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本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)（畢業(yè)論文）
題 目：中間罐小車(chē)設(shè)計(jì)
學(xué)生姓名：
學(xué) 號(hào)：
專(zhuān) 業(yè)：
班 級(jí)：
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中間罐小車(chē)設(shè)計(jì)
摘要
中間罐小車(chē)是在澆鑄平臺(tái)上起到放置和運(yùn)送中間罐的作用。在澆鑄前，小車(chē)載著烘烤好的中間罐開(kāi)至結(jié)晶器上方，使中間罐水口對(duì)準(zhǔn)結(jié)晶器中心或?qū)挾确较虻膶?duì)稱(chēng)位置（當(dāng)結(jié)晶器需要兩個(gè)以上水口同時(shí)鑄鋼時(shí)）。澆鑄完畢或發(fā)生事故不能繼續(xù)澆鑄時(shí)，它載著中間罐迅速離開(kāi)澆鑄位置。
中間罐車(chē)的設(shè)計(jì)與一般車(chē)輛的設(shè)計(jì)相比，相同之處在于必須有堅(jiān)固的車(chē)架及可靠的運(yùn)行機(jī)構(gòu)和必要的輔助裝置，不同之處在于應(yīng)該滿(mǎn)足連鑄工藝的技術(shù)要求和操作要求，適應(yīng)高溫工作等特定條件。
本設(shè)計(jì)主要參考了包鋼集團(tuán)公司方坯連鑄連軋廠的中間罐車(chē)，對(duì)中間罐車(chē)完成不同功能的幾個(gè)重要機(jī)構(gòu)進(jìn)行了設(shè)計(jì)，主要包括：車(chē)架，行走機(jī)構(gòu)，橫向微調(diào)機(jī)構(gòu)以及輔助裝置的設(shè)計(jì)。車(chē)架的設(shè)計(jì)主要根據(jù)車(chē)間的布置和中間罐車(chē)的承載能力，對(duì)車(chē)架的材料選擇并對(duì)車(chē)架的形式及長(zhǎng)，寬，高進(jìn)行設(shè)計(jì)。行走機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)主要根據(jù)中間罐車(chē)的承載能力，運(yùn)行特點(diǎn)和車(chē)輪材料的選擇，電動(dòng)機(jī)和車(chē)輪的設(shè)計(jì)等。橫向微調(diào)機(jī)構(gòu)除了對(duì)液壓裝置的選取外，還設(shè)計(jì)了橫梁形式和支承方式。輔助裝置主要根據(jù)以上的設(shè)計(jì)和實(shí)際情況，對(duì)某些機(jī)構(gòu)進(jìn)一步補(bǔ)充和優(yōu)化，具體見(jiàn)裝配圖。
關(guān)鍵詞： 門(mén)型 兩側(cè)驅(qū)動(dòng) 液壓驅(qū)動(dòng)
The design of the tundish car
Abstract
The tundish car is used for laying and transporting tundish on the casting platform. Before casting, the tundish car carries the well-baked tundish to the top of the mold, and makes the tundish’s outlet align the center or the symmetrical position of the width of the mold(When the mold needs two or more outlet to cast at the same time). When the casting finishes or an accident occurs while it can not continue to cast, it quickly leaves the casting position carrying the tundish.
Compared with the design of the design of the common vehicles, the design of the tundish car also needs solid rack reliable operation institutions and necessary assistive devices, but the differences lie that the tundish car should meet the technical and operational requirements of the continuous casting process and adapt to specific conditions such as high-temperature working environment.
The design of the main reference to the Baotou Steel Group Company billet continuous casting and rolling plant in the middle of tankers, tanker perform different functions on the middle of several important design institutions, including: frame, running gear, horizontal fine institutions and assistive devices. The design of the frame is mainly based on the layout of the workshop and the carrying capacity of the tundish, and then choose the material of it and design its form, length, width as well as height. The walking mechanism’s design is mainly based on the carrying capacity and operating characteristics of the tundish car, choose material of the wheel and electric motor, and then design the wheel. The design of the lifting mechanism is mainly the selection of the hydraulic devices as well as the calculation and design of the hydraulic system. While for the design of the horizontal adjustment mechanism, not only select the hydraulic devices, but also design the form of the beams and its way of bearing. The design of the assistive devices are mainly based on the above design and the actual situation, make further complement and optimization, please look them on the assembly drawings.
Keywords: door-type; bilateral driving; hydraulic driving
目 錄
摘要 I
Abstract II
第一章 緒論 1
1.1 概要 1
