電弧爐渣門機(jī)構(gòu)設(shè)計論文[帶圖紙]

1、<p>　　本科畢業(yè)設(shè)計(論文)</p><p>　　題目：電弧爐渣門機(jī)構(gòu)設(shè)計 </p><p>　　系 別： 機(jī)電信息系 </p><p>　　專 業(yè)：機(jī)械設(shè)計制造及其自動化</p><p>　　班 級： </p><p>　　學(xué) 生：

2、 </p><p>　　學(xué) 號： </p><p>　　指導(dǎo)教師： </p><p><b>　　2013年5月</b></p><p><b>　　電弧爐渣門機(jī)構(gòu)設(shè)計</b></p><p><b>　　摘 要&l

3、t;/b></p><p>　　本次設(shè)計，主要是針對電弧爐可升降的渣門的結(jié)構(gòu)設(shè)計、冷卻系統(tǒng)的設(shè)計、以及爐渣門的提升機(jī)構(gòu)的設(shè)計。其中，爐渣門的結(jié)構(gòu)設(shè)計包括：爐門材料的選擇，爐門外形結(jié)構(gòu)設(shè)計。冷卻系統(tǒng)的設(shè)計包括：冷卻方式的選擇，材料的選擇，以及設(shè)計爐門的計算。爐渣門的提升機(jī)構(gòu)設(shè)計包括：提升的方式，傳動方式，傳動系統(tǒng)的布置，動力源裝置，以及傳動系統(tǒng)各部件的校核。電弧爐渣門提升機(jī)構(gòu)在保證電弧爐安全穩(wěn)定工作的情況下，

4、爐門可以平穩(wěn)提升降落，而且反應(yīng)迅速。</p><p>　　關(guān)鍵詞：電弧爐；電弧爐渣門；爐門提升</p><p>　　Electric arc furnace slag door mechanism design</p><p><b>　　Abstract</b></p><p>　　The design, design

5、 for the the slag door electric arc furnace can lift structural design, the design of the cooling system, and the slag door lifting mechanism. Among them, the structural design of the slag door comprising: a door the cho

6、ice of materials, the door shape structural design. The design of the cooling system comprising: a cooling mode selection, material selection, as well as the design of the oven door calculation. The slag door lifting mec

7、hanism design includes: an elevated manner</p><p>　　Key Words: Electric arc furnace; slag door; Door upgrade</p><p><b>　　主要符號表</b></p><p>　　A 截面面積</p><p

8、>　　K 安全系數(shù)</p><p>　　Dm 外徑</p><p>　　d 內(nèi)徑</p><p><b>　　對無縫鋼管系數(shù)取</b></p><p>　　C 管壁厚度附加值</p><p>　　[] 工作溫度下管材許用應(yīng)力<

9、;/p><p>　　缸底材料抗拉強(qiáng)度（Pa）</p><p>　　S 為管壁厚度</p><p>　　P 為管內(nèi)介質(zhì)壓力</p><p>　　Ps 缸內(nèi)額定壓強(qiáng)</p><p>　　V 體積</p><p>　　M 重量</p&g

10、t;<p>　　α 齒距角</p><p>　　H 鏈輪中心至鏈窩底面垂直距離</p><p>　　Mv 垂直方向上彎矩</p><p>　　MH 水平方向上彎矩</p><p>　　P 液壓缸的供油壓力</p><p><b>　

11、　目錄</b></p><p><b>　　1 緒論1</b></p><p><b>　　1.1題目背景1</b></p><p>　　1.2 國內(nèi)外發(fā)展的概況及研究意義1</p><p>　　1.2.1國內(nèi)外發(fā)展的概況1</p><p>　　1.2.

12、2研究意義2</p><p>　　1.3論文的提出與本文的組織3</p><p>　　1.3.1論文的提出及本人的主要工作3</p><p>　　1.3.2方案設(shè)計3</p><p>　　1.3.3論文主要內(nèi)容3</p><p>　　2 爐渣門冷卻系統(tǒng)設(shè)計4</p><p>　　2

13、.1 冷卻的方式4</p><p>　　2.2 冷卻系統(tǒng)的布置5</p><p>　　2.3 管的材料的選擇6</p><p>　　2.4 冷卻水量的計算7</p><p>　　3 電弧爐渣門結(jié)構(gòu)設(shè)計8</p><p>　　3.1電爐渣門結(jié)構(gòu)設(shè)計8</p><p>　　3.2電

14、爐渣門的材料選型及經(jīng)濟(jì)性分析9</p><p>　　4 爐渣門提升機(jī)構(gòu)設(shè)計11</p><p>　　4.1 提升負(fù)載的計算11</p><p>　　4.1.1爐門的質(zhì)量計算及分析11</p><p>　　4.1.2 冷卻水重量的計算11</p><p>　　4.1.3爐門總重量的計算11</p>

15、;<p>　　4.2爐渣門提升機(jī)構(gòu)設(shè)計12</p><p>　　4.2.1提升機(jī)構(gòu)的基本要求12</p><p>　　4.2.2提升方案比較及選擇12</p><p>　　4.2.3提升機(jī)構(gòu)鏈輪設(shè)計13</p><p>　　4.2.4提升機(jī)構(gòu)鏈條設(shè)計17</p><p>　　4.2.5 提升機(jī)構(gòu)

16、傳動軸設(shè)計17</p><p>　　4.2.6 提升機(jī)構(gòu)液壓系統(tǒng)設(shè)計20</p><p><b>　　5 結(jié)論27</b></p><p><b>　　參考文獻(xiàn)28</b></p><p><b>　　致 謝30</b></p><p>　　

17、畢業(yè)設(shè)計（論文）知識產(chǎn)權(quán)聲明31</p><p>　　畢業(yè)設(shè)計（論文）獨創(chuàng)性聲明32</p><p><b>　　附錄133</b></p><p><b>　　附錄234</b></p><p><b>　　附錄336</b></p><p>

18、;<b>　　1 緒論</b></p><p><b>　　1.1題目背景</b></p><p>　　眾所周知，以電弧爐煉鋼為核心的短流程煉鋼工藝，在工程投資、占地面積、噸鋼的資源消耗、能源消耗和二氧化碳等污染物排放量比長流程煉鋼工藝大幅減少，同時以廢鋼為原料也直接體現(xiàn)了金屬材料的循環(huán)利用，更符合鋼鐵行業(yè)可持續(xù)發(fā)展、科學(xué)發(fā)展和低碳經(jīng)濟(jì)發(fā)展的要

19、求。全球電弧爐鋼產(chǎn)量呈不斷上升的趨勢很大一部分也是得益于電弧爐煉鋼技術(shù)和裝備技術(shù)的不斷創(chuàng)新和進(jìn)步?，F(xiàn)代工業(yè)化煉鋼方法以高的生產(chǎn)率、優(yōu)良的質(zhì)量和低廉的成本,幫助鋼鐵產(chǎn)品成為社會最廣泛使用的金屬材料。本題目來自工程實際，具有很高的實用價值，涉及到機(jī)械、流體力學(xué)、熱學(xué)和液壓設(shè)計方面的知識，學(xué)生通過本畢業(yè)設(shè)計，能夠?qū)⒋髮W(xué)中學(xué)到的機(jī)械、電子、液壓設(shè)計方面的知識很好的用到實際工程中，培養(yǎng)學(xué)生進(jìn)行實際工程設(shè)計的技能。</p><p

