课程设计（论文）-60t钢包回转台设计.doc

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1、摘要回转台是由盛钢桶支承台架、驱动装置和下部结构组成，盛钢桶支承台架是一个具有同一水平高度的两端悬臂梁，该台架通过带有滚动轴承的齿圈支承在下部结构上，而下部结构直接与钢筋混凝土基础连接。由炼钢炉运来的盛钢桶，用起重机吊放到旋转台的支撑架上，然后将其旋转180到浇铸位置停在中间罐上方，将钢水注入中间罐。浇铸完后，再将盛钢桶支撑台架反转180至接受位置，以便吊起空罐。旋转台的主要优点是：盛钢桶更换迅速，便于多炉连浇；结构紧凑且两台连铸机之间的距离可以小一些；它的基础与浇铸平台的基础分开；使负荷分散且不会造成结晶器及二次冷却支导装置的振动。但旋转台也有若干缺点，主要是:当一台连铸机出故障不能浇铸时，

2、盛钢桶不易迅速处理；如旋转台在两跨起重机工作范围之外，检修困难。关键词：回转台传动装置方案设计 目 录摘 要 1 绪 论11.1连铸工艺 1 1.1.1连续铸钢的工艺过程 11.1.2连续铸钢优越性 21.2回转台的发展 22传动装置的总体计3 2.1传动装置的组成方案 33传动方案的确定43.1电动机功率计算43.2传动比的分配63.3各轴功率的计算63.4联轴器型号的选择73.5减速器的设计73.5.1减速器一级计算73.5.2减速器二级计算73.5.3直齿圆锥齿轮设计83.6回转臂的设计103.7回转台转臂处所要连接的螺栓的设计113.8回转台下部转动结构的回转设计12 3.9 回转台的

3、下部滚动部分和地脚螺栓的设计 143.9.1回转台下部滚动部分设计 143.9.2 地脚螺栓的设计与计算144钢包回转台工作特点155设计心得16 6参考文献 171 绪论1.1连铸工艺 1.1.1连续铸钢的工艺过程弧形连铸机的生产工艺过程如图所示。炼好的钢水经净化处理后由盛钢桶1运送到连铸机上，打开盛钢桶的浇注水口，钢水经中间罐(包)2注入结晶器5。中间罐较浅，钢水静压力小，使从水口流出的钢流较平缓，且液面高度基本上保持不变，则流出中间罐水口的流速也基本稳定。结晶器是一个特殊的无底水冷铸锭模，在浇注之前先装上一个引锭头作为结晶器的活底，结晶器的内外壁之间有冷却通道，高速冷却水从中流过，使钢水

4、在结晶器内很快凝成一定厚度的坯壳，并和弓I锭头凝结在一起。引锭头由引锭杆(或引锭链)通过拉坯矫直机8的拉辊牵引，以一定的速度把形成坯壳的铸坯拉出结晶器外。初出结晶器的钢坯坯壳厚度较小，内心还是液体状态。为了防止初生的薄坯壳和结晶器壁粘结而撕裂，除了在结晶器壁添加润滑1剂外，还有结晶器振动机构3，由偏心轮4带动，使结晶器作上下往复运动。钢坯出结晶器进入二次冷却区，被喷成雾状的冷却水继续冷却，直到完全凝固为止。二冷却区的夹辊6除了引导铸坯按预定的弧形轨道运行外，还防止铸坯在内部钢水静压力作用下发生“鼓肚”变形。铸坯出二次冷却区后进入拉坯矫直机8，把圆弧形钢坯矫成直坯，同时使铸坯与引锭头分离。铸坯矫

5、直后用剪切设备9切成定长的钢坯10，经辊道1l送走。1.1.2连续铸钢优越性 连续铸钢和传统锭模浇铸相比有许多优越性： (1)简化了钢坯生产的加工过程，节约了投资。由图111可见，连铸直接从钢液铸成钢坯，节省了脱锭、整模、均热、开坯等一系列中间工序和设备。据统计，基建投资和操作费用可节省40，占地面积减少50，设备费用减少70，耐火材料消耗降低15左右。 (2)提高金属收得率，降低金属损耗。模铸从钢水到轧成钢坯，有中注管和汤道的残钢损失、钢锭切头切尾消耗、在加热和轧制中氧化消耗等，金属总消耗14左右，而连铸钢坯总消耗只有5左右。 (3)节省能源，降低生产成本。据资料介绍钢的连铸能耗仅为模铸一开

