智能化無料鐘爐頂設(shè)備培訓(xùn)課程

1、自主知識產(chǎn)權(quán)自主知識產(chǎn)權(quán)智能化無料鐘爐頂設(shè)備智能化無料鐘爐頂設(shè)備秦皇島秦冶重工有限公司2009年09月20日目錄目錄 QWZ無料鐘爐頂設(shè)備介紹無料鐘爐頂設(shè)備介紹 各種形式無料鐘爐頂優(yōu)缺點(diǎn)各種形式無料鐘爐頂優(yōu)缺點(diǎn) 設(shè)計手段設(shè)計手段 制造安裝制造安裝 應(yīng)用實(shí)例應(yīng)用實(shí)例 QWZ型無料鐘爐頂?shù)湫陀脩艏皹I(yè)績型無料鐘爐頂?shù)湫陀脩艏皹I(yè)績 技術(shù)支持及售后服務(wù)技術(shù)支持及售后服務(wù)1. 無料鐘爐頂成套工程設(shè)計無料鐘爐頂成套工程設(shè)計 QWZQWZ型并罐式型并罐式QWZ-BQWZ-B QWZQWZ型串罐式型串罐式QWZ-CQWZ-CQWZ型無料鐘爐頂裝料設(shè)備 QWZQWZ型三罐式型三罐式QWZ-SQWZ-SQWZQWZ

2、型高爐無料鐘的系列化規(guī)格型高爐無料鐘的系列化規(guī)格 規(guī)格型號規(guī)格型號 適應(yīng)高爐適應(yīng)高爐1 1、QWZ450B/C 300QWZ450B/C 300750m750m3 32 2、QWZ500B/C 750QWZ500B/C 7501000m1000m3 3 3 3、QWZ600B/C 1000QWZ600B/C 10002200m2200m3 3 4 4、QWZ650B/C 2200QWZ650B/C 22003200m3200m3 3 5 5、QWZ700B/C/S 3200QWZ700B/C/S 32004500m4500m3 36 6、QWZ800B/C/S 4500QWZ800B/C/S

3、45006000m6000m3 3 QWZ-BQWZ-B型并罐式型并罐式無料鐘爐頂結(jié)構(gòu)1.1.旋轉(zhuǎn)布料溜槽旋轉(zhuǎn)布料溜槽2. 2. 布料器布料器3.3.波紋補(bǔ)償器波紋補(bǔ)償器4.4.使料流對中的中間排料漏斗使料流對中的中間排料漏斗5.5.裝有下密封閥和料流調(diào)節(jié)閥的下部閥箱裝有下密封閥和料流調(diào)節(jié)閥的下部閥箱6.6.料罐料罐(2(2個個) )7.7.上密封閥上密封閥(2(2個個) )8.8.移動式或帶有翻板裝置的受料斗移動式或帶有翻板裝置的受料斗受料罐翻板閥上密封閥料罐布料器溜槽料流調(diào)節(jié)閥下密閥箱波紋管導(dǎo)料溜槽上部溜槽裝置布料器布料溜槽上密封閥料罐下密閥箱波紋管料流調(diào)節(jié)閥爐頂鋼圈QWZ-C型串罐式無料

4、鐘爐頂結(jié)構(gòu)受料斗擋料閥上密封閥料罐布料器爐頂鋼圈下密封閥波紋管溜槽料流調(diào)節(jié)閥QWZ-C-QWZ-C-型型QWZ-C-QWZ-C-型型串罐式QWZ-C-QWZ-C-型型串罐式無料鐘爐頂結(jié)構(gòu)1.旋轉(zhuǎn)布料溜槽2.液壓傳動布料器3.波紋補(bǔ)償器4.下部閥箱(裝有下密封閥和料流調(diào)節(jié)閥)5.料罐(裝有上密封閥)6.瓜皮式擋料閥7.固定受料斗序號規(guī)格型號QWZ450QWZ500QWZ600QWZ650QWZ700QWZ8001中心喉管（mm）4505006006507008002設(shè)計壓力（MPa）0.20.250.33工作溫度（）正常150250異常600，一年小于20次，每次不超過一小時最高900，一年小于

5、5次，每次不超過10分鐘4溜槽旋轉(zhuǎn)速度變頻調(diào)速：210 rpm 正常轉(zhuǎn)速：89 rpm5溜槽傾動速度范圍：06/s 常用：4/s6氮?dú)庀模∟M3/h）3005006008007冷卻水消耗（T/h）485106128158過料能力(m3/s)0.40.60.81.11.52.0序號規(guī)格型號WZ450WZ500WZ600WZ650WZ700WZ8001中心喉管通徑（mm）4505006006507008002下密封閥通徑（mm）5506507008009009003料流調(diào)節(jié)閥通徑（mm）5506006507007508004固定料罐有效容積(m3)132020303050507070909012

6、05受料罐有效容積(m3)13202030305050707090901206上密封閥通徑（mm）7008009001000120014007擋料閥通徑（mm）600700800900100012008溜槽長度（mm）16002200220028002800350035004000420045005000性能特點(diǎn)性能特點(diǎn) 角傳動采用變頻驅(qū)動， 011rpm,正常轉(zhuǎn)速8.8rpm。 角檢測采用單圈絕對值編碼器。分辨率不低于4096線。 角擺動范圍0 55 ，傾動速度最大達(dá) 6，傾角誤差為0.1。 溜槽檢修更換角度30 45。 角檢測采用單圈絕對值編碼器。分辨率不低于4096線。 旋轉(zhuǎn)與直線運(yùn)動合