1.1.1 中間罐車(chē)設(shè)計(jì)要求 1
1.1.2 中間罐車(chē)型式 1
1.2 中間罐車(chē)的結(jié)構(gòu)及特征 3
1.2.1 車(chē)架 3
1.2.2 行走機(jī)構(gòu) 3
1.2.3 提升機(jī)構(gòu) 5
1.2.4 橫向微調(diào)機(jī)構(gòu) 5
1.2.5 稱(chēng)量機(jī)構(gòu) 6
1.2.6 電纜卷筒 6
1.3 中間罐車(chē)的問(wèn)題和改進(jìn) 6
1.3.1 中間罐車(chē)常見(jiàn)的問(wèn)題 6
1.3.2 中間罐車(chē)設(shè)計(jì)的改進(jìn) 8
第二章 中間罐車(chē)的基本設(shè)計(jì)參數(shù)及方案 10
2.1 中間罐車(chē)的基本設(shè)計(jì)參數(shù) 10
2.2 設(shè)計(jì)方案及其選擇 10
第三章 車(chē)架的設(shè)計(jì) 12
第四章 行走機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)計(jì)算 14
4.1 載荷和輪壓的計(jì)算 14
4.1.1 載荷計(jì)算 14
4.1.2 輪壓計(jì)算 14
4.2 車(chē)輪設(shè)計(jì) 16
4.2.1 車(chē)輪踏面疲勞載荷計(jì)算 16
4.2.2 車(chē)輪直徑的選擇 16
4.2.3 車(chē)輪轉(zhuǎn)速計(jì)算 17
4.2.4 車(chē)輪校核 17
4.2.5 軌道的選擇 17
4.3 運(yùn)行阻力的計(jì)算 17
4.3.1 運(yùn)行時(shí)摩擦阻力的計(jì)算 17
4.3.2 軌道彎曲變形引起的附加阻力計(jì)算 18
4.3.3 電纜拖鏈阻力計(jì)算 18
4.3.4 啟動(dòng)慣性阻力計(jì)算 19
4.3.5 運(yùn)行阻力計(jì)算 19
4.4 行走機(jī)構(gòu)傳動(dòng)功率計(jì)算 20
4.4.1 運(yùn)行靜功率計(jì)算 20
4.4.2 啟動(dòng)功率計(jì)算 20
4.5 電動(dòng)機(jī)的選取及校核 20
4.5.1 電動(dòng)機(jī)的選擇 20
4.5.2 電動(dòng)機(jī)的校核 21
4.6 傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)比計(jì)算 22
4.7 減速器、聯(lián)軸器的選擇 22
4.7.1 減速器的選擇 22
4.7.2 聯(lián)軸器的選擇 23
第五章 提升機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)計(jì)算 24
5.1 液壓缸的選擇及校核 24
5.1.1 液壓缸的選擇 24
5.1.2 液壓缸工作壓力的選取 25
5.1.3 液壓缸的校核 25
5.2 液壓系統(tǒng)的計(jì)算 25
5.2.1 系統(tǒng)流量的計(jì)算 25
5.2.2 泵站電機(jī)功率的計(jì)算 26
5.3 液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 26
5.3.1 液壓系統(tǒng)的描述 26
5.3.2 液壓泵站連鎖控制 26
5.3.3 升降液壓缸的控制 27
第六章 橫向微調(diào)機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)計(jì)算 28
6.1 橫向微調(diào)負(fù)載的計(jì)算 28
6.2 液壓缸的選取 28
6.3 液壓缸的工作壓力的選擇 28
6.4 液壓缸的校核 29
6.5 中間罐支承梁的設(shè)計(jì) 29
第七章 中間罐小車(chē)三維建模設(shè)計(jì) 31
7.1 零部件三維建模設(shè)計(jì) 31
7.1.1 車(chē)輪 31
7.1.3 電動(dòng)機(jī) 32
7.1.4 減速器 32
7.1.5 聯(lián)軸器 33
7.1.6 悶蓋 33
7.1.7 透蓋 33
7.1.8 水口對(duì)中裝置 34
7.1.9 支撐裝置 34
7.1.10 制動(dòng)器 35
7.1.11 中間罐 35
7.1.12 中間罐蓋 36
7.1.13 軸承座 36
7.1.14 從動(dòng)輪裝配體 37
7.1.15 主動(dòng)輪裝配體 37
7.2 中間罐小車(chē)三維裝配設(shè)計(jì) 37
7.2.1 中間罐小車(chē)三維裝配 37
7.2.2 二維圖紙應(yīng)用 38
7.3 三維設(shè)計(jì)對(duì)于生產(chǎn)實(shí)際的意義 39
總結(jié) 40
致謝 41
參考文獻(xiàn) 42
45
第一章 緒論
1.1 概要
中間罐車(chē)作為中間罐運(yùn)輸和承載設(shè)備，是連鑄設(shè)備中的一個(gè)重要設(shè)備。工作時(shí)，在澆鑄平臺(tái)上將烘烤好中間罐的從準(zhǔn)備位置運(yùn)送到澆鑄位置，利用行走機(jī)構(gòu)，提升機(jī)構(gòu)，橫向微調(diào)裝置使中間罐水口與結(jié)晶器水口對(duì)中，然后進(jìn)行澆鑄。該設(shè)備主要由以下八部分組成：車(chē)架，行走機(jī)構(gòu)，提升機(jī)構(gòu)，橫向微調(diào)機(jī)構(gòu)，稱(chēng)量裝置，電纜卷筒，防護(hù)裝置和操作平臺(tái)。
1.1.1 中間罐車(chē)設(shè)計(jì)要求
結(jié)合中間罐車(chē)的操作要求，其設(shè)計(jì)要求如下：
1. 中間罐車(chē)運(yùn)行迅速，平穩(wěn)，停位準(zhǔn)確，安全可靠。
2. 中間罐水口與結(jié)晶器水口對(duì)中靈活快捷，更換水口方便。
3. 中間罐車(chē)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要簡(jiǎn)單，結(jié)晶器上面的操作空間和視野范圍較大，便于操作人員觀察結(jié)晶器內(nèi)液位，操作方便，還應(yīng)保證中間罐吊裝和就位便利。
4.車(chē)架結(jié)構(gòu)必須有足夠的強(qiáng)度和剛度，充分考慮熱輻射及鋼夜噴濺的影響，保證小車(chē)在熱負(fù)荷下工作性能良好，并設(shè)置相應(yīng)的保護(hù)罩以防止熱輻射及鋼水飛濺損傷設(shè)備。特別是在車(chē)體上裝有液壓系統(tǒng)時(shí)，液壓元件和管路要有可靠的保護(hù)措施。
5.當(dāng)采用無(wú)氧化澆鑄和自動(dòng)控制時(shí)，中間罐應(yīng)設(shè)置提升和稱(chēng)量裝置，并能根據(jù)鑄造情況實(shí)時(shí)調(diào)整出鋼量。
6.事故時(shí)可迅速開(kāi)動(dòng)中間罐車(chē)至事故位放渣。
1.1.2 中間罐車(chē)型式
現(xiàn)代生產(chǎn)條件下，隨著連鑄工藝和技術(shù)的發(fā)展，中間罐車(chē)發(fā)展了多種形式，按中間罐升降位置分，可分為升降式和普通式；按行走機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)方式，可分為集中和分散驅(qū)動(dòng)兩種；按中間罐車(chē)運(yùn)行軌道的布置和中間罐相對(duì)小車(chē)主梁位置分，可分為門(mén)型，半門(mén)型，懸臂型和懸掛型的型式，其中主要以門(mén)型和懸臂型為主。
1. 門(mén)型中間罐車(chē)
門(mén)型中間罐車(chē)的主要特點(diǎn)是：澆鑄時(shí)中間罐水口位于小車(chē)主梁之內(nèi)，即結(jié)晶器位于小車(chē)運(yùn)行軌道之間。其重心處于車(chē)框中，穩(wěn)定，易于實(shí)現(xiàn)中間罐升降，但對(duì)結(jié)晶器內(nèi)鋼液面的觀察和有些操作不便。門(mén)型中間罐車(chē)適用于大型連鑄機(jī)。
