氧枪横移传动装置设计

内蒙古科技大学本科生毕业设计说明书（毕业论文）题目：学生姓名：学号：专业：班级：指导教师：摘要本次毕业设计题目是氧枪横移传动装置，主要研究炼钢转炉中氧枪的升降和横移机构。

目前国内吹氧装置换枪多数都不能远距离操作，其中一个主要问题就是横移小车定位不准。

现在横移小车的定位无非是采用电气，机械，液压或者它们的组合方式。

应用普遍的是行程开关方式，但如把此方式作为唯一或是主要控制手段，是难以达到所要求精度的。

所以本课题利用机械优化设计方法，采用更加明确的“二次控制”，即行程开关只用来进行位置的粗定位，再借专用装置来精确定位。

这样使横移小车定位更准确，换枪效率更高。

关键词：氧枪；炼钢；转炉AbstractThis graduation project topic is the oxygen lance moves to the transmission device horizontally, mainly studies in the steel-making converter the oxygen lance's fluctuation and the traversing gear construction. At present domestic blows the oxygen attire to replace the gun most not to be able the indirect maintenance, a subject matter is that the localization of the car is not Accurate. Nowadays the methods of localization of the car moving horizontally are nothing but using electricity, machinery, hydraulic pressure or their combination way. What using common is the limiting switch way, but only taking this way as the primary control method, will achieve to the required accuracy difficultly. Therefore this topic uses the method of machinery optimization designing and “second control”which named the limiting switch is only used to Local the position thickly, then uses special Installment to pinpoint again. Like this causes to the localization of the car to be more accurater and the efficiency of trading the lance higherKey words: lance; steelmaking; converter目录摘要 (I)Abstract (II)目录 (1)第一章绪论 (3)1.1 本课题研究的目的意义 (3)1.2 本课题主要研究的设备 (3)1.2.1 氧枪升降机构 (3)1.2.2 换枪机构 (4)1.3 本课题解决的主要问题 (4)第二章横移小车的传动装置 (5)2.1传动装置示意图及主要设备及参数 (5)2.2 横移小车螺旋传动的设计计算 (6)2.2.1 螺旋传动的组成和特点 (6)2.2.2 材料的选择及许用应力的计算 (6)2.2.3 按耐磨性计算螺纹中径 (7)2.2.4 螺杆强度计算 (8)2.2.5 螺母螺纹强度验算 (9)2.2.6 螺杆的稳定性计算 (9)2.2.7 传动效率的计算 (10)2.3 横移小车的定位原理 (10)第三章氧枪升降装置总体方案的设计 (13)3.1 升降机构的特点和所需注意的问题 (13)3.2 升降机构电动机的选择计算 (14)3.2.1 电动机型号的选择 (14)3.2.2 传动装置的运动和动力参数计算 (16)3.2.3 传动件的计算 (18)3.2.4 轴的设计计算 (28)3.2.5 滚动轴承的选择及计算 (36)3.2.6 键连接的选择及校核计算 (39)3.2.7 减速器附件的选择 (40)3.3 起重机构中钢丝绳的选择计算 (42)3.4 升级机构中卷筒类型的选择与计算 (43)3.4.1 钢丝绳在卷筒上固定的计算 (43)3.4.2 卷筒强度计算 (44)3.4.3 卷筒类型和尺寸选择 (45)3.4.4 卷筒的稳定性计算 (46)3.5 滑轮的设计与计算 (47)3.5.1 滑轮的结构和材料 (47)3.5.2 卷筒的尺寸选择与安全性计算 (47)3.6 车轮与导轨的设计计算 (49)3.6.1 车轮踏面疲劳计算载荷 (49)3.6.2 车轮踏面疲劳强度计算 (49)参考文献 (51)致谢 (52)第一章绪论1.1 本课题研究的目的意义氧枪传动装置是炼钢车间主要设备之一，在转炉炼钢中起着重要的作用。

它由吹氧管升降机构和换枪机构两部分组成。

吹氧管设有两个，一个工作、另一个备用。

吹氧装置设有两套升降卷扬机，分别供工作及备用吹氧管用。

用机械优化设计来设计和改造氧枪传动装置有利于炼钢效率的提高。

1.2 本课题主要研究的设备1.2.1氧枪升降机构1.吹氧装置升降机构的组成双卷扬系统所设置的两套升降卷扬机须安装在可移动的横移小车上，在其传动中不适宜引用平衡重，故只能采用直接升降管的方式。

