转炉倾动力矩计算.docx
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转炉倾动力矩计算
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:
式中:
空炉力矩Mk——由炉体重量GK(壳和衬)对耳轴引起的力矩。
炉液力矩My——由炉液重量Gy(钢液和渣液)对耳轴引起的力矩
摩擦力矩Mm——耳轴上的摩擦力矩,在倾动过程中可视为常量。
总装配图为:
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Mk。
(kN.m)
Gk——空炉重量
rk——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
(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
α(度)
0
10
20
30
40
50
Mk(kN.m)
0
1259.5
2519
3704.4
4741.6
5704.8
60
70
80
90
100
110
120
6445.7
6964.3
7260.6
7408.8
7260.6
6964.3
6445.7
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
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:
倾角为10度时炉液形状
水平时炉液形状
倾角为60度时炉液形状
倾角为120度时炉液形状
根据找出的重心即可求出炉液力矩My
My
α(度)
0
10
20
30
40
50
H-Z(m)
3.445
3.425
3.361
3.250
3.103
3.103
X(m)
0
0.225
0.465
0.704
0.912
1.104
Gy(吨)
150
150
150
150
150
150
My(kN.m)
0
531.8
1037
1488
1885.7
2473.5
60
70
80
90
100
110
120
2.644
2.271
1.905
1.400
-0.229
-0.724
-0.896
1.289
1.462
1.703
2.072
2.205
2.232
2.263
150
150
116
43.3
7.1
1.41
0.0192
2939.6
2407.7
1793.6
594
10.5
1.1
0.1
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
在炉子倾动过程中不变。
即忽略钢液变化影响,误差不大。
5、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
或
(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
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
处各力矩值,通过公式计算最佳耳轴位置的修正值dH得
。
(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;
=120度;
=
=1791.33kN.m
最佳耳轴位置
=
=0.418米
最佳耳轴位置
=5.003米。
7、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
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
附:
本组任务书
H1
530mm
B
1000mm
H2
2680mm
R1
1920mm
H3
5050mm
R2
1150mm
H4
700mm
R3
2430mm
H5
1000mm
R4
5470mm
减薄量
90mm
密度
炉壳7850Kg/m3,炉衬2800Kg/m3,钢水7000Kg/m3
备注
钢液150T
- 配套讲稿:
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- 特殊限制:
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- 关 键 词:
- 转炉 倾动 力矩 计算