2. 半門(mén)型中間罐車(chē)
為了便于操作人員靠近結(jié)晶器，出現(xiàn)了半門(mén)型中間罐車(chē)。半門(mén)型中間罐車(chē)與門(mén)型中間罐車(chē)的區(qū)別在于靠近結(jié)晶器內(nèi)弧軌道不是布置在澆鑄平臺(tái)上的，而是布置在澆鑄平臺(tái)上方的軌道梁上，從而空出了操作平臺(tái)的部分地方，改善了操作條件。在半門(mén)型的基礎(chǔ)上，有的把中間罐的兩條軌道均架設(shè)在澆鑄平臺(tái)操作區(qū)上方的鋼結(jié)構(gòu)梁上，呈架空布置，使?jié)茶T平臺(tái)得到充分利用，但這種布置需增設(shè)專(zhuān)用軌道梁，從而增加了造價(jià)，現(xiàn)在基本不用了。
3. 懸臂型中間罐車(chē)
懸臂型中間罐車(chē)的主要特點(diǎn)是中間罐水口位于小車(chē)主梁之外，小車(chē)的兩條軌道均布置在結(jié)晶器的外弧側(cè)。由于布置關(guān)系，一般軌矩較窄。中間罐在小車(chē)的放置有兩種形式:一種是中間罐放在小車(chē)上，其長(zhǎng)度方向與小車(chē)運(yùn)行軌道方向垂直；另一種是整個(gè)中間罐懸置于車(chē)體之外，罐體的長(zhǎng)度方向與小車(chē)運(yùn)行軌道方向一致，兩條軌道分別布置在澆鑄平臺(tái)上和其上方的軌道上。
由于中間罐罐體部分或全部懸掛于車(chē)體外，使小車(chē)受偏心載荷造成的傾翻力矩，車(chē)輪受力非常不均勻，影響小車(chē)運(yùn)行的穩(wěn)定性。必須在車(chē)體上布置平衡重或在外側(cè)車(chē)輪上增設(shè)護(hù)軌，來(lái)平衡傾翻力矩。
采用這種形式的中間罐在澆鑄時(shí)，小車(chē)位于結(jié)晶器的一側(cè)，便于觀察結(jié)晶器內(nèi)鋼液面和澆鑄操作，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，但穩(wěn)定性差。
4. 懸掛型中間罐車(chē)
懸掛型中間罐車(chē)，中間罐水口也是伸出車(chē)體之外，小車(chē)的運(yùn)行軌道都在高架梁上，對(duì)澆注平臺(tái)的影響最小，操作方便，但穩(wěn)定性最差。
懸臂型和懸掛型中間罐車(chē)只適用于生產(chǎn)小斷面鋼坯的連鑄機(jī)。
此外，還有環(huán)行式和龍門(mén)型中間罐車(chē)。在實(shí)際設(shè)計(jì)工作中，采用何種形式需要根據(jù)工程的具體情況確定。不同的車(chē)間布置，生產(chǎn)能力，操作方式及近些年來(lái)為提高鑄坯質(zhì)量和產(chǎn)量附加于中間罐車(chē)上的輔助設(shè)備，所選形式就不同，往往是各種形式的綜合體現(xiàn)。
1.2 中間罐車(chē)的結(jié)構(gòu)及特征
中間罐車(chē)一般由車(chē)架，行走機(jī)構(gòu)，提升機(jī)構(gòu)，橫向微調(diào)機(jī)構(gòu)，稱(chēng)量裝置及輔助裝置等組成。
根據(jù)澆鑄鋼種和提高鑄坯質(zhì)量的要求, 有的中間罐車(chē)上還裝有等離子加熱導(dǎo)電裝置, 結(jié)晶器加保護(hù)渣裝置等輔助設(shè)備。
1.2.1 車(chē)架
為了便于操作，車(chē)架采用門(mén)型結(jié)構(gòu)，其開(kāi)口側(cè)在澆鑄工人的操作面。為了加強(qiáng)剛性，車(chē)架梁采用箱型結(jié)構(gòu)，橫梁、立柱及主梁連接部位增設(shè)加強(qiáng)板，車(chē)架的左視圖為門(mén)型，形成了車(chē)架的異型結(jié)構(gòu)與復(fù)雜受力狀況。
中間罐車(chē)的車(chē)架用于支撐中間罐, 安裝和固定行走機(jī)構(gòu)、升降機(jī)構(gòu)、橫向微調(diào)機(jī)構(gòu)、稱(chēng)量裝置及輔助設(shè)備等。以往生產(chǎn)小方坯的中間罐車(chē)車(chē)架多采用門(mén)型結(jié)構(gòu), 其開(kāi)口側(cè)在澆注工的操作側(cè)。目前常采用的半高架式、高架式及全懸掛式中間罐車(chē)的車(chē)架由于將軌道架起, 克服了操作不便的特點(diǎn), 車(chē)架均采用箱型結(jié)構(gòu), 在主梁和橫梁連接處用鋼板或型鋼加強(qiáng), 大大增加了車(chē)體的剛性。通常車(chē)架全部采用焊接結(jié)構(gòu)。
此外，在車(chē)架上還設(shè)置有供操作人員觀察中間罐液面位置及供其他設(shè)備安裝操作用的平臺(tái)、走臺(tái)、防熱輻射和鋼水飛濺用的防護(hù)裝置。同時(shí)在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中還要充分重視供線電路及液壓回路的布線，既要布線方便，又要保證管線能得到充分保護(hù)。
1.2.2 行走機(jī)構(gòu)
中間罐車(chē)的行走機(jī)構(gòu)通常采用電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)。根據(jù)車(chē)架結(jié)構(gòu)，為使行走機(jī)構(gòu)傳動(dòng)平穩(wěn)，將主動(dòng)輪和傳動(dòng)裝置布置在主梁的一側(cè)，主動(dòng)輪為雙緣輪，起導(dǎo)向作用。中間罐車(chē)運(yùn)行時(shí)一般有快慢兩種行走速度：快速主要用于將中間罐由烘烤位運(yùn)送到澆鑄位置或發(fā)生事故時(shí)逃離；慢速用于啟、制動(dòng)及中間罐水口與結(jié)晶器對(duì)中。一般快速為15-20m/min, 慢速為1-2m/min。
1.行走機(jī)構(gòu)的變速方式
為實(shí)現(xiàn)兩種速度的轉(zhuǎn)換,行走機(jī)構(gòu)的變速有以下三種方式。
（1）雙交流電動(dòng)機(jī)組變速方式
通過(guò)減速裝置將兩臺(tái)帶制動(dòng)器的快、慢速電動(dòng)機(jī)串聯(lián)起來(lái)，快速運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)快速電動(dòng)機(jī)打開(kāi)，與慢速電動(dòng)機(jī)斷開(kāi)；但在慢速電動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，通過(guò)快速電動(dòng)機(jī)的制動(dòng)器及電樞傳動(dòng)懸掛減速器，再驅(qū)動(dòng)車(chē)輪運(yùn)行。這種方式增加了裝置復(fù)雜性。
（2）雙輸入軸行星減速方式
采用兩臺(tái)交流電機(jī)驅(qū)動(dòng)行星減速器，減速器的兩個(gè)主動(dòng)軸分別與兩臺(tái)帶制動(dòng)器的交流電機(jī)相連。當(dāng)快速電機(jī)接電時(shí)，其制動(dòng)器打開(kāi)（慢速電機(jī)不接電，其制動(dòng)器閉合），快速電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)，使行星輪繞中心旋轉(zhuǎn)，實(shí)現(xiàn)快速驅(qū)動(dòng)。當(dāng)慢速電機(jī)接電，其制動(dòng)器打開(kāi)（快速電機(jī)不接電，其制動(dòng)器閉合），慢速電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)，通過(guò)兩級(jí)圓柱齒輪使行星輪繞與快速電機(jī)相連的中心輪旋轉(zhuǎn)，實(shí)現(xiàn)慢速驅(qū)動(dòng)。這種結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，維護(hù)不便。