7、成技術(shù)，可實(shí)現(xiàn)環(huán)形、螺旋、扇形、定點(diǎn)和中心加焦等全功能布料。 結(jié)構(gòu)簡單，故障率低，內(nèi)部空間大，易于檢查和維修。 角傳動只有一對開式齒輪,且遠(yuǎn)離高溫區(qū)，能適應(yīng)爐頂高溫環(huán)境。 角傳動采用油缸驅(qū)動,速度可調(diào)，定位精度高，布料精確。 溜槽檢測屬于末端檢測，檢測角度真實(shí)可靠。 布料器采用開式水冷、氮?dú)饷芊?，冷卻和密封效果好。l 特點(diǎn)：特點(diǎn)：水由上水箱底部進(jìn)水，產(chǎn)水由上水箱底部進(jìn)水，產(chǎn)生渦流，由導(dǎo)管流出，無生渦流，由導(dǎo)管流出，無飛濺現(xiàn)象。飛濺現(xiàn)象。上部水箱設(shè)在中心喉管上，上部水箱設(shè)在中心喉管上，對喉管直接冷卻。對喉管直接冷卻。上下水箱設(shè)導(dǎo)流管，避免上下水箱設(shè)導(dǎo)流管，避免了氣水交融。了氣水交融。水冷結(jié)構(gòu)水冷

8、結(jié)構(gòu)u迷宮式密封迷宮式密封u 結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：多道減壓環(huán)縫，增大阻力多道減壓環(huán)縫，增大阻力搭接式結(jié)構(gòu)搭接式結(jié)構(gòu)四段式裝配結(jié)構(gòu)四段式裝配結(jié)構(gòu)節(jié)省氮?dú)庥昧抗?jié)省氮?dú)庥昧烤哂锌删S護(hù)性具有可維護(hù)性氮封結(jié)構(gòu)氮封結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：1、采用滾輪結(jié)構(gòu)，托圈上下運(yùn)動時、采用滾輪結(jié)構(gòu)，托圈上下運(yùn)動時為滾動摩擦，摩擦力小。為滾動摩擦，摩擦力小。2、滾輪與導(dǎo)軌的配合間隙不是完全、滾輪與導(dǎo)軌的配合間隙不是完全靠高精度加工保證，是靠偏心調(diào)整臂靠高精度加工保證，是靠偏心調(diào)整臂調(diào)節(jié)偏心保證的，這種結(jié)構(gòu)便于裝配調(diào)節(jié)偏心保證的，這種結(jié)構(gòu)便于裝配和后期檢修調(diào)整。和后期檢修調(diào)整。偏心滾輪結(jié)構(gòu)偏心滾輪結(jié)構(gòu)萬向框架結(jié)構(gòu)萬向框架結(jié)

9、構(gòu)特點(diǎn)：特點(diǎn)：1、兩側(cè)耳軸曲柄受力均勻；、兩側(cè)耳軸曲柄受力均勻；2、消除加工和裝配誤差使、消除加工和裝配誤差使溜槽托架產(chǎn)生的扭矩；溜槽托架產(chǎn)生的扭矩；3、吸收溜槽托架受熱變形、吸收溜槽托架受熱變形而產(chǎn)生的內(nèi)應(yīng)力。而產(chǎn)生的內(nèi)應(yīng)力。省力結(jié)構(gòu)省力結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：特點(diǎn)： 溜槽擺動傳動中，曲柄與溜槽擺動傳動中，曲柄與溜槽設(shè)計為鈍角結(jié)構(gòu)，這是溜溜槽設(shè)計為鈍角結(jié)構(gòu)，這是溜槽擺動過程中做到最省力。槽擺動過程中做到最省力。溜槽卡掛結(jié)構(gòu)溜槽卡掛結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：特點(diǎn)： 采用采用4545度弧形掛鉤度弧形掛鉤結(jié)構(gòu)，拆裝溜槽方便，溜結(jié)構(gòu)，拆裝溜槽方便，溜槽到達(dá)槽到達(dá)0 0度不至脫落。度不至脫落。角檢測結(jié)構(gòu)角檢測結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：特點(diǎn)： 采用

10、曲柄滑塊機(jī)采用曲柄滑塊機(jī)構(gòu)，檢測曲柄同主驅(qū)動構(gòu)，檢測曲柄同主驅(qū)動曲柄等長，這就使得檢曲柄等長，這就使得檢測與溜槽擺動同步，檢測與溜槽擺動同步，檢測角度一一對應(yīng)。測角度一一對應(yīng)。u 布料器箱體導(dǎo)軌的垂直度直接影響著托圈導(dǎo)輪與布料器箱體導(dǎo)軌的垂直度直接影響著托圈導(dǎo)輪與導(dǎo)軌的調(diào)整間隙，導(dǎo)軌垂直精度高，則托圈在整導(dǎo)軌的調(diào)整間隙，導(dǎo)軌垂直精度高，則托圈在整個行程范圍內(nèi)，導(dǎo)輪與導(dǎo)軌的間隙就很均勻，托個行程范圍內(nèi)，導(dǎo)輪與導(dǎo)軌的間隙就很均勻，托圈擺動量就小，對溜槽的角度影響就非常小。圈擺動量就小，對溜槽的角度影響就非常小。u 設(shè)計中采用平面導(dǎo)軌，導(dǎo)軌與箱體的連接采用裝設(shè)計中采用平面導(dǎo)軌，導(dǎo)軌與箱體的連接采用裝

11、配式結(jié)構(gòu)。配式結(jié)構(gòu)。u 優(yōu)點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)： 導(dǎo)軌可單獨(dú)加工，可以上平面磨床磨削，提高加導(dǎo)軌可單獨(dú)加工，可以上平面磨床磨削，提高加工精度。工精度。 導(dǎo)軌可以采用中碳合金鋼制作，可對導(dǎo)軌進(jìn)行熱導(dǎo)軌可以采用中碳合金鋼制作，可對導(dǎo)軌進(jìn)行熱處理。處理。 導(dǎo)軌在布料器服役周期內(nèi)，可進(jìn)行更換。導(dǎo)軌在布料器服役周期內(nèi)，可進(jìn)行更換。結(jié)構(gòu)示意圖：結(jié)構(gòu)示意圖：箱體導(dǎo)軌結(jié)構(gòu)箱體導(dǎo)軌結(jié)構(gòu)u托圈鎖緊結(jié)構(gòu)如下圖：u結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：u在箱體3個相互120度的位置設(shè)置固定銷孔板，托圈相應(yīng)位置設(shè)置隨托圈上下移動的銷孔板，托圈需要在不同位置停車時，在相應(yīng)位置插銷子即可。托圈鎖緊銷孔托圈鎖緊銷孔托圈鎖緊結(jié)構(gòu)托圈鎖緊結(jié)構(gòu)PW型布料器原理圖秦冶布料

