板坯连铸机大包加盖装置设计研究

论文摘要

随着我国市场经济的不断发展,用户对钢材质量提出了越来越高的要求。为了更好地适应这种要求,提高铸坯质量成为提高钢材产品质量的前提,也是提高产品竞争力的重要保证。在对某钢厂1#板坯连铸机的改造过程中,对连铸坯质量和板坯连铸机设备自动化程度提出了更高的要求,已经迫切需要对大包回转台增设加盖装置以实现自动加盖和揭盖作业。通过对国内外相关资料的查阅和连铸设备的调研,基于功能分析法并结合该板坯连铸机大包回转台实际结构特点,进行加盖装置的方案设计,并基于机械——环境关系的设计原则对设计方案进行优化,将回转转臂式加盖结构确定为该板坯连铸机大包回转台大包加盖最佳方案。使用Pro/E软件对回转台进行建模,并利用Pro/E组件Mechanica分别依据各种工作情况对回转转臂及回转台增设加盖装置后负荷进行了有限元受力分析。通过分析得出:回转转臂及回转平台可以承受增设加盖装置所增加的载荷。同时,对大包回转台关键部件回转大轴承进行了受力分析,结合外商提供的设计资料,得出回转轴承可以承受增设加盖装置后增加的载荷。在以上分析基础上得出大包回转台增设加盖装置方案是可行的。根据确立的加盖装置设计方案,完成了加盖装置转臂、加盖装置底座、支架、旋转轴承、升降液压油缸、旋转液压油缸、防护板等加盖装置零部件的设计,同时对原大包回转台门架进行了改造,以满足加盖装置的安装要求。使用Pro/E软件完成了加盖装置零部件及总装图设计。最终确定了大包回转台增设加盖装置总体方案。利用运动仿真软件对设计的加盖装置进行机构运动学分析,结果表明设计的大包回转台加盖装置满足设计运动要求,作业过程中加盖装置机构无干涉、卡死等现象。利用Pro/E软件对加盖装置的重要部件转臂进行了参数优化设计。以重量作为优化指标,以加盖装置上下盖板、左右腹板厚度作为优化设计的设计参数,保证转臂最大应力在合理范围的基础上,尽量减轻加盖装置的重量,以求的应力和总质量的一个合理的平衡。经过优化设计分析得出:大包加盖装置臂上下板厚10mm,左右腹板厚度12.5mm,优化后总质量为645.25kg,总应力为36.51MPa。本文通过现代设计方法完成了某钢厂1#板坯连铸机大包回转台加盖装置的设计工作,对该板坯连铸机的技术改造具有重要参考意义。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 连铸技术与设备
• 1.1.1 连铸技术应用现状
• 1.1.2 连铸技术的发展
• 1.1.3 板坯连铸设备概况
• 1.2 板坯连铸机大包回转台结构特点
• 1.2.1 双驱动式大包回转台
• 1.2.2 单驱动式大包回转台
• 1.3 大包加盖的技术优点
• 1.4 国内外大包加盖装置研究现状
• 1.4.1 现代连铸大包加盖装置形式特点
• 1.4.2 老式连铸设备增设加盖装置现状
• 1.4.3 连铸设备增设加盖装置存在的主要问题
• 1.5 大包回转台增设加盖装置项目概述
• 1.5.1 项目提出
• #板坯连铸机大包回转台结构特点'>1.5.2 1^#板坯连铸机大包回转台结构特点
• 1.5.3 现状分析
• 1.5.4 需求分析
• 1.6 设计任务
• 1.7 加盖装置方案设计
• 1.7.1 结构设计
• 1.7.2 考虑环境因素的方案优化
• 1.7.3 设计方案确定
• 1.8 课题研究过程
• 第二章 现代机械产品设计理论及方法
• 2.1 机械产品设计的基本理论
• 2.1.1 机械产品设计基本过程
• 2.1.2 基于功能分析法的方案设计
• 2.1.3 总体设计
• 2.2 计算机辅助设计理论
• 2.2.1 三维建模的意义
• 2.2.2 PRO/E软件简介
• 2.3 有限元法简介
• 2.3.1 有限元法介绍
• 2.3.2 有限单元法的计算思路
• 2.3.3 有限元法的优势与局限
• 2.3.4 Pro/MECHANICA中有限元分析的工作流程
• 2.4 小结
• 第三章 对大包回转台预估负载承载能力的分析
• 3.1 大包回转台基本情况分析
• 3.1.1 增设加盖装置负载预估
• 3.1.2 回转台结构分析
• 3.1.3 载荷特点
• 3.1.4 回转台各部分结构重量
• 3.2 大包回转台各部分结构静力有限元分析
• 3.2.1 使用软件
• 3.2.2 对大包回转台建模
• 3.2.3 回转转臂有限元分析
• 3.2.4 回转平台有限元分析
• 3.3 回转轴承相关计算
• 3.3.1 回转轴承基本情况
• 3.3.2 负载计算
• 3.4 小结
• 第四章 加盖装置总体设计
• 4.1 各零部件设计计算
• 4.1.1 加盖装置臂
• 4.1.2 加盖装置底座
• 4.1.3 加盖装置支架
• 4.1.4 加盖装置回转轴承
• 4.1.5 升降液压油缸
• 4.1.6 旋转液压油缸
• 4.1.7 防护板
• 4.2 大包回转台门架改造
• 4.3 加盖装置建模及装配
• 4.3.1 加盖装置各零部件的建模
• 4.3.2 加盖装置装配
• 4.4 小结
• 第五章 加盖装置机构运动学分析
• 5.1 运动仿真概述
• 5.1.1 运动仿真概述
• 5.1.2 Pro/ENGINEER Wildfire运动仿真的特点
• 5.2 加盖装置的运动分析
• 5.2.1 加盖装置机构连接
• 5.2.2 动力建立
• 5.2.3 运动分析
• 5.2.4 结果分析
• 5.3 小结
• 第六章 加盖装置臂的参数优化设计
• 6.1 优化设计思想
• 6.2 Pro/MECHNICA优化设计方法
• 6.2.1 灵敏度分析
• 6.2.2 优化设计
• 6.3 加盖装置臂的优化设计
• 6.3.1 加盖装置臂模型分析
• 6.3.2 灵敏度分析
• 6.3.3 臂的优化设计
• 6.4 小结
• 第七章 结论与展望
• 7.1 结论
• 7.2 展望
• 致谢
• 参考文献
• 附录A 攻读学位其间发表论文目录