（3）變頻調(diào)速方式
此方式是近年來(lái), 尤其是引進(jìn)設(shè)備多采用的一種變速方式。它是通過(guò)變頻調(diào)速的方法帶動(dòng)常規(guī)減速器以獲得快慢兩種速度, 使機(jī)構(gòu)得到簡(jiǎn)化。有時(shí), 為了操作方便在傳動(dòng)機(jī)構(gòu)上裝有手輪, 在與結(jié)晶器對(duì)中時(shí)還可以采用手動(dòng)方式。
2.行走機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)方式
中間罐車(chē)行走機(jī)構(gòu)的驅(qū)動(dòng)方式有三種:
（1）單側(cè)驅(qū)動(dòng)
每套傳動(dòng)機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)一個(gè)主動(dòng)車(chē)輪。在不影響操作人員操作的前提下, 傳動(dòng)機(jī)構(gòu)盡量布置在結(jié)晶器內(nèi)弧側(cè)。此種傳動(dòng)方式省去了兩個(gè)車(chē)輪的連接軸, 使車(chē)架底部有足夠的空間跨過(guò)結(jié)晶器。由于車(chē)架本身采用箱形結(jié)構(gòu), 即使是容量較大的中間罐車(chē)也能保證運(yùn)行的平穩(wěn)可靠，一般門(mén)型中間罐車(chē)多采用這種方式。
（2）雙側(cè)集中驅(qū)動(dòng)
由一臺(tái)電機(jī)集中驅(qū)動(dòng)兩側(cè)車(chē)輪，當(dāng)采用集中驅(qū)動(dòng)時(shí), 驅(qū)動(dòng)兩個(gè)主動(dòng)車(chē)輪的橫軸必須通過(guò)鏈輪、鏈條或齒輪帶動(dòng)車(chē)輪, 并將橫軸倒換至較高位置, 讓出車(chē)架下部空間（使其能跨過(guò)結(jié)晶器）。
（3）兩側(cè)單獨(dú)驅(qū)動(dòng)
由兩臺(tái)電動(dòng)機(jī)分別驅(qū)動(dòng)兩側(cè)車(chē)輪，這種方式會(huì)增加中間罐車(chē)的橫向?qū)挾龋瑢?duì)操作人員的操作有影響。
無(wú)論采用哪種驅(qū)動(dòng)方式, 為保護(hù)行走機(jī)構(gòu), 防止由于溢鋼或鋼水飛濺燒損傳動(dòng)裝置, 傳動(dòng)裝置上方必須安裝保護(hù)罩。
1.2.3 提升機(jī)構(gòu)
當(dāng)采用浸入式水口或低液面進(jìn)行保護(hù)澆鑄時(shí), 為了調(diào)整水口插入結(jié)晶器的深度, 必須設(shè)有中間罐提升機(jī)構(gòu)。提升行程通常為450-750mm, 提升速度一般為1.2-2.4m/min。
中間罐提升有電動(dòng)提升和液壓提升兩種方式。
1.電動(dòng)提升
一般采用蝸輪蝸桿螺母絲杠的傳動(dòng)方式驅(qū)動(dòng)支撐中間罐的提升框架。絲杠可采用普通梯形螺紋，也可采用滾珠絲杠。每套提升機(jī)構(gòu)要求配有兩根絲杠，由兩套傳動(dòng)機(jī)構(gòu)分別驅(qū)動(dòng)同側(cè)的兩個(gè)絲杠, 并用同步軸將兩套傳動(dòng)機(jī)構(gòu)連起來(lái)。
電動(dòng)提升方式結(jié)構(gòu)復(fù)雜, 對(duì)加工精度和安裝精度的要求都較高。
2.液壓提升
采用四個(gè)液壓缸位于提升框架的四個(gè)支點(diǎn)，用液壓同步馬達(dá)保證四個(gè)液壓缸的同步升降。液壓提升方式比電動(dòng)提升方式使車(chē)體簡(jiǎn)化,維護(hù)方便 ，但液壓設(shè)備調(diào)整較復(fù)雜。
1.2.4 橫向微調(diào)機(jī)構(gòu)
用于中間罐水口與結(jié)晶器的對(duì)中。一般有三種方式, 即手動(dòng)、電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)及液壓缸傳動(dòng)。其原理均為通過(guò)移動(dòng)支撐中間罐耳軸的支撐座來(lái)調(diào)整中間罐的位置, 以達(dá)到水口與結(jié)晶器對(duì)中的目的。對(duì)于承載能力較大的中間罐車(chē)，一般采用液壓缸驅(qū)動(dòng)。
橫向微調(diào)的行程通常為100-600mm。
1.2.5 稱(chēng)量機(jī)構(gòu)
為了控制中間罐的液面高度, 實(shí)時(shí)控制澆鑄過(guò)程中中間罐內(nèi)鋼水的容量,中間罐車(chē)上還裝有稱(chēng)量系統(tǒng)。
在中間罐車(chē)上中間罐耳軸支撐座下方分別裝有四個(gè)測(cè)力傳感器 （稱(chēng)量壓頭）。利用壓力變化引起磁性材料磁導(dǎo)率的變化使輸出電信號(hào)與壓力（重量）成正比，以顯示中間罐內(nèi)鋼水的容量。為防止吊放中間罐時(shí)或中間罐車(chē)啟、制動(dòng)時(shí)對(duì)傳感器帶來(lái)的損害，保證測(cè)力傳感器的測(cè)量精度， 在稱(chēng)量裝置上通常裝有高強(qiáng)度的硅橡膠襯套。
1.2.6 電纜卷筒
中間罐車(chē)的輸電電纜是通過(guò)電纜卷筒傳送的。卷筒內(nèi)裝有發(fā)條彈簧，一端固定在卷筒上，另一端固定在卷筒軸上，卷筒和軸之間沒(méi)有固定，可以相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)。當(dāng)電纜從卷筒拖出時(shí)，卷筒旋轉(zhuǎn)施發(fā)條儲(chǔ)能，卷筒反轉(zhuǎn)，電纜自動(dòng)卷起。卷筒端帶有滑環(huán)和電刷，使電流從轉(zhuǎn)動(dòng)的卷筒上的電纜送往卷筒軸孔內(nèi)的固定電纜，從而輸送到電控箱。
1.3 中間罐車(chē)的問(wèn)題和改進(jìn)
由于中間罐長(zhǎng)期處于高溫狀態(tài)下，工作環(huán)境惡劣，中間罐車(chē)的性能直接影響連鑄機(jī)的正常運(yùn)行及連鑄機(jī)的壽命和產(chǎn)量。
1.3.1 中間罐車(chē)常見(jiàn)的問(wèn)題
結(jié)合國(guó)內(nèi)一些鋼廠連鑄機(jī)中間罐車(chē)實(shí)際使用情況，發(fā)現(xiàn)目前國(guó)內(nèi)外各種機(jī)型連鑄機(jī)的中間罐車(chē)普遍存在一些設(shè)計(jì)上的缺陷，給中間罐車(chē)的使用和維護(hù)帶來(lái)了諸多麻煩，主要問(wèn)題如下：
1.傳統(tǒng)中間罐車(chē)的設(shè)計(jì)，其升降機(jī)構(gòu)為機(jī)械升降或液壓升降。中間罐提升時(shí)，為保證四個(gè)立柱升降運(yùn)動(dòng)的同步，機(jī)械升降采用同步軸，而液壓升降采用分流閥控制，升降立柱為箱形焊接結(jié)構(gòu)，升降立柱與車(chē)架之間相對(duì)運(yùn)動(dòng)的導(dǎo)向是通過(guò)四周的襯板進(jìn)行的。
在使用過(guò)程中，由于車(chē)架受熱變形的影響及四個(gè)升降立柱與襯板的間隙難以保持一致，因此，常發(fā)生卡阻現(xiàn)象，造成升降同步誤差大。
2.當(dāng)設(shè)計(jì)將中間罐車(chē)的承載中心與車(chē)輪中心在同一軸線上時(shí)，中間罐耳軸在高溫狀態(tài)下使用產(chǎn)生變形，使中間罐對(duì)其支承橫梁產(chǎn)生側(cè)向分力，承載立柱在中間罐的側(cè)向分力作用下產(chǎn)生扭矩，行走車(chē)架在此扭矩作用下產(chǎn)生向上的彎曲變形（圖1.1）。
圖1.1 中間罐小車(chē)受力簡(jiǎn)圖