12、器原理圖設(shè)備名稱設(shè)備名稱比較內(nèi)容比較內(nèi)容秦冶布料器秦冶布料器PW布料器布料器秦冶布料器優(yōu)勢說明秦冶布料器優(yōu)勢說明布料器溜槽擺動傳動油缸驅(qū)動溜槽擺動行星差速齒輪傳動溜槽水平傳動一對齒輪傳動行星差速齒輪傳動一對齒輪，傳動簡單可靠溜槽擺動速度06/S16/S速度可調(diào)，工藝能更好滿足溜槽擺動范圍052752可實(shí)現(xiàn)真正的中心加焦溜槽擺動檢測末端檢測同步檢測始端檢測，相當(dāng)于鐘表的指針，即使溜槽有了偏差，角度依然不變布料器溜槽擺動檢測采用對等曲柄，檢測真實(shí)可靠布料器密封小環(huán)縫間隙氮?dú)饷芊馑涞妆P與溜槽同時旋轉(zhuǎn)，大環(huán)縫間隙密封密封效果好，氮?dú)夂牧啃〔剂掀骼鋮s開環(huán)式冷卻閉環(huán)冷卻 冷卻水道不需要定期酸洗抗高溫性能

13、可在500下長期工作對溫度敏感，高溫后齒輪會漲死，出現(xiàn)轉(zhuǎn)不動現(xiàn)象能滿足爐頂高溫要求結(jié)構(gòu)：由耐熱鋼基體、耐磨襯板、壓板及連接件組成；特點(diǎn)：裝配式溜槽，可更換襯板。襯板采用組合式硬質(zhì)合金鑲嵌技術(shù)，耐沖擊，抗磨損。溜槽與主體的連接采用卡掛式結(jié)構(gòu)，檢修更換操作簡便快捷。1. 使用壽命確保1218個月。作用：擋住受料斗里的爐料，按要求啟閉，間斷的將受料斗里的爐料裝入料罐；結(jié)構(gòu)：由箱體、瓜皮狀閥板、閥芯、閥板驅(qū)動機(jī)構(gòu)組成。特點(diǎn)：采用瓜皮狀對開閥板，自定位，空間小，優(yōu)于柱狀閥板。 液壓同步四連桿驅(qū)動，兩側(cè)布置，結(jié)構(gòu)合理。作用：調(diào)節(jié)排料速度或者排料時間，起著控制、保持料罐內(nèi)爐料向爐內(nèi)的布料趨于均勻合理的作用；

14、結(jié)構(gòu)：由箱體、球形閥板、閥芯、閥板驅(qū)動機(jī)構(gòu)組成。特點(diǎn)：采用兩片大小不等球形閥板疊加而成，空間小，優(yōu)于柱狀閥板。 液壓同步四連桿驅(qū)動，兩側(cè)布置，結(jié)構(gòu)合理。 漏料口始終為菱形開口，絕對中心卸料。作用：在料罐向高爐內(nèi)裝料時，用于對料罐進(jìn)行煤氣密封，以保證高爐正常生產(chǎn)結(jié)構(gòu)形式：單動作翻板閥雙動作擺動旋轉(zhuǎn)閥雙動作擺動旋轉(zhuǎn)閥單動作翻板閥作用：起儲存爐料，并配合上下密封閥的操作，實(shí)現(xiàn)布料功能；組成：上部的上密封閥、焊接鋼結(jié)構(gòu)殼體、檢修人孔和可更換的耐磨襯板；參數(shù)：有效容積8120立方米裝有擺動旋轉(zhuǎn)密封閥的料罐裝有翻板式上密封閥的料罐 作用:承接高爐上料主皮帶或料車送來的爐料；結(jié)構(gòu)形式：方形受料口的受料斗圓形

15、受料口的受料斗參數(shù)：有效容積8120立方米。更換溜槽專用工具利用溜槽更換裝置在爐外將溜槽裝入溜槽托架。作用：在向料罐裝料時，起密封爐頂煤氣的作用，保證高爐正常操作；結(jié)構(gòu)形式：單動作翻板閥雙動作擺動旋轉(zhuǎn)閥雙動作擺動旋轉(zhuǎn)閥單動作翻板閥各種形式的無料鐘爐頂各種形式的無料鐘爐頂優(yōu)缺點(diǎn)優(yōu)缺點(diǎn)并罐無料鐘爐頂?shù)膬?yōu)缺點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)優(yōu)點(diǎn): :布料理想，調(diào)劑靈活；布料理想，調(diào)劑靈活；設(shè)備總高度較低；設(shè)備總高度較低； 密封性好，能承受高壓操作密封性好，能承受高壓操作 ；兩個料罐交替工作兩個料罐交替工作 。缺點(diǎn)：缺點(diǎn)：中心喉管磨損較快；中心喉管磨損較快；存在并罐效應(yīng)。由于料罐中心線和高爐中心線有較大的存在并罐效應(yīng)。由于料罐中