20、>　　1.2 國內(nèi)外發(fā)展的概況及研究意義</p><p>　　1.2.1國內(nèi)外發(fā)展的概況</p><p>　　電弧爐的渣門作用有出渣、觀察、搗料、補(bǔ)爐等。渣門要求能開啟和閉合，渣門機(jī)構(gòu)由渣門本體、提升機(jī)構(gòu)組成，渣門本體要求通水冷卻，是電弧爐的重要組成部分。我國對于電弧爐的研究起步較晚20世紀(jì)60年代以前,我國只能仿照5噸以下的電弧爐,電爐鋼產(chǎn)量極低。70年代,經(jīng)過科研工作者的努力,自

21、主設(shè)計并制造了我國第一臺全液壓傳動爐蓋旋開式頂裝料30t電弧爐，結(jié)束了仿制的歷史。80年代，隨著國民經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展,我國電弧爐數(shù)量增加極快,但大多數(shù)是技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)落后的小爐子。1992年，平均電弧爐容量4.6t/臺。我國電弧爐以冶煉合金鋼為主,多集中于特殊鋼廠,一般容量小于50t。從20世紀(jì)90年代起,我國相繼建設(shè)了多座大容量超高功率電弧爐。經(jīng)過幾十年,特別是改革開放后三十年的發(fā)展,我國在自主創(chuàng)新開發(fā)具有中國特色的現(xiàn)代電弧爐煉鋼技術(shù)方面

22、取得了豐富的成果。據(jù)統(tǒng)計[1],為了提高鋼的質(zhì)量,電弧爐鋼廠還建有鋼包精煉裝置(LF爐)并采取全連鑄生產(chǎn)。有些鋼廠,如上海寶鋼、天津鋼管公司</p><p>　　等還擁有VD真空精煉裝置[2]。電弧爐門的發(fā)展，主要是在冷卻方式和提升機(jī)構(gòu)的改進(jìn)。早期的的冷卻方式主要是使用耐高溫材料，我國中小型電爐、爐頂使用高鋁燒成磚和不燒磚。局部使用高鋁質(zhì)或剛玉質(zhì)不定形耐火材料；爐墻一般使用焦油鎂砂磚,焦油白云石磚,油浸鎂磚和鎂碳

23、磚[3]。由于爐門主要是排放</p><p>　　鋼渣、吹氧、添加各種輔助材料,觀察、檢測爐內(nèi)狀態(tài)和鋼水溫度的地方。鋼渣物理滲透和化學(xué)侵蝕、氧化、熱震是造成損毀的主要原因[4]。因此，對爐門的維護(hù)有很大不便，而且維修費事費力，造成很多經(jīng)濟(jì)損失。于是，隨著科技的發(fā)展，爐門也在一步步發(fā)展，現(xiàn)在的電弧爐爐門發(fā)展為用一套液體冷系統(tǒng)來冷卻爐門，這樣不僅更方便，而且提高電弧爐的效率。</p><p>

24、　　1900年P(guān)aulHerouh在法國建立了第一座工業(yè)用電弧爐。1909年在美國建成了一座15噸三相電弧爐爐殼為圓形，用三相交流電供電，三個電極穿過爐頂孔伸入爐中，這是世界上第一座圓形爐殼的電弧爐。1926年，在德國制造成功了爐蓋移動式電弧爐，首次實現(xiàn)電弧爐爐頂加料。1964年,美國Schwabe等首次提出了超高功率電弧爐的概念電弧爐（電爐）鋼產(chǎn)量增長在過去幾十年不斷增長。許多國家投入到生產(chǎn)更高價值的產(chǎn)品如：連鑄扁平軋制鋼。這些大量使

25、用生鐵，注入氧和碳，注入泡沫和電能源。注入的氧可以直接與鐵形成鐵氧化物，碳在鐵或固體碳形成一氧化碳，或一氧化碳在氣相形式的后燃生產(chǎn)二氧化碳。如何氧分布在這些反應(yīng)是至關(guān)重要的性能[5]。現(xiàn)代交流電弧爐高效的工作模塊，開始與基本氧爐。然而，應(yīng)用高功率電弧爐引起的問題導(dǎo)致的電流引線與有害影響供電網(wǎng)絡(luò)。這限制了應(yīng)用直流電弧爐，應(yīng)用直流導(dǎo)致解決電特性的爐和方式的改進(jìn)弧，要求在不同時期制定弧。在其研究基礎(chǔ)上，結(jié)合當(dāng)前概念開發(fā)[6]。</p&g

26、t;<p><b>　　1.2.2研究意義</b></p><p>　　電弧爐是利用石墨電極和爐料之間產(chǎn)生的電弧來冶煉金屬的設(shè)備，所以電弧是電弧爐的主要熱源在一定的電壓檔位下。由于電弧功率與電弧長度有著直接的關(guān)系。而電弧弧長在冶煉過程中又經(jīng)常發(fā)生變化。所以必須對電弧弧長進(jìn)行控制,以保證電弧功率的穩(wěn)定，從而達(dá)到縮短冶煉時間，降低噸鋼電耗的目的。所以，電弧爐渣門就需要不定時開啟閉合

27、。所以電弧爐渣門是電弧爐不可缺少的一部分，電弧爐渣門機(jī)構(gòu)設(shè)計關(guān)系著電弧爐的工作效率，和電弧爐的能耗。電弧爐的排渣門，包括諸如被冷卻的、可垂直滑動地裝在所述 爐的排渣口前面的板，其特征在于門包括用于形成朝向門檻并 大致在門的整個寬度上延伸的氣簾以在門關(guān)閉或部分打開期間 密封門的底部的裝置，所述用于形成氣簾的裝置包括一個連到 壓縮氣源裝置和設(shè)在門的下部的至少一根水平冷卻管的空氣管 ，所述空氣管包括朝向門檻的孔[7]。對電弧爐渣門進(jìn)行深入研究

28、，了解其發(fā)展過程，掌握電弧爐渣門在發(fā)展過程中所積累的經(jīng)驗和技術(shù)，從而進(jìn)一步改進(jìn)電弧爐渣門的結(jié)構(gòu)，提高電弧爐在工作時的穩(wěn)定性、安全性以提高電弧爐煉鋼的生產(chǎn)效率和經(jīng)濟(jì)意義。</p><p>　　1.3論文的提出與本文的組織</p><p>　　1.3.1論文的提出及本人的主要工作</p><p>　　電弧爐（electric arc furnace）利用電極電弧產(chǎn)生的高

29、溫熔煉礦石和金屬的電爐。氣體放電形成電弧時能量很集中，弧區(qū)溫度在3000℃以上。對于熔煉金屬，電弧爐比其他煉鋼爐工藝靈活性大，能有效地除去硫、磷等雜質(zhì)，爐溫容易控制，設(shè)備占地面積小，適于優(yōu)質(zhì)合金鋼的熔煉。而電弧爐渣門是電弧爐的重要組成部分，通過渣門觀察、搗料、補(bǔ)料、出渣等，每一步都影響著電弧爐的生產(chǎn)效率。因此，電弧爐渣門的設(shè)計合理性，對電弧爐的生產(chǎn)有著至關(guān)重要的影響。因此，提出電弧爐渣門機(jī)構(gòu)設(shè)計是十分必要的。</p>&l

30、t;p>　　本論文是電弧爐渣門機(jī)構(gòu)設(shè)計，主要工作內(nèi)容包括:電弧爐渣門的本體和提升機(jī)構(gòu)的設(shè)計；冷卻系統(tǒng)的設(shè)計及其冷卻水量的相關(guān)計算；以及電弧爐爐渣門機(jī)構(gòu)各部件的校核等內(nèi)容。</p><p><b>　　1.3.2方案設(shè)計</b></p><p>　　本設(shè)計主要分為四部分，現(xiàn)各部分方案有：冷卻系統(tǒng)的方案有兩種，構(gòu)提升機(jī)構(gòu)方案有兩種，液壓缸的布置方案有兩種，液壓回路的