1—行走車(chē)輪；2—承載立柱；3—行走車(chē)架
3.當(dāng)中間罐車(chē)承載中心與中間罐車(chē)行走車(chē)輪有一相對(duì)距離L時(shí)，當(dāng)扭矩大于時(shí)，行走車(chē)架產(chǎn)生向下彎曲變形，嚴(yán)重時(shí)車(chē)輪將無(wú)法正常著地，造車(chē)中間罐車(chē)無(wú)法正常行走（圖1.2）。
圖1.2 中間罐小車(chē)受力簡(jiǎn)圖
1—行走車(chē)輪；2—承載立柱；3—行走車(chē)架
4.前后車(chē)架受損嚴(yán)重主要是因?yàn)樗兄虚g罐承載支撐均設(shè)計(jì)在車(chē)架上，行走時(shí)橫梁?jiǎn)伪?，極易造成扭車(chē)現(xiàn)象。
1.3.2 中間罐車(chē)設(shè)計(jì)的改進(jìn)
中間罐由于長(zhǎng)期處于高溫狀態(tài)下，其耳軸在鋼水高溫?zé)彷椛溆绊懴拢涑志脴O限值急劇下降，逐漸產(chǎn)生彎曲變形。因此，中間罐耳軸與中間罐車(chē)橫梁支承點(diǎn)的接觸、受力發(fā)生變化，由理論的豎直向下的正應(yīng)力。由于支撐點(diǎn)較高，力臂較長(zhǎng)，該側(cè)向分應(yīng)力形成了較大的變形力矩，使中間罐發(fā)生嚴(yán)重的扭轉(zhuǎn)變形，最終導(dǎo)致無(wú)法正常工作。
為了克服側(cè)向力矩造成的扭轉(zhuǎn)變形，采取力矩平衡法，經(jīng)過(guò)反復(fù)核算，合理地確定中間罐承載中心與車(chē)輪支承中心的距離L ，減少側(cè)向分力的力臂，同時(shí)由于位置的改變，產(chǎn)生一個(gè)反向支承力矩，從而達(dá)到了力矩的平衡，減少側(cè)向力產(chǎn)生的力矩對(duì)車(chē)架造成的彎曲變形（ 圖1.3）。
圖1.3 中間罐小車(chē)受力簡(jiǎn)圖
1—行走車(chē)輪；2—承載立柱；3—行走車(chē)架
式中 —垂直載荷
—側(cè)向分力
—支承點(diǎn)到行走車(chē)輪中心距離
—偏移距離
為確定偏移距離L ，關(guān)鍵是正確確定側(cè)向分力。
原來(lái)的設(shè)計(jì)中，鋼水載荷是直接作用在車(chē)架上的，在長(zhǎng)期作用下，受交變應(yīng)力的影響，車(chē)架會(huì)逐漸產(chǎn)生變形。改進(jìn)設(shè)計(jì)是將橫梁擴(kuò)展為平臺(tái)橫梁，載荷布置在平臺(tái)橫梁上，再將平臺(tái)橫梁壓在前后車(chē)架上，使前后車(chē)架承受的是由平臺(tái)橫梁傳下來(lái)的均布載荷，消除交變應(yīng)力點(diǎn)，載荷壓強(qiáng)隨之減少，使車(chē)架受交變應(yīng)力產(chǎn)生的變形也降低了。同時(shí)，克服了前后車(chē)架行走時(shí)產(chǎn)生的扭車(chē)現(xiàn)象，增加了前后車(chē)架的使用壽命，并為操作和維修提供方便。
中間罐車(chē)原始設(shè)計(jì)均采用方柱滑槽導(dǎo)向，由于升降導(dǎo)致滑槽中心與液壓缸支承中心不在同一線上，產(chǎn)生一個(gè)不平衡力矩的側(cè)向力矩，并且導(dǎo)向間隙較大，所以在使用中極易產(chǎn)生卡阻及不同步現(xiàn)象。為確保橫梁升降同步，以往把希望寄托在同步閥上，沒(méi)有對(duì)機(jī)械導(dǎo)向進(jìn)行太多的設(shè)計(jì)，認(rèn)為有了同步閥就能保證同步，實(shí)踐證明，再好的同步閥在沒(méi)有受到很好的機(jī)械導(dǎo)向控制時(shí)，也很難達(dá)到所要求的同步精度。為此，在設(shè)計(jì)時(shí)選用從意大利進(jìn)口的分流閥來(lái)實(shí)現(xiàn)液壓缸的同步運(yùn)動(dòng)，對(duì)機(jī)械導(dǎo)向進(jìn)行了全新的設(shè)計(jì)。通過(guò)采用圓柱導(dǎo)向，選取適當(dāng)?shù)呐浜希⑼庵靡簤焊滓浦翆?dǎo)向立柱中央，使液壓缸與受力點(diǎn)在同一中心線上，不產(chǎn)生力矩，從而消除了升降卡阻現(xiàn)象，提高了升降同步精度。液壓缸在設(shè)計(jì)時(shí)采用了緩沖裝置，使中間罐升降平穩(wěn)，并且使液壓缸得到很好的保護(hù)。
通過(guò)對(duì)后車(chē)架的反復(fù)核算，在確保強(qiáng)度和剛度的前提下，縮小后車(chē)架的寬度，減少迎水面的面積，把頂部做成15°的斜面，并采取加蓋不銹鋼板的方法，使其不易粘鋼。另外，將鋼板的厚度增加到30mm，提高了抗燒蝕強(qiáng)度，確保使用壽命。車(chē)體設(shè)計(jì)成組合式，具有很好的加工工藝性和裝配工藝性，并為以后的使用和維護(hù)提供方便。車(chē)載采用獨(dú)立液壓站，提高了中間罐車(chē)的操作靈活性和機(jī)動(dòng)性，滿(mǎn)足了現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)的需求。所有管線均采用暗藏式布置，使其整齊、美觀、安全、不易損壞。
在設(shè)計(jì)中引入了工業(yè)設(shè)計(jì)理念，對(duì)中間罐車(chē)的外觀造型進(jìn)行綜合設(shè)計(jì)，將橫梁兩端設(shè)計(jì)成方形，與車(chē)體的線條相映襯，給人一種簡(jiǎn)潔、明快、氣派的感覺(jué)。
第二章 中間罐車(chē)的基本設(shè)計(jì)參數(shù)及方案
2.1 中間罐車(chē)的基本設(shè)計(jì)參數(shù)
中間罐車(chē)的基本設(shè)計(jì)參數(shù)如下表2.1所示。
表2.1 中間罐車(chē)基本設(shè)計(jì)參數(shù)
名稱(chēng)
數(shù)值
單位
負(fù)載能力
120
t
步行距離
18
m
步行速度
19
m/min
提升高度
500
mm
緩行距離
1.5
m/min
提升速度
2.4
m/min
中間罐車(chē)自重根據(jù)已使用的中間罐車(chē)可初步定為46.0t，中間罐質(zhì)量為35t，中間罐蓋質(zhì)量為6t，鋼水質(zhì)量為65t（溢流位），正常工作時(shí)為60t，其他附件（如塞棒等）約為5t，故中間罐總質(zhì)量為111t（溢流位），中間罐車(chē)的總質(zhì)量為157t，中間罐軌距L=6600mm，鋼水液位高度為1000mm，正常工作時(shí)為900mm中間罐水口流數(shù)為6流，流間距為1650mm。
2.2 設(shè)計(jì)方案及其選擇
中間罐車(chē)設(shè)計(jì)的不同之處主要體現(xiàn)在車(chē)架，行走機(jī)構(gòu)，提升機(jī)構(gòu)及橫向微調(diào)機(jī)構(gòu)上，這些機(jī)構(gòu)的不同組合即為中間罐車(chē)的設(shè)計(jì)方案。
如前所述，中間罐車(chē)有門(mén)型，半門(mén)型，懸臂型，懸掛型等形式，車(chē)架可以做成相應(yīng)的形式。由于本設(shè)計(jì)中間罐車(chē)的負(fù)荷能力較大，故選擇門(mén)型車(chē)架。
行走機(jī)構(gòu)有單側(cè)驅(qū)動(dòng)，雙側(cè)集中驅(qū)動(dòng)和兩側(cè)單獨(dú)驅(qū)動(dòng)三種方式，按照現(xiàn)有的生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)，選擇兩側(cè)單獨(dú)驅(qū)動(dòng)，由兩臺(tái)電機(jī)分別帶動(dòng)操作側(cè)的兩套傳動(dòng)裝置驅(qū)動(dòng)中間罐行走。
提升機(jī)構(gòu)有電動(dòng)提升和液壓提升兩種，電動(dòng)提升的加工精度和安裝精度較高，結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，維護(hù)不便，故這里選擇液壓提升，由液壓缸來(lái)控制中間罐升降。
