開鐵口機(jī)設(shè)計(jì)【含8張CAD圖紙、說(shuō)明書】,含8張CAD圖紙、說(shuō)明書,開鐵口機(jī),設(shè)計(jì),cad,圖紙,說(shuō)明書,仿單 本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 I 頁(yè) 開鐵口機(jī)設(shè)計(jì) 摘 要 隨著我國(guó)工業(yè)水平的發(fā)展，高爐冶煉技術(shù)日益強(qiáng)化，高爐生產(chǎn)效率大大提高，從原 來(lái)的每天出鐵 4 次，產(chǎn)量 2000 噸，到現(xiàn)在每天出鐵 10 次，產(chǎn)量 12000 噸。使?fàn)t前工 業(yè)日加繁重。要快速安全地把冶煉好的鐵水放出來(lái)，就要提高爐前設(shè)備的性能。 開鐵口機(jī)是爐前四大設(shè)備之一，本次設(shè)計(jì)介紹了國(guó)內(nèi)和國(guó)外的一些開鐵口狀況。通 過(guò)研究以前的高爐開鐵口機(jī)，我們應(yīng)該設(shè)計(jì)新的高爐開鐵口機(jī)。 說(shuō)明書中的第一部分為前言，主要介紹了開鐵口機(jī)的基本情況。第二部分比較現(xiàn)有 的主要開口設(shè)備并介紹了本次設(shè)計(jì)方案的特點(diǎn)。第三部分是具體的設(shè)計(jì)計(jì)算。最后翻 譯學(xué)習(xí)了有關(guān)的英文資料。 關(guān)鍵詞：開鐵口機(jī)，鑿巖機(jī)，鐵口，高爐 本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 II 頁(yè) The Design of Iron-Mouse-Openere Machine Abstract With the development of the industry, the melting technical of blast furnace are making important day and day. The production rates of the iron-making blast furnace has increased greatly. From tapping of about four times one day to now ten times one day and from making out two thousands tones a day to now twelve thousands times per day .which make the operation more important in front of the furnace ,In order to quickly and safely tapping off the liquid iron melted, we must work hard to increase the performance of the equipment. The tapping machine is one of the major installations in the front of the blast furnace, The topic of the design gives some introductions of the present conditions of our country and international. With the studying the blast furnace tapping machine, we should design our new blast furnace tapping machine. The first part of the manual descript the fundamental practice of tapping machine. The compared several applied tapping machine at home and abroad. Third part is mainly about design and calculation. Part four mainly introduces the difference of this design and .At the end, is the translation.. Key words: Tap-hole Drill, Rock breaker, Iron mouth, Blast furnace 本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 III 頁(yè) 目 錄 1 緒論..........................................................................................................................................1 1.1 開鐵口機(jī)簡(jiǎn)介............................................................................................................2 1.2 高爐開口機(jī)的發(fā)展?fàn)顩r............................................................................................3 2 幾種類型的開鐵口機(jī)方案.....................................................................................................6 2.1 SGK 型遙控全液壓開鐵口機(jī) .....................................................................................6 2.2 日制全氣動(dòng)開鐵口機(jī)..................................................................................................8 2.3 雙梁雙桿式三用開鐵口機(jī)........................................................................................10 2.4 國(guó)產(chǎn)電振打開鐵口機(jī)................................................................................................10 2.5 此設(shè)計(jì)方案的特點(diǎn)....................................................................................................12 2.5.1 方案的綜合比較與確定.................................................................................12 2.5.2 開口機(jī)小車運(yùn)行軌道的改進(jìn).........................................................................13 2.5.3 開口機(jī)增設(shè)的鑿巖機(jī)......................................................................................14 2.5.4 定位準(zhǔn)確.........................................................................................................15 2.5.5 