6、坯法的135208。由于工艺简化，实现了操作机械化，改善了耐火材料，可降低成本1020。 (4)提高铸坯的质量。在连铸过程中可以方便地调节铸坯的冷却条件，得到较合理的冷却速度，使铸坯偏析较低，内部结晶致密，非金属夹杂减少，提高了金属的机械性能。 连续铸钢是一项新工艺、新技术，必须大力发展。目前还有一些技术和设备问题需要继续完善，如连铸对钢水的要求比较严格，在钢水的化学成分、温度及出钢时间上与连铸机配合等方面都有严格要求。另外，在多炉连浇的情况下，如何使操作稳定、不出事故，如何扩大浇铸品种防止缺陷，提高设备作业率等方面有待进一步研究。1.2回转台的发展 盛钢桶运载设备的任务是将盛钢桶运送到浇铸位

7、置，供给中间罐所必须的钢水。目前，生产上使用的主要有以下四种形式的设备：专用起重机或借用铸锭起重机、固定式座驾、浇铸车和旋转台。早期，连铸机多设在模铸跨内，只进行单炉浇铸。如调度上没有困难，可借用铸锭起重机，一机多用，经济上合算，操作也方便。为解决连铸时占用铸锭起重机影响模铸或其他工艺操作的问题，而设置了固定式盛钢桶座架。近几年，随着车间内连铸机浇铸分成并列的两跨，以避免操作上的干扰。盛钢桶的运送多采用浇铸车或回转台。盛钢桶在实际生产中得到了广泛的应用。22传动装置的总体设计传动装置是用来传递运动和动力、变换运动形式，以实现工作机预定的工作要求的装置，是机器的重要组成部分。实践证明，机器的工作

8、性能、质量及成本在很大程度上取决于传动装置设计的合理性，所以它的合理设计是一个十分重要的问题，分析60t钢包回转台传动装置系统的方案及特点。2.1传动装置的组成方案：钢包回转台主要由原动机（电动机）、传动装置（减速器）和工作机三部分组成，各部分通过联轴器连接起来。为实现工作机预定的功能要求，可以有不同的传动方案。合理的传动方案应除满足工作的功能要求，工作可靠性和适应外部条件外，还应为求结构简单、尺寸紧凑、加工方便、成本低廉、传动效率高和使用维修方便等。因此在设计时优先满足重点要求。钢包回转台有如下的3种传动方案，下面分别对其进行简要分析和比较。 方案一，如图所示，一级为带传动，第二级为二级直齿

9、轮减速器。带传动能缓冲、吸振，过载时有安全保护作用，因此这种方案得到广泛的运用。但是带传动在结构宽度和尺寸都较大，而且带传动不适用于大功率的机械传动和高温、高压、高载荷的恶劣工作环境。方案二，如图所示，为电动机直接与圆锥齿轮减速器相连接，此减速器宽度尺寸较大，但是由于齿轮制造容易，传动准确，因此也运用较广。开式齿轮传动的工作条件差，润滑条件不好，磨损严重，应布置在低速级。方案三，如图所示，为电机直接与圆柱直齿轮减速器相连接，但是在减速器中采用的是蜗杆涡轮，它的结构最紧凑，但是蜗杆涡轮传动效率低，功率损失大，且成本较高。33传动方案的确定3.1电机功率的计算分析三种传动方案，最终选择第二种传动方

