转炉倾动力矩计算
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性,平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益,请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间:9:00-18:30)。
炼
钢
大
作
业
学院:机械工程与自动化学院班级:机设11-4
组员:张鹏飞张永学李武
吴俊雨宋健李之凯
转炉倾动力矩计算
一 概述
倾动力矩是设计转炉倾动机构的基本参数,保证炉子倾动的力能参数(动力参数)。
转炉倾动力矩由三部分组成:
m y K M M M M ++=
式中:
空炉力矩M k ——由炉体重量G K (壳和衬)对耳轴引起的力矩。
)(αf M k =
炉液力矩M y ——由炉液重量G y (钢液和渣液) 对耳轴引起的力矩
)(αf M y =
摩擦力矩M m ——耳轴上的摩擦力矩,在倾动过程中可视为常量。
二 空炉力矩计算
2.1 空炉重量、重心计算
分析:炉壳,衬材料不同,新老炉的炉型不同,要分别计算新老炉壳、衬及总重量和合成重心。然后求出合成重量对耳轴的力矩M k
。
)sin(k k k k r G M ϕα+∙∙=(kN.m )
G k ——空炉重量
r k ——空炉重心距耳轴L 的距离(m);
φk ——空炉重心K 对耳轴中心的初始夹角; α——炉子倾角
2.2用SolidWorks 建模,求出空炉重量和重心 模型为:
其重心Y=3.921m ; X=0; Gk=504吨;初选耳轴距原点5.421m ;rk=1500mm 。 对称炉型,K 在Z 轴上,φk =0,则
αsin ∙∙=k k k r G M (kN.m )
规定:炉子直立时,α=0
倾动力矩正负:放炉运转为阻力矩为正,反拖力矩时为负值 或抬炉运转为反拖力矩时为正值,阻力矩时则为负值
使炉子沿抬炉方向运转的力矩为正;沿倾翻方向运转的力矩为负
Mk
三 炉液力矩计算
3.1计算原理
炉子倾动时,炉液形状,重心位置,重量等都随倾角α而变化,故要对不同倾角α下的重心位置,重量,力矩等进行计算。
如图示,D 为炉液重心,炉液重为Gy ,坐标XYZ ,原点O ,
Zy
——炉液重心Z 坐标;Xy ——炉液重心X 坐标;L ——耳轴中心;H ——耳轴中心Z 坐标。
在α角下,则炉液对耳轴的力矩My
]cos sin )[(ααy y y y x z H G M --=
α为倾角,可见求My ,当Gy 为已知时,关键是求Zy ,Xy 。
3.2 求不同倾角下炉液的重心
用SolidWorks 建模 画出不同倾角下的炉液形状,再质量评估,找出重心 如图:
根据找出的重心即可求出炉液力矩M y
M y
四、摩擦力矩的计算
摩擦力矩计算依据公式(2)进行;
摩擦力矩:耳轴处产生 摩擦力矩Mm 可按下式计算:
Mm=(Gk+ Gy+ Gt+ Gx )μ(d/2) (N.m) 式中 Gk ——空炉重量(N ); Gy ——炉液重量(N );
Gt ——托圈及附件重量(N );Gx=10吨。 GX ——为悬挂减速器的重量(N);Gt=220吨,
——摩擦系数;对滑动轴承μ=0.1~0.15;对滚动轴承取μ=0.1; d ——滑动轴承取耳轴直径(m);滚动轴承取轴承内外径的平均直径取0.9m 。
Mm=(504+150+220+10)×(0.1×0.9)/2 =39.78吨*米
认为m M 在炉子倾动过程中不变。即忽略钢液变化影响,误差不大。
五、倾动力矩曲线绘制
六、最佳耳轴位置确定
6.1确定最佳耳轴位置的原则 确定耳轴位置的基本原则有二: (1)全正力矩原则——安全原则
炉子在任何位置出故障时,均能自动返回原位(直立位置)条件式
即m y k M M M ≥+ (2)正负力矩原则——经济原则 转炉在一个炉役过程中,可能出现的力矩曲线的波峰值和波谷值,分别处于正力矩区和负力矩区,且绝对值相等,此时倾动力矩绝对值最小,因而电机,零件尺寸可最小——经济。条件式: 0)(max >++m y k M M M 0)(min <-+m y k M M M =++max )(m y k M M M min )(m y k M M M -+ +++max )(m y k M M M min )(m y k M M M -+=0 全正力矩原则,安全可靠多用 正负力矩原则,必须有安全保证,多点啮合情况可选用。 6.2 最佳耳轴位置的确定 (1) 按全正力矩原则确定 确定过程 ● 预选一参考耳轴位置L ,坐标为H ,计算力矩,画出曲线,确定波谷位置及 力矩值。 ● 按min M 处各力矩值,通过公式计算最佳耳轴位置的修正值dH 得 dH H H -≥/。 (2)最佳耳轴位置修正值dH 计算 选坐标ZOX H ——预选耳轴L 坐标 H /——最佳耳轴L /坐标 H=5.421米; g α=120度; M ∆=m y k M M M -+min )(=1791.33kN.m 最佳耳轴位置/H g Y k G G M H H αsin )(/+∆- ≥ g Y k G G M dH αsin )(+∆= =120 sin )019.0504(33 .1791+= dH =0.418米 最佳耳轴位置/H =5.003米。 七、结论 1.利用SolidWorks 建模简单实用,过程完整,可为液体倾动机构的倾动力矩计算提供新思路。 2.得出了最大合成力矩最大值为9835.3kN.m ,为电机功率确定和倾动机构设计提供了参考数据。 3.经校核,混铁罐在 120~0倾动过程中是安全的,不会出现自动倾翻现象。 小组成员 张鹏飞 张永学 李武 宋健 吴俊雨 李之凯