小車的傳動(dòng)方式.............................................................................................15 2.5.6 卷?yè)P(yáng)吊起裝置.................................................................................................15 3 設(shè)計(jì)計(jì)算...............................................................................................................................17 3.1 鉆頭設(shè)計(jì)..................................................................................................................17 3.1.1 鉆頭設(shè)計(jì).......................................................................................................17 3.1.2 鑿巖機(jī)的選擇和送進(jìn)馬達(dá)的校核...............................................................18 3.2 鏈及鏈輪..................................................................................................................22 3.2.1 鏈...................................................................................................................22 3.2.2 鏈輪主要幾何尺寸計(jì)算...............................................................................22 3.3 小車的校核計(jì)算......................................................................................................29 3.3.1 車輪最大輪壓...............................................................................................29 3.3.2 運(yùn)行阻力計(jì)算...............................................................................................30 3.4 梁的校核................................................................................................................32 結(jié) 論...................................................................................................................................36 致 謝...................................................................................................................................37 本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 IV 頁(yè) 參考文獻(xiàn)...................................................................................................................................38 本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 1 頁(yè) 開鐵口機(jī)設(shè)計(jì) 1 緒論 爐前操作的主要任務(wù)是密切配合爐內(nèi)操作，按時(shí)出盡渣鐵，確保爐況順行。要保 證按時(shí)出盡渣鐵，維護(hù)好鐵口是關(guān)鍵。鐵口是高爐較為復(fù)雜的區(qū)域，主要由鐵口框架、 保護(hù)板、鐵口框架內(nèi)耐火磚套及用耐火泥制作的泥套組成。出鐵時(shí)，用開鐵口機(jī)將鐵 口鉆成一個(gè)圓孔，使鐵水流出來(lái);出完鐵后，則由炮泥堵塞整個(gè)孔道，并在爐缸內(nèi)襯的 外層形成一個(gè)保護(hù)內(nèi)襯泥包。鐵口出鐵時(shí)，因受到高壓鐵水沖刷和鐵水的化學(xué)侵蝕， 同時(shí)爐渣中 Ca0 與炮泥中的 Si02 ,FeCO3 反應(yīng)生成低熔點(diǎn)化合物，使得炮泥的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度 降低，鐵口孔道迅速擴(kuò)大，容易造成跑大流、大噴等事故;出完鐵堵炮泥后，常溫下的 炮泥由于受到高溫作用，大量水分迅速蒸發(fā)，炮泥收縮變形，產(chǎn)生不規(guī)則網(wǎng)狀裂縫， 造成鐵水滲出，潮泥出鐵造成泥包裂斷，鐵口變淺，使鐵口各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)難以實(shí)現(xiàn)。 因此，為確保爐前操作和高爐的安全生產(chǎn)，必須加強(qiáng)對(duì)鐵口的維護(hù)。鐵口維護(hù)除了選 擇質(zhì)量好的炮泥外，控制合適的鐵口深度、角度、直線度是關(guān)鍵。因此，選擇合適的 開鐵口機(jī)是鐵口維護(hù)的重要保障。 高爐開鐵口機(jī)是重要的爐前設(shè)備之一。高爐每次出鐵時(shí)必須用其打開出鐵口，它 的性能和效率直接影響到高爐的正常生產(chǎn)。每座高爐根據(jù)爐容和工藝設(shè)置出鐵口的數(shù) 量，每個(gè)鐵口設(shè)置一臺(tái)開鐵口機(jī)。伴隨著鋼鐵工業(yè)的迅速發(fā)展，對(duì)煉鐵技術(shù)中高爐的 要求也越來(lái)越高，使高爐的發(fā)展趨向于大型化和現(xiàn)代化。于是對(duì)高爐設(shè)備的性能和可 靠性要求越來(lái)越高，在國(guó)內(nèi)許多高爐的爐頂壓力都有所提高，普遍采用高強(qiáng)度、耐渣 鐵侵蝕的無(wú)水泥堵鐵口。于是現(xiàn)在的開鐵口設(shè)備明顯不能適應(yīng)需要，特別是靠人力推 動(dòng)的吊掛式開鐵口機(jī)更與機(jī)械化的實(shí)現(xiàn)格格不入。而一座有效容積為 4000m3 的高爐， 日生產(chǎn)量可達(dá) 10000t 生鐵、30005000t 爐渣和 17M m3 的煤氣。大型高爐對(duì)穩(wěn)定操作 要求越來(lái)越高，隨著高爐的大型化、高壓化，如何將日產(chǎn)萬(wàn)噸以上的渣、鐵及時(shí)地從 爐內(nèi)放出，運(yùn)輸出去和處理，成為穩(wěn)定操作的需要解決的突出問(wèn)題，所以實(shí)現(xiàn)高爐前 操作現(xiàn)代化，進(jìn)行遠(yuǎn)距離的控制改進(jìn)渣鐵溝結(jié)構(gòu)和渣鐵處理設(shè)備以及爐前排煙除塵等 就成為當(dāng)前緊迫的課題。 本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 2 頁(yè) 1.1 開鐵口機(jī)簡(jiǎn)介 開鐵口機(jī)是高爐爐前的主要設(shè)備之一，下面介紹一下開口機(jī)的工作環(huán)境。 