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摘 要
鋼包回轉(zhuǎn)臺是現(xiàn)代煉鋼連鑄生產(chǎn)中的主要設(shè)備之一，其作用是支撐和運(yùn)載鋼包進(jìn)行澆鑄，為實(shí)現(xiàn)多爐連澆創(chuàng)造了條件。
鋼包回轉(zhuǎn)臺是連續(xù)鑄鋼設(shè)備中負(fù)荷最大、體積最大的焊接件。它的主要組成部分是回轉(zhuǎn)臂、推力軸承及塔座三部分。為了安全運(yùn)轉(zhuǎn)，要求他的各個(gè)零部件有足夠的強(qiáng)度和剛度。
本設(shè)計(jì)說明書是以江蘇省鑌鑫特鋼材料有限公司煉鋼廠的連鑄車間方坯連鑄機(jī)的鋼包回轉(zhuǎn)臺為借鑒，以蝶式鋼包回轉(zhuǎn)臺為形式進(jìn)行的設(shè)計(jì)。主要內(nèi)容包括：鋼包回轉(zhuǎn)臺傳動方案的設(shè)計(jì)，回轉(zhuǎn)臺的結(jié)構(gòu)尺寸的確定，主要零件的選擇、計(jì)算與校核；電動機(jī)、減速器的選擇與計(jì)算，以及鋼包升降裝置、稱量裝置、加蓋裝置的設(shè)計(jì)，此外，還介紹了部分主要零件具體的安裝、維修、潤滑、操作方法。
關(guān)鍵詞：連鑄；蝶式鋼包回轉(zhuǎn)臺；傳動方案；回轉(zhuǎn)臺結(jié)構(gòu)尺寸。
Abstract
The ladle turret is one of the main casting equipments.Principal affect is supporting ladle
and carrying to operation. For continue us casting invent a condition that working with many ladles.
The ladle turret is the most load and volume jointing part in the casting equipments. It's making up of revolving arm,thrust-axletree,foundation. For the safety, needing every parts have enough intensity and rigidity.
To take a basis of the dishing ladle helicoid dado for the square-circle castings BinXin Steel Iron Works. This direction is involved in many respects including drive scheme device ,Construvtion and size of helicoid dado, main pare parts calibration, motor, reduction gear, aircylinder, and ladle lifting device, locking device, weighing device, cove lifting device, elicit introduced about the concert install, lubrication and operation.
Key words: casting equipment,dishing ladle helicoid dado, drive scheme, helicoid dado configurable.
目 錄
摘 要 I
Abstract II
1 緒論 1
1.1 國內(nèi)外連鑄機(jī)術(shù)的發(fā)展及我國與世界連鑄技術(shù)的差距 1
1.2 連鑄機(jī)的主要設(shè)備及分類 3
1.3 連鑄機(jī)鋼包旋轉(zhuǎn) 7
1.3.1 鋼包旋轉(zhuǎn)臺的形式 7
1.3.2 鋼包旋轉(zhuǎn)臺的主要結(jié)構(gòu)特點(diǎn) 8
1.3.3 各類連鑄機(jī)鋼包回轉(zhuǎn)臺的特點(diǎn) 9
1.4 鋼包回轉(zhuǎn)臺的組成 11
1.5 鋼包回轉(zhuǎn)臺的工作特點(diǎn) 12
2 初步確定方案 13
2.1 已知條件 13
2.1.1 設(shè)計(jì)題目 13
2.1.2 技術(shù)參數(shù)及性能 13
2.2 方案的總體布置形式 13
2.3 回轉(zhuǎn)臺具體部件設(shè)計(jì)方案的確定 13
2.3.1 鋼包旋轉(zhuǎn)驅(qū)動方式 13
2.3.2 鎖緊方式 14
2.3.3 鋼包蓋的升降裝置 15
2.3.4 長水口機(jī)械手動作方式 15
2.3.5 鋼包升降驅(qū)動方案 15
3 電機(jī)的計(jì)算與選擇 17
3.1鋼包回轉(zhuǎn)功率的計(jì)算 17
3.1.1 基本數(shù)據(jù)的計(jì)算 17
3.1.2 情況Ⅰ的回轉(zhuǎn)功率計(jì)算 18
3.1.3 情況Ⅱ的回轉(zhuǎn)功率計(jì)算 19
3.1.4 情況Ⅲ的回轉(zhuǎn)功率計(jì)算 20
3.2 電動機(jī)和電氣馬達(dá)的選擇 21
3.2.1 電動機(jī)的選擇： 21
3.2.2馬達(dá)的選擇 22
3.3 減速器的設(shè)計(jì) 22
3.3.1 確定減速器的結(jié)構(gòu) 22
3.3.2 傳動比的計(jì)算和分配，計(jì)算傳動裝置的運(yùn)動和動力參數(shù) 23
3.3.3 齒輪的設(shè)計(jì) 24
3.3.4 軸的設(shè)計(jì) 30
3.3.5 減速器箱體的結(jié)構(gòu)尺寸 39
4 回轉(zhuǎn)臺主要構(gòu)件分析 40
4.1 對回轉(zhuǎn)臂進(jìn)行分析 40
4.2 滾柱回轉(zhuǎn)支承 40
4.2.1 徑向滾柱的分析 40
4.2.2 軸向滾柱的分析 42
4.3 地腳螺栓設(shè)計(jì)與計(jì)算 43
4.3.1 選擇材料 43
4.3.2 確定螺栓的基本數(shù)據(jù) 43
5 銷齒傳動的設(shè)計(jì)與計(jì)算 45
5.1 銷輪軸轉(zhuǎn)矩 45
5.2 選材及許用應(yīng)力的確定 45
5.2.1 材料的選擇 45
5.3 銷齒直徑確定 46
5.4 校核齒輪彎曲強(qiáng)度 47
5.5 確定尺寸 47
6 鋼包旋轉(zhuǎn)臺的加蓋裝置的設(shè)計(jì) 48
7 稱量傳感器的形式選擇與容量計(jì)算 49
8 地腳螺栓的設(shè)計(jì)與計(jì)算 50
8.1 選材及尺寸確定 50
8.2 螺栓工作負(fù)荷的確定 50
