 il mm ed m （） 偏轉(zhuǎn)角

41、計(jì)算： 0 limm dl ei 12 4 2 1124 3 (2) 0.294 3.7 10 346.46 (2 1.289 1.414) 0.294 2.06 10(3.0 10 ) 1.043 10 () il m mm ed rad 軸撓度： 8 0 1 55544 555 42 1.369 107.136 106.83 102.223 102.223 10 6.83 107.14 101.369 10 7.513 10 8.36 10 li i mm dl ei mym 軸偏轉(zhuǎn)角： 8 5543 0 1 3433 33 6.533 107.58 103.264 101.062 10

42、1.625 109.279 101.669 101.043 10 4.568 10 ()5 10 () li i mm dl ei radrad 所以，從上面的計(jì)算校核過(guò)程可以知道：該寬面軸滿足剛度要求，符合要 求。 窄面軸的設(shè)計(jì)同寬面軸的設(shè)計(jì)，過(guò)程相同，結(jié)構(gòu)也是相同的，這里不再重復(fù)了， 設(shè)計(jì)過(guò)程參見(jiàn)寬面軸的設(shè)計(jì)過(guò)程。 3.2.2.3 軸承的設(shè)計(jì)軸承的設(shè)計(jì) 足輥軸承的設(shè)計(jì)要考慮到其工作環(huán)境和其本身適應(yīng)環(huán)境的能力，通過(guò)查閱 設(shè)計(jì)手冊(cè)可以從一下兩個(gè)方案可以進(jìn)行分析，方案一：采用專用軸承，方案二： 選用通用軸承，采用通用軸承時(shí)，我們需要考慮其工作條件高溫，潮濕， 銹蝕等這些工作條件對(duì)軸承的要求很高，

43、軸承要有很好的耐熱性能，防銹蝕能 力，而且軸承的尺寸還不能太大，因?yàn)樽爿伒闹睆揭呀?jīng)確定了，同時(shí)考慮到高 溫的工作環(huán)境，軸承要能進(jìn)行良好的潤(rùn)滑，以便冷卻，防銹。綜上所述，最后 決定還是采用采用方案一：使用專用軸承，設(shè)計(jì)一個(gè)與工作條件相適應(yīng)的，且 成本低的軸承，考慮到軸承要裝配到窄面軸上，所以軸承的內(nèi)徑采取 40mm，為了防止高溫工作環(huán)境下，潤(rùn)滑油脂的流失，軸承的內(nèi)圈與足輥內(nèi)表 面（50mm 的內(nèi)表面）也形成了迷宮密封， （參見(jiàn)機(jī)械零件設(shè)計(jì)手冊(cè) ，冶 金工業(yè)出版社） 。 該軸承的滾子采用的是圓柱滾子，采用圓柱滾子軸承承受徑向載荷，可以 高速運(yùn)轉(zhuǎn)，高精度，低噪聲，低扭矩，剛性好，內(nèi)外圈之間允許傾斜，

44、還可以 防塵，密封，同時(shí)考慮到實(shí)際工作環(huán)境，選用圓柱滾子軸承，由于受到足輥直 徑限制，取圓柱滾子的直徑 d=10mm，長(zhǎng)度取為 31mm。結(jié)構(gòu)如下（圖 3.9）： 圖 3.9 滾子 軸承外圈同內(nèi)圈起到相同的作用，其設(shè)計(jì)原理也相同，內(nèi)外圈之間的溝槽 可以存儲(chǔ)潤(rùn)滑油脂，可以提高潤(rùn)滑效果，也能增加對(duì)潤(rùn)滑油脂的流動(dòng)阻力，防 止?jié)櫥椭罅康耐饬?，提高密封效?7，有利于保護(hù)環(huán)境，這樣的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 很符合當(dāng)時(shí)工況條件下的要求。專用軸承的結(jié)構(gòu)圖如下（圖 3.10）： 圖 3.10 軸承 3.2.2.4 接觸環(huán)的設(shè)計(jì)接觸環(huán)的設(shè)計(jì) 接觸環(huán)的設(shè)計(jì)也是考慮到密封的問(wèn)題，為了不使軸承因?yàn)殡s質(zhì)而磨損的過(guò) 快從而降低軸承

