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炼钢炉/冶金机械 |
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钢坯下料装置设计 |
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作者：鞍山钢铁股份有限公司 李海容 |
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摘要：介绍了新建的60万吨连续式棒材车间加热炉区炉前设备—下料装置，分析了该机构的运动原理，对设备的运行状况进行了总结。
关键词：下料装置；曲柄连杆；负载力矩
1 前言
在冶金厂尤其是轧钢厂，下料装置随处可见，如冷床前后的钢坯的上下床装置，钢管厂的拨钢装置，加热炉前上料台架的下料装置等等。它们所完成的功能基本一致，即将坯料或成品从一台设备（主要是台架或辊道）移至另一台设备。
有的是直接利用坯料或成品的自身重量，沿一斜面下滑至另一台设备；有的在一圆盘上开槽，坯料或成品嵌入槽中随圆盘转动移至另一台设备；有的则由一台曲柄连杆设备将坯料或成品从一台设备移至另一台设备。马鞍山钢铁股份公司新建的60万吨棒材车间，采用的方坯规格为140mm×140mm×（12000-16000）mm或150mm×150mm×（12000-16000）mm,单重约为2.5t。如果由上料台架直接滑落到入炉辊道上，落差有205mm,其方坯对辊道的冲击很大，此外坯料本身经过冲击，易产生变形，而且还产生强烈的噪音。
为此，我们在上料与入炉辊道之间增加了下料装置，考虑到场地的限制，首选曲柄连杆机构。新设计的钢坯下料装置结构合理，运行平稳，对钢坯及辊道基本无冲击、无噪音，使用情况较为理想。
2 运动原理分析
钢坯下料装置结构为：在上料台架与入炉辊道之间均布四个拨杆，拨杆的一端用销轴与一对曲柄相连，拨杆的另一端套入摇块中，摇块随铰链固定在地面上可绕铰链自由摆动，拨杆在摇块中可上下移动。四对曲柄共用一根长轴，该长轴两端由两台电机同时带动，如图1所示。曲柄带动拨杆做圆周运动，拨杆一头的轨迹类似椭圆。
为了真实地描绘出方坯在空中的运动轨迹，以便于分析拨杆与上料台架定梁和辊道之间是否干涉，以及拨杆在运动中受力情况，设计中利用了AutoCAD平台上的二次开发AutoLisp语言编制程序。在AutoCAD平台上绘拨杆运动轨迹图。
该下料装置为曲柄摇块机构，这是曲柄摇杆机构的一种演化形式。如图2所示。
图2
3 动力分析
此机构在启动时，拨杆空载，按工艺条件可知，拨杆动作时间为20s，机构运动速度低，空载启动，启动力矩可以不作考虑。由拨爪运动轨迹图所示，A点拨杆受力矩最大。此时在曲柄回转轴处产生的最大力矩为钢坯的本身重量及拨杆的自身重量对曲柄回转轴产生的静力矩，以及由传动部分、拨杆、方坯、联轴器对曲柄处产生的摩擦力矩，由拨杆及钢坯在销轴处产生的摩擦力矩三者之和。
从拨杆运动轨迹图（如图3）中，我们能够分析出，假设拨杆在最底点E点启动，此时静力矩为零。拨杆顺时针从E点旋转到F点，机构空载，负载的机构本身的静力矩，随曲柄运动旋转的角度增大而逐渐增大，拨杆运动到F点时，静力矩突增到最大值。拨杆从F点到G点，由于设备自身的重量对曲柄所产生的力矩逐渐减小，此时力矩随曲柄运动旋转的角度增大而减小。拨杆在G点时，机构负载力矩为零。拨杆从G点到H点，机构承受的力矩随旋转的角度增大而向反方向增大。拨杆从H点回到E点，机构空载，力矩随曲柄运动旋转的角度增大而向反向减小。由此得知，机构从G点回到E点的过程中，负载力矩为负值，电机处于发电状态，因而节能。
图3
4 小结
传动装置选用了带有制动轮的电动机，以及设计新颖、结构紧凑、承载能力强、抗过载能力大、使用寿命长、维修方便的三环减数机，整个设备安装在入炉辊道下面，不占车间面积，使用效果良好。
(end)
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(7/6/2004) |
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