10、案来设计计算，它满足钢包回转台的工作环境，而且在运动上面保证了很好的传动比和传动的准确性。转矩 ：T1=FR=60（1+25%）9.84.5=3307500N.m摩擦阻力矩，估算放大40%F=2601000（1+40%）9.8 =1646400N查机械零件=637Mpa由以下关系得到：安全系数k取35的值，取k=54F/(D/4)= KD=25.66 26mm结论：满足要求的滚动轴承型号为：6006 d=30mm D=55mm则有滚动轴承的半径为：r=d2+（D-d）2 =302+（55-30）2 =27.5mm有机械零件手册查的摩擦系数=0.100.16取=0.15则有： T2= FR =0

11、.15164640027.50.001 =6791.4N.m则总的转矩为T总=T1+T2 =3307500+6791.4 =3314291.4N.m工作机的有效功率为： Pw=Tn/9550 =3314291.40.05/9550 =17.35231099KW 17.4KW则电动机的额定功率为： Pd=Pw而有于以下的因素有关，及总=齿外齿内联联 =0.980.980.950.990.990.990.990.990.990.990.99 =0.8411893804 0.84则Pd=Pw =17.40.84 =20.7KW则可根据机械设计手册查的相关的电机的型号有以下满足要求的：参数型号功率（K

12、W）转速（r/min）电流（A）效率（%）功率因数cos质量（Kg）Y180M-222294042.289%0.89173Y180L-422147042.591.5%0.86192Y200L-22297044.690.2%0.83250Y225M-82273047.690%0.78292分析上表得到以下的结论： 传动比的范围为：i总=（35）（46）（812）5 =（96360）则电机的转速范围：nd= i总3 =（2881080）rmin则进一步的推出合适的满载电机应该选择其型号根据额定功率P=22KW 转速n=970查书机械设计基础课程设计附录B 表B-1选取电机Y200L2-6 电机参数

13、 A=318 B=305 C=133 D=55Y200L-22297044.690.2%0.832503.2传动比的分配则选定电机后，应该以满载电机的转速来计算，及 i总=nmn =9703=323.333323则按照相关的经验公式来分配传动比，初步选择了以下传动比分配，及 i 1=5 i2=6 i3=10.77则选定后的总的传动比为：i总=5610.77=323.1可以根据分配好的传动比，计算各轴的转速：n1=nmi 1=9705=194 rminn2= nm（i 1 i2）=97030=32.33 rminn3= nm（i 1 i2 i3）=970323.1 = 3.002166512 r

14、min 3 rmin3.3各轴功率计算根据所选定的传动比分析到的工作机的转速满足要求，可以继续向一步进行计算，设计出相关的机构等参数。计算各轴的功率为以下：一轴的功率=220.99=21.78KW二轴的功率=220.990.980.99=21.130956KW三轴的功率=220.990.980.990.980.99=20.50125351KW锥齿轮的计算功率=220.990.980.990.980.990.990.990.996=19.89234578KW外齿合的功率=19.892345780.990.950.99=18.52166369KW3.4联轴器型号的选取根据主动端D=55mm查表C-

15、5选取弹性柱销联轴器LX4弹性柱销联轴器的参数：轴孔长度Y型L=112mm D=195mm mm B=45mm S=8mm（表 C-5由机械设计基础课程设计附录中查得）3.5减速器的设计本组经过分工，以下是本组成员设计计算的相关的数据：3.5.1 减速器一级计算减速器的第一级齿轮设计是本组成员张福椅计算设计，主要尺寸计算。1模数 m= 取m=62分度圆直径 d1= 3中心距 4齿宽b取b 3.5.2 减速器二级计算减速器的第二级是本组成员易兵设计计算。因为转炉转速不高，故选择8级精度，运动载荷平稳，传递功率较小，采用软齿面齿轮进行设计计算；经计算弯曲强度足够，所选择齿轮符合要求。并且分析得到小