9 鋼包回轉(zhuǎn)臺設(shè)備安裝、使用和維護(hù) 52
9.1 一些設(shè)備的安裝 52
9.1.1 滾柱旋轉(zhuǎn)軸承的使用方法以及安裝 52
9.1.2 提升缸的安裝與拆卸 52
9.2 鋼包回轉(zhuǎn)臺的使用和維護(hù) 52
總 結(jié) 54
參考文獻(xiàn) 55
外文資料 56
中文翻譯 61
致 謝 65
IV
1 緒論
1.1 國內(nèi)外連鑄機(jī)術(shù)的發(fā)展及我國與世界連鑄技術(shù)的差距
把高溫鋼水連續(xù)不斷地澆鑄成具有一定斷面形狀和一定尺寸規(guī)格鑄坯的生產(chǎn)工藝過程叫做連續(xù)鑄鋼。完成這一過程所需的設(shè)備叫連鑄成套設(shè)備。澆鋼設(shè)備、連鑄機(jī)本體設(shè)備、切割區(qū)域設(shè)備、引錠桿收集及輸送設(shè)備的機(jī)電液一體化構(gòu)成了連續(xù)鑄鋼核心部位設(shè)備，習(xí)慣上稱為連鑄機(jī)。在鋼鐵廠生產(chǎn)各類鋼鐵產(chǎn)品過程中，使用鋼水凝固成型有兩種方法：傳統(tǒng)的模鑄法和連續(xù)鑄鋼法。而在二十世紀(jì)五十年代在歐美國家出現(xiàn)的連鑄技術(shù)是一項(xiàng)把鋼水直接澆注成形的先進(jìn)技術(shù)。與傳統(tǒng)方法相比，連鑄技術(shù)具有大幅提高金屬收得率和鑄坯質(zhì)量，節(jié)約能源等顯著優(yōu)勢。自從20世紀(jì)50年代，連續(xù)鑄鋼技術(shù)進(jìn)入工業(yè)性應(yīng)用階段后，不同類型、不同規(guī)格的連鑄機(jī)及其成套設(shè)備應(yīng)運(yùn)而生。20世紀(jì)70年代以后，連鑄技術(shù)發(fā)展迅猛，特別是板、方坯連鑄機(jī)的發(fā)展對加速連鑄技術(shù)替代傳統(tǒng)的模鑄技術(shù)起到了決定性作用。
連鑄坯的噸數(shù)與總鑄坯(錠)的噸數(shù)之比叫做連鑄比，它是衡量一個(gè)國家或一個(gè)鋼鐵企業(yè)生產(chǎn)發(fā)展水平的重要標(biāo)志之一，也是連鑄設(shè)備、工藝、管理以及和連鑄有關(guān)的各生產(chǎn)環(huán)節(jié)發(fā)展水平的綜合體現(xiàn)。1970年至1980年，世界平均連鑄比從4.4％發(fā)展到28.4％，中國的連鑄比從2.1％發(fā)展到6.2％；至1990年，世界和中國的連鑄比分別發(fā)展到62.8％和22.4％；到2001年，又分別發(fā)展到87.6％和92.0％。2003年，中國連鑄比達(dá)到95.3％左右，估計(jì)世界平均連鑄比2003年接近90％。從統(tǒng)計(jì)數(shù)字可以看出，中國的連鑄技術(shù)在近10多年內(nèi)得到了迅速發(fā)展。
世界上有許多連鑄技術(shù)實(shí)力較強(qiáng)的公司，如西馬克·德馬格、奧鋼聯(lián)、日本JSP公司、達(dá)涅利(包括戴維)公司等。以板坯連鑄機(jī)為例，西馬克·德馬格公司從1962年至2001年新設(shè)計(jì)和改造板坯連鑄機(jī)共約370臺；奧鋼聯(lián)從1959年至2000年新建和改造板坯連鑄機(jī)共約181臺；日本JSP公司截止2001年新建并改造板坯連鑄機(jī)共約150臺；達(dá)涅利的戴維公司也設(shè)計(jì)了10多臺連鑄機(jī)。2001年末，世界上共有各類投產(chǎn)的板坯連鑄機(jī)約550臺800流(有一些是重復(fù)改造的，按估計(jì)值未計(jì)入)。截止到2002年底，中國共有551臺(1749流)連鑄機(jī)，其中板、方坯連鑄機(jī)分別為101臺(130流)、429臺(1564流)，圓坯、異形坯連鑄機(jī)分別為20臺(52流)、1臺(3流)。這些統(tǒng)計(jì)中，絕大部分連鑄機(jī)是立足于中國國內(nèi)設(shè)計(jì)制造的。
我國加入WTO后，人才、知識、科技與經(jīng)濟(jì)的全球化趨勢越來越清晰地展現(xiàn)出來。由于歷史及其他各方面原因，國外先進(jìn)技術(shù)和管理方式顯然具有競爭優(yōu)勢。近幾年，我國經(jīng)濟(jì)發(fā)展較快，冶金企業(yè)投放的技改資金比較大，新上項(xiàng)目很多，連續(xù)鑄鋼項(xiàng)目也較多，但連鑄機(jī)設(shè)備和技術(shù)大部分還是靠引進(jìn)。我國薄板坯連鑄連軋已經(jīng)引進(jìn)了將近10條生產(chǎn)線；從2000年開始，我國先后全部引進(jìn)或引進(jìn)核心部位設(shè)備與技術(shù)的常規(guī)板坯連鑄機(jī)共有24臺27流，還有繼續(xù)引進(jìn)的趨勢；中薄板坯連鑄機(jī)、異型坯連鑄機(jī)全部引進(jìn)；大方坯連鑄機(jī)也有引進(jìn)的傾向。其原因主要是我國連鑄技術(shù)與國外先進(jìn)水平還存在一定差距。
新材料是鋼鐵工業(yè)的永遠(yuǎn)追求，進(jìn)入21世紀(jì)后，以高新技術(shù)為先導(dǎo)的“產(chǎn)業(yè)革命”在材料領(lǐng)域出現(xiàn)了一些令人矚目的新現(xiàn)象，神奇的納米材料可能孕育著社會經(jīng)濟(jì)的巨大變革，新材料是高新技術(shù)的基礎(chǔ)。作為連續(xù)鑄鋼，就是要提高無缺陷坯的比率，在連鑄工藝、設(shè)備和生產(chǎn)操作等多方面下功夫。
連鑄產(chǎn)品合格率不僅僅取決于連鑄機(jī)本身，由于連鑄工藝的特殊性，需要進(jìn)行澆鑄的鋼種往往對鋼水的成分、夾渣、氣體含量、溫度有一定的要求。因此，連鑄前工序的爐外精煉技術(shù)從20世紀(jì)80年代受到連鑄工藝的重視之后，在90年代已成為必不可少的手段
連鑄技術(shù)發(fā)展應(yīng)關(guān)注的問題近終形和傳統(tǒng)斷面的板坯連鑄機(jī)各有千秋，很多人把薄板坯、中厚板坯連鑄機(jī)也稱作近終形板坯連鑄機(jī)。目前近終形板坯連鑄連軋工藝還有較大的發(fā)展空間，但這類連鑄連軋工藝的發(fā)展重點(diǎn)還是擴(kuò)大產(chǎn)品品種，提高產(chǎn)品質(zhì)量。過去曾有人認(rèn)為，近終形連鑄連軋工藝的出現(xiàn)將大量地取代傳統(tǒng)斷面的板坯連鑄機(jī)和熱連軋機(jī)。然而，由于鋼種、產(chǎn)品用途、產(chǎn)品質(zhì)量的實(shí)際情況，傳統(tǒng)斷面的板坯連鑄機(jī)不但不會被近終形連鑄連軋工藝大量代替，而且還會繼續(xù)向前發(fā)展。連鑄機(jī)的高效化改造今后若干年，新增連鑄機(jī)的勢頭將會明顯減弱，正在生產(chǎn)的連鑄機(jī)的高效化改造會越來越多。不論是新建連鑄機(jī)，還是老連鑄機(jī)的改造，人們不會單一地追求高拉速、高產(chǎn)量，而綜合經(jīng)濟(jì)效益、投入與產(chǎn)出的水平將成為連鑄機(jī)高效化的基本準(zhǔn)則。