同樣，本著是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單的目的，橫移機(jī)構(gòu)采用液壓缸來(lái)調(diào)節(jié)中間罐與結(jié)晶器的橫向相對(duì)位置。
綜上，本設(shè)計(jì)方案為：車(chē)架采用門(mén)型，行走機(jī)構(gòu)采用電機(jī)雙側(cè)單獨(dú)驅(qū)動(dòng)，提升機(jī)構(gòu)采用液壓升降，橫向微調(diào)機(jī)構(gòu)采用液壓缸控制。技術(shù)性能見(jiàn)下表。
表2.2 中間罐車(chē)技術(shù)參數(shù)
技術(shù)性能
中間罐水口流數(shù)
6流
流間距
1650mm
承載能力
120t
軌距
6600mm
行
走
機(jī)
構(gòu)
傳動(dòng)電機(jī)
型號(hào)
YH16L-6
功率
112KW
額定轉(zhuǎn)速
890r/min
同軸圓柱齒輪減速器
速比125
行走速度
快速
19m/min
慢速
1.5m/min
車(chē)輪直徑
850mm
提 升
機(jī)
構(gòu)
傳動(dòng)形式
液壓（180/125800）
行程
500mm
速度
2.4m/min
橫向微調(diào)機(jī)構(gòu)
傳動(dòng)形式
液壓（50/36×160）
調(diào)整范圍
80mm
拖鏈裝置
( 靠近操作側(cè))
第三章 車(chē)架的設(shè)計(jì)
根據(jù)工藝布置和操作要求，中間罐車(chē)可以設(shè)計(jì)成各種不同形式，按照中間罐水口相對(duì)于中間罐車(chē)主梁位置及中間罐車(chē)運(yùn)行軌道的布置方式，車(chē)架有門(mén)型，半門(mén)型，懸臂型和懸掛型四種主要方式。門(mén)型中間罐車(chē)的車(chē)架見(jiàn)下圖3.1所示。
圖3.1 門(mén)型中間罐車(chē)車(chē)架
門(mén)型中間罐車(chē)所在中間罐的水口位于罐體主梁之內(nèi)，小車(chē)騎跨在結(jié)晶器的上方，也即中間罐車(chē)的兩條軌道分別布置在結(jié)晶器內(nèi)外弧的兩側(cè)。兩條軌道均鋪設(shè)在澆鑄平臺(tái)上，而且軌道的標(biāo)高與澆鑄平臺(tái)的標(biāo)高一致。由于中間罐的重心位于兩條軌道之間，所有車(chē)輪均受壓，合理設(shè)計(jì)尺寸，可以使輪壓的分布更趨均勻。
車(chē)架用于支撐中間罐，安裝和固定各種傳動(dòng)裝置及溢流槽等，而且還要考慮在車(chē)架上安裝塞棒啟閉機(jī)構(gòu)，液壓站等。車(chē)架均采用鋼板和型鋼焊接而成，材料初步選擇Q235鋼。為了保證車(chē)架的強(qiáng)度和剛度，車(chē)架各梁柱都采用箱型結(jié)構(gòu)，在其連接處用鋼板后或型鋼加強(qiáng)連接。
實(shí)際生產(chǎn)中，中間罐車(chē)的車(chē)架所用鋼板厚度一般為20—30mm，本設(shè)計(jì)中中間罐承載60t鋼水，故鋼板厚度可選20mm和30mm兩種，加強(qiáng)筋厚度12mm。為了方便安裝并且在發(fā)生事故時(shí)易于檢修和維護(hù)，中間罐車(chē)在組裝時(shí)以部件裝配。因此，車(chē)架上應(yīng)焊接液壓缸支座、電動(dòng)機(jī)底座和立柱底座，并在其上部加工出相應(yīng)的連接螺栓孔。
根據(jù)中間罐的容量，確定車(chē)架的總長(zhǎng)和寬度如下：
車(chē)架主梁長(zhǎng)度：7300mm
車(chē)架橫梁長(zhǎng)度：5945mm
車(chē)架部分具體尺寸見(jiàn)車(chē)架裝配圖。
第四章 行走機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)計(jì)算
門(mén)型中間罐車(chē)的行走機(jī)構(gòu)采用雙側(cè)單獨(dú)驅(qū)動(dòng)，即每套傳動(dòng)機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)一個(gè)主動(dòng)輪，這樣可以省去橫軸，以便讓出車(chē)架底部空間，使車(chē)架可以跨過(guò)結(jié)晶器運(yùn)行。
4.1 載荷和輪壓的計(jì)算
4.1.1 載荷計(jì)算
已知中間罐滿(mǎn)罐質(zhì)量為Q=111t，中間罐車(chē)質(zhì)量為G=46t。
中間罐車(chē)計(jì)算重量為:
G'=GY
中間罐滿(mǎn)罐計(jì)算重量為：
Q'=QC
4.1.2 輪壓計(jì)算
中間罐車(chē)車(chē)架及車(chē)輪相對(duì)位置見(jiàn)下圖4.1
圖4.1 中間罐車(chē)車(chē)架及車(chē)輪的相對(duì)位置
圖中各參數(shù)的意義如下：
A—罐體中心線至主動(dòng)輪中心線的距離，mm
B—罐體中心線至從動(dòng)輪中心線的距離，mm
C—車(chē)體中心線至主動(dòng)輪中心線的距離，mm
D—車(chē)體中心線至從動(dòng)輪中心線的距離，mm
L—軌距
1.主動(dòng)輪壓計(jì)算
有資料，根據(jù)車(chē)架受力平衡方程式，可得輪壓計(jì)算公式為：
P=(G'gD+Q'gB)/2L
（1）中間罐滿(mǎn)罐時(shí) ，主動(dòng)輪輪壓為
=498.74KN
（2）中間罐空罐時(shí)，主動(dòng)輪輪壓為
此時(shí)，中間罐質(zhì)量為 =35+6+5=46t
中間罐的計(jì)算重量為
C
=279.17KN
2. 從動(dòng)輪輪壓計(jì)算
（1） 中間罐滿(mǎn)罐時(shí)，從動(dòng)輪輪壓為
=510.66KN
（2）中間罐空罐時(shí)，從動(dòng)輪輪壓為
=284.34KN
4.2 車(chē)輪設(shè)計(jì)
4.2.1 車(chē)輪踏面疲勞載荷計(jì)算
由資料查得，車(chē)輪踏面疲勞計(jì)算載荷的計(jì)算公式為
式中： —車(chē)輪踏面疲勞計(jì)算載荷;
— 設(shè)備正常工作時(shí)最大輪壓，= ;
—設(shè)備正常工作時(shí)最小輪壓，= ;
則
= 433.50KN
4.2.2 車(chē)輪直徑的選擇
由資料查得，車(chē)輪直徑計(jì)算公式為：
式中：
-與材料有關(guān)的作用線或點(diǎn)接觸應(yīng)力常數(shù)，這里為先接觸應(yīng)力常數(shù)，=7.2 ，單位N/mm；
-車(chē)輪與軌道有效接觸長(zhǎng)度，=100mm;
-轉(zhuǎn)速系數(shù)，=1.14;
-工作級(jí)別， =1.0;
則 =529mm
選取車(chē)輪直徑為 D=850mm，車(chē)輪為雙輪緣。
4.2.3 車(chē)輪轉(zhuǎn)速計(jì)算
n=V/pD=19/（3.140.85）=7.12r/min
4.2.4 車(chē)輪校核
車(chē)輪的直徑為D=850mm 接觸線長(zhǎng)度L=100mm，材質(zhì)為42GrMo4V，其屈服極限?б=930MPa，材料系數(shù)為K=7.2，車(chē)輪轉(zhuǎn)速n=5.6r/min，轉(zhuǎn)速系數(shù)C=1.14，工作級(jí)別系數(shù) C=1.0。
車(chē)輪踏面疲勞強(qiáng)度計(jì)算：
P=KDCC
=7.28501001.141.0
=697.68KN> 433.50KN
因此，車(chē)輪滿(mǎn)足要求。
對(duì)車(chē)輪踏面進(jìn)行表面淬火，淬火層深度16mm，強(qiáng)度340-360HBS。
4.2.5 軌道的選擇
由資料，選取軌道型號(hào)QU100。
4.3 運(yùn)行阻力的計(jì)算