16、齿轮可以做成实心结构的齿轮；大齿轮选用轮辐式结构的齿轮。并且对相应的键进行了校核，计算并满足了要求。主要尺寸计算1.模数取标准值m=82.分度圆直径 3.中心距、齿宽 分别为；73.5.3直齿圆锥齿轮设计直齿-圆锥齿轮在减速器的外端，处于悬臂状态，只能单向运转，运转的功率、转速别为 ，来计算设计圆锥齿轮的形状和尺寸。1、根据要求来选择齿轮的材料、精度等级和齿数： 直齿圆锥齿轮加工多为刨齿，选用8级精度要求， 齿轮选用40Cr，调质处理，硬度在241286HBS，选择齿轮的硬度为270HBS 取齿数Z=282、齿面接触疲劳强度设计：估算，试取载荷系数齿轮传递的转矩： 取齿宽系数由机械设计手册，查

17、表7-6查得弹性系数节点区域系数接触疲劳许用应力：1 由机械手册图7-16a MQ线，查得2 寿命系数Z=13 参照机械手册表7-9，取接触安全系数 计算： 圆周速度 则有以下：8 计算载荷系数：1 根据机械手册查得表7-3，取2 根据和9级精度，查表图7-8得，3 按表7-12，查得 =1.251.102.25 =3.09375 3.093、几何尺寸计算： 大端模数： 模数是标准华的，查手册取m=12 分度圆直径 =1228=336mm 分度圆锥角 锥距 R 齿宽 =0.3238 =71.27636354 72mm4、校核齿根弯曲疲劳强度： 计算当量齿数： =39.59797975查机械设计

18、手册表7-7，得齿形系数9许用弯曲应力：1 查表 7-16b-1图 MQ线得 2 有相关的信息查得 则弯曲安全系数 = 校核计算： =848.7927739Mpa 849Mpa 结论：分析结果满足强度要求，则满足锥齿轮的设计要求。3.6回转臂的设计回转臂是一交叉型的悬臂梁结构，由钢板焊接，可以承受钢包的重量和钢水的重量，以及在转动过程中的冲击，要求钢包回转台要有一定的刚度和强度。在设计的时候把钢包回转台当作悬臂梁来处理，及有以下的关系成立： FsXML根据转臂的强度要求来设计转臂的最小截面处的面积：选用的材料是45号钢，及最大的屈服强度为b=637Mpa,安全系数Ks=35,可以根据要求选择可

19、靠的安全系数，及Ks取值为5。把最小截面当作实心来计算，及有10max= = = 截面积根据要求来取值，及及按要求有： 根据最小截面积来设计截面的抗弯能力，通过计算得出来的最小截面积来推算其它的断面的大小，及可算出回转臂的局部形状，根据相关的要求经验公式来计算衡量设计的截面积是否满足。3.7回转台转臂处所要连接的螺栓的设计根据要求初步来选择所需要的螺栓的颗数，初步确定螺栓数设计步骤为：初步选定螺栓的材料为10钢或Q215钢，精度等级为3.6级，查机械设计手册得到可以得到每颗螺栓的最大剪切力为：选取螺栓的许用应力，查手册得到材料为10钢或Q215钢，精度等级为3.6级的螺栓的参数有以下： 11则

20、有以下的关系成立，及有螺栓的许用应力为： 则可以根据算出的许用应力来计算螺栓的剪切强度是否达到要求，及有以下的关系成立，及： 根据计算可以推出：查机械设计手册，选取标准的螺栓型号，查书表得到满足要求的螺栓的型号为： M644 ,d24mm , l10d或l150mm,选用时按照要求，这种螺栓为B级的要求，注意螺栓的安装要求，要满足它的使用要求。细牙螺纹M644 S=95 K=40 e=104.9 r=2 l=200500，则取l=380mm 质量为（1000颗螺栓的总重量为1912kg） 根据螺栓的尺寸来计算设计螺栓孔的尺寸，及查手册得到相关的螺栓孔的尺寸为以下的图所示.所选的参数为以下数据：