出鐵口是一個(gè)在爐缸磚壁上的矩形通道，堵鐵口泥是由耐火粘土，熟料粉和碎焦 等組成，近年來(lái)已成功使用了無(wú)水泡泥，使用無(wú)水泡泥縮小了烘烤出鐵口時(shí)間，減少 了對(duì)碳質(zhì)出鐵口的侵蝕，延長(zhǎng)了出鐵口的使用壽命。出鐵時(shí)用開鐵口機(jī)在堵泥中開出 一條孔道，鐵水從孔道滾出出鐵口后，用堵鐵口機(jī)（泥炮）打入堵口泥堵出鐵口。出 鐵口受高溫鐵水和熔渣的沖刷和侵蝕，正確地維護(hù)它是十分重要的，所以對(duì)于打出鐵 口應(yīng)滿足以下要求： （1） 開孔的鉆頭在出鐵口耐火泥中的運(yùn)動(dòng)軌跡應(yīng)成直線，打開的直孔應(yīng)具有一 定的直徑，并與水平成一定的角度。 （2） 應(yīng)具有遠(yuǎn)距離操縱功能。 為適應(yīng)開鐵口的工作環(huán)境，開鐵口機(jī)應(yīng)滿足下列條件： 1）開孔的鉆頭應(yīng)在出鐵口中開出具有一定傾斜角度的直徑孔道，其直徑應(yīng)小于 100mm。 2）在打開出鐵口時(shí)，不應(yīng)破壞覆蓋在鐵口區(qū)域爐缸內(nèi)壁上的耐火泥。 3）打開出鐵口的一切工序都應(yīng)機(jī)械化，并能進(jìn)行遠(yuǎn)距離操作，保證爐前工人的安 全。 4）為了不妨礙爐前各種操作的順利進(jìn)行，開鐵口機(jī)的外形尺寸應(yīng)盡可能小，并在 打開出鐵口后遠(yuǎn)離出鐵口。 根據(jù)以上所述，到目前為止，國(guó)內(nèi)高爐的主體設(shè)備從原料槽上料運(yùn)輸，爐頂裝料， 爐前機(jī)械以及自動(dòng)化控制系統(tǒng)基本都有了成熟可靠先進(jìn)國(guó)產(chǎn)化能更新?lián)Q代的設(shè)備，但 隨高爐冶煉生產(chǎn)的發(fā)展迫切需要具有精度高、速度快、占用空間小的國(guó)產(chǎn)化開鐵口機(jī)， 而以上幾點(diǎn)是評(píng)價(jià)開鐵口機(jī)性能的主要指標(biāo)。 目前，在國(guó)內(nèi)外的高爐上，有下列幾種開鐵口的方法： 1）用鉆頭機(jī)將孔道鉆到出鐵口赤熱的硬層，隨后用人力或氣錘捅開剩下的硬層。 2）用機(jī)械方法推送鉆孔機(jī)，一直鉆進(jìn)到完全打開出鐵口，而后將開鐵口機(jī)迅速退 離出鐵口。 3）用具有雙桿的開口機(jī)或可以換桿的開鐵口機(jī)先用一鉆桿到赤熱層，而后用第二 本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 3 頁(yè) 根桿子將硬層捅開。 4）在國(guó)外的一些具有幾個(gè)出鐵口的大型高爐上，日產(chǎn)鐵水量大，由各個(gè)出鐵口輪 流或交替出鐵，基本上是二十四小時(shí)鐵水常流，這樣使?fàn)t缸鐵水液面低，故開 出鐵口的方法有變化，用泥炮堵塞出鐵口后，使泥炮在堵口位置支持一段時(shí)間， 然后退出泥炮，立即用開口機(jī)的鉆頭鉆到一定的深度，退出鉆機(jī)后卸下鉆桿， 換上捅桿，將捅桿打入出鐵口并插透鐵口，再后退 100mm 左右將鋼桿放在出 鐵口孔道內(nèi)，待下次出鐵時(shí)，用開口機(jī)拔出鋼桿，即可實(shí)現(xiàn)開口出鐵。 5）用鉆孔機(jī)鉆到赤熱層后，再用氧氣燒穿。 6）用鉆孔機(jī)鉆到赤熱層后，再用定向爆破聚能藥包打穿出鐵口，在美國(guó)與蘇聯(lián)都 曾作了實(shí)驗(yàn)，取得了良好的效果。 打開出鐵口的機(jī)器有鉆孔式，沖孔式以及沖擊和旋轉(zhuǎn)合并式幾種。它們用電擊或 馬達(dá)驅(qū)動(dòng)。在我國(guó)的高爐上，應(yīng)用的最廣泛的是利用電動(dòng)機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)的鉆孔機(jī)轉(zhuǎn)到出鐵 口的赤熱層然后人工用長(zhǎng)鋼桿捅開，開口機(jī)的結(jié)構(gòu)比較簡(jiǎn)單，但勞動(dòng)強(qiáng)度大，急需效 率高的開口機(jī)來(lái)取代目前的鉆孔機(jī)。 1.2 高爐開口機(jī)的發(fā)展?fàn)顩r 開鐵口機(jī)是高爐爐前的關(guān)鍵設(shè)備之一。我國(guó)目前絕大多數(shù)高爐開鐵口機(jī)仍采用早 期設(shè)計(jì)的吊掛式電動(dòng)開鐵口機(jī)，只能旋轉(zhuǎn)鉆進(jìn)，不能沖打鉆孔，這種機(jī)型結(jié)構(gòu)雖簡(jiǎn)單， 但操作需工人補(bǔ)助對(duì)正，工人勞動(dòng)強(qiáng)度大、不安全，同時(shí)鉆出的是一條弓形向下傾斜 的不規(guī)則的孔道，既不利于鐵口的維護(hù)，又增加了打泥時(shí)的阻力，通過(guò)從日本、德國(guó)、 俄羅斯和英國(guó)的公司引進(jìn)不同結(jié)構(gòu)類型和不同規(guī)格的開鐵口機(jī)，為我國(guó)消化吸收國(guó)外 先進(jìn)技術(shù)和自行設(shè)計(jì)開鐵口機(jī)提供了重要條件，為迎頭趕上這些國(guó)家盡快實(shí)現(xiàn)開鐵口 機(jī)的國(guó)產(chǎn)化更新?lián)Q代，我們必須吸取國(guó)外的先進(jìn)經(jīng)驗(yàn)。 在我國(guó)的高爐上，目前廣泛使用的是吊掛型電動(dòng)式開日機(jī)，它是 50 年代設(shè)計(jì)的產(chǎn) 品.它一般由 9 部分組成，如圖 1 所示.其中送進(jìn)機(jī)構(gòu)轉(zhuǎn)臂 2 為一工字鋼，它的一端沿水 平方向鉸接在固定的座子 1 上，此座子固定在高爐爐皮上.轉(zhuǎn)臂 2 的另一端裝有送進(jìn)機(jī) 構(gòu) 3，借助于該傳動(dòng)機(jī)構(gòu)和鋼絲繩 4 拖動(dòng)小車 5 在工字鋼的下翼緣上移動(dòng).鉆機(jī)本體通 過(guò)可調(diào)吊桿 6 懸在小車上，它由電機(jī) 7、減速機(jī) 8 和鉆桿 5 組成.鉆桿可裝在減速機(jī)的 輸出軸上，能隨時(shí)拆裝。如圖（1-1）所示： 本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 4 頁(yè) 圖 1.1 吊掛型電動(dòng)開鐵口機(jī) 1座子 2轉(zhuǎn)臂 3送進(jìn)傳動(dòng)機(jī)構(gòu) 4鋼繩 5小車 6吊桿 7電動(dòng)機(jī) 8減速機(jī) 9鉆桿 此類開口機(jī)的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，易制造、安裝和調(diào)整，送進(jìn)機(jī)構(gòu) 3 還可以放在地面上以 減輕轉(zhuǎn)臂負(fù)荷。此類開口機(jī)使用很廣泛，但機(jī)械化程度不高，在操作上仍需人工輔助 對(duì)正后才能開鉆，更換鉆桿也需人工操作。這類開口機(jī)，在鉆開鐵口的過(guò)程中，其鉆 桿的中線與水平面間的夾角隨鉆進(jìn)深度的增大而加大，鉆頭前端在出鐵口內(nèi)形成弧形 運(yùn)動(dòng)軌跡，鉆孔質(zhì)量低。以這種設(shè)備開鐵口，勞動(dòng)強(qiáng)度大，速度慢，且不安全，曾多 次出現(xiàn)人員傷亡和生產(chǎn)事故。所以，這種開口機(jī)與現(xiàn)代化高爐生產(chǎn)發(fā)展水平是非常不 相適應(yīng)的。 總體來(lái)說(shuō)國(guó)內(nèi)先用的開鐵口機(jī)，雖然具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、造價(jià)低廉等優(yōu)點(diǎn)，但也存在 著許多的不足，主要有： a) 打出的出鐵口孔道不直不圓，內(nèi)小外大，在鐵水的浸蝕下，鐵口可能變大，容 易產(chǎn)生火噴、跑大流、出不凈等問(wèn)題。 b) 由于鉆桿受彎矩作用，有時(shí)會(huì)出現(xiàn)卡彎而不能自由退出（因是非直線孔道）鉆 開孔道對(duì)鉆桿退出不利；人工捅口勞動(dòng)強(qiáng)度大，難以完全保證爐前工的安全操 作。 