31、設(shè)計方案兩種。對于電弧爐門綜合分析，可得方案有2222=16種，經(jīng)過總體分析，選出最優(yōu)方案。</p><p>　　1.3.3論文主要內(nèi)容</p><p>　　隨著科技的發(fā)展，電弧爐煉鋼技術(shù)不斷提高，電弧爐的設(shè)計在不斷改進(jìn)，電弧爐門的設(shè)計也在不斷改善。所以要總結(jié)前人的設(shè)計經(jīng)驗來完成自己的設(shè)計。論文主要內(nèi)容包括以下幾個方面。第一，電弧爐的本體設(shè)計，包括爐門的結(jié)構(gòu)及材料的選擇。電弧爐渣門的結(jié)構(gòu)和

32、材料的選擇關(guān)系到電弧爐渣門的使用壽命及操作的靈敏程度，提升機(jī)構(gòu)的設(shè)計決定了電弧爐渣門升降操作的方便程度。第二，冷卻系統(tǒng)的設(shè)計與電弧爐渣門的操作息息相關(guān)，合理的冷卻效率才能滿足對爐門的操作，而冷卻水量的計算又影響著爐門的冷卻效率。第三，零部件校核，為滿足電弧爐渣門的實際工作需要，所以，要對電弧爐渣門的各部件進(jìn)行校核。</p><p>　　2 爐渣門冷卻系統(tǒng)設(shè)計</p><p><b&

33、gt;　　2.1 冷卻的方式</b></p><p>　　常用的對爐門的保護(hù)有兩種方式，使用耐火材料和管式水冷。</p><p>　　傳統(tǒng)的方式是使用耐火材料，而這種方式存在很多不足，其最大的問題就是爐門經(jīng)常運動，會受到損毀，因此會造成很多不便，甚至造成重大損失，這會嚴(yán)重影響電弧爐的工作效率。</p><p>　　管式水冷是通過循環(huán)液、水泵、管道和水箱組

34、成一個冷卻系統(tǒng)，通過水泵使冷卻液再管道里流動，同時和水箱構(gòu)成一個循環(huán)系統(tǒng)，從而帶走熱量達(dá)到循環(huán)冷卻的目的。采用水冷可以大大提高冷卻效率，縮短冷卻時間，提高生產(chǎn)效率。因此再本次設(shè)計中采用水冷。</p><p>　　水冷爐渣門的發(fā)展經(jīng)歷了從局部水冷護(hù)渣門，(護(hù)墻熱點區(qū))到全水冷爐門的過程。結(jié)構(gòu)型式也由早期的鑄鐵箱式水冷塊、后來的鋼板焊接箱式到最新的密排管式水冷塊。整個爐壁由若干塊水冷塊組成。水冷塊的尺寸大小不一,具體

35、視各自所在的位置而定。爐殼由鋼管焊成的環(huán)形框架和加強(qiáng)筋所組成。此環(huán)管既作為進(jìn)、出水的干線管道，又起到護(hù)殼框架的結(jié)構(gòu)件作用。護(hù)殼與爐底之間為螺栓活接。</p><p>　　水冷的優(yōu)點：(1)增加電弧爐的有效容積；(2)減少裝爐次數(shù)；(3)提高熔化速率，縮短冶煉時間；(4)大大減少耐材消耗；(5)大大減少熱停工時間；(6)采用最佳弧長操作提高功率因素；(7)利用冷卻水溫度信號協(xié)助過程控制缺點；(1)需要進(jìn)行專門的加工

36、制作；(2)增加功率消耗一般約為10度電每噸鋼。</p><p>　　焊接箱式水冷爐壁系統(tǒng)，它主要由三個部分組成:控制系統(tǒng)，冷卻水管線，水冷塊。冷卻水主水管為上下兩路。每塊水冷塊都與上、下水管相連。上面進(jìn)水、下面出水。每塊水冷塊的出水管上都裝有溢流閥，以防水壓過高產(chǎn)生事故。水冷塊由20~25毫米厚的優(yōu)質(zhì)鋼板采用埋弧焊焊接。焊接后進(jìn)行超聲波探傷和13個大氣壓的高壓水壓力試驗。</p><p>

37、;　　密排管式水冷塊比焊接箱式水冷塊的優(yōu)點：(1)水的流動狀況好，不會產(chǎn)生“死角”；(2)不容易產(chǎn)生氣泡,因此無局部過熱；(3)耐高壓，結(jié)構(gòu)較輕巧，并為用熱水冷卻提供條件；(4)耐熱應(yīng)力性能好因此，結(jié)論是密排管式水冷塊優(yōu)于焊接箱式。</p><p>　　2.2 冷卻系統(tǒng)的布置</p><p>　　為節(jié)約成本，考慮實際工作中的經(jīng)濟(jì)性，冷卻液選擇水，加酸及阻垢劑處理后循環(huán)使用。循環(huán)冷卻水是工業(yè)

38、用水中的用水大項,在石油化工、電力、鋼鐵、冶金等行業(yè)，循環(huán)冷卻水的用量占企業(yè)用水總量的50-90%。由于原水中有不同的含鹽量，循環(huán)冷卻水濃縮到一定倍數(shù)必須排出一定的濃水，并補(bǔ)充新水。一臺30萬KW冷凝機(jī)組，循環(huán)冷卻水量要達(dá)到3.3 萬噸/時左右，假定原水中含鹽量為1000mg/L，濃縮倍數(shù)為3倍，那么循環(huán)冷卻水的濃水排放約在6—8‰左右，即198—264m/h，同時需補(bǔ)充的新水等于排水及蒸發(fā)損失等，補(bǔ)充水量大約為循環(huán)水量的2—2.6%，

39、將為660—860m/h左右，水資源消耗與污水排放的數(shù)量是很大的。循環(huán)冷卻水由于受濃縮倍數(shù)的制約，在運行中必須要排出一定量的濃水和補(bǔ)充一定量的新水，使冷卻水中的含鹽量、PH值、有機(jī)物濃度、懸浮物含量控制在一個合理的允許范圍。</p><p>　　冷卻水在系統(tǒng)中不斷循環(huán)重復(fù)使用，由于各種無機(jī)離子、有機(jī)物質(zhì)、水不溶物等，不斷隨補(bǔ)充水及冷卻塔洗滌進(jìn)入，隨水溫的升高（冷卻），水份不斷蒸發(fā)濃縮，以及設(shè)備結(jié)構(gòu)和材料等多種因素

40、的綜合作用，使循環(huán)水系統(tǒng)在短時間內(nèi)會出現(xiàn)：嚴(yán)重的沉積物（水垢）附著、設(shè)備腐蝕（銹垢）和微生物的大量滋生（生物粘泥、軟垢附著），以及由此形成的粘泥污垢堵塞管道等問題。它們會威脅和破壞工廠設(shè)備長周期地安全生產(chǎn)，甚至造成較大的經(jīng)濟(jì)損失。</p><p>　　主要表現(xiàn)為：（1）水冷換熱器傳熱效率快速降低（換熱管壁結(jié)水垢）；（2）換熱管內(nèi)循環(huán)水流量減少（甚至逐漸堵塞換熱管）；（3）設(shè)備加速腐蝕設(shè)備加（主要表現(xiàn)為垢下腐蝕）；