總之，連鑄機(jī)關(guān)鍵技術(shù)選用及配套使用的目的是為了提高連鑄機(jī)的裝機(jī)水平，提高連鑄板坯質(zhì)量，提高拉速、生產(chǎn)率、金屬收得率，降低生產(chǎn)成本，最大限度地發(fā)揮連鑄機(jī)的節(jié)能特點(diǎn)。連鑄設(shè)備將會圍繞工藝要求在設(shè)備結(jié)構(gòu)的優(yōu)化、可靠性、維修性、可操作性、使用壽命等方面進(jìn)一步改進(jìn)。另外，在連鑄工藝方面也有很多需要深入研究的技術(shù)，如包晶鋼種連鑄、減少鑄坯半宏觀偏析和宏觀偏析技術(shù)、純凈鋼的生產(chǎn)技術(shù)、不銹鋼及其它特殊鋼種的生產(chǎn)技術(shù)、高等級鋼種的中間罐冶金生產(chǎn)技術(shù)、高效高速連鑄等。
1.2 連鑄機(jī)的主要設(shè)備及分類
連鑄機(jī)主要由鋼包運(yùn)載裝置、中間包、中間包運(yùn)載裝置、結(jié)晶器、結(jié)晶器振動裝置、二次冷卻裝置、拉坯矯直機(jī)、引錠裝置、切割裝置和鑄坯運(yùn)出裝置等部分組成。
鋼包運(yùn)載裝置主要有澆注車和鋼包回轉(zhuǎn)臺兩種方式，目前絕大部分新設(shè)計(jì)的連鑄機(jī)都采用鋼包回轉(zhuǎn)臺。它的主要作用是運(yùn)載鋼包，并支撐鋼包進(jìn)行澆注作業(yè)。采用鋼包回轉(zhuǎn)臺還可快速更換鋼包，實(shí)現(xiàn)多爐連鑄。
中間包是鋼包和結(jié)晶器之間用來接受鋼液的過渡裝置，它用來穩(wěn)定鋼流，減小鋼流對結(jié)晶器中坯殼的沖刷；并使鋼液在中間包內(nèi)有合理的流動和適當(dāng)長的停留時(shí)間，以保證鋼液溫度均勻及非金屬夾雜物分離上??；對于多流連鑄機(jī)由中間包對鋼液進(jìn)行分流；在多爐連澆時(shí)，中間包中貯存的鋼液在更換鋼包時(shí)起到銜接的作用。
中間包運(yùn)載裝置有中間包車和中間包回轉(zhuǎn)臺，它是用來支撐、運(yùn)輸、更換中間包的設(shè)備。
結(jié)晶器是一個(gè)特殊的水冷鋼模，鋼液在結(jié)晶器內(nèi)冷卻、初步凝固成形，并形成一定的坯殼厚度，以保證鑄坯被拉出結(jié)晶器時(shí)，坯殼不被拉漏、不產(chǎn)生變形和裂紋等缺陷。
結(jié)晶器振動裝置是使結(jié)晶器能按一定的要求做上下往復(fù)運(yùn)動，以防止初生坯殼與結(jié)晶器粘連而被拉裂。
二次冷卻裝置主要由噴水冷卻裝置和鑄坯支撐裝置組成。它的作用是：向鑄坯直接噴水，使其完全凝固；通過夾輥和側(cè)導(dǎo)輥對帶有液芯的鑄坯起支撐和導(dǎo)向作用，防止并限制鑄坯發(fā)生鼓肚、變形和漏鋼事故。
拉坯矯直機(jī)的作用是在澆注過程中克服鑄坯與結(jié)晶器及二冷區(qū)的阻力，順利地將鑄坯拉出，并對弧形鑄坯進(jìn)行矯直。在澆注前，它還要將引錠裝置送入結(jié)晶器內(nèi)。
引錠裝置包括引錠頭和引錠桿兩部分，它的作用是在開澆時(shí)作為結(jié)晶器的“活底”，堵住結(jié)晶器的下口，并使鋼液在引錠桿頭部凝固；通過拉矯機(jī)的牽引，鑄坯隨引錠桿從結(jié)晶器下口拉出。引錠桿拉出拉矯機(jī)后，將引錠桿脫去，進(jìn)入正常拉坯狀態(tài)。
切割裝置的作用是在鑄坯行進(jìn)過程中，將它切割成所需要的定尺長度。
鑄坯運(yùn)出裝置包括輥道、推鋼機(jī)、冷床等，由它們完成鑄坯的輸送、冷卻等作業(yè)。
連鑄機(jī)可以按多種方法進(jìn)行分類：
（1）按結(jié)晶器的運(yùn)動方式，連鑄機(jī)可分為固定式（即振動式）和移動式兩類。前者是現(xiàn)在生產(chǎn)上常用的以水冷、底部敞口的銅質(zhì)結(jié)晶器為特征的“常規(guī)”連鑄機(jī)；后者是輪式、輪帶式等結(jié)晶器隨鑄坯一起運(yùn)動的連鑄機(jī)。
（2）按連鑄機(jī)結(jié)構(gòu)的外形可分為立式連鑄機(jī)、立彎式連鑄機(jī)、弧形連鑄機(jī)（包括直結(jié)晶器多點(diǎn)彎曲型、直結(jié)晶器弧形、弧形多半徑弧形等）、水平連鑄機(jī)。
（3）按鑄坯斷面的形狀和大小可分為：方坯連鑄機(jī)（斷面不大于150×150mm的叫小方坯；大于150×150mm的叫大方坯，矩形斷面的長和寬小于3 的也稱為方坯連鑄機(jī)）；板坯連鑄機(jī)（鑄坯斷面為長方形，其寬厚比一般在3以上）;圓坯連鑄機(jī)（鑄坯斷面為圓形，直徑Ф60～Ф400mm）；異形坯連鑄機(jī)（澆注異形斷面，如H型、空心管等）；方、板坯兼用連鑄機(jī)（在一臺鑄機(jī)上既能澆注板坯也能澆注方坯）；薄板坯連鑄機(jī)（鑄坯厚度為40～80mm的薄板坯料）等。
（4）按鑄坯所承受的鋼液靜壓頭，即鑄機(jī)垂直高度（H）與鑄坯厚度（D）比值的大小，可將連鑄機(jī)分為高頭型（H/D＞50，鑄機(jī)機(jī)型為立式或立彎式）、標(biāo)準(zhǔn)頭型（H/D為40～50，鑄機(jī)機(jī)型為帶直線段的弧形或弧形）、低頭型（H/D為20～40，鑄機(jī)機(jī)型為弧形或橢圓形）和超低頭型（H/D＜20，鑄機(jī)機(jī)型為橢圓形）4種。隨著煉鋼和爐外精煉技術(shù)的提高，澆注前及澆注過程中對鋼液純凈度的有效控制，低頭和超低頭連鑄機(jī)的采用逐漸增多。
（5）其他。其他經(jīng)常用到的名稱有臺數(shù)、機(jī)數(shù)和流數(shù)等。
1）立式連鑄機(jī)
立式連鑄機(jī)的結(jié)晶器、二次冷卻裝置、拉坯裝置及切割鑄坯裝置等都是布置在垂直的中心線上，如圖1-1所示。立式連鑄機(jī)的優(yōu)點(diǎn)是鋼水在垂直的方向凝固，其所含的非金屬夾雜物，上浮時(shí)不受阻礙，容易分離出來。另一方面，鑄坯不經(jīng)過彎曲或矯直，不會產(chǎn)生因彎曲或矯直所造成的缺陷，因此它特別適用于優(yōu)質(zhì)鋼及高合金鋼的澆鑄。它的缺點(diǎn)是設(shè)備較高，一般是35～45mm，因此需要較高的廠房，或較深的地坑。鋼水的提升及鑄坯的運(yùn)送，都比較麻煩。近10年來，除了少數(shù)特殊鋼廠以外，很少采用這種機(jī)型。
圖1-1 雙流立式連鑄機(jī)
1- 運(yùn)坯車；2- 中間包；3- 結(jié)晶器；4- 二冷夾輥；5- 拉輥； 6- 拉輥驅(qū)動裝置； 7-飛剪；8- 翻鋼斗；9- 運(yùn)輸鏈
2）旋轉(zhuǎn)式連鑄機(jī)