45、的壽命，接觸環(huán)可以減少這些問(wèn)題的發(fā)生。因此，此處采用了 縫隙密封，接觸環(huán)的結(jié)構(gòu)形式如下圖 3.11 圖 3.11 接觸環(huán) 3.3 潤(rùn)滑油脂供給通道設(shè)計(jì)潤(rùn)滑油脂供給通道設(shè)計(jì) 3.3.1 潤(rùn)滑油脂的選擇潤(rùn)滑油脂的選擇 該處使用潤(rùn)滑油脂是對(duì)圓柱滾子軸承進(jìn)行潤(rùn)滑，而且工況條件惡劣高 溫，潮濕，多塵條件，故盡可能選用潤(rùn)滑油脂。而且在設(shè)備連續(xù)工作，長(zhǎng)期工 作于惡劣工況下，潤(rùn)滑油脂供至摩擦副始終是連續(xù)不斷的，采取連續(xù)潤(rùn)滑，因 供給潤(rùn)滑油脂在設(shè)備上采用連續(xù)壓力潤(rùn)滑，由電動(dòng)干油站集中潤(rùn)滑，柱塞泵通 過(guò)電機(jī)減速機(jī)帶動(dòng)，將潤(rùn)滑油脂從貯油器中吸出，經(jīng)換向閥，順著給油管向各 給油器壓送，給油器在壓力作用下開(kāi)始動(dòng)作，向各

46、潤(rùn)滑點(diǎn)供送潤(rùn)滑油脂，這樣 就可以保證連續(xù)供油，保證工作可靠性了。 參見(jiàn)機(jī)械零件設(shè)計(jì)手冊(cè) ，冶金工業(yè)出版社，二硫化鉬潤(rùn)滑油脂性質(zhì)和應(yīng)用。 表 2.3 名稱代號(hào)滴點(diǎn)錐入度特點(diǎn)及應(yīng)用 mos2潤(rùn)滑脂2 號(hào)240 180220 耐濕，耐溫性能， 用于 180以下的 滾動(dòng)軸承潤(rùn)滑，如 mos2復(fù)合鈣 基潤(rùn)滑脂 syb1407-59 zfg-4e240 160200 高溫機(jī)械軸承潤(rùn)滑， 但不適用工作溫度 低于 80的，由復(fù) 合鈣基脂添加二硫 化鉬而成，有耐高 溫，耐潮濕，抗壓 性能，適用于高溫 高負(fù)荷機(jī)械設(shè)備的 潤(rùn)滑 以上兩種潤(rùn)滑脂可供參考，從錐入度角度看，mos2潤(rùn)滑脂不如 mos2復(fù)合 鈣基潤(rùn)滑脂，因

47、為該處工作溫度較高，應(yīng)盡可能選擇錐入度較小的，溫度越高， 潤(rùn)滑油脂越稀，為適應(yīng)工作環(huán)境應(yīng)選用較稠的，從特點(diǎn)和應(yīng)用角度看，mos2復(fù) 合鈣基潤(rùn)滑脂具有耐潮濕的特點(diǎn)，這也正符合實(shí)際工作環(huán)境，而 mos2潤(rùn)滑脂 不能較好的做到，也綜合考慮經(jīng)濟(jì)方面的因素，最后選擇 mos2復(fù)合鈣基潤(rùn)滑 脂 syb1407-59。 3.3.2 潤(rùn)滑油脂的通道設(shè)計(jì)潤(rùn)滑油脂的通道設(shè)計(jì) 該系統(tǒng)采用干油集中潤(rùn)滑系統(tǒng)，連續(xù)壓力潤(rùn)滑，潤(rùn)滑油脂消耗量的計(jì)算， 參見(jiàn)機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè) ，第三版，第 2 卷，成大先主編，化學(xué)工業(yè)出版社。表 10-1-52 q=0.025dn（k1+k2） q單位 ml/班（每班八小時(shí)） d軸孔的直徑，cm n

48、系數(shù)，單列軸承，n=2.5 k1=0.3，k2=6 q=0.0253.14d2.5（0.3+6） 根據(jù)干油集中潤(rùn)滑系統(tǒng)提供的流量，便可計(jì)算出相應(yīng)的孔徑，通過(guò)類比， 參考現(xiàn)有該設(shè)備，按相同尺寸設(shè)計(jì)，取潤(rùn)滑油脂的通道直徑 d=8.6 mm，小孔通 道直徑 d=5 mm，并且考慮到密封的要求，采用用螺紋密封的管螺紋連接。 為了把潤(rùn)滑油脂導(dǎo)入到足輥軸中的通道，加設(shè)了一個(gè)加油管，干油集中潤(rùn) 滑系統(tǒng)將潤(rùn)滑油脂導(dǎo)入到加油管，從加油管進(jìn)入到足輥軸內(nèi)的通道，最后到達(dá) 圓柱滾子軸承。參見(jiàn)機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè) ，第三版，第 2 卷，成大先主編，化學(xué)工 業(yè)出版社。表 5-1-22 基本尺寸及公差 選擇 r1/8 表 2.4