21、M64 根据要求选择出来的螺栓必须要同更好的螺栓来配合，及查表可以得到相应的螺母的尺寸及要求。如图所示：（所选的参数为：M644 单位都为mm）3.8回转台下部转动结构的回转设计12根据已知条件参数，T=6791.4N.m F=260=1646400N得知在回转台的最下部分即受到转矩的作用还受到扭矩的作用，根据受力的特点来分析设计下部回转台的工作受力所要达到的要求:根据要求选择螺栓所需要的材料，及根据受力特点，保守的选择好一点的材料来设计计算。查机械设计手册，得到相关的螺栓的材料，选定为10钢或Q215钢，精度等级为3.6级，查机械设计手册得到根据要求初步来选择所需要的螺栓的颗数，初步确定螺栓

22、数,假设80颗螺栓试分布在半径为4m的圆周上，及R=4m。计算每颗螺栓的工作剪切力： 根据转矩所引起的工作剪切力: 则分布在R=4m的圆周上的螺栓的实际剪切力为两个力的合成，及： = =20601.15454N 20.601KN 根据以上的要求来计算螺栓的强度要求，及校核螺栓的强度来计算所需要的螺栓的大小尺寸，以达到安装配合的要求。由 可以推出的值： =26.2795258mm27mm =根据要求选择所需要的螺栓的型号为以下的要求，查机械手册得到：1、 螺栓的参数：M302 S=46 K=18.7 e=50.9 r=1 l=903002、 螺母的参数：M302 所有参数的单位都是mm133.9

23、回转台的下部滚动部分设计及地脚螺栓的计算3.9.1回转台下部滚动部分的设计回转台的下部滚动连接部分采用滚动球，采用的钢珠形式，以增大回转的可行性，及减小转动过程中的摩擦，钢球直径的取值范围在4080，初步选择钢球的尺寸为50mm，材料采用10号钢或Q235钢，来确定钢球的个数：根据圆周的周长近视相等的原则，来估算钢球的个数：，。根据计算圆柱回转台下部分与基座相连接的部分的直径为d=3m及可以推算出放置滚动钢珠的圆弧半径及为3.9.2地脚螺栓的设计与计算根据已知条件参数，T=6791.4N.m F=260=1646400N得知在回转台的最下部分即受到转矩的作用还受到扭矩的作用，根据受力的特点来分

24、析设计下部回转台螺栓工作时所需要的工作受力所要达到的要求:根据要求选择螺栓所需要的材料，及根据受力特点，保守的选择好一点的材料来设计计算。查机械设计手册，得到相关的螺栓的材料，选定为10钢或Q215钢，精度等级为3.6级，查机械设计手册得到根据要求初步来选择所需要的螺栓的颗数，初步确定螺栓数,假设32颗螺栓试分布在半径为3.2m的圆周上，及R=3.2m。计算每颗螺栓的工作剪切力： 根据转矩所引起的工作剪切力: 则分布在R=4m的圆周上的螺栓的实际剪切力为两个力的合成，及： = =68664.73304N 68.665KN 根据以上的要求来计算螺栓的强度要求，及校核螺栓的强度来计算所需要的螺栓的

25、大小尺寸，以达到安装配合的要求。由 可以推出的值： =47.9778835mm48mm14则可以算出： =根据要求选择所需要的螺栓的型号为以下的要求，查机械手册得到：螺栓的参数：M483 S=75 K=30 e=82.6 r=1.6 l=1404004钢包回转台工作特点一、钢包回转台工作特点 重载 钢包回转台承载几十吨到几百吨的钢包，当两个转臂都承托着盛满钢水的钢包时，所受的载荷最大。 偏载 钢包回转台承载的工况有5种。即为两边满载，一满一空，一满一无，一空一无，两无两空。最大偏载出现在一满一无的工况，此时钢包回转台会承受最大的倾翻力矩。 冲击 由于钢包的安放、移位都是用起重机完成的，因此在安

26、放位移钢包时产生冲击，这种冲击使回转台的零部件承受动载荷。高温 钢包中的高温钢水会对回转台产生热辐射，从而使钢包回转台承受附加的热应力；另外浇铸时飞溅的钢水也会给回转台带来火灾隐患。二、 钢包回转台的维护和检查预防性维护1. 清洗和检查 清除移动件和设备底脚上的堆积物，目视检查设备，确认没有损坏、磨损和腐蚀，应及时修理所有泄漏处。用汽油基溶剂清洗油污。2. 紧固螺母螺栓 检查所有螺丝是否紧固，特别是基础螺栓。3. 检查焊缝 确保受机械应力的焊缝处于良好的状态，特别注意振动的部件、轴承结构、栏杆等。4. 电动机 为确保电机的正常使用，电动机都要定期检查和维修。 清洗和检查：采用干燥气体吹入办法把