旋轉(zhuǎn)式連鑄機(jī)也叫離心式連鑄機(jī)，也是一種立式連鑄機(jī)。其特點(diǎn)是結(jié)晶器、導(dǎo)輥及拉輥都和鑄坯一起圍繞其垂直中心線以一定的速度旋轉(zhuǎn)，鑄坯是在一邊旋轉(zhuǎn)一邊下行的運(yùn)動中凝固的。這種鑄機(jī)適用于澆鑄圓坯。它的優(yōu)點(diǎn)是由于旋轉(zhuǎn)時(shí)產(chǎn)生的離心力，使結(jié)晶器內(nèi)的鋼液能與結(jié)晶器壁有較好的接觸，可以生成厚度比較均勻的坯殼，鑄坯不易產(chǎn)生內(nèi)裂。另一方面，由于離心力的作用，使鋼液面上的浮渣都集中在中心的旋渦內(nèi)，可以很容易地將它撈出。由于鑄坯在旋轉(zhuǎn)的運(yùn)動中下行，因此只要在二冷區(qū)的縱向上布置若干個(gè)噴水嘴，就可以獲得均勻的二次冷卻效果。用這種鑄機(jī)鑄出的圓坯，不須清理即可軋制。這種鑄機(jī)的缺點(diǎn)是設(shè)備的驅(qū)動系統(tǒng)比較復(fù)雜。
1-2 旋轉(zhuǎn)式連鑄機(jī)
1- 鋼包；2- 中間包；3- 結(jié)晶器；4- 二冷裝置；5- 導(dǎo)輥；6- 拉輥；7- 飛鋸； 8- 翻鋼斗。
近年來由于煉鋼及連鑄工藝的進(jìn)步，特別是能在結(jié)晶器內(nèi)安裝電磁攪拌裝置以后，已經(jīng)能用弧形及其它型式的鑄機(jī)澆出質(zhì)量很好的圓坯，所以旋轉(zhuǎn)式連鑄機(jī)已經(jīng)較少采用。
3）立彎式連鑄機(jī)
立彎式連鑄機(jī)的上半部分和立式連鑄機(jī)相同，只是把凝固的鑄坯彎轉(zhuǎn)90。使它向水平方向出坯，并在水平線上切成定尺長度。為了便于出坯，這種連鑄機(jī)只能建在地平面上，或深度較淺的地溝內(nèi)，使切斷的鑄坯能用地面的輥道，或地溝內(nèi)坡度不大的輥道運(yùn)走。這種連鑄機(jī)的高度和立式連鑄機(jī)相差不多，其優(yōu)點(diǎn)是所切鑄坯的定尺長度不受限制。立彎式連鑄機(jī)也是在連鑄技術(shù)發(fā)展的初期出現(xiàn)的機(jī)型，適用于小方坯的連鑄。近年來這種機(jī)型很
少采用。
4）弧形連鑄機(jī)
弧形連鑄機(jī)的特點(diǎn)是它的結(jié)晶器是弧形的，其高度比立式及立彎式連鑄機(jī)都低。其結(jié)晶器的中心線和二冷夾輥組的縱向中心線同在一個(gè)半徑的圓弧上。圓弧的長度約為一個(gè)圓的四分之一。鑄出的弧形坯在其下死點(diǎn)附近被矯直后，即沿水平方向前進(jìn)，然后切成定尺長度。這是目前采用最廣泛的機(jī)型。
<1>弧形板坯連鑄機(jī)
板坯連鑄機(jī)由于鑄坯較寬，在受到鋼水靜壓時(shí)，其寬邊的坯殼容易鼓肚而產(chǎn)生內(nèi)裂，所以從上到下安排了密布的夾輥。由于鑄坯在二次冷卻區(qū)內(nèi)運(yùn)行的阻力較大，所以采用了較多的拉矯輥。為了在檢修時(shí)快速取出或裝入二冷夾輥的扇形段，還設(shè)置了彎曲導(dǎo)軌，使各個(gè)扇形段能快速而準(zhǔn)確地就位。為了縮短澆鑄準(zhǔn)備時(shí)間，其引錠桿是從結(jié)晶器的上口裝入的。這樣就能在鑄坯還未拉出二冷區(qū)時(shí)，就開始安裝引錠桿。為此在澆鑄平臺上設(shè)有引錠桿運(yùn)送車。大型板坯連鑄機(jī)能夠澆鑄的板坯厚度220～320mm，寬度為1870～2720mm，拉坯速度1～2.5m/min。鑄成的寬板坯可以在線縱切成幾條寬度較小的板坯，其年產(chǎn)量在170 萬噸以上。
<2>弧形大方坯連鑄機(jī)
鑄坯斷面在160X160mm 以上的方坯及斷面相等的矩形坯，統(tǒng)稱為大方坯。
<3>弧形小方坯連鑄機(jī)
由于小方坯在澆鑄過程中不易產(chǎn)生鼓肚，所以在二冷區(qū)可以不設(shè)夾輥，而只設(shè)少數(shù)幾個(gè)導(dǎo)向輥。小方坯弧形連鑄機(jī)一般采用管式結(jié)晶器，定徑水口。二冷裝置也采用管式支架。采用機(jī)械剪或液壓剪剪切鑄坯。
弧形小方坯連鑄機(jī)特點(diǎn)是采用了剛性引錠桿，這樣就把二冷區(qū)的導(dǎo)輥減至最少程度，從而為鑄坯的均勻冷卻及處理漏鋼事故創(chuàng)造了較好的條件，設(shè)備的重量也相應(yīng)地減輕。
1.3 連鑄機(jī)鋼包旋轉(zhuǎn)
1.3.1 鋼包旋轉(zhuǎn)臺的形式
鋼包旋轉(zhuǎn)臺按旋轉(zhuǎn)臂旋轉(zhuǎn)方式不同，可以分為兩大類：一類是兩個(gè)轉(zhuǎn)臂可各自單獨(dú)旋轉(zhuǎn)；另一類是兩臂不能單獨(dú)旋轉(zhuǎn)。按臂的結(jié)構(gòu)可以分為直臂式和雙臂式兩種。因此，鋼包旋轉(zhuǎn)臺有：直臂整體旋轉(zhuǎn)整體升降式；直臂整體旋轉(zhuǎn)單獨(dú)升降式；雙臂整體旋轉(zhuǎn)單獨(dú)升降式和雙臂單獨(dú)旋轉(zhuǎn)單獨(dú)升降式等型式；還有一種可承受多個(gè)鋼包的支撐架，也稱為鋼包移動車。蝶形鋼包旋轉(zhuǎn)臺是屬于雙臂整體旋轉(zhuǎn)單獨(dú)升降式，它是目前旋轉(zhuǎn)臺最為先進(jìn)的一種形式。
圖1-3 蝶形鋼包旋轉(zhuǎn)臺
1.3.2 鋼包旋轉(zhuǎn)臺的主要結(jié)構(gòu)特點(diǎn)
鋼包旋轉(zhuǎn)臺結(jié)構(gòu)（見圖1-3）有兩個(gè)用來支撐鋼包的叉形臂，每個(gè)叉形臂的叉口上安裝有兩個(gè)樞軸式接受座，在每個(gè)鞍座下裝有稱量用的稱量梁，用以接受鋼包并顯示鋼水的質(zhì)量。為給鋼水保溫，旋轉(zhuǎn)臺旋轉(zhuǎn)盤上方的立柱上還裝有鋼包加蓋裝置，可以單獨(dú)旋轉(zhuǎn)和升降。
A 鋼結(jié)構(gòu)部分
鋼結(jié)構(gòu)部分有叉形臂、旋轉(zhuǎn)盤與上部軸承座、回轉(zhuǎn)環(huán)和塔座組成。
（1）叉形臂 叉形臂有兩個(gè)，為鋼板焊接結(jié)構(gòu)，叉形臂要有足夠的強(qiáng)度和剛度。
（2）旋轉(zhuǎn)盤和上部軸承座 旋轉(zhuǎn)盤即旋轉(zhuǎn)框架，是一個(gè)較大型的結(jié)構(gòu)件，它的上部壓著支撐鋼包的兩個(gè)叉臂和鋼包加蓋裝置的立柱及構(gòu)件，下部安裝著大軸承的上部軸承座，承受著巨大的負(fù)荷。因此，必須具有足夠的強(qiáng)度、剛度以及一定的熱負(fù)荷強(qiáng)度。
（3）回轉(zhuǎn)環(huán) 回轉(zhuǎn)環(huán)實(shí)際上是一個(gè)很大的推力軸承，安裝在旋轉(zhuǎn)框架和塔座之間，回轉(zhuǎn)環(huán)實(shí)際上是旋轉(zhuǎn)臺的心臟部分。為了長期安裝運(yùn)行的需要，在旋轉(zhuǎn)框架、回轉(zhuǎn)環(huán)及塔座之間的連接部位均采用高強(qiáng)度的預(yù)緊螺栓。
