11 選題背景及意義1.1 課題名稱：鋼包加蓋裝置總布置及其轉(zhuǎn)動(dòng)方式1.2 本課題國(guó)內(nèi)外研究的歷史和現(xiàn)狀鋼鐵工業(yè)作為國(guó)民經(jīng)濟(jì)支出產(chǎn)業(yè)，對(duì)國(guó)民經(jīng)濟(jì)建設(shè)發(fā)展做出了突出的貢獻(xiàn)。鋼鐵工業(yè)對(duì)于國(guó)家的重要性不言而喻。隨著我國(guó)市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，用戶對(duì)鋼材質(zhì)量提出了越來越高的要求。為了更好地適應(yīng)這種要求，提高鑄坯質(zhì)量成為提高鋼材產(chǎn)品質(zhì)量的前提，也是提高武鋼產(chǎn)品競(jìng)爭(zhēng)力的重要保證。眾所周知，中問罐鋼水的過熱度是直接影響鑄坯質(zhì)量的重要因素，為了提高拉速和鑄坯質(zhì)量，越來越多的鋼種要求用低過熱度澆注。如：硅鋼、高碳鋼等要求更低的過熱度澆注，以獲得高的等軸晶率，提高鑄坯質(zhì)量。另外，穩(wěn)定拉速甚至恒速澆注也是高鑄坯質(zhì)量的一項(xiàng)重要措施。以上這些要求的前條件是中間罐溫度的穩(wěn)定，穩(wěn)定中間罐溫度的一個(gè)重要措施就是鋼包加蓋。在現(xiàn)代連鑄生產(chǎn)工藝過程中，鋼包加蓋保溫是一項(xiàng)非常重要的工藝措施，國(guó)內(nèi)外新上的連鑄機(jī)鋼包旋轉(zhuǎn)塔，都設(shè)計(jì)有鋼包加蓋裝置，加蓋設(shè)備都固定在旋轉(zhuǎn)塔上，與旋轉(zhuǎn)塔成為一個(gè)整體，設(shè)備較為龐大，設(shè)備重量也比較大。轉(zhuǎn)爐擴(kuò)容后，鋼包旋轉(zhuǎn)塔現(xiàn)已是超負(fù)荷運(yùn)行了，為此對(duì)大臂進(jìn)行了專門加固處理，但回轉(zhuǎn)支承的壽命短仍無法解決，如再在大臂上面增加近10t重的加蓋裝置，勢(shì)必增加旋轉(zhuǎn)塔的負(fù)荷，為此，首先對(duì)大臂受力進(jìn)行分析，根據(jù)原設(shè)計(jì)，旋轉(zhuǎn)塔大臂能同時(shí)承受兩個(gè)120t的鋼包，即單邊承重120t，兩邊共承重240t。實(shí)際上這種狀況在生產(chǎn)過程中是不可能出現(xiàn)的，因?yàn)樵谏a(chǎn)開始時(shí)，首罐鋼水和結(jié)束時(shí)最后一罐鋼水，旋轉(zhuǎn)塔只能是單邊承受一罐鋼水，在生產(chǎn)過程中也只是在上一罐鋼水快澆完時(shí)下一罐鋼水才到旋轉(zhuǎn)塔上，這時(shí)旋轉(zhuǎn)塔兩邊，一邊是重罐，另一邊則是空罐。在設(shè)計(jì)加蓋裝置時(shí)，可將其設(shè)計(jì)為移動(dòng)式。使其能在旋轉(zhuǎn)塔大臂上走行，其重心也可以通過大臂的中點(diǎn)分別向兩端移動(dòng)。坐重罐時(shí)，小車駛向大臂另一端，小車的自重加上空罐的重量也不到50t，不超原設(shè)計(jì)負(fù)荷，完全能保證大臂在原設(shè)計(jì)的負(fù)荷條件下安全運(yùn)行。且小車永遠(yuǎn)是在坐重罐時(shí)大臂接收臂的另一端，這樣還可以平衡掉部分坐重罐時(shí)的負(fù)載，關(guān)于回轉(zhuǎn)支承的壽命問題，由于回轉(zhuǎn)支承的損壞主要是因坐重罐時(shí)大臂單邊受力負(fù)載過大而造成的。移動(dòng)式加蓋裝置的自重在坐罐時(shí)可平衡掉部分坐重罐時(shí)的負(fù)載，有利于改善回轉(zhuǎn)支承的受力狀況。基于以上分析認(rèn)為：在直臂式鋼包旋轉(zhuǎn)塔上設(shè)計(jì)一臺(tái)移動(dòng)式加蓋裝置的設(shè)想完全可行。合理的工藝過程，直接影響產(chǎn)品的質(zhì)量和產(chǎn)量；然而，新設(shè)備是實(shí)現(xiàn)新工藝的可靠保證，新工藝的研究要考慮新設(shè)備實(shí)現(xiàn)的可能性。