41、（4）設(shè)備的使用壽命成倍縮短；（5）增加生產(chǎn)運行成本。</p><p>　　循環(huán)冷卻水的處理可以歸結(jié)為以下四個方面：增設(shè)旁濾裝置，旁濾流量一般為循環(huán)水量的1%-5%，過濾去除懸浮物質(zhì)，以去除懸浮物；軟化除鹽或投加阻垢劑控制結(jié)垢；投加阻垢劑，使金屬表面形成一層薄膜將金屬覆蓋起來，從而與腐蝕介質(zhì)隔絕，防止金屬腐蝕，控制腐蝕；投加殺生劑控制微生物。</p><p>　　使用循環(huán)冷卻的意義：隨著工

42、業(yè)的高度發(fā)展，人類生存環(huán)境的惡化，社會的可持續(xù)發(fā)展及其涉及的生態(tài)、環(huán)境、資源、經(jīng)濟(jì)等方面都成為國際和社會關(guān)注的焦點，被提高到發(fā)展戰(zhàn)略的高度。人類已認(rèn)識到在促進(jìn)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的同時，必須充分考慮自然資源的長期供給能力和生態(tài)環(huán)境的長期承受能力，因此廣泛應(yīng)用環(huán)境無害技術(shù)和清潔生產(chǎn)方式，實現(xiàn)高效益、節(jié)約資源和能源，減少廢物排放等可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略措施，從而減少對環(huán)境的污染，實現(xiàn)綠色環(huán)保。這一結(jié)構(gòu)形式的水冷塊是用無縫鋼管相互并列、焊接而成。每塊水冷塊中間位

43、置上有</p><p>　　一根與其它管子成90度的進(jìn)水管和一塊襯板(起加強(qiáng)件作用)。密排管式水冷爐具有冷卻水循環(huán)阻力小、冷卻均勻、冷卻效果好、內(nèi)部無焊縫等優(yōu)點。</p><p>　　冷卻管選擇耐熱鋼材料。根據(jù)要求水壓為0.6Mpa，計算出管壁內(nèi)徑為，壁厚為8mm。校核管壁所承受的壓力，排布方式為中間間隔20mm，采用密排管式水冷塊，冷卻管排布形式如圖2.1。</p><

44、;p>　　圖2.1冷卻管排布圖</p><p>　　2.3 管的材料的選擇</p><p>　　已給要求和已知條件：水壓為0.6Mpa， 冷卻水進(jìn)水口35℃， 出水口水的溫度為55℃。</p><p>　　根據(jù)：標(biāo)準(zhǔn)GB3087--中國國家標(biāo)準(zhǔn) 用途：用于低中壓鍋爐(工作壓力一般不大于5.88MPa，工作溫度在450℃以下)的受熱面管子、集箱及蒸氣管道。常用

45、鋼管牌號：10、20。</p><p>　　根據(jù)：標(biāo)準(zhǔn)GB5310--中國國家標(biāo)準(zhǔn) 用途：用于高壓鍋爐(工作壓力一般在9.8MPa以上，工作溫度在450℃～650℃之間)的受熱面管子、集箱、省煤器、過熱器再熱器等，常用鋼牌號：20G、20MnG、15MoG、15CrMoG、12Cr2MoG、12Cr1MoV等。</p><p>　　水冷壁管是電電爐的主設(shè)備之一，20G以其良好的力學(xué)性能和耐

46、腐蝕等特點而廣泛用于制造的水冷壁管[8]。</p><p>　　所以選取冷卻管材料為20G，改材料特性：抗拉強(qiáng)度(Mpa) 410～550 ， 屈服強(qiáng)度(Mpa) ≥245。 爐門材料選擇Q235B，Q235B有一定的伸長率、強(qiáng)度，良好的韌性和鑄造性，易于沖壓和焊接，廣泛用于一般機(jī)械零件的制造。主要用于建筑、橋梁工程上質(zhì)量要求較高的焊接結(jié)構(gòu)件，材質(zhì)是Q235B的鋼材的機(jī)械性能要遠(yuǎn)遠(yuǎn)優(yōu)于材質(zhì)是Q235A的鋼材。&l

47、t;/p><p>　　冷卻管經(jīng)過焊接，成為密排結(jié)構(gòu)，焊條選擇E4303，J422焊條是普通叫法，對應(yīng)國際標(biāo)準(zhǔn)牌號E4303。它是一種酸性焊條，藥皮鈦鈣型，J表示結(jié)構(gòu)鋼焊條，42是42kg/mm焊縫金屬的抗拉強(qiáng)度，熔金抗拉強(qiáng)度不低于420MPa。主要用途:用于焊接較重要的低碳鋼結(jié)構(gòu)和強(qiáng)度等級低的低合金鋼，一般用于焊接鋼結(jié)構(gòu)</p><p>　　和普通碳鋼管道的焊接焊縫質(zhì)量等級Ⅱ級，參見附錄2。&

48、lt;/p><p>　　2.4 冷卻水量的計算</p><p>　　根據(jù)《煉鋼電弧爐管式水冷系統(tǒng)的設(shè)計與應(yīng)用》 冷卻水流量是指每個水冷塊單位面積所需冷卻水量。冷卻水流量的確定與每塊水冷塊的面積、熱流值、冷卻水溫升、水的比熱等因素有關(guān)。每臺爐子的爐殼內(nèi)徑、功率水平不盡相同,其水冷塊的面積、熱流值也不一定相同,但是冷卻水溫升一般取20℃（本設(shè)計為20℃）水的比熱容一般為4.186 skJ/(kg

49、·℃)。因此單位面積冷卻水流量一般取每平方米5-8m3/h, 本設(shè)計取20m3/h，冷卻水的流速一般小于3m/s，取1m/s。根據(jù)《機(jī)械工程手冊》無縫鋼管的推薦通徑：</p><p>　　根據(jù)：D=1.1 （2.1）</p><p>　　W為體積流量，V為流速：</p><p&g

50、t;　　得D=≈0.08248m≈82.48mm，取82.5mm.</p><p><b>　　管厚的計算：</b></p><p>　　S =+ C （2.2）</p><p><b>　　S—為管壁厚度 ；</b></p&g

51、t;<p>　　P—為管內(nèi)介質(zhì)壓力； </p><p><b>　　D—管子外徑；</b></p><p>　　[]一工作溫度下管材許用應(yīng)力； </p><p>　　-對無縫鋼管系數(shù)取1；</p><p>　　C—管壁厚度附加值；</p><p>　　把數(shù)值帶入公式2.2得

52、：</p><p><b>　　S=+68mm；</b></p><p>　　得內(nèi)徑d=82.5-82=66.5mm，圓整后取67mm。</p><p>　　3 電弧爐渣門結(jié)構(gòu)設(shè)計</p><p>　　3.1電爐渣門結(jié)構(gòu)設(shè)計</p><p>　　爐渣門的結(jié)構(gòu)分為兩部分，即冷卻系統(tǒng)部分和支撐部分。

53、冷卻系統(tǒng)部分為密排水冷塊，包括無縫冷卻水回路的鋼管和管與之間拐角處的連接件。支撐部分為一塊襯板，及爐門固定及提升接頭部分。根據(jù)冷卻管的長度和排布，確定爐門支撐襯板尺寸為1400mm1005mm；如圖3.2。</p><p><b>　　圖3.1爐門主視圖</b></p><p><b>　　圖3.2爐門左視圖</b></p><

54、;p>　　冷卻管外徑為85mm，確定側(cè)面支撐板尺寸為975mm92.5mm如圖3.3為滿足爐門升降平穩(wěn)，設(shè)計爐門與電弧爐主體之間的相對運動為滑動，電弧爐爐體設(shè)計滑動軌道即滑動槽，而電弧爐渣門兩側(cè)設(shè)計滑動板，構(gòu)成滑動副。電弧爐渣門兩側(cè)的滑動板尺寸為975mm62mm。</p><p>　　3.2電爐渣門的材料選型及經(jīng)濟(jì)性分析</p><p>　　爐門材料的選擇要滿足的需要有：在工作溫度