c) 鉆機(jī)與吊桿為鉸接，剛性不好，工作不穩(wěn)定；有時(shí)來(lái)不及磨掉孔道中間部分的 本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 5 頁(yè) 泥料，會(huì)發(fā)生上下跳動(dòng)此時(shí)，鐵口泥套除了受切削推力外，還受上下移動(dòng)的作 用力的作用，因而對(duì)鐵口產(chǎn)生震裂、切斷，有時(shí)會(huì)造成嚴(yán)重事故。 d) 進(jìn)鉆切削不合理，所消耗的無(wú)用功率大。由圖 4 可見，該曲邊梯形的相當(dāng)一部 分面積不是鉆頭切削掉的，而是鉆進(jìn)時(shí)用鉆桿磨去的。當(dāng)開口機(jī)鉆圓形直線孔 道時(shí)，即使鉆頭不銳利，所需電動(dòng)機(jī)的功率也只是國(guó)內(nèi)現(xiàn)用開口機(jī)的 1/3--1/2。 總之，這種開口機(jī)同目前高爐生產(chǎn)要求是很不適應(yīng)的，必須改進(jìn)。 從寶鋼 1 號(hào)高爐開始，我國(guó)先后從日本、德國(guó)和英國(guó)等公司引進(jìn)了 5 種不同型號(hào) 和不同規(guī)格的開鐵口機(jī)，為我國(guó)自行設(shè)計(jì)新型開鐵口機(jī)提供了良好的條件。日本、德 國(guó)和英國(guó)的開鐵口機(jī)有一個(gè)共同的特點(diǎn)，就是結(jié)合了鉆孔式和沖擊式開鐵口機(jī)兩種功 能。能鉆能沖，是一種新型的沖鉆式開鐵口機(jī)。 開鐵口機(jī)的簡(jiǎn)易工作原理如下： 鉆機(jī)是通過(guò)懸掛裝置（內(nèi)有反正螺栓，可以調(diào)節(jié)鉆機(jī)離水平導(dǎo)軌的距離。 ）懸掛在 簡(jiǎn)易鋼梁上，一般靠人工對(duì)位。用走輪和水平導(dǎo)軌相連，并通過(guò)電動(dòng)卷?yè)P(yáng)機(jī)用鋼繩牽 引使鉆機(jī)在導(dǎo)軌限定的方向前后運(yùn)動(dòng)，用調(diào)節(jié)吊掛高度達(dá)到調(diào)節(jié)鐵口角度。 這種開鐵口機(jī)整體結(jié)構(gòu)的剛度很差，開出的鐵孔孔道是一條棗核形傾斜軌道，出 鐵過(guò)程中常被焦炭塊卡住孔道。它不能一次被鉆透，還需人工用鋼桿捅開。開鐵口機(jī) 懸掛電纜很容易被破壞，工人操作時(shí)很危險(xiǎn)。這種開鐵口機(jī)不適應(yīng)無(wú)水沖干的高硬度 爐泥，由于沒(méi)有沖打功能更無(wú)法適應(yīng)埋釬開鐵口機(jī)。 這種開鐵口機(jī)的鉆桿角度較小（090）不能充分適應(yīng)工作環(huán)境。鉆桿受力狀況不 良，鉆桿工作不平穩(wěn)，發(fā)生振動(dòng)、上下跳動(dòng)，破壞構(gòu)件。鐵口孔眼不符合標(biāo)準(zhǔn)工藝要 求，孔眼兩頭小中間大。鐵流不穩(wěn)定，先小后大。由于開口狀態(tài)不合理開口機(jī)的功率 很大，功率損失也很大?，F(xiàn)在我們對(duì)開口機(jī)分析比較，以設(shè)計(jì)出適應(yīng)我國(guó)現(xiàn)有的 3002500m3 高爐的開鐵口機(jī)。 本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 6 頁(yè) 2 幾種類型的開鐵口機(jī)方案 國(guó)內(nèi)開鐵口機(jī)主要仍是以懸掛式開口機(jī)為主，而現(xiàn)在在國(guó)內(nèi)外都有了一些新的形 式的開口機(jī)。它們主要包括兩大類： 1、鉆孔式開鐵口機(jī) 2、沖鉆式開鐵口機(jī) 下面我們就國(guó)內(nèi)外幾種開鐵口機(jī)為例，比較一下它們各自的特點(diǎn)，以便于確定自己 的方案。 2.1 SGK 型遙控全液壓開鐵口機(jī) 圖 2.1 全液壓開鐵口機(jī)示意圖 圖 2-1 是 1992 年 10 月，由首鋼機(jī)電公司制造出第一臺(tái) SGK 型遙控全液壓開鐵口 機(jī)，它采用簡(jiǎn)化的矮式剛性機(jī)構(gòu)，全液壓驅(qū)動(dòng);配備當(dāng)今世界較先進(jìn)的礦用液壓鑿巖機(jī) 作為心臟設(shè)備；并運(yùn)用先進(jìn)的無(wú)線遙控做為主要操作手段，實(shí)現(xiàn)最佳位置操作。 SGK 型遙控全液壓開鐵口機(jī)主要特點(diǎn)如下： （1） 開口能力強(qiáng)、效率高 機(jī)內(nèi)裝有沖擊功為 300J 的液壓鑿巖機(jī)，使用壓力 19Mpa，鉆孔式能力 強(qiáng)，孔型圓度好，表面光滑，本機(jī)打穿 2m 厚的高爐碳磚只需 8090s。在高 爐實(shí)際操作中，不間斷地打穿 3m 深的鐵口僅需 2min。 （2） 可靠性高 本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 7 頁(yè) 本機(jī)在結(jié)構(gòu)上盡可能使用剛性連接，去掉了過(guò)多的鉸鏈點(diǎn)，從而避免了 機(jī)構(gòu)卡孔，松動(dòng)等事故隱患，本機(jī)首創(chuàng)的鋼鉸輸油管路使得機(jī)體上不用安裝 高壓膠管，而高壓膠管在爐前高溫，明火的情況下，極易損壞或引起大火。 所以采用鋼膠輸油管路在最大程度上避免了設(shè)備著火損壞的可能性。同時(shí)， 可隨操作工人在爐前任何位置操縱開鐵口機(jī)的遙控裝置，也為盡可能安全操 作提供了可能性。 （3） 結(jié)構(gòu)新意、簡(jiǎn)單、剛性好、高度低。 SKG 型開鐵口機(jī)采用了矮式剛性結(jié)構(gòu)，并將機(jī)架安全座在單面傾斜基礎(chǔ) 上，可放置于 1.7m1.8m 高的風(fēng)口平臺(tái)下與其他形式的開鐵口機(jī)相比，對(duì)鐵 口方式是靠回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)一次對(duì)位，取消了壓下機(jī)構(gòu)，所以減少了鉸接點(diǎn)，增加 了機(jī)體的剛度，又省掉了對(duì)位油缸（氣缸）等元件。從而簡(jiǎn)化了機(jī)構(gòu)，開鐵 口機(jī)由于基礎(chǔ)對(duì)鉆孔機(jī)的反作用力，使得本開鐵口機(jī)省掉了對(duì)前端的掛鉤裝 置，沒(méi)有掛鉤動(dòng)作，最大限度簡(jiǎn)化了機(jī)體，消除了工人無(wú)操作的可能性。 （4） 本機(jī)機(jī)構(gòu)剛度強(qiáng)， 回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)臂為人字形梁與調(diào)用板構(gòu)成的穩(wěn)定的三角形結(jié)構(gòu)，提 高了機(jī)體的剛度，能有效防止大梁及鉆進(jìn)機(jī)構(gòu)受熱變形，保證了打孔質(zhì)量， 本機(jī)采用的調(diào)角形式，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單調(diào)角準(zhǔn)確，并對(duì)整體高度影響較小。 本機(jī)在鉆進(jìn)機(jī)構(gòu)前端設(shè)有前端固定裝置。結(jié)合斜基礎(chǔ)的特點(diǎn)，前端設(shè)有 彈簧式壓觸頭靠回轉(zhuǎn)油缸的壓緊力于高爐爐皮上支座頂座，減小了機(jī)體在開 口時(shí)引起的顫動(dòng)，從而保證了開口質(zhì)量。 （5） 液壓系統(tǒng)完善，可靠 SGK 型開鐵口機(jī)的所有功能動(dòng)作全部為液壓傳動(dòng)，并具有多種自動(dòng)及防 護(hù)功能其主要特點(diǎn)如下： a) 在開鐵口機(jī)多路系統(tǒng)，同時(shí)驅(qū)動(dòng)并保證各自獨(dú)立的條件下，通過(guò)采用 組合油路和選擇雙聯(lián)恒功率變量泵，將最佳 P-Q 曲線調(diào)定，以及優(yōu)化 的備用方式，使整個(gè)泵流系統(tǒng)簡(jiǎn)化、功率較底，完全可靠。 b) 在高爐冶金設(shè)備上采用多路手動(dòng)先導(dǎo)閥，使鑿巖機(jī)上的沖擊轉(zhuǎn)釬兩個(gè) 動(dòng)作由一個(gè)手柄完成，依手柄的特定角度，實(shí)現(xiàn)沖擊、正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)等 動(dòng)作。