（4）塔座 塔座設(shè)置在基礎(chǔ)上，通過回轉(zhuǎn)環(huán)支撐著旋轉(zhuǎn)臺旋轉(zhuǎn)盤以上的全部負(fù)荷。
B 回轉(zhuǎn)驅(qū)動裝置
回轉(zhuǎn)驅(qū)動裝置由電動機(jī)、大速比減速器及回轉(zhuǎn)小齒輪組成，旋轉(zhuǎn)臺旋轉(zhuǎn)頻率通常不大于1/60s。假如旋轉(zhuǎn)頻率過高，則在啟動及制動時(shí)會使鋼包內(nèi)的鋼水產(chǎn)生動蕩，甚至溢出。
C 事故驅(qū)動裝置
鋼包旋轉(zhuǎn)臺一般都設(shè)計(jì)配有一套事故驅(qū)動裝置，以便在發(fā)生事故或其他緊急情況而無法用正常的驅(qū)動裝置時(shí)，仍可借助事故驅(qū)動裝置將處于澆注位置的鋼包旋轉(zhuǎn)到事故鋼包的上方。事故驅(qū)動裝置通常是氣動的，由氣動馬達(dá)代替電動機(jī)驅(qū)動大速比減速器和其他部分。
D 回轉(zhuǎn)夾緊裝置
回轉(zhuǎn)夾緊裝置是使大包固定在澆注位置的機(jī)構(gòu)，它一方面保護(hù)了回轉(zhuǎn)驅(qū)動裝置在裝包是不受沖擊，另一方面保證了正在澆注的鋼包安全。
E 升降裝置
為了實(shí)現(xiàn)保護(hù)澆注，要求鋼包能在旋轉(zhuǎn)臺上做升降運(yùn)動。當(dāng)鋼包水口打不開時(shí)，要求使鋼包上升，便于操作工用氧氣澆水口，同時(shí)鋼包升降裝置對于快速更換中間包也很有利。
F 稱量裝置
鋼包的稱量裝置的作用是用來在多爐澆注時(shí)，協(xié)調(diào)鋼水供應(yīng)的節(jié)奏以及預(yù)報(bào)澆注結(jié)束前鋼水的剩余量，從而防止鋼渣流入中間包。每套升降裝置都有4個(gè)稱量傳感器以及完整的稱量系統(tǒng)。
G 潤滑裝置
鋼包旋轉(zhuǎn)臺的回轉(zhuǎn)大軸承采取集中自動潤滑，分別由兩臺干油泵及其系統(tǒng)供給。
1.3.3 各類連鑄機(jī)鋼包回轉(zhuǎn)臺的特點(diǎn)
鋼包旋轉(zhuǎn)臺有不同的運(yùn)動方式，不同的工作性能，因而有不同的結(jié)構(gòu)形式。最簡單的旋轉(zhuǎn)臺只用一個(gè)轉(zhuǎn)臂，就能作旋轉(zhuǎn)運(yùn)動。一般的旋轉(zhuǎn)臺除了旋轉(zhuǎn)運(yùn)動之外，還能使鋼包作升降運(yùn)動。多功能的旋轉(zhuǎn)臺還有鋼包傾倒裝置，鋼包蓋升降裝置及吹氣裝置等。在鋼包旋轉(zhuǎn)臺上，一般都有連續(xù)測重裝置，大都是在承托鋼包的鞍座上設(shè)置測力傳感器來實(shí)現(xiàn)的。
1.3.3.1 單驅(qū)動橫梁式旋轉(zhuǎn)臺
這種旋轉(zhuǎn)臺有一個(gè)橫梁式直臂，鋼包支承在直臂的兩端，可同時(shí)作旋轉(zhuǎn)運(yùn)動，也可以同時(shí)作升降運(yùn)動，如圖1-4所示。有的也設(shè)計(jì)成在橫梁式直臂的兩端裝有單獨(dú)的升降裝置和稱重裝置。
圖1-4 直臂式鋼包旋轉(zhuǎn)臺
1- 鋼包；2- 傳動裝置；3- 塔座；4- 轉(zhuǎn)臂
1.3.3.2 兩個(gè)轉(zhuǎn)臂可以單獨(dú)轉(zhuǎn)動的旋轉(zhuǎn)臺
這種旋轉(zhuǎn)臺有兩個(gè)轉(zhuǎn)臂，分上下兩層布置，如圖1-5所示。每個(gè)轉(zhuǎn)臂有各自的驅(qū)動裝置，因而能單獨(dú)旋轉(zhuǎn)，以便在任何角度都能接受鋼包。
圖1-5 兩臂分轉(zhuǎn)式旋轉(zhuǎn)臺
1- 轉(zhuǎn)臂；2- 驅(qū)動裝置；3- 齒輪；4- 鋼包
1.3.3.3 兩個(gè)轉(zhuǎn)臂可以單獨(dú)升降的旋轉(zhuǎn)臺（圖1-6）
這種旋轉(zhuǎn)臺的兩個(gè)轉(zhuǎn)臂可以單獨(dú)升降。每個(gè)轉(zhuǎn)臂的中部由兩個(gè)半球面軸承支承著，轉(zhuǎn)臂外端成叉形，內(nèi)端是彎曲的懸臂梁。驅(qū)動轉(zhuǎn)臂的液壓缸裝在轉(zhuǎn)塔的內(nèi)部，這就為在轉(zhuǎn)塔上部安裝其它附屬裝置如吹氣裝置或鋼包加蓋裝置等留出了余地。
圖1-6 轉(zhuǎn)臂單獨(dú)升降式旋轉(zhuǎn)臺
1.3.3.4 環(huán)形軌道式旋轉(zhuǎn)臺（圖1-7）
圖1-7 軌道式雙搖臂旋轉(zhuǎn)臺
1.4 鋼包回轉(zhuǎn)臺的組成
鋼包回轉(zhuǎn)臺：設(shè)在連鑄機(jī)澆鑄位置上方，用于運(yùn)載鋼包過跨和支承鋼包進(jìn)行澆鑄的設(shè)備。由底座、回轉(zhuǎn)臂、驅(qū)動裝置、回轉(zhuǎn)支撐、事故驅(qū)動控制系統(tǒng)、潤滑系統(tǒng)和錨固件等部分組成。
單臂鋼包回轉(zhuǎn)臺：由底座、立柱、上轉(zhuǎn)臂、上轉(zhuǎn)臂驅(qū)動裝置、下轉(zhuǎn)臂、下轉(zhuǎn)臂驅(qū)動裝置組成。
蝶形鋼包回轉(zhuǎn)臺：由底座、升降液壓缸、回轉(zhuǎn)架、鋼包支座、回轉(zhuǎn)臂、平行連桿、驅(qū)動裝置、防護(hù)板組成。
鋼包回轉(zhuǎn)臺是連鑄機(jī)的關(guān)鍵設(shè)備之一，起著連接上下兩道工序的重要作用。鋼包回轉(zhuǎn)臺的回轉(zhuǎn)情況基本上包括兩側(cè)無鋼包、單側(cè)有鋼包、兩側(cè)有鋼包三種情況，而單個(gè)鋼包重量已超過140噸。三種情況下，鋼包回轉(zhuǎn)臺受力有很大不同，但無論在何種情況下，都要保證鋼包回轉(zhuǎn)臺的旋轉(zhuǎn)平穩(wěn)，定位準(zhǔn)確，起停時(shí)要盡可能減小對機(jī)械部分的沖擊，為減少中間包液面波動和溫降，要縮短旋轉(zhuǎn)時(shí)間。
1.5 鋼包回轉(zhuǎn)臺的工作特點(diǎn)
（1）重載 鋼包旋轉(zhuǎn)臺承載幾十噸到幾百噸的鋼包，當(dāng)兩個(gè)轉(zhuǎn)臂都托著盛滿鋼水的鋼包時(shí)，所承受的載荷最大；
（2）偏載 鋼包旋轉(zhuǎn)臺承載的工況有5種：即兩邊滿載，一滿一空，一滿一無，一空一無，兩空兩無。最大偏載出現(xiàn)在一滿一無的工況下，此時(shí)鋼包旋轉(zhuǎn)臺回承受最大的傾翻力矩。
（3）沖擊 由于鋼包旋轉(zhuǎn)臺的安裝、移去都是用起重機(jī)完成的，因此，在安放移動鋼包是產(chǎn)生沖擊，這種沖擊使鋼包旋轉(zhuǎn)臺上的零部件受到動載荷。
（4）高溫 鋼包中的高溫鋼水會對旋轉(zhuǎn)臺產(chǎn)生熱輻射，從而使鋼包旋轉(zhuǎn)臺承受附加的熱應(yīng)力，另外，澆注的鋼水顆粒也會給鋼包旋轉(zhuǎn)臺帶來火警隱患.