中間罐車(chē)運(yùn)行時(shí)，除了需要克服摩擦阻力，啟動(dòng)時(shí)的慣性阻力外，還要克服軌道彎曲變形引起的附加阻力以及電纜拖鏈引起的附加阻力。
4.3.1 運(yùn)行時(shí)摩擦阻力的計(jì)算
摩擦阻力計(jì)算公式為：
W=2(Q+φG)g/D(μd/2+f)β
式中：
W—摩擦阻力，KN；
Q—中間罐滿(mǎn)罐重量，kg；
G—中間罐車(chē)體重量，kg；
g—地球重力系數(shù)，g=9.8N/kg；
φ—中間罐自重系數(shù)，φ=1.2；
D—車(chē)輪直徑， cm；
μ—軸承摩擦系數(shù)，μ=0.02；
d—軸承直徑， d=（d+d）/2=（16+29）/2=22.5cm；
f—車(chē)輪在軌道上滾動(dòng)摩擦系數(shù)，0.05-0.08，取f=0.07；
β—考慮輪緣與軌道摩擦的附加阻力系數(shù)，β=1.25；
則 W= 2（111+461.2）9.8/85(0.0222.5/2+0.07)1.25
=14.13KN
4.3.2 軌道彎曲變形引起的附加阻力計(jì)算
由于中間罐車(chē)是在鋼結(jié)構(gòu)平臺(tái)上運(yùn)行，軌道鋪設(shè)在平臺(tái)梁上，一般結(jié)構(gòu)平臺(tái)不可避免的產(chǎn)生一定的撓度。
軌道彎曲變形引起的附加阻力計(jì)算公式為：
W=(Q+φG)gλ
式中：λ- 軌道彎曲變形引起的附加阻力系數(shù)，λ=0.001；
則 W=（111+1.246）9.80.001
=1.63KN
4.3.3 電纜拖鏈阻力計(jì)算
電纜拖鏈阻力的計(jì)算公式為： W=0.5lq
式中： l—電纜拖鏈長(zhǎng)度 ，l=18m；
q—電纜拖鏈平均每米引起的附加載荷，q=600N/m；
則 W=0.518600
=5.4KN
4.3.4 啟動(dòng)慣性阻力計(jì)算
啟動(dòng)慣性阻力計(jì)算公式為：
W=(Q+φG) V/t
式中：
V—中間罐運(yùn)行速度，m/s；
t—啟動(dòng)時(shí)間，2—4s，取t=3s；
則 W=（111+461.2）19/（360）
=17.54KN
4.3.5 運(yùn)行阻力計(jì)算
中間罐正常啟動(dòng)的靜阻力：
W=W+ W+W
= 14.13+1.63 +5.4
=21.16KN
中間罐啟動(dòng)加速時(shí)的總阻力：
W= W+W
=21.16+17.54
=38.70KN
有時(shí)為了簡(jiǎn)化計(jì)算，靜阻力可僅考慮W，但考慮到軌道彎曲變形及電纜拖鏈的影響，在計(jì)算W時(shí)，附加阻力系數(shù)β應(yīng)加大，取β=1.35-2.5。
此外，中間罐車(chē)的運(yùn)行的靜阻力也可按照德馬克公司推薦的經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算：
W=(Q+φG)gK
式中： K=15KN；
則 W=(111+1.246)9.815/1000
=30.94KN
由此可見(jiàn)，兩種方式計(jì)算的W差值不大。
4.4 行走機(jī)構(gòu)傳動(dòng)功率計(jì)算
4.4.1 運(yùn)行靜功率計(jì)算
運(yùn)行靜功率計(jì)算公式為：
N=WV/60η
式中:
W—中間罐車(chē)正常工作時(shí)的靜阻力，KN；
V—中間罐車(chē)的運(yùn)行速度，m/min；
η—傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的總效率，0.75-0,85，取η=0.8；
則
N= （21.1619） / （600.8）=8.61KW
4.4.2 啟動(dòng)功率計(jì)算
行走機(jī)構(gòu)啟動(dòng)時(shí)的總功率：
N=WV/60η
=（38.7019）/（600.8）
=15.32KW
4.5 電動(dòng)機(jī)的選取及校核
4.5.1 電動(dòng)機(jī)的選擇
電動(dòng)機(jī)的選擇按照計(jì)算所需要的靜功率來(lái)初選電動(dòng)機(jī)的額定功率，且N>N ，然后用電動(dòng)機(jī)的平均啟動(dòng)功率N來(lái)驗(yàn)算啟動(dòng)時(shí)的總功率，只有在NN時(shí)，所選電動(dòng)機(jī)才滿(mǎn)足要求。
初選電動(dòng)機(jī)的計(jì)算功率為： N=KN
式中：K—電動(dòng)機(jī)功率增大系數(shù)，K=1.1；
則
N=1.1*8.61=9.47KW
由資料，選取電動(dòng)機(jī)型號(hào)為：YH160L—6
其技術(shù)參數(shù)如下：
額定功率： N=11KW；
同步轉(zhuǎn)速： n=890r/min;
電流： I=25.8A;
功率因數(shù)： cosφ=0.81；
效率： η=0.8；
最大轉(zhuǎn)矩： T=2.5KN.m；
質(zhì)量： M =147kg；
伸出長(zhǎng)度： L=112mm；
伸出端直徑： D= 42mm；
4.5.2 電動(dòng)機(jī)的校核
電動(dòng)機(jī)的平均啟動(dòng)功率： N=βN
式中：
β=（0.7-0.8）β
β—過(guò)載系數(shù)，取β=2
則 β=1.4-1.6
取 β=1.5
則 N=1.5*11
=16.5KW
N>N
故所選電機(jī)滿(mǎn)足要求
4.6 傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)比計(jì)算
傳動(dòng)比計(jì)算公式： i=n/ n
式中： n—電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速，r/min；
n—車(chē)輪轉(zhuǎn)速，r/min；
則
i= 890/7.12=125
4.7 減速器、聯(lián)軸器的選擇
同軸式圓柱齒輪減速器（JB/17000-1993）是采用回歸布置的漸開(kāi)線圓柱齒輪外嚙合傳動(dòng)，包括TZL、TZS、TZLD、TZSD型四個(gè)系列，TZL、TZLD型（二級(jí)傳動(dòng)）減速器輸入軸與輸出軸同軸線，TZS、TZSD型（三級(jí)傳動(dòng)）減速器與電動(dòng)機(jī)通過(guò)法蘭盤(pán)直接連接。具有規(guī)范的范圍和承載能力大、效率高的特點(diǎn)。
工作條件：輸入軸轉(zhuǎn)速不大于1500r/min，齒輪的圓周速度不大于20m/s，允許正、反轉(zhuǎn)。
同軸式圓柱齒輪減速器適用于水平臥式安裝，允許輸出軸向下傾斜安裝，輸出軸與水平面夾角不大于20°。主要用于冶金、礦山、能源、建材、化工等行業(yè)同軸線布置的機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)。
4.7.1 減速器的選擇
行走機(jī)構(gòu)，傳動(dòng)裝置電動(dòng)機(jī)輸出端減速器的選擇。
由于電動(dòng)機(jī)安裝在車(chē)架的底座上，電動(dòng)機(jī)輸出軸與車(chē)輪軸不平行，故行走機(jī)構(gòu)選擇減速器選擇TZSD425-160型 JB/T7000-1993型，其參數(shù)如下：
公稱(chēng)傳動(dòng)比i=125.5;
公稱(chēng)輸入轉(zhuǎn)速 n=1000r/min；
公稱(chēng)輸出轉(zhuǎn)速 n=7.2r/min；
公稱(chēng)輸入功率 P=18.5KW
公稱(chēng)輸出轉(zhuǎn)矩 T=29.4KN.m
減速器的高速軸直徑50mm，低速軸直徑130mm
車(chē)輪的實(shí)際行駛速度：V=Vi/i
=19125/125.5
=18.92m/min
速度的相對(duì)誤差： ε =（V-V）/V100%
=（19-18.92）/19100%
= 0.42%
