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)動方式1.2 本課題國內(nèi)外研究的歷史和現(xiàn)狀鋼鐵工業(yè)作為國民經(jīng)濟支出產(chǎn)業(yè)，對國民經(jīng)濟建設發(fā)展做出了突出的貢獻。鋼鐵工業(yè)對于國家的重要性不言而喻。隨著我國市場經(jīng)濟的不斷發(fā)展，用戶對鋼材質(zhì)量提出了越來越高的要求。為了更好地適應這種要求，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)品競爭力的重要保證。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非常重要的工藝措施，國內(nèi)外新上的連鑄機鋼包旋轉(zhuǎn)塔，都設計有鋼包加蓋裝置，加蓋設備都固定在旋轉(zhuǎn)塔上，與旋轉(zhuǎn)塔成為一個整體，設備較為龐大，設備重量也比較大。轉(zhuǎn)爐擴容后，鋼包旋轉(zhuǎn)塔現(xiàn)已是超負荷運行了，為此對大臂進行了專門加固處理，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，勢必增加旋轉(zhuǎn)塔的負荷，為此，首先對大臂受力進行分析，根據(jù)原設計，旋轉(zhuǎn)塔大臂能同時承受兩個120t的鋼包，即單邊承重120t，兩邊共承重240t。實際上這種狀況在生產(chǎn)過程中是不可能出現(xiàn)的，因為在生產(chǎn)開始時，首罐鋼水和結束時最后一罐鋼水，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下一罐鋼水才到旋轉(zhuǎn)塔上，這時旋轉(zhuǎn)塔兩邊，一邊是重罐，另一邊則是空罐。在設計加蓋裝置時，可將其設計為移動式。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分別向兩端移動。坐重罐時，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，不超原設計負荷，完全能保證大臂在原設計的負荷條件下安全運行。且小車永遠是在坐重罐時大臂接收臂的另一端，這樣還可以平衡掉部分坐重罐時的負載，關于回轉(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大臂單邊受力負載過大而造成的。移動式加蓋裝置的自重在坐罐時可平衡掉部分坐重罐時的負載，有利于改善回轉(zhuǎn)支承的受力狀況?；谝陨戏治稣J為：在直臂式鋼包旋轉(zhuǎn)塔上設計一臺移動式加蓋裝置的設想完全可行。合理的工藝過程，直接影響產(chǎn)品的質(zhì)量和產(chǎn)量；然而，新設備是實現(xiàn)新工藝的可靠保證，新工藝的研究要考慮新設備實現(xiàn)的可能性。因此，脫離工藝談設備，或者脫離設備制定不切實際的工藝，都無濟于事。同時還要做些體現(xiàn)人性化設計的工作、重視輔助工序和自動化以減輕工人的勞動強度。這些輔助工序機械化、自動化、智能化，對生產(chǎn)具有重大意義，同時又能取得巨大經(jīng)濟效益。21.3 課題研究的目的、意義1.3.1 本課題的研究有什么實際作用：采用鋼包加蓋裝置可減少中間罐溫度的波動，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，減少廢品由于采用鋼包加蓋裝置，中間罐溫度波動小，拉速可以穩(wěn)定，提高了典型拉速的達標率，減小了拉速的頻繁波動，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)濟效益一般是該項目投資的幾十倍。1.3.2 課題的理論和學術價值大學期間，我們先后學習了《機械制圖》、《機械原理》、《機械設計》、《機械制造工藝學》、《軋鋼機械》、《液壓傳動》、《理論力學》、《材料力學》等課程，這些專業(yè)課程的學習為我們展開此次設計奠定了一定的專業(yè)理論基礎。此次設計，就是要實現(xiàn)將這些理論知識與生產(chǎn)實踐相結合，理論服務與實踐，以達到學以致用的目的。誠然，要對現(xiàn)有生產(chǎn)設備進行改造，就要掌握相關設備技術知識和工藝流程。同時，我們要盡可能多的了解相關專業(yè)知識，這樣才可以設計出更好的設備。在對現(xiàn)有設備有充分了解的基礎上，結合我們所學的專業(yè)知識，在滿足現(xiàn)場工藝條件下提出自己的改進方案，使設備能夠更好地完成任務，要提高產(chǎn)品質(zhì)量和生產(chǎn)效率。