55、下，應(yīng)有足夠的強(qiáng)度、合理的強(qiáng)韌性配合及組織性質(zhì)穩(wěn)定性，可使構(gòu)件的壁厚不致太大以易于加工并不致顯著地影響傳熱效果，從鋼材性能上保證長期安全運行；良好的冷、熱加工性能，其中特別是良好的焊接性能；高壓鍋爐鋼應(yīng)是優(yōu)質(zhì)鋼或特殊質(zhì)量鋼，為電爐或純權(quán)頂吹轉(zhuǎn)爐冶煉，鎮(zhèn)靜鋼，在冶煉時除用優(yōu)質(zhì)原料外一般要求加以爐外精煉和真空脫氣等工藝以使有害雜質(zhì)，如 硫、確、錫、銻、砷等及氣體含量降到最低程度，使鋼純凈化，以避免脆性斷裂事故發(fā)生。爐門支撐結(jié)構(gòu)為鋼板件焊接而

56、成。因此對材料的焊接性能、強(qiáng)度都有較高的要求，所以對材料的綜合性能有較高的要求。由于Q235含碳適中，綜合性能較好，強(qiáng)度、塑性和焊接等性能得到較好配合，用途最廣泛，經(jīng)濟(jì)性較好。所以，爐門的支撐結(jié)構(gòu)的材料選擇Q235。</p><p>　　爐門支撐結(jié)構(gòu)加工工藝為焊接，所以在焊接后存在焊接殘余應(yīng)力，所以要對爐門進(jìn)行熱處理，以消除焊接殘余應(yīng)力。在較高的溫度下進(jìn)行退火熱處理時， 材料的屈服強(qiáng)度隨著溫度的升高而降低， 而材

57、料內(nèi)部的焊接殘余拉應(yīng)力一個重要的特點是與材料本身屈服強(qiáng)度存在著一個平衡， 因此屈服強(qiáng)度的降低導(dǎo)致與殘余拉應(yīng)力的平衡被打破， 此時材料內(nèi)部的焊接殘余應(yīng)力隨之下降， 下降程度取決于屈服強(qiáng)度的變化， 理論上是加熱溫度越高，殘余應(yīng)力降低的越多。且在高溫下殘余應(yīng)力下降速度較快。當(dāng)焊縫的應(yīng)力峰值已降到材料在給定溫度下的屈服強(qiáng)度水平后，應(yīng)力下降速度減緩，隨后是蠕變引起應(yīng)力松弛過程。蠕變在高溫時也起作用，但在本試驗條件下由于時間較短其作用遠(yuǎn)小于高溫引起

58、的材料屈服強(qiáng)度的降低，即較高溫度退火消除焊接殘余應(yīng)力時，材料屈服強(qiáng)度隨溫度升高而降低[9]。</p><p>　　在完成電弧爐渣門基本結(jié)構(gòu)設(shè)計，及冷卻管的設(shè)計后，要對爐門整體包括爐門支撐結(jié)構(gòu)和冷卻管進(jìn)行檢測。因為冷卻管是通過焊接而成，冷卻管里內(nèi)通過循環(huán)冷卻液，承受一定壓力，而且工作在高溫環(huán)境下。所以，爐渣門表面及</p><p>　　金屬內(nèi)部的缺陷，會對爐門造成很大的影響。若處理不好這些缺

59、陷，將會造成電弧爐渣門的壽命大大減少，甚至?xí)l(fā)安全事故。對金屬進(jìn)行無損探傷，是解決這一問題的有效方法。無損探傷是在不損壞工件或原材料工作狀態(tài)的前提下，對被檢驗部件的表面和內(nèi)部質(zhì)量進(jìn)行檢查的一種測試手段。無損探傷檢測是利用物質(zhì)的聲、光、磁和電等特性，在不損害或不影響被檢測對象使用性能的前提下，檢測被檢對象中是否存在缺陷或不均勻性，給出缺陷大小，位置，性質(zhì)和數(shù)量等信息。常用的無損探傷方法有：X光射線探傷、超聲波探傷、磁粉探傷、滲透探傷、渦

60、流探傷、γ射線探傷、螢光探傷、著色探傷等。無損探傷可以改進(jìn)制造工藝；降低制造成本；提高產(chǎn)品的可靠性；保證設(shè)備的安全運行。探傷的范圍：焊縫表面缺陷檢查。檢查焊縫表面裂紋、未焊透及焊漏等焊接質(zhì)量；內(nèi)腔檢查。檢查表面裂紋、起皮、拉線、劃痕、凹坑、凸起、斑點、腐蝕等缺陷；狀態(tài)檢查。當(dāng)某些產(chǎn)品(如蝸輪泵、發(fā)動機(jī)等)工作后，按技術(shù)要求規(guī)定的項目進(jìn)行內(nèi)窺檢測；裝配檢查，裝配或某一工序完成后，檢查各零部組件裝配位置是否符合圖樣或技術(shù)條件的要求;是否存在

61、裝配缺陷；多余物檢查。檢查產(chǎn)品內(nèi)腔殘余內(nèi)屑，外來物等多余物。</p><p>　　磁粉探傷是目前工廠常用的無損探傷，滲透探傷的優(yōu)點：操作簡單,不需要復(fù)雜設(shè)備,費用低廉，缺陷顯示直觀；具有相當(dāng)高的靈敏度,能發(fā)現(xiàn)寬度1微米以下的缺陷。這種方法由于檢驗對象不受材料組織結(jié)構(gòu)和化學(xué)成分的限制；滲透探傷廣泛應(yīng)用于黑色和有色金屬鍛件、鑄件、焊接件、機(jī)加工件以及陶瓷、玻璃、塑料等表面缺陷的檢查；它能檢查出裂紋、冷隔、夾雜、疏松、

62、折疊、氣孔等缺陷。所以，考慮到電弧爐門的工作要求，及經(jīng)濟(jì)性要求選擇磁粉無損探傷。磁粉探傷是用來檢測鐵磁性材料表面和近表面缺陷的一種檢測方法。當(dāng)工件磁化時，若工件表面或近表面有缺陷存在，由于缺陷處的磁阻增大而產(chǎn)生漏磁，形成局部磁場，磁粉便在此處顯示缺陷的形狀和位置，從而判斷缺陷的存在。</p><p>　　4 爐渣門提升機(jī)構(gòu)設(shè)計</p><p>　　4.1 提升負(fù)載的計算</p>

63、;<p>　　4.1.1爐門的質(zhì)量計算及分析</p><p>　　布滿整個爐門，鋼管排布間距20mm。質(zhì)量計算，通過UG軟件，測得電弧爐爐渣門（不包括冷卻管）的體積為V=24239157mm，</p><p>　　20g鋼材料密度=7.85g/cm 。 </p><p>　　質(zhì)量M=2423915710-7.85=190276.15g=190.28kg

64、。</p><p>　　冷卻管質(zhì)量計算（通過UG測得冷卻管長度為18670 mm）：</p><p>　　體積計算：V2=（D-d）L (4.1)</p><p>　　V2=（85-67）18670</p><p>　　=3.14247618670</p>

65、<p>　　=160394.716cm</p><p>　　M=160394.7167.85=1259098.5g=1251kg。</p><p>　　4.1.2 冷卻水重量的計算</p><p>　　爐門冷卻水的質(zhì)量，是指爐門冷卻系統(tǒng)在正常工作時，即滿足冷卻要求時爐門冷卻管內(nèi)充滿水時，水的總重量。</p><p>　　充滿水時水的

66、質(zhì)量計算：</p><p>　　冷卻管內(nèi)徑為67mm，通過軟件UG測得冷卻管長度為18670mm；</p><p>　　充滿水時水的體積V=3.14672186700.001=263162.2cm；</p><p>　　充滿水時水的質(zhì)量M= V=263162.2g=263.162kg。</p><p>　　4.1.3爐門總重量的計算</

67、p><p>　　爐渣門（不包括冷卻管）的質(zhì)量M=190.28kg；</p><p>　　冷卻管的質(zhì)量：M=1251kg；</p><p>　　水的質(zhì)量：M=263.162kg；</p><p><b>　　則爐門總質(zhì)量為：</b></p><p>　　M1+M2+M3=190.28+1251+263.