4.7.2 聯(lián)軸器的選擇
1. 電動(dòng)機(jī)與減速機(jī)高速軸間聯(lián)軸器的選擇
電動(dòng)機(jī)輸出軸直徑D=50mm，軸伸長(zhǎng)度E=110mm，聯(lián)軸器選擇LT7型彈性套柱銷(xiāo)聯(lián)軸器。
ZC42112/JB50112，GB4323-2002
公稱(chēng)轉(zhuǎn)矩為： Tn=500N.m
2. 減速器輸出軸與車(chē)輪軸間聯(lián)軸器的選擇
由于車(chē)輪軸與減速器輸出軸連接處的直徑為130mm，故聯(lián)軸器選用LT12型彈性套柱銷(xiāo)聯(lián)軸器。
JB130202/YB130252， GB4323-2002
公稱(chēng)轉(zhuǎn)矩為： Tn=8000N.m
第五章 提升機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)計(jì)算
提升機(jī)構(gòu)的作用是控制中間罐的上升和下降，從而調(diào)節(jié)中間罐水口在結(jié)晶器內(nèi)的高度。由于液壓設(shè)備具有體積小、重量輕、制造安裝方便等特點(diǎn)，本設(shè)計(jì)采用液壓缸來(lái)實(shí)現(xiàn)中間罐的升降。
提升機(jī)構(gòu)主要由獨(dú)立的液壓站、分流閥、液壓缸及相關(guān)管線組成，由于中間罐車(chē)的工作環(huán)境較高，因此，應(yīng)注意液壓設(shè)備及管路的防護(hù)和合理布置。
提升機(jī)構(gòu)采用四個(gè)液壓缸支承中間罐及其橫梁，為了保證四個(gè)液壓缸的同步動(dòng)作，采用分流閥實(shí)現(xiàn)。
5.1 液壓缸的選擇及校核
5.1.1 液壓缸的選擇
提升機(jī)構(gòu)所受負(fù)荷按所承受的最帶負(fù)荷計(jì)算：
W=（Q+CG）g
式中： Q—中間罐滿(mǎn)罐是重量，Q=111t；
G—提升框架的重量，G=6t；
C—提升框架的自重系數(shù)，C=1.1；
則 W=（111+1.16）9.8=1152.48KN
四個(gè)液壓缸同步提升，則每個(gè)液壓缸的負(fù)荷；
F=W/4
=1152.48/4=288.12KN
由此可以確定液壓缸的缸徑。由資料查得，液壓缸的缸徑可以選取D=180mm，桿徑為d=125mm，液壓缸的推力為：
T=407.15KN>288.12KN
結(jié)合液壓缸在中間罐車(chē)上的安裝位置，選擇ZB型液壓缸，液壓缸豎直安裝在中間罐車(chē)的立柱內(nèi)。
5.1.2 液壓缸工作壓力的選取
由資料表21—6—30，選取液壓缸工作壓力為：p=16MPa。由于中間罐車(chē)工作環(huán)境溫度比較高，工作介質(zhì)選擇磷酸酯液壓油（HFDR）。
5.1.3 液壓缸的校核
頂出液壓缸的計(jì)算推力公式為：
F= p（D/2)pη
式中： D—液壓缸缸徑， D=180mm；
p—液壓缸工作壓力，p=16MPa；
η—液壓缸效率， η=0.95；
則 F=3.14（180/2) 1016100.95
=386.79KN>288.12KN
故所選液壓缸滿(mǎn)足要求。
5.2 液壓系統(tǒng)的計(jì)算
5.2.1 系統(tǒng)流量的計(jì)算
由于要支持四個(gè)液壓缸，因此，系統(tǒng)流量只需要考慮液壓回路中最大的油缸流量。本設(shè)計(jì)中，升降液壓缸的無(wú)桿腔供油時(shí)系統(tǒng)流量最大。供給一個(gè)液壓缸的流量為：
Q=AV=1/4pD2V
=1/43.14180102.41010
=61.1L/min
則四個(gè)液壓缸同時(shí)動(dòng)作所需流量為：
Q=4Q=4*61.1=244.1L/min
只要系統(tǒng)流量滿(mǎn)足提升液壓缸的動(dòng)作就可以滿(mǎn)足整個(gè)系統(tǒng)運(yùn)行。根據(jù)已知條件確定系統(tǒng)工作壓力為P=18MPa，其中2MPa為閥的沿程損失。
5.2.2 泵站電機(jī)功率的計(jì)算
由于系統(tǒng)流量在最大工作時(shí)和在最小工作時(shí)變化大的特點(diǎn)，主泵選定恒壓變量泵，又根據(jù)油缸的工作壓力選定主泵型號(hào)A4VS0125，數(shù)量為兩臺(tái)，其中主泵排量q=125mL/r，轉(zhuǎn)速r=1500r/min。計(jì)算功率N=qrP/η=53.9KW，選擇N=60KW，n=1200r/min的電機(jī)，數(shù)量為兩臺(tái)。
液壓系統(tǒng)輸出的最大流量為2Q=2qn=300L/min。
5.3 液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)
5.3.1 液壓系統(tǒng)的描述
液壓系統(tǒng)組成有泵站和閥門(mén)。系統(tǒng)采用3套主泵組，2套工作，一套備用，正常情況下可以定期轉(zhuǎn)換使用。主泵進(jìn)油管裝有帶信號(hào)裝置的截止閥和緩沖軟管，出油管上裝有溢流閥、壓力表和壓力繼電器。由于系統(tǒng)中有比例閥，對(duì)油液的清潔度比一般系統(tǒng)要高，所以在主泵出油口裝有壓油過(guò)濾器。油箱包括油位指示器、電加熱器、回油管路的冷卻器、雙筒過(guò)濾器、循環(huán)泵和循環(huán)過(guò)濾器等。其中一些電子元件如溫度、液位和壓力繼電器等都可以采用模擬和開(kāi)關(guān)量?jī)陕房刂疲员阍谟?jì)算機(jī)畫(huà)面上實(shí)時(shí)監(jiān)控。閥門(mén)組有三位四通比例換向閥、壓力補(bǔ)償器、同步馬達(dá)和FD平衡閥等。
5.3.2 液壓泵站連鎖控制
油箱油位采用四點(diǎn)控制：超低限泵不能啟動(dòng)、低限補(bǔ)油、高限停止補(bǔ)油、超高限不能啟動(dòng)或停機(jī)。所有控制都采用聲光報(bào)警。
油箱油溫采用五點(diǎn)控制：當(dāng)油溫小于等于10°C，泵不能啟動(dòng)，打開(kāi)加熱器；當(dāng)油溫大于等于25°C，泵允許啟動(dòng)，加熱器關(guān)閉；當(dāng)油溫小于等于35°C，關(guān)閉冷卻器，停止冷卻；當(dāng)油溫大于等于45°C，打開(kāi)冷卻器；當(dāng)油溫大于等于65°C，泵不能啟動(dòng)或準(zhǔn)備停機(jī)。所有控制都采用聲光報(bào)警。
油泵出口任何一個(gè)壓力小于等于16MPa，備用泵自動(dòng)開(kāi)啟，對(duì)應(yīng)的故障泵停止，泵出口溢流閥調(diào)定壓力19.0MPa系統(tǒng)壓力小于等于12MPa或大于等于20MPa，發(fā)出高、低壓報(bào)警（聲光信號(hào)）。
當(dāng)回油、循環(huán)及高壓過(guò)濾器堵塞，阻力增大到設(shè)定值時(shí)，污染指示器發(fā)出聲光報(bào)警，由人工切換過(guò)濾器并更換濾芯。
5.3.3 升降液壓缸的控制
液壓回路采用開(kāi)環(huán)式比例控制，以調(diào)節(jié)中間罐升降速度，保證中間罐平穩(wěn)升降。油缸口的溢流閥、液控單向閥和回路中的平衡閥都起安全作用，其中溢流閥作安全閥用，液控單向閥作防爆閥用，平衡閥主要是用來(lái)防止由于負(fù)向載荷引起的中間罐失速下滑；同步馬達(dá)保證四個(gè)液壓缸精確同步。主泵啟動(dòng)且比例換向閥左位通電，壓力油經(jīng)比例換向閥、平衡閥、同步馬達(dá)進(jìn)入液壓缸無(wú)桿腔推動(dòng)活塞并帶動(dòng)中間罐垂直向上移動(dòng)至高位，此時(shí)中間罐車(chē)處于準(zhǔn)備位置，同時(shí)有桿腔的油液經(jīng)平衡閥和比例閥流回油箱，比例換向閥左位斷電。當(dāng)中間罐車(chē)運(yùn)行到澆鑄位置時(shí)，比例換向閥右位通電，壓力油進(jìn)入液壓缸有桿腔推動(dòng)活塞向下移動(dòng)