因此，脫離工藝談設(shè)備，或者脫離設(shè)備制定不切實(shí)際的工藝，都無濟(jì)于事。同時(shí)還要做些體現(xiàn)人性化設(shè)計(jì)的工作、重視輔助工序和自動(dòng)化以減輕工人的勞動(dòng)強(qiáng)度。這些輔助工序機(jī)械化、自動(dòng)化、智能化，對(duì)生產(chǎn)具有重大意義，同時(shí)又能取得巨大經(jīng)濟(jì)效益。21.3 課題研究的目的、意義1.3.1 本課題的研究有什么實(shí)際作用：采用鋼包加蓋裝置可減少中間罐溫度的波動(dòng)，提高鑄坯質(zhì)量采用鋼包加蓋裝置可以穩(wěn)定中闖罐溫度，穩(wěn)定拉速，減少?gòu)U品由于采用鋼包加蓋裝置，中間罐溫度波動(dòng)小，拉速可以穩(wěn)定，提高了典型拉速的達(dá)標(biāo)率，減小了拉速的頻繁波動(dòng)，減少了卷渣。特別是避免了澆注前后期的澆注溫降大，有利于夾雜物的上浮，有利于前后期結(jié)晶器的化渣鋼包全程加蓋節(jié)能系統(tǒng)向鋼廠提供了一套避免和阻止高成本熱能從盛鋼水的鋼包包襯和鋼液中向外散失的有效技術(shù)手段。從而，為降低生產(chǎn)成本、改善操作條件和提高生產(chǎn)率提供了一條成就之路。通過使用鋼包全程加蓋節(jié)能可獲得的年經(jīng)濟(jì)效益一般是該項(xiàng)目投資的幾十倍。1.3.2 課題的理論和學(xué)術(shù)價(jià)值大學(xué)期間，我們先后學(xué)習(xí)了《機(jī)械制圖》、《機(jī)械原理》、《機(jī)械設(shè)計(jì)》、《機(jī)械制造工藝學(xué)》、《軋鋼機(jī)械》、《液壓傳動(dòng)》、《理論力學(xué)》、《材料力學(xué)》等課程，這些專業(yè)課程的學(xué)習(xí)為我們展開此次設(shè)計(jì)奠定了一定的專業(yè)理論基礎(chǔ)。此次設(shè)計(jì)，就是要實(shí)現(xiàn)將這些理論知識(shí)與生產(chǎn)實(shí)踐相結(jié)合，理論服務(wù)與實(shí)踐，以達(dá)到學(xué)以致用的目的。誠(chéng)然，要對(duì)現(xiàn)有生產(chǎn)設(shè)備進(jìn)行改造，就要掌握相關(guān)設(shè)備技術(shù)知識(shí)和工藝流程。同時(shí)，我們要盡可能多的了解相關(guān)專業(yè)知識(shí)，這樣才可以設(shè)計(jì)出更好的設(shè)備。在對(duì)現(xiàn)有設(shè)備有充分了解的基礎(chǔ)上，結(jié)合我們所學(xué)的專業(yè)知識(shí)，在滿足現(xiàn)場(chǎng)工藝條件下提出自己的改進(jìn)方案，使設(shè)備能夠更好地完成任務(wù)，要提高產(chǎn)品質(zhì)量和生產(chǎn)效率。2 總體設(shè)計(jì)要求2.1 技術(shù)要求：① 鋼包蓋尺寸：1800×150（直徑×厚度，單位：mm）② 鋼水溫度： 1000℃③ 舉升機(jī)構(gòu)選擇液壓缸傳動(dòng)④ 懸臂總長(zhǎng) l=4000mm⑤ 回轉(zhuǎn)半徑： 鋼包加蓋機(jī)構(gòu)回轉(zhuǎn)中心安裝在連鑄機(jī)鋼包回轉(zhuǎn)臺(tái)上，為滿足工作要求，選定機(jī)構(gòu)的回轉(zhuǎn)半徑 L=4000mm。⑥ 回轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速： 初定轉(zhuǎn)速 n=3r/min⑦ 工作周期： 根據(jù)連鑄機(jī)鋼包澆鑄時(shí)間，確定加蓋機(jī)構(gòu)工作周期為3min。2.2 設(shè)計(jì)內(nèi)容查閱有關(guān)資料 30 篇，其中外文文獻(xiàn)不少于8 篇，翻譯一篇相關(guān)外文資料。設(shè)計(jì)方案論證，設(shè)計(jì)計(jì)算。繪制裝配圖，零件圖等設(shè)計(jì)圖紙折合A1 不低于6--8 張，編制設(shè)計(jì)說明書50 頁左右，撰寫設(shè)計(jì)計(jì)算說明書，具體要求依照《武漢科3技大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）規(guī)范化要求》執(zhí)行。