16、心線和高爐中心線有較大的間距，會在布料時產(chǎn)生料流偏析現(xiàn)象，稱之為并罐效應(yīng)。間距，會在布料時產(chǎn)生料流偏析現(xiàn)象，稱之為并罐效應(yīng)。 爐頂結(jié)構(gòu)所需空間大，設(shè)備重。爐頂結(jié)構(gòu)所需空間大，設(shè)備重。 串罐無料鐘爐頂?shù)膬?yōu)缺點(diǎn) 優(yōu)點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)： 投資較低；投資較低； 在爐頂結(jié)構(gòu)中所需空間小；在爐頂結(jié)構(gòu)中所需空間小； 設(shè)備高度與并罐式爐頂基本一致；設(shè)備高度與并罐式爐頂基本一致； 中心排料極大的保證了爐料在爐內(nèi)分布的對稱中心排料極大的保證了爐料在爐內(nèi)分布的對稱性，減小了爐料偏析。性，減小了爐料偏析。 缺點(diǎn)：缺點(diǎn)： 料罐排料口距溜槽落點(diǎn)高度增大，旋轉(zhuǎn)溜槽所受料罐排料口距溜槽落點(diǎn)高度增大，旋轉(zhuǎn)溜槽所受爐料的沖擊增大。爐料的沖

17、擊增大。秦冶無料鐘爐頂?shù)膬?yōu)點(diǎn)1 1、布料器、布料器結(jié)構(gòu)簡單結(jié)構(gòu)簡單，內(nèi)部空間大，內(nèi)部空間大，角和角和角各有各角各有各的傳動，出現(xiàn)故障的傳動，出現(xiàn)故障易于檢查和維修易于檢查和維修。2 2、角傳動僅一對開式齒輪，且離高溫區(qū)較遠(yuǎn)，不會角傳動僅一對開式齒輪，且離高溫區(qū)較遠(yuǎn)，不會因布料器短時斷水高溫而齒輪和軸承漲死因布料器短時斷水高溫而齒輪和軸承漲死, ,可抗御爐頂可抗御爐頂高溫高溫。3 3、角傳動靠油缸或伺服電機(jī)驅(qū)動，角傳動靠油缸或伺服電機(jī)驅(qū)動，傳動速度可調(diào)傳動速度可調(diào)， 角擺動速度最大達(dá)角擺動速度最大達(dá)6 6。這樣在布料時就減少了。這樣在布料時就減少了一環(huán)到另一環(huán)的時間，也就減少了布料時的螺旋段，更

18、一環(huán)到另一環(huán)的時間，也就減少了布料時的螺旋段，更好的好的滿足布料工藝滿足布料工藝。4 4、角檢測裝置通過一根和角檢測裝置通過一根和角傳動裝置等長的曲柄角傳動裝置等長的曲柄隨托圈上下擺動，其擺動角度與傳動裝置曲柄完全相同，隨托圈上下擺動，其擺動角度與傳動裝置曲柄完全相同，而傳動曲柄擺動的角度就是溜槽的擺動角度，故而傳動曲柄擺動的角度就是溜槽的擺動角度，故檢測真檢測真實(shí)可靠實(shí)可靠。也就是溜槽檢測屬于末端檢測，而非始端檢測。也就是溜槽檢測屬于末端檢測，而非始端檢測。5 5、布料器采用了開式水冷系統(tǒng)和氮?dú)饷芊庀到y(tǒng)，兩者、布料器采用了開式水冷系統(tǒng)和氮?dú)饷芊庀到y(tǒng)，兩者互不干擾，互不干擾，冷卻和密封效果好冷

19、卻和密封效果好。6 6、布料器排水系統(tǒng)采用了、布料器排水系統(tǒng)采用了U U形管水封系統(tǒng)形管水封系統(tǒng)。7 7、布料器內(nèi)部不能自動潤滑的部位采用了高溫自潤滑、布料器內(nèi)部不能自動潤滑的部位采用了高溫自潤滑軸承，檢修時潤滑。軸承，檢修時潤滑。8 8、在小于、在小于10001000立方米以下的高爐，料流調(diào)節(jié)閥采用了立方米以下的高爐，料流調(diào)節(jié)閥采用了滾筒給料機(jī)式節(jié)流閥滾筒給料機(jī)式節(jié)流閥，克服了堵料現(xiàn)象克服了堵料現(xiàn)象。 結(jié)構(gòu)設(shè)計簡單，機(jī)構(gòu)精巧，密封可靠，耐磨材料使用壽命長。 成套設(shè)備檢測與控制精度高，可完全實(shí)現(xiàn)自動化控制。 設(shè)備抗高溫性良好，工藝性能優(yōu)良，可實(shí)現(xiàn)各種方式的布料。 成套設(shè)備檢修和維護(hù)方便，可大大

20、降低工人勞動強(qiáng)度。 安裝設(shè)備支撐在爐頂大框架上，載荷分布合理。 成套設(shè)備擁有自主知識產(chǎn)權(quán)和技術(shù)訣竅，性價比高。秦冶爐頂優(yōu)勢總結(jié)設(shè)計手段u手工相關(guān)計算u動態(tài)仿真分析u試驗(yàn)、仿真、計算三者相結(jié)合相關(guān)計算相關(guān)計算l幾何尺寸計算；幾何尺寸計算；l溜槽水平傳動的力矩計算溜槽水平傳動的力矩計算;l溜槽傾動傳動的力矩計算溜槽傾動傳動的力矩計算;l上回轉(zhuǎn)支承壽命的計算上回轉(zhuǎn)支承壽命的計算;l中心喉管直徑的計算中心喉管直徑的計算;l曲柄耳軸強(qiáng)度計算曲柄耳軸強(qiáng)度計算;布料器液壓缸波動載荷計算模型布料器液壓缸波動載荷計算模型n 布料器數(shù)值仿真分析計算結(jié)果計算結(jié)果布料器液壓缸波動載荷動畫布料器液壓缸波動載荷動畫布料器

21、整體位移動畫布料器整體位移動畫布料器布料器MisesMises應(yīng)力分布（應(yīng)力分布（MPaMPa）0位置90位置180位置270位置0位置90位置180位置270位置布料器總體位移分布（布料器總體位移分布（mmmm）頂板頂板MisesMises應(yīng)力分布（應(yīng)力分布（MPaMPa）max94.4MPa萬向框架位移分布（萬向框架位移分布（mmmm）萬向框架萬向框架MisesMises應(yīng)力分布（應(yīng)力分布（MPaMPa）max74.4MPa托架變形云圖托架變形云圖托架等效應(yīng)力云圖托架等效應(yīng)力云圖耳軸及花鍵等效應(yīng)力云圖耳軸及花鍵等效應(yīng)力云圖耳軸及花鍵變形圖耳軸及花鍵變形圖曲柄尾輪變形云圖曲柄尾輪變形云圖曲柄