所以將沖擊轉(zhuǎn)釬操作合二為一。更為重要的是由于沖擊，轉(zhuǎn)釬 本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 8 頁(yè) 和鉆進(jìn)小車的前進(jìn)，后退是開口機(jī)操作必備的三個(gè)動(dòng)作，從而實(shí)現(xiàn)了 由一個(gè)操作工人便可完全可靠地完成全部開口工作。 另外，由于動(dòng)作先導(dǎo)閥的比例減壓結(jié)構(gòu)操作起來(lái)手感好，使動(dòng)作 十分平穩(wěn)。 c) 采用與手動(dòng)先導(dǎo)閥配合使用的大通經(jīng)多路液動(dòng)換向閥這些組合元件被 廣泛應(yīng)用于工程機(jī)械中，使用可靠，抗污染能力強(qiáng)。動(dòng)作十分平穩(wěn)， 其中位回油 機(jī)能使系數(shù)效率提高，防止油液升溫，鑒于鉆進(jìn)小車 的進(jìn)退馬達(dá)臂回轉(zhuǎn)沒(méi)有同時(shí)動(dòng)作的可能系統(tǒng)中采用了兩路、多路換向 閥，以減小體積、簡(jiǎn)化油路。 （6） 液壓系統(tǒng)中還設(shè)有以下功能 a)自動(dòng)退桿功能防止鉆透鐵口后，操作工人不能及時(shí)反映而燒毀設(shè)備。 b)防擊打，當(dāng)桿頭末頂?shù)綘t門時(shí)，鑿巖機(jī)低壓擊打防止鑿巖機(jī)受損。 c)卡桿報(bào)警功能。 d)鉆進(jìn)小車快速退回的自動(dòng)緩沖功能。 e)遙控系統(tǒng)先進(jìn)合理。 f) 首次將 PCM 調(diào)頻編碼技術(shù)應(yīng)用于高爐前，體積小，抗干擾能力強(qiáng)，耗電 少，給操作帶來(lái)極大方便。 （7） SGK 型開鐵口機(jī)的研制成功，將給未來(lái)大型高爐用的開鐵口機(jī)需要引進(jìn)的 歷史，其先進(jìn)的結(jié)構(gòu)和控制方式，將會(huì)是現(xiàn)代化高爐設(shè)備的發(fā)展方向，造價(jià) 低廉，維護(hù)方便，零配件供貨及時(shí)等優(yōu)點(diǎn)，是進(jìn)口設(shè)備無(wú)法比擬的，目前已 完成該型開鐵口機(jī)的規(guī)范化標(biāo)準(zhǔn)工作的，開發(fā)出適用于 500m34000m3 高爐 及不同工藝要求不同的格式 SGK 型開鐵口機(jī)。 2.2 日制全氣動(dòng)開鐵口機(jī) 圖 2.2 是日本岡崎公司制造的懸掛式全氣動(dòng)開鐵口機(jī)，用于寶鋼的 3 座高爐， 其主要結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是： 1）懸臂梁的支承固定在高爐框架上，與液壓泥炮布置在主鐵溝的同一側(cè)。 2）開口機(jī)在非工作位置時(shí)，鉆機(jī)的走行軌道梁提升到最高位置，不影響爐前 工人的操作和其他爐前設(shè)備的布置，軌道梁的升降是通過(guò)氣缸和桿機(jī)構(gòu)來(lái) 本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 9 頁(yè) 實(shí)現(xiàn)。 3）鉆機(jī)具有旋轉(zhuǎn)鉆削和正向、逆向沖打機(jī)構(gòu)。開鐵口時(shí)，可利用逆向沖打機(jī) 構(gòu)將埋入的鋼釬從出鐵口拔出。 4）鉆機(jī)送進(jìn)來(lái)的采用氣動(dòng)馬達(dá)和鏈條傳動(dòng)。 5）走行軌道梁的前端裝有貓鉤，開鐵口機(jī)到達(dá)開口位置時(shí)貓鉤在出鐵口框架 上，以定位承受鉆削反力。 6）走行軌道梁上還有保持其最高位置時(shí)貓鉤而不自行下降的安全鉤，由單獨(dú) 的氣缸進(jìn)行摘鉤， 圖 2.2 日制全氣動(dòng)開鐵口機(jī) 1導(dǎo)向軌梁 2起吊架 3氣缸 4送進(jìn)機(jī)構(gòu) 5鉆沖機(jī)構(gòu) 6回轉(zhuǎn)臂 7調(diào)整桿 使用過(guò)程中出現(xiàn)的主要問(wèn)題是埋釬后開鐵口機(jī)必須長(zhǎng)期停留在主鐵溝上受高溫烘 烤，設(shè)備的潤(rùn)滑較為困難。管路中的軟管較多，易燒壞，這些問(wèn)題在寶鋼 2#和 3#高爐 的開口機(jī)上已得到改進(jìn)。 本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 10 頁(yè) 2.3 雙梁雙桿式三用開鐵口機(jī) 1）傾角變化機(jī)構(gòu)由孔板和螺紋組成，可將鉆機(jī)置于指定的傾角位置，傾角變化范 圍為 717。 2）鎖機(jī)機(jī)構(gòu)由固定在爐臂上的鉤座和安裝在平面梁前部的定位掛鉤等組成。保證 開口機(jī)準(zhǔn)確地定位使開口機(jī)順利打開鐵口，可靠到進(jìn)行。鉤座上設(shè)有復(fù)位彈簧， 使鉤座可以在捅口固定。掛鉤脫離鉤座后自動(dòng)復(fù)位，保證下次鉆孔時(shí)掛鉤與鉤 座定位。 3）鉆機(jī)由鉆具，園柱齒輪，減速器，電機(jī)組成。安裝在鉆機(jī)運(yùn)行小車上減速器輸 出軸為空心軸，可以鼓入壓縮空氣通過(guò)空的鉆桿進(jìn)入鉆頭，以便在鉆孔時(shí)，即 可冷卻鉆頭又可吹掃出鉆孔泥屑。 4）鉆機(jī)和捅機(jī)運(yùn)行機(jī)構(gòu)的電氣控制系統(tǒng)保證連鎖即鉆機(jī)與捅機(jī)只有一個(gè)能處于工 作狀態(tài)防止誤操作而導(dǎo)致的鉆機(jī)與捅機(jī)相互干涉而損壞設(shè)備。 2.4 國(guó)產(chǎn)電振打開鐵口機(jī) 1）此機(jī)是在原蘇聯(lián)的全電動(dòng)開鐵口機(jī)整體結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)上將其鉆削機(jī)構(gòu)進(jìn)行改造，使 原有的開鐵口機(jī)的鉆削功能擴(kuò)展為不僅鉆削且能沖打。同時(shí)在進(jìn)給梁上增加一 貓鉤裝置，使其更進(jìn)一步增強(qiáng)了其振打效果。 2）整體結(jié)構(gòu)緊湊，占地面積小，占用空間小可以在現(xiàn)有 300m3 500m3 高爐很小的 爐前區(qū)域內(nèi)放置，減小了設(shè)備占空間對(duì)爐前操作的影響。 3）整體結(jié)構(gòu)剛度大，鉆削缺口可以實(shí)現(xiàn)精度較高的圓柱形鐵水通道，保證出鐵水 暢通穩(wěn)定。 4）與其它形式開鐵口機(jī)比較的特點(diǎn) a) 由于采用電動(dòng)實(shí)現(xiàn)振打動(dòng)能，現(xiàn)有爐前設(shè)施不需要多大改動(dòng)就能實(shí)現(xiàn)沖打開 口的功能，并具備了導(dǎo)向“全棒法”開鐵口的功能。 b) 與其它有沖打功能的開鐵口機(jī)比較，無(wú)須建立專用空壓機(jī)站或其它特殊設(shè)施 可節(jié)省改造投資。 c) 沖鉆機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)單，體積小，重量輕，便于維護(hù)裝卸可以根據(jù)習(xí)慣安裝在其它形 式的開鐵口機(jī)上實(shí)現(xiàn)振動(dòng)鉆削開鐵口。 d) 在鉆沖機(jī)構(gòu)中增加了一個(gè)防止堵喳的裝置，使沖鉆機(jī)構(gòu)的使用壽命和現(xiàn)場(chǎng)維 本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 11 頁(yè) 護(hù)工作得到了提高和簡(jiǎn)化。 圖 2.3 國(guó)產(chǎn)電振打開鐵口機(jī) 1回轉(zhuǎn)臂 2送進(jìn)傳動(dòng)軸 3回轉(zhuǎn)圓筒 4渦輪蝸桿減速器 5差動(dòng)減速器 6回轉(zhuǎn)電機(jī) 7圓柱輪減速器 8聯(lián)軸器 9送進(jìn)電器 10四桿機(jī)構(gòu) 11調(diào)傾角彎板 12主動(dòng)鏈輪 13導(dǎo)向軌梁 14鉆沖機(jī)構(gòu) 15貓鉤裝置 以上所介紹的幾種開口機(jī)的比較具有典型的代表性，它們各有優(yōu)點(diǎn)，而其實(shí)上又 都存在著一定的缺點(diǎn)，經(jīng)過(guò)幾方面的比較以及經(jīng)濟(jì)上的考慮，我們?cè)O(shè)計(jì)了一種帶斜梁 的沖鉆式開鐵口機(jī)。