2 總體設計要求2.1 技術要求：① 鋼包蓋尺寸：1800×150（直徑×厚度，單位：mm）② 鋼水溫度： 1000℃③ 舉升機構選擇液壓缸傳動④ 懸臂總長 l=4000mm⑤ 回轉(zhuǎn)半徑： 鋼包加蓋機構回轉(zhuǎn)中心安裝在連鑄機鋼包回轉(zhuǎn)臺上，為滿足工作要求，選定機構的回轉(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)連鑄機鋼包澆鑄時間，確定加蓋機構工作周期為3min。2.2 設計內(nèi)容查閱有關資料 30 篇，其中外文文獻不少于8 篇，翻譯一篇相關外文資料。設計方案論證，設計計算。繪制裝配圖，零件圖等設計圖紙折合A1 不低于6--8 張，編制設計說明書50 頁左右，撰寫設計計算說明書，具體要求依照《武漢科3技大學本科畢業(yè)設計（論文）規(guī)范化要求》執(zhí)行。3 主要設計思路3.1 整體框架的搭建連鑄機鋼包自動加蓋裝置，該裝置主體為立柱 5，立柱 5 上端設有帶有動力裝置的回轉(zhuǎn)支承 3，回轉(zhuǎn)軸承 3 的動力裝置可為電驅(qū)動，也可為液壓驅(qū)動器 4，本實施例采用液壓驅(qū)動器 4，液壓驅(qū)動器 4 通過齒輪組與回轉(zhuǎn)支承 3 連接，液壓驅(qū)動器 4 固定在立柱 5 上。在回轉(zhuǎn)支承 3 上設有轉(zhuǎn)臺 9，轉(zhuǎn)臺 9 可隨回轉(zhuǎn)支承3-起轉(zhuǎn)動，轉(zhuǎn)臺 9 上設可活動的懸臂梁 1，懸臂梁 1-端通過轉(zhuǎn)軸和鉸鏈與轉(zhuǎn)臺9 連接，另一端設有用于吊裝鋼包蓋 8 的裝置，吊裝鋼包蓋 8 的裝置可采用簡單的鉤子或鉸鏈，在懸臂梁 1 中部設支承液壓缸 2，支承液壓缸 2 固定在轉(zhuǎn)臺9 上。為了使本裝置放置牢固且運動平穩(wěn)，本實用新型在立柱 5 底端設有固定支座 7，同時也可以在立柱 5 底部設有加強筋 6。示意圖如下：43.2 轉(zhuǎn)動裝置相關設計鋼包加蓋裝置轉(zhuǎn)動機構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現(xiàn)對鋼包加蓋和揭蓋的任務。它主要包括以下幾個裝置：動力系統(tǒng)、減速裝置、回轉(zhuǎn)支承、電氣滑環(huán)等。3.3 動力裝置的選擇吊鉤和操作臂驅(qū)動選用液壓缸驅(qū)動，整體旋轉(zhuǎn)驅(qū)動選用電機驅(qū)動3.4 傳動裝置的設計機械傳動裝置位于原動機和工作機之間，用以傳遞運動和動力或改變運動方式。傳動裝置方案設計是否合理，對整個機械的工作性能、尺寸、重量和成本等影5響很大，因此傳動方案設計是整個機械設計中的最關鍵的環(huán)節(jié)。合理的傳動方案要保證輥道的工作質(zhì)量，因此，該部位的結構是否合理直接關系到整個加蓋裝置的工作性能的優(yōu)劣。4 論文設計中可能遇到的困難和問題1 如何使其實現(xiàn)自動加、揭蓋。2 為了適應人機工程學要求，如何對個聯(lián)接機構進行合理優(yōu)化設計。3 如何保證整個機構的聯(lián)動性，并且保證各個部位協(xié)同動作、同步動作，并且還要滿足生產(chǎn)要求。5 進度安排時 間 進 度1～3 周到工廠實習，進一步熟悉鋼卷出口輸送輥道和相關設備工作原理，查閱相關資料并初步擬定設計方案；4～5 周學習相關知識，了解機械設計的行業(yè)標準，比較各設計方案的優(yōu)劣，嘗試機構的改進設計；6～7 周確定鋼卷出口輸送輥道結構設計的最終方案，并完成初步的計算和結構設計；8～12 周 對設計進行計算檢驗和校核，進行相應調(diào)整并畫出草圖；13～15 周整理設計資料，撰寫、打印論文及設備使用說明書；16 周 準備畢業(yè)答辯。6 參考文獻[1]陳道南等編.起重運輸機械.冶金工業(yè)出版社,1988[2]中華人民共和國國家標準.起重機設計規(guī)范（GB3811-83）.中國標準出版社,1984[3]起重機設計手冊編寫組編.起重機設計手冊.機械工業(yè)出版社,1979[4]東北工學院《機械零件設計手冊》編寫組.機械零件設計手冊（第二版）.中冊.冶金工業(yè)出版社,1987[5]陳道南等編.起重機課程設計.冶金工業(yè)出版社.2000[6]成大先主編.機械設計手冊（第 4 版） .北京化學工業(yè)出版社,20026[7]張昌富，葉伯英主編.冶煉機械.北京；冶金工業(yè)出版社，2006[8]嚴大考，鄭蘭霞主編.起重機械.鄭州：鄭州大學出版社，2003[9]廖漢元，孔建益主編.機械原理.北京：機械工業(yè)出版社，2007[10]黃華清.軋鋼機械[M].北京：冶金工業(yè)出版社， 1979.350～380[11]劉鴻文主編.材料力學（第 4 版）.高等教育出版社,2004 [12] 濮良貴，紀名剛主編.機械設計.西北工業(yè)大學出版社,2006[13]唐增寶，常建娥主編.機械設計課程設計.華中科技大學出版社,2006[14]谷式強主編.冶金機械的安裝與維修.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