新型60m~2无起拱带式烧结机关键技术研究及工程实践

论文摘要

随着钢铁产量的不断增大,作为高炉原料主要供应设备的带式烧结机的作用显得日益重要。台车执行牵引机构是带式烧结机的核心机构,直接关系到烧结台车的连续运转和烧结矿的正常生产。本文介绍了鲁奇式带式烧结机台车执行牵引机构,分析了运行过程中出现的问题,提出了解决措施。研究成果对于今后提高烧结矿的产量,设计、制造、安装和调试新型无起拱带式烧结机具有重要的理论意义和实用价值。首先,介绍了新型无起拱带式烧结机的研究内容,包括新型头部和尾部星轮的设计、车轮轨道的设计、下台车列起拱的力控制方法及力控制装置的设计、带式烧结机主要基本参数的确定等。其次,研究结果表明,新型头尾星轮不但有效解决了带式烧结机台车运行速度不均匀问题,而且对消除下台车列的起拱也有一定作用。因此,根据台车列辊轮轮距的交替变化,确定了星轮相隔布置的两类齿距,以及星轮的齿数是偶数。将啮合原理与星轮和辊轮啮合的具体工况相结合,建立了分段的星轮实际齿廓曲线,并将该分段曲线用统一方程表达。针对星轮在运行中出现的齿面损伤,应用赫兹接触理论对齿面接触应力进行了计算,并从多方面研究了提高星轮齿面承载能力的措施。采用非线性有限元对理想接触工况及实际接触工况进行了模拟,进一步揭示了齿面损伤产生的原因并证明了提高齿面承载能力所采用措施的有效性。在上述研究基础上,设计制造了新型60m2带式烧结机的偶数齿数变齿距、高承载能力的头尾星轮。再次,通过分析带式烧结机尾部星轮和上、下台车列的力学关系,建立了下台车列无起拱的力学模型,提出了对尾部星轮主轴进行转矩加载和对尾部配重进行合理设置作为下台车列无起拱的力控制方法。在对新型60m2带式烧结机台车执行牵引机构进行多刚体仿真的基础上,得到了尾部星轮转矩、力控制前和力控制后的尾部星轮对上、下台车列推力等数值随时间变化的曲线,并初步确定了进行力控制的一组力值,为设计新型60m2无起拱带式烧结机的力控制装置提供了基本数据。仿真还从可视化角度证明了消除下台车列起拱的力学模型正确、力控制方法有效。根据台车结构尺寸和折算质量,建立了系列带式烧结机的力控制数据库,对今后无起拱带式烧结机的工程设计有一定参考价值。最后,在确定了尾部星轮主轴液压转矩加载装置的执行机构和加载装置与带式烧结机主机联接方式的基础上,对液压转矩加载机构的工作原理做了详细的说明。结合新型60m2带式烧结机,详细阐述了加载装置的安装方式和液压关键元件的选择计算过程。对新型60m2无起拱带式烧结机进行了工业实验研究,研究内容包括:偶数变齿距头尾星轮的安装和安装后的运行情况分析、液压转矩加载装置与尾部配重的联合调试实验方法、观测数据的详细分析等。在工业现场的实验调试过程中所取得的成绩证明了本文研究理论的正确性和可靠性;同时,对实验过程中出现的不足也做出了说明。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 带式烧结机概述
• 1.1.1 烧结在钢铁生产中的作用
• 1.1.2 带式烧结机的发展历史和发展趋势
• 1.1.3 带式烧结机的种类和结构形式
• 1.2 带式烧结机系统漏风及台车执行牵引机构的研究
• 1.2.1 系统漏风问题
• 1.2.2 台车速度波动和下台车列起拱问题
• 1.2.3 台车速度波动和下台车列起拱的研究进展
• 1.3 选题来源、内容和研究意义
• 1.3.1 选题的来源和内容
• 1.3.2 选题的研究意义
• 1.4 全文组织结构
• 第2章 新型带式烧结机的研制内容与基本参数
• 2.1 解决下台车列起拱的根本途径与新型带式烧结机的特点
• 2.1.1 台车结构形式