關(guān)于其結(jié)構(gòu)的考慮及其它設(shè)計(jì)問(wèn)題在以后將陸續(xù)提到，就我國(guó)目 前而言，新建或改建高爐容積大小，投資規(guī)模和裝備水平方面差別很大，目前還沒(méi)有 一種較為成熟的國(guó)產(chǎn)開鐵口機(jī)用于不同容積的高爐特別是大型高爐，因此進(jìn)行各種傳 動(dòng)形式，各種結(jié)構(gòu)特點(diǎn)的開鐵口機(jī)的研制都是必要的，就國(guó)外開鐵口機(jī)的研制都是必 要的，就國(guó)外開鐵口機(jī)的發(fā)展方向和國(guó)內(nèi)近幾年工作研究來(lái)看，研制工作的重點(diǎn)，應(yīng) 實(shí)現(xiàn)以下幾個(gè)方面的要求： 1）要求開鐵口機(jī)結(jié)構(gòu)緊湊，所占空間小。 本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 12 頁(yè) 2）要求開鐵口機(jī)具備足夠的強(qiáng)度和剛度，以保證設(shè)備開鐵口成較高精度的直圓柱 通道。 3）開鐵口機(jī)應(yīng)同時(shí)具有鉆削和沖打的功能，才能適應(yīng)使用無(wú)水泥炮時(shí)的開鐵口能 力的要求。 4）開鐵口機(jī)除了正向沖打外，還應(yīng)具有逆向沖打的功能。 5）在不斷完善開鐵口機(jī)結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，應(yīng)考慮配備能夠檢測(cè)開鐵口深度的檢測(cè)裝 置。 2.5 此設(shè)計(jì)方案的特點(diǎn) 2.5.1 方案的綜合比較與確定 由于效率低，工作環(huán)境差，浪費(fèi)等問(wèn)題的存在，現(xiàn)有的開鐵口機(jī)急需引進(jìn)一些先 進(jìn)的技術(shù)進(jìn)行改進(jìn)。此設(shè)計(jì)方案在進(jìn)行多方面的考察研究的基礎(chǔ)上，從實(shí)際出發(fā)利用 了一些原有的設(shè)備并且增加一些關(guān)鍵的能改善性能的結(jié)構(gòu)，達(dá)到了提高效率、提高自 動(dòng)化程度、節(jié)約附屬用品等目的。 從實(shí)用、價(jià)格低、又能提高效率等方面考慮，引進(jìn)國(guó)外最先進(jìn)設(shè)備或采用國(guó)內(nèi)最 先進(jìn)的全液壓設(shè)備需要大量資金，這樣的一次性投入雖然效果好但過(guò)于昂貴，并且也 不必要，為此，我們嘗試性把鑿巖機(jī)應(yīng)用到開鐵口機(jī)，增加斜梁小車軌道，加設(shè)鏈傳 動(dòng)，達(dá)到了實(shí)用又廉價(jià)的特點(diǎn)。 本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 13 頁(yè) 2.5.2 開口機(jī)小車運(yùn)行軌道的改進(jìn) 從現(xiàn)狀分析我們知道現(xiàn)有的開鐵口機(jī)最為突出的缺點(diǎn)便是受力狀況存在別勁的問(wèn) 題。開鐵口時(shí)，生產(chǎn)操作人員先開動(dòng)水平擺動(dòng)軌道，使其擺動(dòng)到鐵鉤的上面，同時(shí)生 產(chǎn)人員將鉆桿抬進(jìn)鐵鉤對(duì)正出鐵口，開動(dòng)運(yùn)行小車將其插到鐵口上，然后開始鉆，隨 著鉆進(jìn)深度的增加，開口即鉆桿的沒(méi)鉆進(jìn)部分就逐漸縮短。如圖所示： 圖 2.4 鉆頭軌跡示意圖 1 機(jī)體 2 鉆桿 3 出鐵口孔道 4 鐵口泥包 5 爐墻渣皮 6 爐墻 然而小車卻要總保持在軌道上作水平移動(dòng)，而懸掛小車的鏈條又不能隨便增大， 并且懸掛鏈魚鉛垂線的夾角 又不能太小，要是小于鉆角的傾角 便失去了鉆進(jìn)的力 量，所以隨著鉆進(jìn)深度的增加懸掛鏈開口機(jī)的后部便漸漸抬起，以補(bǔ)償沒(méi)鉆進(jìn)鉆桿逐 漸縮短的垂直分量（把鉆桿沿傾斜方向的鉆進(jìn)量看成是水平分量的合成量） 。鉆桿后部 的抬起就使鉆桿在鉆進(jìn)過(guò)程中還要發(fā)生擺動(dòng)，而由于鐵口的堅(jiān)硬限制了鉆桿的擺動(dòng)量， 便產(chǎn)生鉆桿別勁現(xiàn)象，甚至使鉆桿別彎。增加鉆進(jìn)的困難從圖中還可以看出這種現(xiàn)象 隨著鉆進(jìn)深度的增加而加劇。由于無(wú)水泥炮的使用及鐵口深度的增加、出鐵次數(shù)的增 多，這種別勁現(xiàn)象就更加嚴(yán)重，開口機(jī)受力分析如圖： 本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 14 頁(yè) 圖 2.5 改進(jìn)前受力分析 Q鏈條牽引力 PQ 的進(jìn)鉆分力 NQ 的垂直方向的進(jìn)鉆分力 e偏心距 M1動(dòng)力扭矩 Mt-阻力扭矩 S進(jìn)鉆阻力 F鐵口別勁合力 R鉆孔深處別勁合力 圖中 為懸掛式開口機(jī)的鏈條對(duì)開口機(jī)的牽引力，它可分解為鉆桿方向的鉆進(jìn)分 量 、垂直鉆桿方向的分力 ，由于牽引力所處的方向，進(jìn)鉆的有效推力 不太大，P P 無(wú)鉆進(jìn)作用的分力 卻很大，因而產(chǎn)生的鐵口對(duì)鉆桿的反作用力 和鐵口深處的反作NF 用力 ，造成鉆桿別勁分力 和它引起的反作用力 ， 和進(jìn)鉆推力 的偏心壓縮R R （偏心距為 ）卻有使鉆桿彎曲的作用，而且 、 、 的同時(shí)作用也產(chǎn)生磨擦力，e FP 使進(jìn)鉆受阻， 是鉆桿所受的扭矩，鉆桿的主要作用是向鉆頭傳遞扭矩?？偟目磥?lái)，M 鉆桿受的是彎扭聯(lián)合的作用，因此需要的強(qiáng)度要高。對(duì)此本設(shè)計(jì)增設(shè)的斜梁設(shè)計(jì)方案， 能解決此問(wèn)題。其斜梁傾角與鐵口的角度相一致。具有可進(jìn)行角度調(diào)整裝置與水平吊 梁的連接，軌道可升降，開鐵口始終可隨意升降。軌道可在 各種傾角內(nèi)變化。17 斜梁不工作時(shí)可有卷?yè)P(yáng)機(jī)構(gòu)將斜梁開口機(jī)前端升起。小車軌道可在卷?yè)P(yáng)機(jī)構(gòu)控制下通 過(guò)軌道與水平吊梁的伸縮連接達(dá)到可升降的目的。 2.5.3 開口機(jī)增設(shè)的鑿巖機(jī) 由于無(wú)水泥炮的使用使得開鐵口變得堅(jiān)硬，于是選用了礦石開采用鑿巖機(jī)增加開 口能力。鑿巖機(jī)分為氣動(dòng)鑿巖機(jī)、液壓鑿巖機(jī)、電動(dòng)鑿巖機(jī)和內(nèi)燃鑿巖機(jī)等幾種。根 本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 15 頁(yè) 據(jù)開鐵口的技術(shù)要求和工作環(huán)境，選用了氣動(dòng)鑿巖機(jī)。氣動(dòng)鑿巖機(jī)適用于任何硬度的 巖石，主要的優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，重量較輕，工作安全可靠，操作維修方便，氣源來(lái)源 多。氣動(dòng)鑿巖機(jī)因以壓縮空氣為動(dòng)力，因此能量利用效率低，設(shè)備使用費(fèi)用高?？傊?開口機(jī)中使用鑿巖機(jī)使得開鐵口的效率大大提高。 2.5.4 定位準(zhǔn)確 為保證開口機(jī)準(zhǔn)確的定位、使開鐵口工作順利可靠的進(jìn)行，在爐壁上和開鐵口機(jī) 上設(shè)計(jì)安裝了定位掛鉤及鉤座。使得開口機(jī)的準(zhǔn)確定位有了保障。 2.5.5 小車的傳動(dòng)方式 行走小車使用氣動(dòng)馬達(dá)帶動(dòng)下的鏈傳動(dòng)，在斜梁上加上鏈輪使小車傳動(dòng)平穩(wěn)可靠、 推進(jìn)力加大。