68、16=1704.4kg </p><p>　　4.2爐渣門提升機(jī)構(gòu)設(shè)計</p><p>　　4.2.1提升機(jī)構(gòu)的基本要求</p><p>　　爐渣門的提升機(jī)構(gòu)不僅要滿足結(jié)構(gòu)上的合理性，還要滿足實際工作中的安全可靠，加熱爐爐門提升機(jī)構(gòu)除應(yīng)保證爐門能平穩(wěn)地升降而且要反應(yīng)迅速滿足操作的方便靈敏性，還要適應(yīng)高溫的工作環(huán)境，而且還要滿足經(jīng)濟(jì)性的要求爐門提升速度為3m/min。

69、爐門的提升速度由壓力油路中的節(jié)流閥控制。爐門下降靠其自重，當(dāng)油缸回油時，爐門便在自重作用下自動下降。下降速度由回油路上的節(jié)流閥控制。</p><p>　　4.2.2提升方案比較及選擇</p><p>　　電弧爐渣門的提升動力結(jié)構(gòu)可分為電動式和液壓式。</p><p>　　電動式提升機(jī)構(gòu)是由異步電機(jī)提供動力，以鋼絲繩提升輪方式。經(jīng)綜合分析本文選用第二種方案，即整個爐門

70、機(jī)構(gòu)由爐門、支承架、電動卷揚機(jī)、提升輪、支承座及傳動軸和牽引鋼絲繩等組成，爐門與提升輪及卷揚機(jī)分別用鋼絲繩鏈接，是一個簡化了二卷筒結(jié)構(gòu)[10]。這種結(jié)構(gòu)形式其使用性、通用性和經(jīng)濟(jì)性較好，結(jié)構(gòu)穩(wěn)定,被廣泛使用[11]。 </p><p>　　液壓提升機(jī)構(gòu)，使用液壓缸或氣壓缸為動力，拉動鏈條，鏈條繞過鏈輪，連接到爐門；鏈輪與軸連接，并帶動軸轉(zhuǎn)動，軸另一端也是一個鏈輪，鏈輪帶動鏈條運動，實現(xiàn)兩側(cè)同時拉動爐門，達(dá)到平

71、穩(wěn)的上升，完成爐門提升。爐門是電弧爐在冶煉過程中扒渣、吹氧、取樣、測溫及加少量原料的窗口。正常爐門熱損失占全部輸人功率的0.17-0.35%，所以爐門打開時則更大。所以，爐門與爐門框間能否壓緊、保證良好的密封是很重要的, 這就要求爐門裝置傳動可靠,操作迅速, 并保證爐門口密封[12]。</p><p>　　而液壓提升又分為氣壓缸機(jī)構(gòu)和液壓缸。</p><p>　　氣壓缸機(jī)構(gòu)主要通過壓縮空氣

72、使氣缸中的活塞動作,再由活塞桿通過拉動定滑輪上的爐門鏈子使?fàn)t門升降[13]。液壓缸是將液壓能轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)械能的、做直線往復(fù)運動（或擺動運動）的液壓執(zhí)行元件。它結(jié)構(gòu)簡單、工作可靠。用它來實現(xiàn)往復(fù)運動時，可免去減速裝置，并且沒有傳動間隙，運動平穩(wěn)，液壓缸是液壓傳動系統(tǒng)中實現(xiàn)往復(fù)運動和小于360°回擺運動的液壓執(zhí)行元件。具有結(jié)構(gòu)簡單，工作可靠，制造容易以及使用維護(hù)方便、低速穩(wěn)定性好等優(yōu)點。因此在各種機(jī)械</p><p

73、>　　的液壓系統(tǒng)中得到廣泛應(yīng)用。</p><p>　　由于液壓傳動介質(zhì)的流動性、可壓縮性、粘性、易受污染等特性以及易受溫度、壓力等環(huán)境的影響等原因，使得液壓缸往復(fù)運動動態(tài)性能表現(xiàn)得比機(jī)械傳動復(fù)雜得多，極易出現(xiàn)振動、噪聲、沖擊和爬行等不正常工作狀態(tài)，而且故障原因不易確定，影響設(shè)備的穩(wěn)定運行[14]。相比之下，液壓缸與氣壓缸存在明顯的區(qū)別。氣壓缸易出現(xiàn)氣壓缸內(nèi)部澀滯、潤滑不良或氣壓缸孔徑加工超差、氣壓泵或氣壓缸

74、進(jìn)入空氣、密封件質(zhì)量與滑移或爬行，而這些問題都會氣壓缸活塞滑移或爬行將使氣壓缸工作不穩(wěn)定。綜合比較，液壓缸有更穩(wěn)定的工作性能。所以本設(shè)計選擇液壓缸，如圖4.1。</p><p>　　圖4.1液壓缸布置圖</p><p>　　4.2.3提升機(jī)構(gòu)鏈輪設(shè)計</p><p>　　電弧爐渣門提升過程中對傳動裝置的要求：（1）要有較高的承載能力；（2）在具有較大的破斷負(fù)荷同時,

75、 要有較大的延伸率；（3）在最大承載力的作用下要有較小的變形,以保證良好的嚙合；（4）有較高的疲勞強(qiáng)度；（5）有較高的耐磨性；（6）有較高的韌性和較大的吸收沖擊負(fù)荷的能力。綜合各方面考慮，尤其是工作環(huán)境干燥高溫，而且對傳動的精度要求不嚴(yán)格，再考慮經(jīng)濟(jì)性，所以</p><p>　　選擇圓環(huán)鏈條配合鏈輪傳動,如圖4.2。</p><p>　　圓環(huán)鏈的服役條件是：(1)承受拉力；(2)由脈動負(fù)荷

76、產(chǎn)生的疲勞；(3)鏈環(huán)與鏈環(huán)之間、鏈環(huán)與鏈輪之間、鏈環(huán)與中板和槽幫之間產(chǎn)生摩擦和磨損；(4)由煤粉、巖粉及潮濕空氣作用產(chǎn)生腐蝕。</p><p>　　圖4.2鏈輪鏈條傳動</p><p><b>　　鏈鏈輪的設(shè)計：</b></p><p>　　根據(jù)機(jī)械傳動設(shè)計手冊表7-3-3圓環(huán)鏈靜力拉伸試驗負(fù)荷和破斷負(fù)荷，已知爐門充滿水后總重量為約為1.7噸

77、，所以，鏈條的規(guī)格選擇dt=1040，材料為Q235B，Q235B有一定的伸長率、強(qiáng)度，良好的韌性和鑄造性，易于沖壓和焊接，廣泛用于一般機(jī)械零件的制造。主要用于建筑、橋梁工程上質(zhì)量要求較高的焊接結(jié)構(gòu)件。根據(jù)械傳動設(shè)計手冊表7-3-9選擇鏈輪齒數(shù)為16[15]。</p><p>　　齒距角： ==22.5° （4.2）</p>&