22、尾輪等效應(yīng)力云圖曲柄尾輪等效應(yīng)力云圖結(jié)論結(jié)論n三個液壓缸載荷成正弦曲線波動，相位差約120n單個液壓缸上承受的最大載荷達(dá)到8tn設(shè)計中采用100 缸徑的油缸合適。n布料器頂板加強(qiáng)筋上應(yīng)力值偏大，最大應(yīng)力接近100MPa；n下回轉(zhuǎn)支承內(nèi)圈筋板處存在應(yīng)力集中，應(yīng)適當(dāng)增加筋板厚度；n不考慮接觸時，萬向框架上等效應(yīng)力分布不對稱，最大應(yīng)力出現(xiàn)在與下回轉(zhuǎn)支承內(nèi)圈連接的孔附近，該處的強(qiáng)度滿足要求；n通過分析得出：布料器的結(jié)構(gòu)設(shè)計和材料選擇均滿足要求，布料器是安全可靠的。試驗(yàn)數(shù)據(jù)與計算相結(jié)合：耳軸磨損過程計算本分析以5700高爐布料器耳軸結(jié)構(gòu)為對象，重點(diǎn)分析干摩擦條件下的磨損情況，在滿足使用精度（耳軸總磨損量

23、小于2.0mm）條件下，計算耳軸及耳軸套筒的使用壽命。并在分析結(jié)果基礎(chǔ)上提出結(jié)構(gòu)改進(jìn)的建議及措施。具體工作思路分四步： 三維有限元建模分析耳軸與耳軸套筒的載荷狀態(tài)，主要研究不同溜槽擺角、物料量、磨損量條件下耳軸與耳軸套筒之間的接觸應(yīng)力分布狀態(tài)，從而獲得不同磨損量條件下耳軸及耳軸套筒典型位置點(diǎn)一個工作周期內(nèi)的壓力變化情況； 通過材料試驗(yàn)獲得不同壓力、不同溫度條件下材料的磨損速度（清華大學(xué)工作）； 結(jié)合(1)、(2)研究成果計算耳軸的實(shí)際磨損情況，并進(jìn)行壽命評估； 如果結(jié)構(gòu)使用壽命不能達(dá)到使用要求，提出結(jié)構(gòu)優(yōu)化、選材建議并重新評估。1.研究思路2.耳軸壓力分布有限元仿真分析2.耳軸壓力分布有限元仿

24、真分析有限元模型如右圖所示，計算耳軸磨損部分的模型和原來模型的區(qū)別就是不再建立框架部分的模型，并且簡化了耳軸花鍵部分的模型。2.耳軸壓力分布有限元仿真分析有限元模型在計算耳軸磨損過程中，分別計算了545區(qū)間內(nèi)的10個角度計算耳軸和旋轉(zhuǎn)套筒之間的接觸應(yīng)力，在溜槽從455運(yùn)動過程中，溜槽內(nèi)存有物料，所以有物料載荷，當(dāng)溜槽從545運(yùn)動過程中，溜槽內(nèi)沒有物料，溜槽是空載，并且在每個角度下，溜槽內(nèi)物料的多少不同，載荷也不同，現(xiàn)以45溜槽擺角下的載荷邊界條件加以說明，如下圖所示。2.耳軸壓力分布有限元仿真分析無磨損、不同擺動角度下的接觸應(yīng)力仿真分析結(jié)果帶載時各個傾角下的接觸應(yīng)力l 在5傾角時，最大應(yīng)力出現(xiàn)

25、在接觸面的內(nèi)側(cè)，隨著傾角的增加，最大應(yīng)力點(diǎn)往中間移動，在45傾角時，最大應(yīng)力出現(xiàn)在接觸面的外側(cè)。l 接觸應(yīng)力在接觸面底部軸線的方向上分布不均，在2025范圍內(nèi)，沿軸線方向的壓力較為平均。l 最大的接觸應(yīng)力出現(xiàn)在45傾角時，此時接觸應(yīng)力最大值為35.4MPa。2.耳軸壓力分布有限元仿真分析無磨損、不同擺動角度下的接觸應(yīng)力仿真分析結(jié)果帶載時各個傾角下的接觸應(yīng)力2.耳軸壓力分布有限元仿真分析無磨損、不同擺動角度下的接觸應(yīng)力仿真分析結(jié)果空載時各個傾角下的接觸應(yīng)力l 在5傾角時，最大應(yīng)力出現(xiàn)在接觸面的內(nèi)側(cè)，隨著傾角的增加，最大應(yīng)力點(diǎn)往中間移動，在45傾角時，最大應(yīng)力出現(xiàn)在接觸面的外側(cè)。l 接觸應(yīng)力在接觸

26、面底部軸線的方向上分布不均，在2025范圍內(nèi)，沿軸線方向的壓力較為平均。l 最大的接觸應(yīng)力出現(xiàn)在45傾角時，此時接觸應(yīng)力最大值為30.7MPa。2.耳軸壓力分布有限元仿真分析無磨損、不同擺動角度下的接觸應(yīng)力仿真分析結(jié)果空載時各個傾角下的接觸應(yīng)力在有限元仿真模型中，為了對接觸面的磨損量進(jìn)行模擬，可以通過改變接觸面的剛度，得到不同的磨損量，得到接觸面之間的壓力，不同的剛度系數(shù)可以得到不同的磨損量。如圖下所示，其中h為耳軸和旋轉(zhuǎn)套筒兩者總共的磨損量。2.耳軸壓力分布有限元仿真分析有磨損、不同擺動角度下的接觸應(yīng)力仿真分析結(jié)果不同磨損量在模型計算的實(shí)現(xiàn)接觸面不同磨損量時，旋轉(zhuǎn)套筒上軸向典型點(diǎn)的接觸應(yīng)力隨