49、有效螺紋長(zhǎng)度 尺寸代 號(hào) 牙高 /mm 大徑 /mm 小徑 /mm 中徑 /mm 基準(zhǔn)長(zhǎng)度 /mm 基本 /mm 最大 /mm 最小 /mm 1/80.5819.7289.1478.5664.06.57.45.6 3.3.3 加油管的設(shè)計(jì)加油管的設(shè)計(jì) 考慮到加油管要與足輥軸的潤(rùn)滑油脂通道相連，故在加油管的端部也需要 制成 r1/8 的用螺紋密封的管螺紋，加油管要伸出足輥架的等邊角鋼的外面，以 便于加注潤(rùn)滑油脂，其設(shè)計(jì)如下：此加油管采用焊接方法，這樣制造方法比較 簡(jiǎn)便，而且可以節(jié)省成本。其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖如下(圖 3.12)： 2 管?10.222 （13） 32 ?11.5 r1/8 15 45 12

50、 m101 17 圖 3.12 3.3.4 潤(rùn)滑油嘴的選擇設(shè)計(jì)潤(rùn)滑油嘴的選擇設(shè)計(jì) 考慮到采用集中供油潤(rùn)滑，潤(rùn)滑油嘴也有一些不同，如果采用標(biāo)準(zhǔn)件，可 以節(jié)省成本，但是考慮到現(xiàn)有的設(shè)備，為了與現(xiàn)有設(shè)備相適應(yīng)，所以也對(duì)潤(rùn)滑 油嘴進(jìn)行了一些改進(jìn)，主要是考慮到將標(biāo)準(zhǔn)件采用了一些改進(jìn)，將直通式壓注 油杯油杯 m101 gb1152-79 和壓配式壓注油杯油杯 10 gb1155-79 進(jìn)行一些綜合，其成本也是不會(huì)很高，也就是將兩者聯(lián)合在一起，在壓配式壓 注油杯油杯 10 gb1155-79 上加一個(gè)連接螺紋，其目的是將潤(rùn)滑油嘴連到 加油管上。 第四章第四章 夾持器的設(shè)計(jì)夾持器的設(shè)計(jì) 夾持器在結(jié)晶器的足輥這

51、部分是非常重要的，它既要作到夾持可靠，緊固 足輥軸，同時(shí)又要滿足足輥距離可以調(diào)節(jié)，這部分對(duì)足輥間的距離要求是比較 嚴(yán)格的，因?yàn)檫@一尺寸的變化直接影響到方坯的尺寸和其表面質(zhì)量。 由以上分析可知道軸的結(jié)構(gòu)尺寸設(shè)計(jì)完成，為了使夾持器能夾持住足輥軸， 故在夾持器中要設(shè)計(jì)放置足輥軸的地方，且其尺寸要以足輥軸端相適應(yīng)，以便 于組裝在一起，同時(shí)還需要考慮到夾持器本身的固定，夾持器需要固定到足輥 架上，故需要采用螺栓連接，為了便于裝配足輥軸，在夾持器上進(jìn)行工藝性設(shè) 計(jì)，在裝配足輥軸處的端面加工倒角，制成 5mm45（見(jiàn)附圖） 為了實(shí)現(xiàn)足輥距離可以調(diào)節(jié)，設(shè)計(jì)時(shí)采用了微調(diào)機(jī)構(gòu)，調(diào)整零件間的相互 位置，利用螺紋傳動(dòng)

52、將旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)化為直線運(yùn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)足輥距離可以調(diào)節(jié)。 4.1 拉桿螺桿的設(shè)計(jì)拉桿螺桿的設(shè)計(jì) 通過(guò)螺旋傳動(dòng)來(lái)拖動(dòng)足輥軸移動(dòng)，足輥軸兩端與夾持器兩端面相接觸，要 產(chǎn)生摩擦力，螺桿的受力要能克服此摩擦力，否則無(wú)法實(shí)現(xiàn)直線運(yùn)動(dòng)。 根據(jù) f=n f摩擦力 摩擦系數(shù) n正壓力 參見(jiàn)機(jī)械設(shè)計(jì)師手冊(cè) ，機(jī)械工業(yè)出版社。表 1-1-10 常用材料的摩擦系數(shù), 取 =0.12 由足輥設(shè)計(jì)部分可知，作用于足輥軸上的正壓力: n =cos2.3（n1+n2） =0.999(8743+10000) =18724.257n f =n =0.12 18724.257 =2246.911n 所以根據(jù)螺桿的受力平衡可知，螺桿所受到