78、lt;p><b>　　節(jié)圓直徑：</b></p><p>　　D== （4.3）</p><p><b>　　=385mm；</b></p><p>　　鏈輪中心至鏈窩底面垂直距離：</p><p>　　H=0.5

79、 （4.4）</p><p>　　=0.5=368mm；</p><p><b>　　齒廓圓弧中心坐標(biāo)：</b></p><p>　　x==18.5mm；</p><p>　　y=H+0.5d=368+0.510=373mm；</p><p><b>　　齒廓圓弧半徑：&l

80、t;/b></p><p>　　A=t+d+=40+10+3=53mm；</p><p>　　tgβ = （4.5）</p><p>　　==0.07；β≈4.1°；</p><p>　　B=

81、 (4.6)</p><p>　　==7570.12=90mm；</p><p>　　R= (4.7)</p><p><b>　　=</b></p><p><b>　　=；</b></p><p&

82、gt;<b>　　=92.8mm;</b></p><p><b>　　實際齒廓圓弧半徑：</b></p><p>　　立槽寬度L=1.35d=13.5mm；</p><p>　　R=0.5d+mm=5+2=7mm；</p><p>　　(4.8) ==87°；</p>&l

83、t;p>　　R′=R+R (4.9)</p><p>　　=92.8+ 7=99.45mm；</p><p><b>　　齒頂圓直徑：</b></p><p>　　D=385+30=415mm；</p><p>　　齒根圓角半徑：R=5m

84、m；</p><p>　　鏈輪中心至立槽底面垂直距離：</p><p>　　H= (4.10)</p><p><b>　　==371mm；</b></p><p><b>　　立槽根圓直徑：</b></p>

85、<p>　　D (4.11)</p><p><b>　　=331mm；</b></p><p>　　立槽底部圓弧半徑：R；</p><p><b>　　鏈輪齒肩寬度：W</b></p><p>　　鏈

86、輪輪緣寬度：mm；</p><p><b>　　鏈輪齒部淬火處理。</b></p><p>　　電弧爐渣門的提升過程，傳動過程選用動力來自液壓缸，液壓活塞桿的伸縮帶動電弧爐渣門的升降。當(dāng)液壓缸的活塞桿伸出時，活塞桿推動小鏈輪，小鏈輪帶動圓環(huán)鏈繞小鏈輪轉(zhuǎn)動，由于主動輪上有鏈槽及凸緣，在圓環(huán)鏈運動時會帶動主動輪轉(zhuǎn)動，于是，鏈條拉動U形鉤，提升爐門如圖4.3。</p&

87、gt;<p><b>　　圖4.3 U形鉤</b></p><p><b>　　U形鉤校核：</b></p><p>　　由于U形鉤只承受豎直方向的力，所以需要多U形鉤的抗拉強(qiáng)度進(jìn)行校核。布置在爐門兩側(cè)各一個，材料選擇45鋼，45鋼的抗拉強(qiáng)度為600Mpa，屈服強(qiáng)度為360Mpa，伸長率為% 16。</p><p

88、>　　U形鉤截面面積A=10mm40mm2=0.0008mm²；爐門總重量為17044N，所以，一側(cè)U形鉤所承受的重力為8522N；==10652500pa=10.7Mpa；</p><p>　　=10.7Mpa≤[]=72Mpa；</p><p>　　所以U形鉤強(qiáng)度滿足要求。</p><p>　　4.2.4提升機(jī)構(gòu)鏈條設(shè)計</p>&

89、lt;p>　　圓環(huán)鏈的破斷形式大致分為：(1)鏈子的負(fù)荷超過它本身的靜力破斷負(fù)荷而造成過早斷裂，這種斷裂多產(chǎn)生在鏈環(huán)肩部或直臂的缺陷部位,如裂縫焊接熱影響區(qū)和個別棒料裂紋處；(2)運轉(zhuǎn)一段時間后,鏈子尚未達(dá)到破斷負(fù)荷就產(chǎn)生了因疲勞引起的斷裂,這種斷裂多發(fā)生在鏈環(huán)的直臂和圓弧的銜接處。</p><p>　　根據(jù)機(jī)械傳動設(shè)計手冊表7-3-3選用圓環(huán)鏈的規(guī)格為1040，材料選擇45Mn調(diào)制處理，45Mn中碳調(diào)質(zhì)鋼

90、，強(qiáng)度、韌性及淬透性均比45號鋼高，調(diào)質(zhì)處理后可獲得較好的綜合力學(xué)性能，切削加工性能好，但焊接性能差，冷變形塑性低，有回火脆性傾向，一般在調(diào)質(zhì)狀態(tài)下使用，也可在淬火和回火或正火狀態(tài)下使用，用于制造受磨損的零件：</p><p>　　抗拉強(qiáng)度 σ (MPa)：≥620(63)屈服強(qiáng)度；</p><p>　　σ (MPa)：≥375(38)；</p><p>　　伸長率

91、 δ (%)：≥15；</p><p>　　斷面收縮率ψ(%)≥40；</p><p>　　沖擊功 Akv (J)：≥39；</p><p>　　沖擊韌性值 αkv (J/cm)：≥49(5)硬度；</p><p>　　未熱處理≤241HB;退火鋼≤217HB。 </p><p>　　電弧爐渣門總重力為17044N，兩

92、條圓環(huán)鏈分別承受FL=8522N的力，圓環(huán)鏈截面面積：</p><p>　　A= (4.12) A=π（）²2=3.140.000025= 0.00007852=0.000157mm²。</p><p>　　=

93、 (4.13)帶入數(shù)值得：=</p><p>　　=54280254.8≈54Mpa；</p><p>　　=54Mpa<[]=s/5=124Mpa； （4.14）所以，圓環(huán)鏈強(qiáng)度滿足要求。</p><p>　　4.2.5 提升機(jī)構(gòu)傳動軸設(shè)計<

94、;/p><p>　　傳動軸即長軸，是電弧爐渣門提升機(jī)構(gòu)的一部分，是右側(cè)主動鏈輪將動力傳遞給左側(cè)鏈輪的部件，如圖4.4。加工工藝路線見附錄3。</p><p>　　圖4.4傳動軸結(jié)構(gòu)圖</p><p>　　已知爐門提升速度為V=3m/min=0.05m/s，鏈輪節(jié)圓直徑為D=385mm，爐門重力17040N。</p><p>　　a. 求出軸上的功

95、率P、轉(zhuǎn)速n和轉(zhuǎn)矩T：</p><p>　　P=Fv=170400.05=852W=0.852kW； （4.15）</p><p>　　鏈輪的周長為：L=πD=3.140.385=1.21m； （4.16）</p><p>　　n===2.48r/min；

96、 （4.17）</p><p>　　T=≈3280887。</p><p>　　b. 求作用在鏈輪上的力：</p><p>　　鏈輪節(jié)圓直徑為D=385mm；</p><p>　　Ft= （4

97、.18）</p><p>　　把數(shù)值帶入上式得：Ft ==17043N； </p><p>　　Fr=Fttan20° （4.19把數(shù)值帶入上式得：Fr =170430.36=6135.2N。</p><p>　　c. 初步確定傳動軸的最小直徑：</p>