使用鋼包旋轉(zhuǎn)臺的主要優(yōu)點(diǎn)
（1）鋼包旋轉(zhuǎn)臺能迅速、精確的實(shí)現(xiàn)鋼包的快速變換，只要旋轉(zhuǎn)半周就能將鋼包更換到位；同時(shí)在等待與澆注過程中支撐鋼包，不占用有關(guān)起重機(jī)的作業(yè)時(shí)間；
（2）鋼包旋轉(zhuǎn)臺占用澆注平臺的面積較小，也不影響澆注操作；
（3）操作安全可靠、易于定位和實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離操作。
2 初步確定方案
鋼包運(yùn)載裝置主要有澆注車和鋼包回轉(zhuǎn)臺兩種方式，目前絕大部分新設(shè)計(jì)的連鑄機(jī)都采用鋼包回轉(zhuǎn)臺。它具有迅速、精確的實(shí)現(xiàn)鋼包的快速變換，占用澆注平臺的面積較小，
操作安全可靠、易于定位和實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離操作等優(yōu)點(diǎn)。蝶形鋼包旋轉(zhuǎn)臺是屬于雙臂整體旋轉(zhuǎn)單獨(dú)升降式，它是目前旋轉(zhuǎn)臺最為先進(jìn)的一種形式，故本設(shè)計(jì)采用蝶式鋼包回轉(zhuǎn)臺。
2.1 已知條件
2.1.1 設(shè)計(jì)題目
蝶式鋼包回轉(zhuǎn)臺結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
2.1.2 技術(shù)參數(shù)及性能
結(jié)構(gòu)形式為：液壓單臂升降蝶式； 鋼包最大滿包重量：1500KN；
回轉(zhuǎn)半徑：5500mm； 大包提升高度：800mm；
回轉(zhuǎn)速度：1.0 事故旋轉(zhuǎn)：氣動0.5；
承載能力：兩側(cè)滿包，一滿一空，一滿一無；
2.2 方案的總體布置形式
圖2.1回轉(zhuǎn)臺總體布置示意圖
1.升降液壓缸 2.回轉(zhuǎn)臂 3.稱量裝置 4.回轉(zhuǎn)環(huán) 5.三列滾子軸承 6.固定支座 7.基礎(chǔ) 8.回轉(zhuǎn)傳動裝置 9.球絞
2.3 回轉(zhuǎn)臺具體部件設(shè)計(jì)方案的確定
2.3.1 鋼包旋轉(zhuǎn)驅(qū)動方式
2.3.1.1 工作驅(qū)動
工作驅(qū)動為電機(jī)驅(qū)動系統(tǒng)，由一個(gè)電機(jī)，撓性聯(lián)軸器和一個(gè)氣動盤式制動器完成。在圓錐齒輪系統(tǒng)的輸出軸上安裝一個(gè)小齒輪，它與支撐環(huán)上的銷齒輪外齒相嚙合,從而帶動回轉(zhuǎn)臺轉(zhuǎn)動?；剞D(zhuǎn)臺可正向反向旋轉(zhuǎn)，氣動盤式制動器用于停止時(shí)制動，在電機(jī)停止前不能使用。
圖2.2傳動布置方式
d-銷齒直徑 R-銷齒所在弧半徑 l-銷齒節(jié)距
2.3.1.2 事故驅(qū)動
事故驅(qū)動為氣動驅(qū)動系統(tǒng)，氣動電機(jī)通過一個(gè)氣動離合器驅(qū)動圓錐齒輪的第二個(gè)驅(qū)動軸頭，它由一個(gè)空壓機(jī)提供所需的空氣，它通過關(guān)閉電氣系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)功能測試。如果突然出現(xiàn)電源故障，一個(gè)自動切換釋放控制空氣到閥柜和控制盤。
2.3.2 鎖緊方式
回轉(zhuǎn)臺處于澆注位和接受位時(shí)，回轉(zhuǎn)臺通過一個(gè)鎖緊裝置進(jìn)行鎖定防止轉(zhuǎn)動。該鎖緊裝置包括一個(gè)氣動鎖緊棘爪，它固定在回轉(zhuǎn)臺轉(zhuǎn)柱上并與安裝在回轉(zhuǎn)環(huán)上的兩個(gè)匹配元件相咬合。該裝置使齒輪箱避免在放鋼包時(shí)產(chǎn)生沖擊，并可防止在澆注位置上的鋼包的塞棒孔由于這樣的沖擊而產(chǎn)生的運(yùn)動。
圖2.3 鎖緊裝置
1-氣缸 2-連桿 3-導(dǎo)位槽 4-隔板
2.3.3 鋼包蓋的升降裝置
圖2.4鋼包蓋的提升裝置
2.3.4 長水口機(jī)械手動作方式
長水口機(jī)械手由一個(gè)多重絞合的管連接裝置組成。長水口可以保護(hù)大包滑動口和中間包的鑄流，使其不被氧化。
圖2.5長水口機(jī)械手示意圖
2.3.5 鋼包升降驅(qū)動方案
鋼包升降采用液壓缸驅(qū)動形式
圖2-6回轉(zhuǎn)臂驅(qū)動示意圖
1-鋼包 2-回轉(zhuǎn)臂 3-升降液壓缸 4-橫梁 5-球絞
鋼包升降驅(qū)動時(shí)以球絞為支點(diǎn)由液壓缸驅(qū)動大臂實(shí)現(xiàn)鋼包升降，由液壓系統(tǒng)控制液壓缸的行程，同時(shí)由大臂、稱量裝置、球絞、連桿其中組成的四連桿保持鋼包的水平，防止鋼液傾翻，造成事故。
提升液壓系統(tǒng)的供油裝置（高壓泵、再循環(huán)泵和油罐）布置在大包回轉(zhuǎn)臺下的液壓油室中。
3 電機(jī)的計(jì)算與選擇
3.1鋼包回轉(zhuǎn)功率的計(jì)算
已知條件：
空包重：=60t
鋼水重： =90t
滿包重： =150t
轉(zhuǎn)臂自重：=42t
鋼包平均外徑： =3200mm
鋼包平均內(nèi)徑： =2500mm
旋轉(zhuǎn)臺轉(zhuǎn)速：=1.0rpm
推力球軸承平均直徑：=3345mm
塔座中心至鋼包中心距：=5500mm
鋼包工作載荷狀況：
Ⅰ對于一端放置滿包鋼水的鋼包，另一端不放鋼包的情況。
Ⅱ一端放置滿包鋼水的鋼包，另一端放置空鋼包。
Ⅲ兩端都放置滿包鋼水的鋼包
3.1.1 基本數(shù)據(jù)的計(jì)算
1.一個(gè)裝滿鋼水的鋼包對回轉(zhuǎn)中心，即塔座中心的慣性矩為：
= =64957500
2.一個(gè)空包對回轉(zhuǎn)中心的慣性矩為：
==1938675
3.轉(zhuǎn)臂對回轉(zhuǎn)中心的慣性矩為：
式中—轉(zhuǎn)臂總長，b--轉(zhuǎn)臂總寬，根據(jù)轉(zhuǎn)臂的幾何關(guān)系得：
b=5.17m =11m
則有：
4.一個(gè)鋼包對回轉(zhuǎn)中心的慣性矩為：
5.在各種情況時(shí)推力軸承的摩擦力矩為：
式中 M——合成傾翻力矩，;
P——垂直力矩，;
系數(shù)1.5——考慮了除推力軸承以外，還有密封系統(tǒng)的摩擦阻力;
系數(shù)2——考慮了推力軸承是雙向的;
系數(shù)1.1——考慮了推力軸承以外還有一個(gè)定心徑向軸承。
6.計(jì)算旋轉(zhuǎn)臺的加速度
式中 ——啟動時(shí)間=制動時(shí)間=5s
則有：
3.1.2 情況Ⅰ的回轉(zhuǎn)功率計(jì)算
第一種情況Ⅰ：一端放置滿包鋼水的鋼包，另一端不放置鋼包的情況：
1. 合成傾翻力矩:
2. 垂直力矩：
3. 推力軸承的摩擦力矩:
=1.5×0.03（2×1.1×825000+×192000）=96125.4
4. 在各種情況下的動力矩:
=（6457500+517051.15）×0.0209=145768.12
5. 摩擦力矩功率：
=
6. 動力矩功率:
=
7. 總功率：
3.1.3 情況Ⅱ的回轉(zhuǎn)功率計(jì)算