3 主要設(shè)計(jì)思路3.1 整體框架的搭建連鑄機(jī)鋼包自動(dòng)加蓋裝置，該裝置主體為立柱 5，立柱 5 上端設(shè)有帶有動(dòng)力裝置的回轉(zhuǎn)支承 3，回轉(zhuǎn)軸承 3 的動(dòng)力裝置可為電驅(qū)動(dòng)，也可為液壓驅(qū)動(dòng)器 4，本實(shí)施例采用液壓驅(qū)動(dòng)器 4，液壓驅(qū)動(dòng)器 4 通過齒輪組與回轉(zhuǎn)支承 3 連接，液壓驅(qū)動(dòng)器 4 固定在立柱 5 上。在回轉(zhuǎn)支承 3 上設(shè)有轉(zhuǎn)臺(tái) 9，轉(zhuǎn)臺(tái) 9 可隨回轉(zhuǎn)支承3-起轉(zhuǎn)動(dòng)，轉(zhuǎn)臺(tái) 9 上設(shè)可活動(dòng)的懸臂梁 1，懸臂梁 1-端通過轉(zhuǎn)軸和鉸鏈與轉(zhuǎn)臺(tái)9 連接，另一端設(shè)有用于吊裝鋼包蓋 8 的裝置，吊裝鋼包蓋 8 的裝置可采用簡(jiǎn)單的鉤子或鉸鏈，在懸臂梁 1 中部設(shè)支承液壓缸 2，支承液壓缸 2 固定在轉(zhuǎn)臺(tái)9 上。為了使本裝置放置牢固且運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)，本實(shí)用新型在立柱 5 底端設(shè)有固定支座 7，同時(shí)也可以在立柱 5 底部設(shè)有加強(qiáng)筋 6。示意圖如下：43.2 轉(zhuǎn)動(dòng)裝置相關(guān)設(shè)計(jì)鋼包加蓋裝置轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)構(gòu)主要完成將操作臂旋轉(zhuǎn)一定的角度配合吊鉤液壓缸和舉升液壓缸實(shí)現(xiàn)對(duì)鋼包加蓋和揭蓋的任務(wù)。它主要包括以下幾個(gè)裝置：動(dòng)力系統(tǒng)、減速裝置、回轉(zhuǎn)支承、電氣滑環(huán)等。3.3 動(dòng)力裝置的選擇吊鉤和操作臂驅(qū)動(dòng)選用液壓缸驅(qū)動(dòng)，整體旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)選用電機(jī)驅(qū)動(dòng)3.4 傳動(dòng)裝置的設(shè)計(jì)機(jī)械傳動(dòng)裝置位于原動(dòng)機(jī)和工作機(jī)之間，用以傳遞運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力或改變運(yùn)動(dòng)方式。傳動(dòng)裝置方案設(shè)計(jì)是否合理，對(duì)整個(gè)機(jī)械的工作性能、尺寸、重量和成本等影5響很大，因此傳動(dòng)方案設(shè)計(jì)是整個(gè)機(jī)械設(shè)計(jì)中的最關(guān)鍵的環(huán)節(jié)。合理的傳動(dòng)方案要保證輥道的工作質(zhì)量，因此，該部位的結(jié)構(gòu)是否合理直接關(guān)系到整個(gè)加蓋裝置的工作性能的優(yōu)劣。4 論文設(shè)計(jì)中可能遇到的困難和問題1 如何使其實(shí)現(xiàn)自動(dòng)加、揭蓋。2 為了適應(yīng)人機(jī)工程學(xué)要求，如何對(duì)個(gè)聯(lián)接機(jī)構(gòu)進(jìn)行合理優(yōu)化設(shè)計(jì)。3 如何保證整個(gè)機(jī)構(gòu)的聯(lián)動(dòng)性，并且保證各個(gè)部位協(xié)同動(dòng)作、同步動(dòng)作，并且還要滿足生產(chǎn)要求。