98、<p>　　根據(jù)機(jī)械設(shè)計[16]初步計算軸的最小直徑，選取材料Q275，具有較高的強(qiáng)度、較好的塑性和切削加工性能，一定的焊接性能，小型零件可以淬火強(qiáng)化。用于制造要求強(qiáng)度較高的零件，如齒輪、軸、鏈輪、鍵、螺栓、螺母、農(nóng)機(jī)用型鋼、輸送鏈和鏈節(jié)。</p><p>　　根據(jù)機(jī)械設(shè)計表15-3，選擇=112mm：</p><p>　　dmin=

99、 （4.20）</p><p>　　==78.44mm；</p><p>　　根據(jù)鏈輪的大小，取dmin=82mm；</p><p>　　可以得出，傳動軸的最小直徑為D1-2與D5-6出，此處為安裝鏈輪，所以：D1-2=D5-6=82mm。</p><p>　　d. 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計，結(jié)構(gòu)如圖8

100、：</p><p>　　傳動軸為兩端對稱，即D2-3=D4-5；</p><p>　　1-2軸段右端需要制出一段軸肩，根據(jù)機(jī)械設(shè)計書中，軸肩高h(yuǎn)=（0.07~0.1）d，所以，D2-3=82+（0.07~0.1）D1-2≈85mm；所以D2-3=D4-5=85mm；</p><p>　　2-3段與4-5段之間需要制出一軸肩，同理可得：D3-4=85+（0.07~0.

101、1）D2-3≈90mm；</p><p><b>　　圖4.5傳動軸結(jié)構(gòu)</b></p><p>　　e. 求軸上的載荷：</p><p>　　軸的載荷分布圖如圖4.6：</p><p>　　L=L=76mm，L=L=129mm，L=2040mm；</p><p>　　水平面上，F(xiàn)t1+Ft2=F

102、NH1+FNH2=2Ft1=2Ft=34086N，且FNH1=FNH2，所以： FNH1=FNH2=17043N；</p><p>　　垂直面上，F(xiàn)r1+Fr2=FNV1+FNV2=2Ft1=2Ft=12270N，且FNV1=FNV2，所以</p><p>　　FNV1=FNV2=6135.2N；</p><p>　　MH1=MH=1295268N·mm；

103、</p><p>　　Mv1=Mv=456880N·mm；</p><p>　　總彎矩：M1=M2==1373464N；</p><p>　　f. 按彎扭合成應(yīng)力校核軸的強(qiáng)度：</p><p>　　對軸進(jìn)行校核時，通常只校核軸上承受最大彎矩和最大扭矩出，即鏈輪中心處，根據(jù)機(jī)械設(shè)計，取α=0.6，軸的計算應(yīng)力：</p>

104、<p>　　= （4.21）</p><p>　　==19.2MPa；</p><p>　　材料已選為Q275，[]=60MPa，<[]，所以，軸滿足要求即安全。</p><p>　　圖4.6軸的載荷分布圖</p><p>　　4.2.6 提升機(jī)

105、構(gòu)液壓系統(tǒng)設(shè)計</p><p>　　液壓缸的布置方式有兩種方式：</p><p>　　第一種，圓環(huán)鏈即環(huán)形超重鏈加鏈輪提升方式[17]。即使用單液壓缸，在爐門一邊使用液壓缸，通過鏈條，再帶動軸一端的鏈輪，同時帶動鏈輪所在的軸轉(zhuǎn)動，而另一端也也為一鏈輪，和鏈條機(jī)構(gòu)，這樣，在液壓缸工作時能同時帶動兩邊同</p><p>　　時上升，達(dá)到平穩(wěn)上升的過程。</p>

106、;<p>　　第二種是兩邊都有液壓缸，即雙液壓缸工作，同時帶動鏈條和鏈輪轉(zhuǎn)動，從而提升電弧爐渣門，這樣做可以提供較大的上升動力。</p><p>　　比較兩種方式，由于液壓缸的能承載較大的負(fù)載，而且價格較高，維護(hù)修理較為不便，綜合比較經(jīng)濟(jì)性能，在滿足要求的同時兼顧經(jīng)濟(jì)效益，所以選擇單液壓缸工作。</p><p>　　液壓回路是控制液壓缸的伸縮，從而使電弧爐渣門提升、下降，并且

107、能使?fàn)t門在打開后能停留，所以此液壓回路必須在滿足要求的同時必備自鎖功能，才能滿足工作需要?？刂浦鏖y臺由電磁換向閥、液壓鎖和單向節(jié)流閥等元件構(gòu)成，實現(xiàn)爐門升降調(diào)速和位置鎖緊的功能。其中平衡閥起到平衡爐門重力使得下降速度可控的作用，不會出現(xiàn)超速現(xiàn)象。溢流閥的作用是構(gòu)成一個緩沖回路，使得爐門慣性得以緩沖，且緩沖力大小能夠?qū)崿F(xiàn)無級調(diào)節(jié)[18]。為達(dá)到這種自鎖要求，也可以使用“自鎖式液壓缸”，這種液壓缸解決了液壓元件的數(shù)量多、維護(hù)不便、系統(tǒng)占用空

108、間大的不足[19]。但是這種液壓缸價格高，精度高，一般適用于航空方面，不經(jīng)濟(jì)。而電弧爐門提升機(jī)構(gòu)不需要太高精度，因此選擇由液壓元件組成的帶自鎖的回路即可，如圖4.7。</p><p><b>　　圖4.7液壓回路</b></p><p>　　對于液壓缸，需要根據(jù)要求計算出工作參數(shù)，而液壓缸是由專門的液壓缸生產(chǎn)廠家生產(chǎn)，液壓缸選型計算過程如下[20]：</p>

109、;<p>　　由計算所得，液壓管充滿水后爐門總質(zhì)量為M=1704.4kg,總重力為： Fmax=17044N，按如圖1布置，即液壓缸推桿所需提供的最大推力F=Fmax=17044N。</p><p>　　D=mm； （4.22）</p><p>　　F—液壓缸的實際使用推力；</p>

110、;<p>　　—液壓缸的負(fù)載率，一般取0.5-0.7；</p><p><b>　　—油缸的總效率；</b></p><p>　　P—液壓缸的供油壓力，一般為系統(tǒng)壓力。</p><p>　　油缸的總效率由以下三種效率組成：</p><p>　　—機(jī)械效率，由各部件運動摩擦損失造成，在額定壓力下一般取0.9；

111、</p><p>　　—容積效率，由各密封部件泄露造成，裝彈性密封圈時：=1；</p><p>　　—作用力效率，由出油口背壓產(chǎn)生的反作用力造成，一般取0.9；</p><p>　　所以總效率為0.90.91=0.8；</p><p>　　把數(shù)值帶入公式4.21計算可得：</p><p><b>　　D=mm

112、；</b></p><p><b>　　≈100mm；</b></p><p>　　根據(jù)表4.1附錄1，選擇液壓缸直徑為D=,100mm，推桿直徑d=70mm。</p><p>　　F=Fmax=17044N；</p><p>　　液壓缸內(nèi)最大壓力計算：</p><p>　　液壓缸工作

113、要求：有足夠強(qiáng)度，能夠承受動態(tài)工作壓力，長時間工作不會變形；有足夠剛度，承受活塞側(cè)向力和安裝反作用力時不會彎曲；內(nèi)表面和導(dǎo)向件與密封件之間摩擦少，可以保證長期使用；缸筒和法蘭要良好焊接，不產(chǎn)生裂紋。液壓缸缸體材料采用材料名稱：45鋼。因為沒有特殊要求，所以選用45號鋼作為活塞桿的材料，本次設(shè)計中活塞桿只承受壓應(yīng)力，所以不用調(diào)制處理，但進(jìn)行淬火處理是必要的，淬火深度可以在0.5—1mm左右。安裝活塞的軸頸和外圓的同軸度公差不大于0.01m