27、著角度的變化而變化，以某個磨損量（0.062mm）為例，如右圖所示。其中，軸向典型點(diǎn)在接觸面上的位置如左圖所示。-50-40-30-20-1001020304050-2024681012141618最大磨損量為0.062mm時，接觸壓力隨著角度變化值注：角度的正負(fù)僅代表溜槽轉(zhuǎn)動的方向不同帶載情況下545范圍內(nèi)空載情況下545范圍內(nèi)接觸壓力（MPa） 248633 248677 248721 248765 248809 248853 248897 2495962.耳軸壓力分布有限元仿真分析有磨損、不同擺動角度下的接觸應(yīng)力仿真分析結(jié)果旋轉(zhuǎn)套筒的接觸應(yīng)力仿真分析結(jié)果接觸面不同磨損量時，旋轉(zhuǎn)套筒上周向

28、典型點(diǎn)的接觸應(yīng)力隨著角度的變化而變化，以某個磨損量（0.062mm）為例，如右圖所示。其中，周向典型點(diǎn)在接觸面上的位置如左圖所示。-60-40-200204060-2024681012141618磨損量為0.062mm時，典型點(diǎn)的接觸應(yīng)力隨角度變化接觸壓力（MPa）帶載情況下545范圍內(nèi)空載情況下545范圍內(nèi)注：角度的正負(fù)僅代表溜槽轉(zhuǎn)動的方向不同 249592 249593 249594 249595 249596 249597 249598 249599 2496002.耳軸壓力分布有限元仿真分析有磨損、不同擺動角度下的接觸應(yīng)力仿真分析結(jié)果旋轉(zhuǎn)套筒的接觸應(yīng)力仿真分析結(jié)果可以看出在不同角度下不

29、同磨損量時249596典型點(diǎn)屬于較危險的點(diǎn)，重點(diǎn)分析其磨損量和接觸壓力的關(guān)系，如左圖所示，為對應(yīng)不同的磨損量，該點(diǎn)的一個周期內(nèi)的峰值接觸壓力和平均接觸應(yīng)力大小。平均接觸壓力的擬合方程為： ，該表達(dá)式能基本表現(xiàn)平均接觸應(yīng)力隨磨損量變化的關(guān)系。0.00.51.01.52.02.53.04812162024283236 接觸壓力（MPa）總磨損量（mm） 典型點(diǎn)249596一個周期內(nèi)的平均接觸壓力 典型點(diǎn)249596一個周期內(nèi)的峰值接觸壓力0.00.51.01.52.02.53.0246810121416 平均接觸應(yīng)力（MPa）總磨損量（mm） 實(shí)際仿真值 擬合值2.耳軸壓力分布有限元仿真分析有磨損

30、、不同擺動角度下的接觸應(yīng)力仿真分析結(jié)果旋轉(zhuǎn)套筒的接觸應(yīng)力仿真分析結(jié)果不同磨損量時，耳軸上典型點(diǎn)的接觸應(yīng)力隨著角度的變化如右圖所示（磨損量0.0567mm為）。由于耳軸一直繞軸線轉(zhuǎn)動，所以圓周方向的典型點(diǎn)應(yīng)力值只有某個時刻應(yīng)力值較大，所以在此僅分析耳軸接觸面周向典型點(diǎn)的應(yīng)力。軸向典型點(diǎn)在接觸面上的位置如左所示。-60-40-200204060-202468101214161820最大磨損量為0.0567mm時，典型點(diǎn)的接觸應(yīng)力隨角度變化接觸壓力（MPa）帶載情況下545范圍內(nèi)空載情況下545范圍內(nèi)注：角度的正負(fù)僅代表溜槽轉(zhuǎn)動方向相反 220894 220895 220896 220897 220

31、898 220899 220900 220901 220902 220903 220904 220905 220906 220907 220908 220909 220910 220911 220912 2209132.耳軸壓力分布有限元仿真分析有磨損、不同擺動角度下的接觸應(yīng)力仿真分析結(jié)果耳軸的接觸應(yīng)力仿真分析結(jié)果Archard用受壓屈服極限和滑動位移來表達(dá)金屬的磨損體積。兩名義平滑的表面的接用受壓屈服極限和滑動位移來表達(dá)金屬的磨損體積。兩名義平滑的表面的接觸發(fā)生在較高的為微凸體上，由于局部集中應(yīng)力的作用，在接觸處發(fā)生塑性變形。設(shè)微觸發(fā)生在較高的為微凸體上，由于局部集中應(yīng)力的作用，在接觸處發(fā)生

32、塑性變形。設(shè)微凸體為一對半徑都為凸體為一對半徑都為a的半球體，則該微凸體承受的載荷為的半球體，則該微凸體承受的載荷為 式中，式中， 為軟材料的受壓屈為軟材料的受壓屈服極限。服極限。假設(shè)一次滑動的結(jié)果遷移的磨屑為半球形，當(dāng)滑動位移為假設(shè)一次滑動的結(jié)果遷移的磨屑為半球形，當(dāng)滑動位移為2a時的磨損體積為時的磨損體積為 因此因此，Archard公式為：公式為：式中式中 為磨損系數(shù)，它表示一對微凸體相互摩擦產(chǎn)生一個磨粒的概率。但實(shí)際上這為磨損系數(shù)，它表示一對微凸體相互摩擦產(chǎn)生一個磨粒的概率。但實(shí)際上這個系數(shù)包含了除載荷、滑動距離、材料的受壓屈服極限之外的所有影響磨損的因素。個系數(shù)包含了除載荷、滑動距離、