這使快速準(zhǔn)確的打開鐵口提供了可靠的傳動(dòng)環(huán)境。鏈傳動(dòng)選用了雙排滾 子鏈，它的強(qiáng)度大、準(zhǔn)確可靠。兩臉輪之間加設(shè)張緊裝置，這些使工人避免了靠近開 鐵口操作，減少了危險(xiǎn)。 2.5.6 卷?yè)P(yáng)吊起裝置 增加了卷?yè)P(yáng)吊起裝置使調(diào)整斜梁的傾角與鐵口的傾角一致，又可以在開鐵口機(jī)閑 暇時(shí)被吊起來(lái)，節(jié)省了空間，并可防止斜梁長(zhǎng)期處于高溫下。 綜合以上各點(diǎn)，改進(jìn)后的設(shè)備，小車運(yùn)行軌道傾斜角度與鐵口的傾角一致，所以 能鉆出角度準(zhǔn)確的鐵口，并且由于軌道的傾斜角度可調(diào)整。因此可根據(jù)煉鐵生產(chǎn)工藝 各個(gè)不同爐齡時(shí)期的要求開出不同角度的鐵口。從開口機(jī)受力分析中，可看出開鐵口 機(jī)鉆桿的受力情況得到了較好的改善，從根本上消除了鉆桿別勁的現(xiàn)象。既消除了牽 引力在垂直于鉆桿方向的分力。因此不存在鐵口深處的別力，鉆進(jìn)的推動(dòng)力就等于小 車的牽引力，鉆桿除受力 P 的偏心壓縮引起的彎矩外不再受其他彎矩的作用。由于開 口機(jī)的擺動(dòng)對(duì)位、升降、進(jìn)退及開停鉆都有電鈕操縱。鉆桿再不必由人抬進(jìn)抬出，方 便了生產(chǎn)工人又安全可靠。與現(xiàn)有的開鐵口機(jī)相比可減少鉆桿，法蘭及接頭等各種件 的消耗，降低各設(shè)備維修量。 其改進(jìn)后的受力分析圖如下： 本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 16 頁(yè) 圖 2.6 改進(jìn)后的受力分析 Q小車牽引力 P進(jìn)鉆力 e偏心距 M1動(dòng)力扭矩 Mt-阻力扭矩 S進(jìn)鉆阻力 本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 17 頁(yè) 3 設(shè)計(jì)計(jì)算 3.1 鉆頭設(shè)計(jì) 3.1.1 鉆頭設(shè)計(jì) 鉆頭為硬制合金材料。 1）鉆頭直徑 由鐵口直徑?jīng)Q定，在我國(guó)已經(jīng)系列化。 參照目前國(guó)內(nèi)鉆頭直徑選擇鉆頭直徑。 mD80 2）鉆頭長(zhǎng)度 鉆頭長(zhǎng)度與鉆頭直徑之比為長(zhǎng)徑比。 （3.1）li 式中： 長(zhǎng)徑比；i 鉆頭直徑；l 鉆頭直徑；D 長(zhǎng)徑比 ，一般 取 2.32.7。ii 既： 7.23Dllm216840).( 取 l5 3）鉆尾直徑 鉆尾直徑和鉆頭直徑的比值叫鉆頭斷面比。 （3.2）dDj 式中： 本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 18 頁(yè) 斷面比；j 鉆尾直徑；d 值一般取值約為 。j 1.27 既： .dDj m47381.270.1 鉆尾與鉆頭螺母連接于一起，所以鉆尾設(shè)計(jì)成 M42 的螺紋型。 取 （參考現(xiàn)用鉆頭）md42 3.1.2 鑿巖機(jī)的選擇和送進(jìn)馬達(dá)的校核 （一）鉆頭 ，轉(zhuǎn)速 開口深度 ，采用硬質(zhì)合金鉆頭。D80in/250rm5.3 鉆頭尺寸如下： 鉆頭直徑： ；D8 鉆尾直徑： ；d42 刀片個(gè)數(shù)： ；z 鐵口碳素料： ；2/5.1mkgc 鉆頭推進(jìn)速度： ；inVn 鉆頭切割深度： ；rzh/250 切割面積： ；182mDs 鉆頭角速度： ；srn/2.63014. 計(jì)算結(jié)果如下表 3.1： 本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 19 頁(yè) 設(shè)主刃外圍磨損寬度： mC1 1.0 1.5 2.0 主刃磨損端面積： 22sin4)(DS21.9 32.85 43.8 副刃磨損端面積： 212i 13.43 20.15 26.86 合計(jì)磨損端面積： m35.33 53 70.66 主刃磨損端面的壓力： 2sin14 22cmDCPkg32.68 49.0 65.34 副刃磨損端面的壓力： si12cmk 9.57 14.36 19.15 主刃磨損端面摩擦力： uPF2g16.34 24.5 32.67 副刃磨損端面摩擦力： k4.78 7.18 9.57 主切削力： 11SKPcm22.93 34.40 45.86 主切削力產(chǎn)生的摩擦力： uPF1kg11.47 17.2 22.93 軸向總推進(jìn)力： z)2sinsi(21165.7 248.5 369.7 主切削主力矩： ZDM4k1.91 2.752 3.67 主刃摩擦力矩： zRFS22mg 1.14 1.72 2.29 副刃摩擦力矩： k0.33 0.50 0.67 總阻力矩： kg 3.38 4.97 6.63 不均勻系數(shù)： 1.15 1.15 1.15 傳動(dòng)機(jī)械效率： 0.9 0.9 0.9 需要功率 1.11 1.63 2.18 表 3.1 鉆頭參數(shù) 本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 20 頁(yè) 由表 3.1 可知，所需扭矩應(yīng)為 6.63 ，需要鉆孔深度 3.5 ，鉆頭直徑 80 。mkg mm 所以，根據(jù)所需選擇鑿巖機(jī)為 YGZ90 型，其技術(shù)參數(shù)如下表： 型號(hào) YGZ90 釬桿回轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)形式 雙向外回轉(zhuǎn)可調(diào)轉(zhuǎn)數(shù) 配氣機(jī)構(gòu)形式 無(wú)閥 機(jī)重（kg） 90 氣缸直徑（mm） 125 活塞行程（mm） 60 活塞重量（kg ） 7 使用氣壓（kg/cm 2） 57 使用水壓（kg/cm 2） 46 沖擊頻率（次/分） 19002000 沖擊力（ ）mkg 200 扭矩（ ） 110120 耗氣量（ ）in/3 11 使用 氣壓 為 5kg/cm2 時(shí) 釬桿轉(zhuǎn)數(shù)（ ）r0250 鉆孔直徑（mm） 5080 鉆孔深度（m） 30 釬尾規(guī)格（mm） 9742 氣管內(nèi)徑（mm） 沖 38 回 25 水管內(nèi)徑（mm） 19 外型尺寸（mm） 3057 表 3.2 鉆頭技術(shù)參數(shù) 注：壓縮空氣中霧化油是氣動(dòng)鑿巖機(jī)連續(xù)潤(rùn)滑的主要來(lái)源。 （二）送進(jìn)馬達(dá)的選擇： 送進(jìn)馬達(dá)的主要作用是推動(dòng)鉆機(jī)向前并使之對(duì)壓鉆體有一定的壓靠力。 由第一個(gè)表可知： 本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 21 頁(yè) 軸向總推進(jìn)力： NkgP3697/107.369max 在后面得出的鏈輪直徑： md2.4 故減速器軸所輸出的力矩應(yīng)為： NPM.517.03692 則： KWnN3.024.5 查文獻(xiàn)8得減速機(jī)效率： 89. 則所需要的馬達(dá)功率： KWNP54.189.037 而所選馬達(dá) ，所以符合要求。K8.5 本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 22 頁(yè) 3.2 鏈及鏈輪 3.2.1 鏈 初設(shè)鏈輪直徑為 150 m 1、鏈的運(yùn)行速度 sminr /09.650214.362 由于鏈速 所以應(yīng)按低速鏈靜強(qiáng)度校核。sm/. 查得公式： 84inFKQSA 2、查文獻(xiàn)8得 3.1 而 NPFt 410.29.00 NKQAt 444min 1096.2108..3)8()84( 根據(jù)機(jī)械設(shè)計(jì)表，選擇鏈為 24A 雙排滾子鏈。 