53、的力就等于 f（摩擦力） 考慮到該處工作的螺旋傳動(dòng)，要求并不高，只要能滿足螺桿強(qiáng)度、自鎖、耐磨 性、螺紋牙強(qiáng)度，滑動(dòng)螺旋傳動(dòng)的主要失效形式為螺紋磨損，因此應(yīng)根據(jù)螺桿 螺母的耐磨性來(lái)決定，其中徑設(shè)計(jì)過(guò)程如下：參見(jiàn)機(jī)械零件設(shè)計(jì)手冊(cè) ，冶金 工業(yè)出版社，表 3-6-3 滑動(dòng)螺旋傳動(dòng)副的設(shè)計(jì)計(jì)算： 4.1.14.1.1 螺旋傳動(dòng)的材料選擇螺旋傳動(dòng)的材料選擇 螺桿材料采用 y1cr17，螺母材料采用 y1cr17，參見(jiàn)機(jī)械零件設(shè)計(jì)手冊(cè) ， 冶金工業(yè)出版社，不銹鋼的力學(xué)性能與用途 （gb1220-84） 4.1.1.24.1.1.2 驗(yàn)算自鎖性驗(yàn)算自鎖性 f p =arctg a cos 2 2 s ar

54、ctgp d p當(dāng)量摩擦角， f摩擦系數(shù) ，取 f=0.15 s導(dǎo)程，m a螺紋牙型角，該處為普通螺紋，故 a=60 f p =arctg a cos 2 0.15 cos30 9.826 9 50 arctg 2 s = arctg d 1.5 = arctg 3.14 9.026 =3.03 =3 18 通?？墒?430，根據(jù)以上驗(yàn)算，可以知道滿足自鎖性的要求。 4.1.1.34.1.1.3 驗(yàn)算螺桿強(qiáng)度驗(yàn)算螺桿強(qiáng)度 當(dāng)量應(yīng)力， p螺桿材料的許用應(yīng)力，參 1 22 d 23 11 4 = ()3() 0.2 p ft dd 見(jiàn)機(jī)械設(shè)計(jì)師手冊(cè) ，機(jī)械工業(yè)出版社，表 3-6-8 滑動(dòng)螺旋副材料

55、的許用應(yīng) 力，根據(jù)，s材料的屈服強(qiáng)度，s=220 mpa，參見(jiàn)機(jī)械零件 35 s p 設(shè)計(jì)手冊(cè) ，冶金工業(yè)出版社， 不銹鋼的力學(xué)性能與用途 （gb1220-84） ，d1螺紋小徑，取 d1=8.376 mm ，t1轉(zhuǎn)矩， 220 55 354 s pamp nm，根據(jù)機(jī)械設(shè)計(jì) ，高等教育出版社，可以知道： 2 1 d t =f tan( +p ) 2 9.026 =2246.911 tan(3.03 +9.826 ) 2 =2314.247n mm =2.314n m a a 1 22 d 23 11 22 33 3 7 4 = ()3() 0.2 4 2246.9112.314 3 3.14

56、 (8.376 10 )0.2 (8.376 10 ) 5.327 10 53.27 a a ft dd p mp 根據(jù)以上驗(yàn)算，可以知道滿足螺桿強(qiáng)度的要求。53.2755dapampmp 4.1.1.44.1.1.4 驗(yàn)算螺紋牙強(qiáng)度驗(yàn)算螺紋牙強(qiáng)度 螺紋牙根部的寬度 b=0.125p ，p螺距，m ，取 p=1.5mm=1.510m b=0.125p =0.1251.510 =0.187510m =0.1875 mm 螺桿：根據(jù)校核公式：剪切強(qiáng)度，p材料的許用切應(yīng)力，表 1 p f d bn 3-6-8，p=0.66 p=55.95 mpa，d1螺桿內(nèi)徑，n旋合圈數(shù) 33 2246.911 2

57、 3.14 8.376 100.1875 1012 18.985mpa55.95mpap f dbn 螺母：根據(jù)校核公式：剪切強(qiáng)度，d螺桿外徑，p f dbn p材料的許用切應(yīng)力，表 3-6-8，p=0.66 p=55.95 mpa，b螺紋牙 根部的寬度。 2246.911 2 3.14 10 0.1875 12 15.902mpa55.95mpap f dbn 根據(jù)以上驗(yàn)算，可以知道滿足螺紋牙強(qiáng)度的要求。 根據(jù)所設(shè)計(jì)的螺桿，選擇與其相適應(yīng)的螺母，故需要在足輥軸上制出相應(yīng)的螺 紋，將螺桿與足輥軸相連接。 4.24.2 空心螺栓的設(shè)計(jì)空心螺栓的設(shè)計(jì) 為了防止螺桿產(chǎn)生過(guò)大的彎曲變形，同時(shí)用于固定，支撐螺旋傳動(dòng)的螺母， 所以在設(shè)計(jì)中利用空心螺栓來(lái)滿足以上要求，螺桿裝在空心螺栓內(nèi)部，螺栓頭 用空心螺栓支撐，通過(guò)旋轉(zhuǎn)螺栓頭帶動(dòng)螺桿傳動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)直線運(yùn)動(dòng)，同時(shí)空 心螺栓還有另一作用，用于固定兩足輥間的距離，當(dāng)兩足輥間的距離確定后， 擰空心螺栓，使其端面頂在足輥軸上，這時(shí)，空心螺栓就要