33、材料的受壓屈服極限之外的所有影響磨損的因素。Archard模型可以用來解釋許多磨損現(xiàn)象，并可以用來估算磨損壽命，它是現(xiàn)在可供模型可以用來解釋許多磨損現(xiàn)象，并可以用來估算磨損壽命，它是現(xiàn)在可供實(shí)際應(yīng)用并經(jīng)過實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證的磨損計算的主要方法之一。但是它也有一些不足之處，它完實(shí)際應(yīng)用并經(jīng)過實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證的磨損計算的主要方法之一。但是它也有一些不足之處，它完全忽略了金屬變形的物理特征；在數(shù)學(xué)推導(dǎo)中使用了一些假設(shè)，不盡合理；實(shí)驗(yàn)研究表全忽略了金屬變形的物理特征；在數(shù)學(xué)推導(dǎo)中使用了一些假設(shè)，不盡合理；實(shí)驗(yàn)研究表明，磨損量與載荷的正比關(guān)系只適合于一定的載荷范圍。明，磨損量與載荷的正比關(guān)系只適合于一定的載荷范圍。3.5

34、700布料器耳軸磨損計算無潤滑磨損理論概述不考慮磨損程度對接觸應(yīng)力的影響來計算磨損量不考慮磨損程度對接觸應(yīng)力的影響來計算磨損量對耳軸磨損的計算采用廣泛使用的對耳軸磨損的計算采用廣泛使用的Archard模型來進(jìn)行計算。模型來進(jìn)行計算。其中，其中， 為磨損體積，為磨損體積， 為滑動距離，為滑動距離， 為磨損系數(shù)，為磨損系數(shù)， 為法向載荷，為法向載荷， 為耳軸材料的受壓為耳軸材料的受壓屈服極限。屈服極限。對于工程應(yīng)用來說，磨損深度更具有實(shí)際應(yīng)用價值。將上式的兩邊同時除以對于工程應(yīng)用來說，磨損深度更具有實(shí)際應(yīng)用價值。將上式的兩邊同時除以 ，得到，得到Archard公式的另一種形式：公式的另一種形式：式

35、中，式中， 為磨損深度，為磨損深度， P為接觸點(diǎn)處的接觸壓力。為接觸點(diǎn)處的接觸壓力。則耳軸磨損的磨損深度計算公式為：則耳軸磨損的磨損深度計算公式為：按平均壓力計算磨損量按平均壓力計算磨損量已知耳軸軸套處的支反力為已知耳軸軸套處的支反力為F，耳軸套尺寸為耳軸套尺寸為 則有平均應(yīng)力則有平均應(yīng)力 然后再采用然后再采用Archard公式，得到耳軸磨損時的磨損深度計算公式為：公式，得到耳軸磨損時的磨損深度計算公式為：考慮不同磨損程度接觸應(yīng)力不同時總的磨損量的計算方法考慮不同磨損程度接觸應(yīng)力不同時總的磨損量的計算方法前面有限元仿真分析得到的結(jié)果是不同總磨損量情況下對應(yīng)的接觸壓力，因此，可以前面有限元仿真分

36、析得到的結(jié)果是不同總磨損量情況下對應(yīng)的接觸壓力，因此，可以采用式采用式 得到不同階段時期下耳軸和套筒各自的磨損量得到不同階段時期下耳軸和套筒各自的磨損量 ，最后利用總磨損量，最后利用總磨損量 求得一定磨損時間下耳軸和套筒各自的磨損量以及總磨損量。求得一定磨損時間下耳軸和套筒各自的磨損量以及總磨損量。3.5700布料器耳軸磨損計算耳軸磨損計算方法通過查閱資料和提供的材料數(shù)據(jù)可知，耳軸材料的受壓屈服極限 ，套筒材料的受壓屈服極限 。經(jīng)過有限元分析得到的耳軸和套筒在不同總磨損量下的接觸壓力如下表所示。耳軸耳軸套筒套筒總磨損量（mm）接觸壓力（MPa）總磨損量（mm）接觸壓力（MPa）0.011421

37、1.0840.012515.620.05677.18550.0628.3690.2484.126220.244.2890.4073.532470.4423.61.52.655691.672.6932.812.475942.762.49耳軸和套筒的有限元分析處理結(jié)果3.5700布料器耳軸磨損計算計算條件說明階段號階段號階段磨損階段磨損量（量（mmmm）接觸壓力接觸壓力（MPaMPa）階段滑動階段滑動位移（位移（m m）磨損速度磨損速度(mm/(mm/年年) )階段磨損階段磨損時間（年）時間（年）總使用年總使用年限（年）限（年）總磨損量總磨損量（mmmm）10.0064 11.0840 3.86E

38、+020.3495 0.018 50.6056 20.0259 9.1352 1.89E+030.2880 0.090 30.1137 5.7198 1.32E+040.1803 0.630 40.1064 3.8443 1.84E+040.1212 0.878 50.3532 3.3108 7.09E+040.1044 3.384 考慮磨損程度對接觸應(yīng)力的影響時耳軸五年的最大磨損量3.5700布料器耳軸磨損計算計算結(jié)果分析階段號階段號階段磨損階段磨損量（量（mmmm）接觸壓力接觸壓力（MPaMPa）階段滑動階段滑動位移（位移（m m）磨損速度磨損速度(mm/(mm/年年) )階段磨損階段磨損

39、時間（年）時間（年）總使用年總使用年限（年）限（年）總磨損量總磨損量（mmmm）10.0050 15.6200 3.86E+020.2694 0.018 50.3541 20.0194 12.4628 1.89E+030.2150 0.090 30.0695 6.3897 1.32E+040.1102 0.630 40.0606 4.0042 1.84E+040.0691 0.878 50.1997 3.4217 7.09E+040.0590 3.384 考慮磨損程度對接觸應(yīng)力的影響時套筒五年的最大磨損量3.5700布料器耳軸磨套損計算計算結(jié)果分析耳軸和套筒5年內(nèi)的磨損量隨使用時間的變化曲線如