其 適合所要求靜強(qiáng)度，主要幾何尺寸如下：N2910inP.38mPt87.4md1b251b46.523.96h3 3.2.2 鏈輪主要幾何尺寸計(jì)算 （一）大鏈輪 1、確定齒數(shù) 根據(jù)公式 可得zPd180sin 本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 23 頁(yè)23.150.8arcsinrsi180dPz 取 2z 2、精確計(jì)算主要幾何尺寸 分度圓直徑： mzPd2.14780sin.31si 齒頂圓直徑： 1max25.dd 23.8147 9.1min)6(dPzda 23..82.147 890)cot5.(zPda 120413 m7.62 齒根圓直徑： mdf 97.1243..14 齒側(cè)凸緣： 6.0.802hzctgPg 7.3411.3 m780 齒寬：由 P.2mbf 45.23.93.11 本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 24 頁(yè)mbfPft 32.745.8.12 f 8327ra .10.4.mbfB24.7542 取 m7 齒側(cè)半徑： Prx1.38 圖 3.1 鏈輪尺寸 齒溝圓弧半徑： 05.2.011dr 3 m. 齒溝半角： 50126052z 工作段圓弧中心 坐標(biāo)：o mdM62.13sin3.8sin8.01 T450co2.c 工作段圓弧半徑： .35.12r 0 m.9 本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 25 頁(yè) 工作段圓弧中心角： 3.125681z 齒頂圓弧中心 的坐標(biāo)：3o mzdW9.710cos.30cs.1 V482in.8in 齒形半角： 7.126472z 齒頂圓弧半徑： 05.)3cos80s3.(13 dr 05.)321s. m6. 工作段直線部分長(zhǎng)度： )sin8.02si3.1(dbc )3.1i.7 7. 點(diǎn)至齒溝圓弧中心連線的距離：e)21(10drP )2.473.38 m120123).(PdrH 22)1.38.(6. m30.1 本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 26 頁(yè) 圖 3.2 三圓弧一直線型鏈輪 （二）小鏈輪對(duì)應(yīng)尺寸計(jì)算 、根據(jù)需要選擇小鏈輪齒數(shù) 9z 、精確計(jì)算小鏈輪的主要幾何尺寸 分度圓直徑： mzPd4.1980sin.31si 齒頂圓直徑： 1max25.dPd 05.93841 97.31min)6(dPzda 05.9.384.1 725)0cot.(zPda 本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 27 頁(yè) )9180cot54.(138 m2 故取 da 齒根圓直徑： mf 35.920.14176..8hzctgPdg .89.3 m572 齒寬： mbf 72.105.93.9.011 fPt 642ra 4.8.. mbfB2.91522 取 m7 齒溝圓弧半徑： 05.2.011dr 9 m6. 齒溝半角： 3.48052z 工作段圓弧中心 坐標(biāo)：o mdM38.1.sin0.192sin8.01 T 04co5.c 工作段圓弧半徑： .3.12r 本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 28 頁(yè) 05..193025. m864 工作段圓弧中心角： 78.16z 齒頂圓弧中心 的坐標(biāo)：3o mzdW2.390cos5.3180cs.1V4781in.in 齒形半角： 8.96472z 齒頂圓弧半徑： 05.)321cos02s3.1(3 dr 05.)32178s..5 m4. 工作段直線部分長(zhǎng)度： )sin.02si3.1(dbc )78.1i.8959 4. 點(diǎn)至齒溝圓弧中心連線的距離：e)21(10drP )4.0596.38 m22013).(PdrH 22).385.9(45. m.1 本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 29 頁(yè) 3.3 小車的校核計(jì)算 3.3.1 車輪最大輪壓 1）小車質(zhì)量取一個(gè)估計(jì)值 NgkGc40 起重量 Q7Pc 183)70(61)(max 車輪最小輪壓（即無(wú)起重重量時(shí)）： NGc461in 2）初選小車車輪 當(dāng)運(yùn)行速度小于 時(shí)min/06.175.4cGQ 工作級(jí)別為中級(jí)時(shí)，車輪直徑 由車輪直徑系列，初步選擇車輪直mDc250 徑為 mDc136 3）強(qiáng)度驗(yàn)算 按車輪與軌道為線接觸和點(diǎn)接觸兩種情況驗(yàn)算車輪接觸強(qiáng)度。 NPc 142367180232minax 車輪材料選擇 ZG340-60,材料參數(shù)為：asMp40abp60 線接觸局部擠壓強(qiáng)度： （3.3）211ckPcc 式中： 許用線接觸應(yīng)力系數(shù)（ ） ，由表查得 ；1k 2/mN61k 車輪與軌道有效接觸長(zhǎng)度，取 40 本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 30 頁(yè) 轉(zhuǎn)數(shù)系數(shù)，由表查得車輪轉(zhuǎn)速 時(shí)，1c rpmDvnc 7.1036.49096.01c 工作級(jí)別系數(shù)查得當(dāng)為 M5 級(jí)時(shí)2 121cpkPcc96.0436cN8 故符合要求。cP 4）點(diǎn)接觸局部擠壓強(qiáng)度 （3.4）212cmRkc 式中： 許用點(diǎn)接觸應(yīng)力常數(shù)（ ） ，由表查得 ；2k 2/N3.02k 曲率半徑，車輪與軌道曲率半徑中的大值；R 由 比值所確定的系數(shù)。 查得 ；mr 74.0685Rr47.mmcmkPc .8196..132.2212 車輪 ；Dr681 軌道曲率半徑 ；m502 故取 R ，故符合要求。cP 所選小車車輪直徑 D136 3.3.2 運(yùn)行阻力計(jì)算 摩擦阻力矩 mM （3.5）)2)(dkGQc 式中： 本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 31 頁(yè) 摩擦阻力矩；mM 軸承內(nèi)外徑平均值；d 由所選軸承型號(hào)為 205，軸承內(nèi)外徑平均值 ；md5.382 滾動(dòng)軸承摩擦系數(shù)；k 查文獻(xiàn)8得 ；05.k 軸承摩擦系數(shù)； 查文獻(xiàn)8得 ；2. 附加阻力系數(shù)； 查文獻(xiàn)8得 ，0. 代入公式得運(yùn)行阻力： mNMm 47.192)0385.205.(1)47( 運(yùn)行摩擦阻力： DMPm86213.0479 當(dāng)無(wú)載時(shí)： mNdkGMcm 08.72)035.05.(14)2(NDMPm14236.87 本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 32 頁(yè) 3.4 梁的校核 1）由于作用在梁上的所有力都基本上作用于縱向?qū)ΨQ平面內(nèi)的一條曲線上，所以我們 可以把這種彎曲歸為平面彎曲，以便簡(jiǎn)化驗(yàn)算。 其受力狀況如下圖： ABCDER1P12R2 圖 3.3 梁的受力 已知： ，NP98019602 求：反力 、 。R 由 Y 因此 2121P 由 0M 因此 54047211 R 得到 ，N89862 則可得如圖 3.4 的彎矩圖： 本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 33 頁(yè)ABCDER1P1 P2R2ABCDE5264 162M(Nm) 圖 3.4 梁的受力分析 2）強(qiáng)度校核 a) 彎曲校核 彎曲正應(yīng)力計(jì)算公式： （3.6）zIMY 式中： 本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 34 頁(yè) 正應(yīng)力 該截面上