5 進(jìn)度安排時(shí) 間 進(jìn) 度1～3 周到工廠實(shí)習(xí)，進(jìn)一步熟悉鋼卷出口輸送輥道和相關(guān)設(shè)備工作原理，查閱相關(guān)資料并初步擬定設(shè)計(jì)方案；4～5 周學(xué)習(xí)相關(guān)知識(shí)，了解機(jī)械設(shè)計(jì)的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，比較各設(shè)計(jì)方案的優(yōu)劣，嘗試機(jī)構(gòu)的改進(jìn)設(shè)計(jì)；6～7 周確定鋼卷出口輸送輥道結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的最終方案，并完成初步的計(jì)算和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)；8～12 周 對(duì)設(shè)計(jì)進(jìn)行計(jì)算檢驗(yàn)和校核，進(jìn)行相應(yīng)調(diào)整并畫出草圖；13～15 周整理設(shè)計(jì)資料，撰寫、打印論文及設(shè)備使用說明書；16 周 準(zhǔn)備畢業(yè)答辯。6 參考文獻(xiàn)[1]陳道南等編.起重運(yùn)輸機(jī)械.冶金工業(yè)出版社,1988[2]中華人民共和國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn).起重機(jī)設(shè)計(jì)規(guī)范（GB3811-83）.中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)出版社,1984[3]起重機(jī)設(shè)計(jì)手冊(cè)編寫組編.起重機(jī)設(shè)計(jì)手冊(cè).機(jī)械工業(yè)出版社,1979[4]東北工學(xué)院《機(jī)械零件設(shè)計(jì)手冊(cè)》編寫組.機(jī)械零件設(shè)計(jì)手冊(cè)（第二版）.中冊(cè).冶金工業(yè)出版社,1987[5]陳道南等編.起重機(jī)課程設(shè)計(jì).冶金工業(yè)出版社.2000[6]成大先主編.機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)（第 4 版） .北京化學(xué)工業(yè)出版社,20026[7]張昌富，葉伯英主編.冶煉機(jī)械.北京；冶金工業(yè)出版社，2006[8]嚴(yán)大考，鄭蘭霞主編.起重機(jī)械.鄭州：鄭州大學(xué)出版社，2003[9]廖漢元，孔建益主編.機(jī)械原理.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2007[10]黃華清.軋鋼機(jī)械[M].北京：冶金工業(yè)出版社， 1979.350～380[11]劉鴻文主編.材料力學(xué)（第 4 版）.高等教育出版社,2004 [12] 濮良貴，紀(jì)名剛主編.機(jī)械設(shè)計(jì).西北工業(yè)大學(xué)出版社,2006[13]唐增寶，常建娥主編.機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì).華中科技大學(xué)出版社,2006[14]谷式強(qiáng)主編.冶金機(jī)械的安裝與維修.冶金工業(yè)出版社,1995[15]H.H.Mabie&F.M.Ocvik.Mechanisms and Dynamics of Machinery.John Wiley and Sons.1975[16]H.A.Rothbart.cams.John Wiley and sons ,1956[17]F.Y.Chen.Mechanics and Desigh of Cam Mechnisms.Pergamon Press 1982[16]H.H.RyffelMechnery’s Hand book (22 nd Edition ).New York:Industrail Press,1984[18]A.H.Seni.Mechaism Synthesis and nalysis.MCgraw-Hill Book Conpany,1974