第二種情況Ⅱ：一端放置滿包鋼水的鋼包，另一端放置空包。
1. 合成傾翻力矩：
2. 垂直載荷:
3.推力軸承的摩擦力矩：
4.在各種情況下的動力矩：
=（6457500+1938675+517051.15)×0.0209 =186286.43
5.摩擦力矩功率：
式中——總傳動功率，取0.9
6.動力矩總功率：
=21.67
7. 總功率：
=7.91+21.76 =29.58 KW
3.1.4 情況Ⅲ的回轉(zhuǎn)功率計(jì)算
第三種情況Ⅲ：兩端都放置滿包鋼水的鋼包
1.合成傾翻力矩:
2.垂直力矩:
= 342000
3.推力軸承的摩擦力矩：
4.在個(gè)種情況下的動力矩：
5.摩擦力矩功率：
式中——總傳動功率,取0.9
6.動力矩功率：
7.總功率：
整理以上數(shù)具如下表：
序號
項(xiàng) 目
Ⅰ
Ⅱ
Ⅲ
1
慣性力矩
4615951
6231514
8714851
2
垂直載荷
192000
2520000
3420000
3
合成力矩
825000
495000
0
4
摩擦力矩
96125.4
67971.15
25739.78
5
動力矩
145768.12
186286.43
280929.87
6
摩擦力矩功率
11.18
7.91
2.99
7
動力矩功率
16.96
21.67
32,66
8
總功率
28.14
29.58
35.65
表一 三種情況力矩匯總
3.2 電動機(jī)和電氣馬達(dá)的選擇
3.2.1 電動機(jī)的選擇：
根據(jù)表格中的由《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊》可選定交流電機(jī)為：YR250M1-6,其大致數(shù)據(jù)為：
6極 同步轉(zhuǎn)速：1042 轉(zhuǎn)速：980
電流：60.3A 效率：90% 功率因數(shù)：0.84
電動機(jī)功率驗(yàn)算：
由《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊》的驗(yàn)算公式為：
式中K——電機(jī)過載系數(shù),取K=2
則有：
30
即最大摩擦力矩功率為：19.81
3019.81
因此，電機(jī)選用合適。
3.2.2馬達(dá)的選擇
查《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊》選取馬達(dá)為：DW015/12
基本參數(shù)為：額定功率為： 額定轉(zhuǎn)速：400r/min
額定扭矩為：
3.3 減速器的設(shè)計(jì)
3.3.1 確定減速器的結(jié)構(gòu)
根據(jù)傳動比為90，查《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊》，選擇圓錐——圓柱齒輪減速器。如圖3-1減速器結(jié)構(gòu)簡圖。
圖3-1減速器結(jié)構(gòu)簡圖
3.3.2 傳動比的計(jì)算和分配，計(jì)算傳動裝置的運(yùn)動和動力參數(shù)
3.3.2.1 傳動比的分配
按“前大后小”的原則進(jìn)行，相鄰兩級傳動比相差不易過大，且高速傳動比略低于低速級的傳動比，這樣逐級減速，可使機(jī)構(gòu)較為緊湊。
1、傳動裝置總傳動比
2、分配各級傳動比
對圓錐—圓柱齒輪減速器，為保證大錐齒輪尺寸不致過大，查《機(jī)械設(shè)計(jì)實(shí)踐》表10.6，取，圓柱齒輪傳動一般安排在高速級，考慮潤滑條件，為使兩級大齒輪直徑相近，取。
故：
3.3.2.2計(jì)算傳動裝置的運(yùn)動和動力參數(shù)
1、各軸的轉(zhuǎn)速
Ⅰ軸
Ⅱ軸
Ⅲ軸
Ⅳ軸
2、各軸的輸入功率
聯(lián)軸器的效率η1 =0.99，一對滾動軸承的效率η2 =0.99，各級齒輪傳動的效率圓錐齒輪效率，η3 =0.96，圓柱齒輪的效率η4=0.97。
電動機(jī)到各級齒輪軸的功率為：
Ⅰ軸 PⅠ= P0η1=30×0.99=29.7 KW
Ⅱ軸 PⅡ= PⅠη2η3=29.7×0.99×0.96=28.23KW
Ⅲ軸 PⅢ= PⅡη2η4=28.23×0.99×0.97=27.11KW
Ⅳ軸 PⅣ= PⅢη2η4=27.11×0.99×0.97=26.03KW
3、各軸輸入轉(zhuǎn)矩
電動機(jī)軸的輸出轉(zhuǎn)矩T0為：
T0=9.55×106×9.55×106×=292
Ⅰ軸 TⅠ=9.55×106×=9.55×106×=289
Ⅱ軸 TⅡ=9.55×106×=9.55×106×=1045
Ⅲ軸 TⅢ=9.55×106×=9.55×106×=6315
Ⅳ軸 TⅣ=9.55×106×=9.55×106×=54041
參數(shù)
軸號
功率P
Kw
轉(zhuǎn)矩T
轉(zhuǎn)速n
r/min
傳動比
效率η
電動軸
30
292
980
1
0.99
Ⅰ軸
29.7
289
980
3.8
0.96
Ⅱ軸
28.23
1045
258
6.3
0.97
Ⅲ軸
27.11
6315
41
8.9
0.97
Ⅳ軸
26.03
54041
4.6
表二 傳動裝置的動力和運(yùn)動參數(shù)
3.3.3 齒輪的設(shè)計(jì)
3.3.3.1 圓錐齒輪的設(shè)計(jì)與計(jì)算
已知參數(shù)：
輸入功率： P1=29.7Kw
主動輪轉(zhuǎn)速：=980r/min
轉(zhuǎn)矩： TⅠ=289
圓周速度： 估計(jì)v17 m/s
齒數(shù)比：
屬工作載荷穩(wěn)定，高速，重要性、可靠性一般的齒輪傳動。
1、選擇齒輪材料熱處理方式及計(jì)算許用應(yīng)力
(1)、按使用條件屬高速、重要性和可靠性一般的齒輪傳動?？蛇x用軟齒齒輪，也可選用硬齒齒輪，此處選用硬面齒輪。
小齒輪：40Gr，調(diào)質(zhì)處理，硬度為241~286 HBS。
大齒輪：40Gr，調(diào)質(zhì)處理，硬度為241~286 HBS。
(2)、確定許用應(yīng)力
a、確定極限應(yīng)力和。
齒面硬度：小齒輪按270 HBS，大齒輪按250 HBS。查《機(jī)械設(shè)計(jì)》(第二版)圖3-16，接觸疲勞極限得：
σHlim1=720 MPa σHlim2=700 MPa
查《機(jī)械設(shè)計(jì)》(第二版)圖3-17，彎曲疲勞極限得：
σFlim1=300 MPa σFlim2=280 MPa
b.計(jì)算應(yīng)力循環(huán)次數(shù)N，確定壽命系數(shù)。
查《機(jī)械設(shè)計(jì)》(第二版)圖3-18，得：。
查《機(jī)械設(shè)計(jì)》(第二版)圖3-19，得：。
c、計(jì)算許用應(yīng)力：
由《機(jī)械設(shè)計(jì)》(第二版)表3-4，取=1.1, =1.5
由《機(jī)械設(shè)計(jì)》(第二版)式(3-11)，得：
σHp1== =655 MPa
σHp2== =636 MPa
由《機(jī)械設(shè)計(jì)》(第二版)式(3-12)，得:
σFp1= ==400 MPa
σFp2= ==373 MPa
式中--為試驗(yàn)齒輪的修正系數(shù)，按國家標(biāo)準(zhǔn)取=2
2、初步確定出輪的基本參數(shù)和主要尺寸