• 2.1.2 台车执行牵引机构
• 2.1.3 解决下台车列起拱的根本途径
• 2.1.4 新型带式烧结机的特点
• 2.2 头部和尾部星轮
• 2.2.1 头部和尾部星轮的工况
• 2.2.2 传统带式烧结机头部和尾部星轮存在的问题
• 2.2.3 偶数齿数变齿距的头尾星轮设计
• 2.3 弯道
• 2.3.1 弯道设计要求
• 2.3.2 新型头部弯道
• 2.3.3 新型尾部弯道
• 2.4 尾部星轮主轴转矩加载装置
• 2.4.1 尾部星轮转矩
• 2.4.2 尾部星轮过剩转矩
• 2.4.3 转矩加载装置
• 2.4.4 尾部星轮主轴强度的校核
• 2.5 新型带式烧结机的基本参数
• 2.5.1 台车技术参数
• 2.5.2 有效烧结面积
• 2.5.3 机速
• 2.5.4 中心距
• 2.5.5 台车数量
• 2.5.6 风箱布置
• 2.6 本章小结
• 第3章 新型带式烧结机星轮的研制
• 3.1 齿形设计方法
• 3.1.1 齿轮及齿形的发展
• 3.1.2 平面啮合的基本定理
• 3.1.3 齿廓的几何特性
• 3.2 偶数齿数变齿距星轮的齿形设计
• 3.2.1 齿距和齿数的确定
• 3.2.2 基本齿廓曲线
• 3.2.3 实际齿廓曲线
• 2带式烧结机的齿形设计'>3.2.4 新型60m²带式烧结机的齿形设计
• 3.3 提高星轮齿面承载能力的研究
• 3.3.1 星轮齿面的失效形式
• 3.3.2 齿面接触强度的计算方法
• 3.3.3 提高星轮齿面承载能力的措施
• 3.3.4 接触强度的计算实例
• 3.4 星轮的结构设计与制造
• 3.4.1 星轮的结构设计
• 3.4.2 星轮的制造
• 3.5 本章小结
• 第4章 台车执行牵引机构的力学分析与仿真
• 4.1 执行牵引机构的力学分析
• 4.1.1 尾部星轮和下台车列的力学关系
• 4.1.2 起拱的力学原因
• 4.2 执行牵引机构的力控制
• 4.2.1 控制起拱的力学模型
• 4.2.2 力控制方法
• 4.2.3 计算实例
• 4.3 多体系统仿真基础
• 4.3.1 多体系统的研究发展概况
• 4.3.2 多体系统分析软件ADAMS
• 4.4 系统建模分析
• 4.4.1 软件协作技术
• 4.4.2 仿真步骤
• 4.4.3 系统建模
• 4.4.4 系统自由度
• 4.4.5 类对象定义及表达
• 4.5 系统仿真分析
• 4.5.1 尾部移动架被固定的仿真分析
• 4.5.2 尾部移动架不被固定的仿真分析
• 4.5.3 各类机型的综合仿真分析
• 4.6 本章小结
• 第5章 液压转矩加载装置的研制与工业实验
• 5.1 液压转矩加载装置的结构
• 5.1.1 液压加载技术的应用
• 5.1.2 液压转矩加载装置执行机构的选择
• 5.1.3 液压转矩加载装置与主机的联接
• 2 带式烧结机的安装实例'>5.1.4 液压转矩加载装置在新型60m²带式烧结机的安装实例
• 5.2 液压转矩加载装置的工作原理
• 5.2.1 工作原理
• 2 带式烧结机转矩加载装置的主要液压元件'>5.2.2 新型60m²带式烧结机转矩加载装置的主要液压元件
• 5.3 工业实验
• 5.3.1 工业实验的目的
• 5.3.2 偶数齿数变齿距头尾星轮的运行检验
• 5.3.3 液压转矩加载装置与尾部配重的联合调试实验
• 5.3.4 工业实验的结论
• 5.4 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 攻读博士学位期间承担的科研任务与主要成果
• 致谢
• 作者简介