40、下圖所示，可以看出耳軸和套筒的磨損速率都隨工作時間增加而逐漸減小。耳軸和套筒五年內(nèi)的磨損量以及總磨損量3.5700布料器耳軸磨損計算計算結(jié)果分析無料鐘爐頂設(shè)備制造技術(shù) 無料鐘爐頂設(shè)備制造技術(shù)屬于機(jī)械設(shè)備加工制造范疇,但有其特殊一面.一是保證爐頂設(shè)備長壽的耐磨件的制造;二是保證設(shè)備具有良好氣密性的密封技術(shù).此外,由于爐頂設(shè)備長期在高溫、大負(fù)荷、粉塵、爐料、煤氣的沖刷腐蝕的惡劣工況條件下運(yùn)轉(zhuǎn),因而要求設(shè)備要有相當(dāng)高的可靠性.料罐、料斗料罐、料斗用高鉻鑄鐵用高鉻鑄鐵耐磨襯板耐磨襯板關(guān)鍵耐磨件關(guān)鍵耐磨件喉管襯套溜槽襯板溜槽襯板上、下密封閥密封圈上、下密封閥密封圈( (特制特制) )軸密封組件軸密封組件

41、布料器布料器爐頂輔助系統(tǒng)爐頂輔助系統(tǒng)u爐頂液壓系統(tǒng)u爐頂潤滑系統(tǒng)u爐頂水冷系統(tǒng)u爐頂?shù)獨(dú)饷芊鈛爐頂均壓系統(tǒng) 爐頂液壓系統(tǒng)爐頂液壓系統(tǒng) 整套液壓系統(tǒng)由油箱系統(tǒng)、蓄能器組、閥整套液壓系統(tǒng)由油箱系統(tǒng)、蓄能器組、閥臺系統(tǒng)組成臺系統(tǒng)組成; ; 油箱容積油箱容積:1500:15002000L;2000L; 額定流量額定流量:70L/min;:70L/min;壓力壓力:13:1320MPa;20MPa; 油缸工作壓力油缸工作壓力:8:812MPa;12MPa; 油口尺寸油口尺寸:M27X2:M27X2M33X2;M33X2;爐頂液壓系統(tǒng)泵站原理圖爐頂液壓系統(tǒng)泵站原理圖爐頂液壓系統(tǒng)閥站原理圖爐頂液壓系統(tǒng)閥站原

42、理圖爐頂潤滑系統(tǒng)爐頂潤滑系統(tǒng) 潤滑系統(tǒng)采用干油集中潤滑。使用每潤滑系統(tǒng)采用干油集中潤滑。使用每4 4小時潤滑一小時潤滑一次和每次和每2424小時潤滑一次的雙路潤滑系統(tǒng)，小時潤滑一次的雙路潤滑系統(tǒng)，2424小時潤滑小時潤滑系統(tǒng)包括對上閥箱、均壓閥、均壓放散閥、爐頂放散系統(tǒng)包括對上閥箱、均壓閥、均壓放散閥、爐頂放散閥（閥（2 2套）、探尺（套）、探尺（2 2套）的潤滑。系統(tǒng)供油能力應(yīng)滿套）的潤滑。系統(tǒng)供油能力應(yīng)滿足爐頂其他設(shè)備的潤滑用量。足爐頂其他設(shè)備的潤滑用量。 系統(tǒng)配電控柜（含西門子系統(tǒng)配電控柜（含西門子PLCPLC控制的自控系統(tǒng)，僅控制的自控系統(tǒng)，僅用于干油系統(tǒng)，并具有遠(yuǎn)程控制和遠(yuǎn)程顯示功能

43、），用于干油系統(tǒng)，并具有遠(yuǎn)程控制和遠(yuǎn)程顯示功能），自控系統(tǒng)采用自控系統(tǒng)采用S7-200 PLCS7-200 PLC，硬件配置留有富裕量：，硬件配置留有富裕量：PLCPLC硬件按硬件按15%I/O15%I/O余量、余量、50%50%內(nèi)存余量、內(nèi)存余量、10%10%空槽位的要求空槽位的要求配置，所選配置，所選I/OI/O模板支持熱插拔。模板支持熱插拔。爐頂潤滑爐頂潤滑系統(tǒng)原理圖系統(tǒng)原理圖水冷系統(tǒng) 進(jìn)水口進(jìn)水口: :一寸一寸2 2個或個或4 4個個; ; 出水口出水口: :四寸四寸1 1個或個或2 2個個; ; 進(jìn)水壓力進(jìn)水壓力: :進(jìn)水口標(biāo)高處大于爐頂壓力進(jìn)水口標(biāo)高處大于爐頂壓力0.2MPa;0.

44、2MPa; 水耗量水耗量: :爐頂正常溫度時爐頂正常溫度時:512m3/h;:512m3/h;爐頂溫度升高時爐頂溫度升高時, ,需增大水量需增大水量, ,但最高不應(yīng)超過但最高不應(yīng)超過20m3/h;20m3/h; 水質(zhì)水質(zhì): :普通工業(yè)水普通工業(yè)水; ; 循環(huán)方式循環(huán)方式: :開路循環(huán)開路循環(huán).水冷系統(tǒng)原理圖水冷系統(tǒng)原理圖布料器氮?dú)饷芊獠剂掀鞯獨(dú)饷芊?布料器旋轉(zhuǎn)時與爐內(nèi)的兩條環(huán)縫采用氮?dú)饷芊獠剂掀餍D(zhuǎn)時與爐內(nèi)的兩條環(huán)縫采用氮?dú)饷芊? ; 氣密箱內(nèi)壓力應(yīng)大于爐頂壓力氣密箱內(nèi)壓力應(yīng)大于爐頂壓力2 25KPa;5KPa; 氮?dú)夂牧康獨(dú)夂牧?300800m3/h.:300800m3/h.布料器氮?dú)饷芊庠韴D布料器氮?dú)饷芊庠韴D爐頂均、排壓系統(tǒng) 一次均壓用半凈煤氣一次均壓用半凈煤氣, ,二次均壓