(1)、選擇齒輪類型
根據(jù)齒輪傳動的工作條件，選用直齒圓錐齒輪傳動。
(2)、選擇齒輪精度等級
按估計(jì)的圓周速度，由《機(jī)械設(shè)計(jì)》(第二版)表3-5，初步選用7級精度。
(3)、初選參數(shù)
=21，，φr=0.3，δ1+δ2=90°
(4)、初步計(jì)算齒輪的主要尺寸
由公式 =，得：
1=14.1° 2=75.9°
當(dāng)量齒數(shù) zv1==22 zv2==328
因電機(jī)驅(qū)動，工作機(jī)載荷平穩(wěn)，查《機(jī)械設(shè)計(jì)》(第二版)表
(3-1)，得KA=1，因齒輪轉(zhuǎn)速不高，取Kv=1.1,因不對稱布置，軸的剛性不大，取Kβ=1.13，Kα=1.2，則：
K=KAKvKβKα=1×1.1×1.13×1.2=1.49
由《機(jī)械設(shè)計(jì)》(第二版)圖(3-11)，查得：ZH=2.5
由《機(jī)械設(shè)計(jì)》(第二版)表(3-2)，查得：ZE=188
由《機(jī)械設(shè)計(jì)》(第二版)式(3-22)，可初步計(jì)算出齒輪的分度圓直徑d1(齒寬中點(diǎn)處)：
＝＝84mm
齒寬中點(diǎn)模數(shù)：mm===4mm>2 mm
大端模數(shù)：m===4.7 mm,
取標(biāo)準(zhǔn)模數(shù)為：m=5
則齒輪的大端分度圓直徑分別為：
d1=105mm, d2=400mm
則齒輪的錐頂距為：
則圓周速度：
齒寬： b=φr·R==72 mm
圓整后取, b2=72mm, b1= b2+(5~10)=80mm
3、驗(yàn)算輪齒彎曲強(qiáng)度條件
查《機(jī)械設(shè)計(jì)》(第二版)圖3-14，得：YFa1=2.83 YFa2=2.35
查《機(jī)械設(shè)計(jì)》(第二版)圖3-15，得：YSa1=1.56 YSa2=1.74
由《機(jī)械設(shè)計(jì)》(第二版)式(3-23)，得：
σF1＝
＝＝40 MPaσFp1
σF2＝＝＝37 MPaσFp2
因此，所選齒輪合格。
3.3.3.2 圓柱齒輪的設(shè)計(jì)與計(jì)算
已知參數(shù)：
輸入功率： PⅡ=28.23Kw
主動輪轉(zhuǎn)速：nⅡ=258r/min
轉(zhuǎn)矩： TⅡ=1045
圓周速度： 估計(jì)v2≤4 m/s
齒數(shù)比：
屬工作載荷穩(wěn)定，高速，重要性、可靠性一般的齒輪傳動。
1、選擇齒輪材料熱處理方式及計(jì)算許用應(yīng)力
(1)、按使用條件屬高速、重要性和可靠性一般的齒輪傳動?？蛇x用軟齒齒輪，也可選用硬齒齒輪，此處選用硬齒輪。
小齒輪：20Gr，淬火滲碳，硬度為56~62 HRC。
大齒輪：40Gr，表面淬火，硬度為48~55 HRC
(2)、確定許用應(yīng)力
a、確定極限應(yīng)力和。
齒面硬度：小齒輪按58 HRC，大齒輪按54 HRC。查《機(jī)械設(shè)計(jì)》(第二版)圖3-16，得：
σHlim1=1500 MPa σHlim2=1210 MPa
查《機(jī)械設(shè)計(jì)》(第二版)圖3-17，得：
σFlin1=430 MPa σFlin2=370 MPa
b.計(jì)算應(yīng)力循環(huán)次數(shù)N，確定壽命系數(shù)。
查《機(jī)械設(shè)計(jì)》(第二版)圖3-18，得：。
查《機(jī)械設(shè)計(jì)》(第二版)圖3-19，得：。
c、計(jì)算許用應(yīng)力：
由《機(jī)械設(shè)計(jì)》(第二版)表3-4，取=1.1, =1.5。
由《機(jī)械設(shè)計(jì)》(第二版)式(3-11)，得：
== =1364 MPa
== =1100 MPa
由《機(jī)械設(shè)計(jì)》(第二版)式(3-12)，得:
= ==610 MPa
= ==525 MPa
式中，--為試驗(yàn)齒輪的修正系數(shù)，按國家標(biāo)準(zhǔn)取=2
2、初步確定出輪的基本參數(shù)和主要尺寸
(1)、選擇齒輪類型
根據(jù)齒輪傳動的工作條件，選用斜齒圓柱齒輪傳動。
(2)、選擇齒輪精度等級
按估計(jì)的圓周速度，由《機(jī)械設(shè)計(jì)》(第二版)表3-5，初步選用8級精度。
(3)、初選參數(shù)
=19 ；，取120 ；φd=0.5(由《機(jī)械設(shè)計(jì)》(第二版)表3-6查得)
(4)、初步計(jì)算齒輪的主要尺寸
因電機(jī)驅(qū)動，工作機(jī)載荷平穩(wěn)，查《機(jī)械設(shè)計(jì)》(第二版)表(3-1)，得KA=1，因齒輪轉(zhuǎn)速不高，取Kv=1.1,因不對稱布置，軸的剛性不大，取Kβ=1.13，Kα=1.2，則：
K=KAKvKβKα=1×1.1×1.13×1.2=1.49
由《機(jī)械設(shè)計(jì)》(第二版)圖(3-11)，查得：ZH=2.5
由《機(jī)械設(shè)計(jì)》(第二版)表(3-2)，查得：ZE=188
取Zε=0.8, Zβ=0.8
根據(jù)《機(jī)械設(shè)計(jì)》(第二版)式(3-16)和式(3-18)，可初步計(jì)算出分度圓直徑和模數(shù)沒mn：
d1≥
＝＝92.28mm
mn＝＝＝4.79 mm
按《機(jī)械設(shè)計(jì)》(第二版)表表(3-7)，取標(biāo)準(zhǔn)模數(shù)mn＝5，
圓整后取：=348mm。
=
=
m/s
與估計(jì)值相近。
齒寬： =0.5×95=47.5mm，取=48 mm
= b2+(5~10)=48+8=56mm
3、驗(yàn)算輪齒彎曲強(qiáng)度條件
按《機(jī)械設(shè)計(jì)》(第二版)式(3-17)驗(yàn)算輪齒彎曲強(qiáng)度條件。
查《機(jī)械設(shè)計(jì)》(第二版)圖3-14，得：YFa1=2.68 YFa2=2.2
查《機(jī)械設(shè)計(jì)》(第二版)圖3-15，得：YSa1=1.6 YSa2=1.78
取Yε=0.7，Yβ=0.9
由《機(jī)械設(shè)計(jì)》(第二版)式(3-17)，計(jì)算彎曲應(yīng)力得：
σF1＝＝＝354 MPaσFp1
σF2＝＝＝323 MPaσFp2
4、驗(yàn)算輪齒接觸疲勞強(qiáng)度條件
按《機(jī)械設(shè)計(jì)》(第二版)式(3-15)驗(yàn)算。
查《機(jī)械設(shè)計(jì)》(第二版)圖3-11，得：ZH=2.46
取Zε=0.8, Zβ=0.8, ZE=188
σH1＝
＝2.46×188×0.8×0.989×＝1023 MPaσHp1
σH2＝
＝2.46×188×0.8×0.989×＝150 MPaσHp2
故齒輪滿足。
3.3.4 軸的設(shè)計(jì)
3.3.4.1 軸的設(shè)計(jì)與計(jì)算
軸的使用條件：
傳遞功率： PⅠ=29.7 Kw
轉(zhuǎn)速： nⅠ=980 r/min
齒寬： B=100mm
模數(shù)： m=8
1、選擇軸的材料
選擇軸的材料20CrMnTi，經(jīng)滲碳淬火+低溫回火，其機(jī)械性能由《機(jī)械設(shè)計(jì)》(第二版)