当出现断电事故时，须利用另外的动力提管。

2.升降卷扬机变速方式通过改变直流电动机转速变速。

3.升降小车与固定导轨升降小车在固定导轨导引下，一方面使得吹氧管严格沿铅垂线下降，另外亦可减轻氧气流不稳定所造成的管体振动。

它主要由车架，车轮，及制动装置等组成。

其车架为钢板焊接件。

由于车轮与导轨的磨损所造成其间间隙将导致吹氧管中心线位置变动，故通常总是把小车的部分车轮装在可调的偏心心轴上，用以调节车轮与导轨间间隙。

4.安全装置（1）断电事故保护装置。

双卷扬型吹氧装置断电时可用蓄电池及气动提管。

（2）断绳保护装置。

1)与升降小车相连的钢绳采用双绳，每根的尺寸都按全负荷选出，当一根绳被破断时，另一根绳能短时继续工作。

2)制动装置。

上述断绳保护装置都是采用“双绳”来达到其安全的目的。

应当说两绳同时被破断的可能性极小。

但为了更加保险起见，即为防止万一两绳同时破断或是发生其他事故而掉枪，可在升降小车上设有制动装置。

该装置使吹氧管在掉枪时停降。

3)失载保护装置。

若升降小车在下降过程中意外受到阻塞，其吊挂钢绳将失载松弛，一旦阻塞消失，吹氧管即坠落而产生突加载荷。

当测力传感器测出钢绳受力不正常时将断电停车。

而在绳断，钢绳失载以及张力过大、过小时均属不正常，故它是一种多用途的安全警报装置。

1.2.2换枪机构换枪机构的任务是，当工作吹氧管发生故障或损坏时，尽可能快将备用吹氧管换上使用。

该装置的工作及备用升降小车与各自的吊具相连，从根本上避免了单卷扬吹氧装置在换枪时须把升降小车人工定位于一共用吊具上的问题。

这就是说，双卷扬型吹氧装置为实现换枪远距离操作，仅需解决其横移小车的准确定位问题。

1.3 本课题解决的主要问题目前国内吹氧装置换枪多数都不能远距离操作，其中一个主要问题就是横移小车定位不准。

横移小车的定位无非是采用电气，机械，液压或者它们的组合方式。

应用普遍的是行程开关方式，但如把此方式作为唯一或是主要控制手段，是难以达到所要求精度的。

所以本课题采用更加明确的“二次控制”，即行程开关只用来进行位置的粗定位，再借专用装置来精确定位。

第二章 横移小车的传动装置2.1 传动装置示意图及主要设备及参数横移小车传动装置如图2.1所示图2.1 横移小车传动装置示意图1-横移小车；2-螺母；3-丝杆；4-电动机；5-制动器；6-减速器；7-右挡块；8-左挡块；9-左行程开关；10-撞尺；11-右行程开关横移行程：1200mm移动速度：4min m电动机：型式：6312--GHO功率：1.5 KW转速：840min r减速装置：型式：ZD-20-I速比：6.6制动装置：100200-JWZ2.2 横移小车螺旋传动的设计计算2.2.1 螺旋传动的组成和特点螺旋传动主要由螺杆和螺母组成。

除自锁螺旋外，一般用来吧螺旋运动变成直线运动，也可以把直线运动变成直线运动，同时进行能量和力的传递，或者调整零件间的相互位置。

当其以传递运动为主，并要求有较高的传动精度是，称传动螺旋。

对于一般的传力螺旋，其主要失效形式是螺旋表面的磨损，螺杆的拉断（或受压时丧失稳定）或剪断以及螺纹纹牙根部的剪断及弯断。

设计时常以耐磨性计算和强度计算确定螺旋传动的主要尺寸。

2.2.2 材料的选择及许用应力的计算螺杆采用45钢，调制处理2360mm N s =σ，由下表可知：螺杆和螺母的许用应力表2.1 螺杆和螺母的材料和许用应力272~1205~3mm N sp ==σσ，可取2100mm N p =σ螺母材料选ZCuAl10Fe3。

由上表可得260~40mm N bp =σ，取250mm N ；240~30mm N p =τ，取235mm N 螺旋为低速，由下表查得225~18mm N p p =，取220mm N表2.2 螺纹副的材料和许用压强2.2.3 按耐磨性计算螺纹中径 由参考资料【20】中P104表11-1-4中公式：pp F d ψ8.02≥ （2.1） 式中：F —轴向载荷，Np p —螺纹副许用压强，2mm Np p F d ψ8.02=207.11000008.0⨯==43.4mm 参考资料【20】由GB/T 5796.3-1986(第四篇第1章)可选d=48,p=8, 442=d ,494=D ,393=d ,401=D 梯形螺纹，中等精度，螺旋副标记为Tr48³8-7H/7e 。

螺母高度mm d H 8.74447.12=⨯==ψ，取H=75mm 则螺纹圈数n=H/P=75/8=9.38圈 2.2.4 螺杆强度计算参考资料【20】中表11-1-3，螺纹摩擦力矩)tan(21`21ρλ+=F d M t （N/mm ） （2.2） 式中：F —螺旋传动的轴向载荷，Nλ—螺旋线升角'ρ—当量摩擦角，''arctan f =ρ)tan(21`21ρλ+=F d M t =)2319544183tan(100000244'''0'''0+⨯⨯ =334104N •mm带入233223)2.0(3)4(d M d Fe ca +=πσ 式中1M —转矩，N •mm ，根据转矩图确定3d —外螺纹小径p σ—螺杆的许用应力，2mm N 233223)2.0(3)4(d M d Fe ca +=πσ2322)392.0334104(3)391000004(⨯+⨯⨯=π p mm N σ<=29.962.2.5 螺母螺纹强度验算因螺母材料强度低于螺杆，故只验算螺母螺纹强度即可。