27、电动机里、外积落的灰尘及线圈，连接及电刷周转等处的灰尘除掉。确认电动机通风状况良好，而未被灰尘或其他油污阻塞。确信螺丝，包括连接处螺丝都不松动。检查有无非正常振动的噪声。检查所有电器连接点以确保是否有接触不正常的信号。 轴承 电区是安装在预润滑的滚动轴承上的，里边的油脂一般可供轴承长15期使用。 5气动马达 为确保马达正常运行，气动马达都要定期进行检查和维护。 清洗和检查 用吹入干燥气体的办法将落在马达外的灰尘除掉。检查润滑剂高度，如有比要通过固定盖子加注。 润滑剂更换 润滑剂更换的频率取决于使用情况。马达开始运转25h后，或发现如有必要（如因空气原因使油内含水），在马达每运转200h后，对马

28、达箱进行排放和重新加注润滑剂。 6、减速器 润滑剂更换 润滑剂的更换取决于使用情况。在正常使用情况下，每隔12月更换一次。但发现油中含水或气体，则在马达运转200h后对马达箱进行排放和重新加注润滑油。 7、轴承和球连接，所有轴承和球连接都要定期检查和维护。 8、密封 检查密封，如果有泄漏，更换垫圈。 9、滚珠轴承 为保证正确使用，需要对其进行定期检查和维护。 紧固螺栓：根据工作情况定期紧固，如松动，按它们需要的预算负荷进行紧固。 密封圈：定期对密封圈进行检查，如密封圈有灰尘或损坏就应更换。 润滑脂：一般为锂基润滑脂。 10、电动机械装置 接线箱：打开盖检查端子内的螺钉拧紧情况，由于振动，摩擦或

29、短路引起的缺陷断裂等在上述设置中不易表现出来。 限位开关：检查限位开关机械杆上的凸轮的转动情况。11、抱闸 根据操作情况的环境条件定期检查，一般条件下每400h检查一次5设计心得在近三周的课程设计的学习中，本小组对回转台的相关的信息有所了解，并在设计计算过程中分析出一些问题，在陈老师的指导下，本小组完成的进度还是可以的。在本次设计中，自己学到了很多有用的知识，其中最主要的是如何在实际问题中解决问题。把自己平时所学的东西运用到设计中去。在本组成员的集体努力下，大部分问题得到了解决，极个别的问题、难点还不是很清楚。此次设计与以前的设计没什么大的差别，但是本次对每个成员各自解决综合问题提出了考验。在

30、本次设计中非常感谢老师和本组成员所做的努力。在本次设计中除了和本组成员交流外，还和其他小组组长有讨论，在讨论的过程中也把自己以前学过的知识找了会来。对于此次设计大家互相学习，集体解决问题，互相合作的精神有所提高，感谢本次设计的成员。也非常感谢陈老师的指导，在多组设计题目中对本组设计难题的解决。6参考文献1 郑志祥机械零件M北京：高等教育出版社 20002 时彦林冶炼设备维护与检修M北京：冶金工业出版社 2005.103 朱诗顺机械课程设计简明手册 M北京：化学工业出版社2005.14 张龙机械设计课程设计手册M北京：国防工业出版社 20005 郑志祥机械零件M北京：高等教育出版社 20006 杨晓兰.机械设计基础课程设计M中国.武汉:华中科技大学出版社2005.17 李靖华.机械设计M重庆:重庆大学出版社2006.18 杨黎明.机械设计简明手册.北京:国防工业出版社2009.19 宋克俭.工业设备安装技术.北京:工业出版社.2005.110 李丽现代工程制图M北京：高等教育出版社 2000.117