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1、武汉科技大学本科毕业设计本科毕业设计题目：弧形结晶器调宽传动系统设计 学 院:机械自动化学院专 业:机械工程及自动化学 号:学生姓名:指导教师:日 期:武汉科技大学本科毕业设计II摘 要连铸技术从20世纪50年代开始发展，60年代得到推广应用，70年代后期，设备和工艺的发展日臻完善。我国于1960年首先试验成功弧形连铸机。结晶器是连铸机的心脏，其在线调宽系统可以使连铸机在不停机的情况下，生产出不同宽度的钢坯。本次设计的弧形结晶器窄面调宽传动系统，实际上是采用圆锥齿轮蜗轮蜗杆减速器传动的系统。由电动机做驱动，通过联轴器将电机与锥齿轮联接在一起，圆锥齿轮和带动蜗杆轴转动，再将动力传给蜗轮，而蜗轮与
2、螺旋传动装置通过一根心轴相联。从而进行窄面在线调宽。此次设计主要完成的内容有，结晶器调宽系统总体传动方案的设计，电动机的选择，各零部件如圆锥齿轮、蜗杆、蜗轮、轴、轴承等零件的设计，各零部件的计算及校核，装配图及所有零件图以及每张图纸的草图。选电动机后，要通过查表确定出其安装尺寸。锥齿轮、蜗轮蜗杆设计时，要分配传动比，分配时，根据工作情况对零件的要求来分配。设计高速轴、低速轴时，对轴的最小轴径的计算等工作都是不可或缺的。 关键词： 连铸； 结晶器； 调宽控制； 窄面； 传动设计全套图纸加153893706 AbstractContinuous casting technology began t
3、o develop in the 20th century 50s,and used widely in 60s, the late 70s met the perfected of development of equipment and technology. China experienced the arc casting machine successfully in 1960 the first time. The crystallizer width adjustment system is the heart of continuous casting machine allo
4、ws continuous casting machine in the case of non-stop machine to produce billets of different widths. The design of the crystallizer narrow side width modulated drive system is actually using bevel gear - worm gear reducer drive system. Done by the motor driven by coupling the motor and bevel gear c
5、onnected together and driven bevel gear and worm shaft rotation, then torque to the worm, then the worm and helical gears linked by a spindle, to adjust the wide side of the crystallizer. The main contents to be completed of this design are the whole crystallizer width driven system, the motor selec
6、tion, the parts design such as bevel gears, worm and worm wheel, shafts, bearings and so on, various of components calculating and checking, assemble drawings and sketches of each drawing. After selecting the election motors, we should look-up the table to determine the size of its installation. Bev
7、el gears, worm gear design, need to distribute of transmission ratio. When distribute, in accordance with the requirements of the work on the part allocated. Design of high-speed shaft, low speed shaft, and the work of the calculating of shaft minimum diameter is essential.Key words: Continuous cast
8、ing; Crystallizer; Width adjustment; Narrow side; driven design目 录1绪论11.1课题研究的意义和目的11.1.1 课题的研究意义11.1.2课题的目的11.2结晶器调宽控制系统发展概况11.3结晶器及调宽装置的分类21.3.1结晶器的分类21.3.2调宽装置和方式的分类31.4设计内容31.5结晶器的主要参数41.6本章小结42传动方案的总体设计52.1传动方案的确定52.2选择电动机62.2.1确定电动机的功率62.2.2 电机型号的选择82.3计算总传动比和分配传动比82.3.1计算总传动比82.3.2 传动比的分配92.4
9、传动装置的运动和动力参数的计算92.4.1各轴的转速计算92.4.2 各轴的输入功率计算92.4.3 各轴的输入转矩计算102.5 选择联轴器102.6 选择轴承112.7本章小结113锥齿轮传动的参数确定及几何计算123.1齿轮类型、精度等级、材料及齿数的选择计算123.1.1 锥齿轮类型及精度等级123.1.2 选择材料123.2齿面接触强度设计计算123.2.1计算分度圆直径123.2.2确定计算参数133.2.3圆锥齿轮几何计算133.2.4 齿面接触强度计算143.3齿轮弯曲疲劳强度校核计算153.4本章小结174 蜗轮蜗杆传动设计194.1蜗杆传动类型及材料的选择194.1.1 蜗
10、轮蜗杆材料及传动精度194.1.2蜗杆传动类型194.2蜗杆传动设计计算194.2.1蜗杆基本参数194.2.2 强度计算204.3蜗杆传动主要参数及几何尺寸计算204.4蜗轮材料强度校核224.4.1齿面接触强度校核224.4.2齿根弯曲强度校核234.5精度等级公差的确定234.6本章小结255 轴的设计265.1高速轴的设计265.1.1计算输入轴的功率265.1.2 轴的转矩265.1.3轴的最小直径265.1.4轴的结构设计275.1.5确定轴上零件的周向定位275.1.6确定轴上圆角和倒角尺寸275.1.6 轴的强度校核275.2低速轴的设计305.2.1计算输入轴的功率305.2
11、.2初步确定轴的最小直径305.2.3轴的结构设计305.2.4确定轴上零件的周向定位315.2.5确定轴上圆角和倒角尺寸315.2.6低速轴的强度校核315.5 心轴的初步设计335.5.1计算输入轴的功率335.5.2初步确定轴的最小直径335.6本章小结346总结及展望35参考文献36致谢37附 录38I1绪论1.1课题研究的意义和目的1.1.1 课题的研究意义结晶器是承接从中间罐注入的钢水并使之按规定断面形状凝固成坚固坯壳的连续铸钢设备，是连铸机的心脏。而结晶器的在线调宽系统则使得连铸机在不停机的情况下，生产出宽度不同的钢坯。本次课题设计的调宽系统，是通过窄面调宽。通过设计的窄面调宽系
12、统，可以用电机带动调宽传动装置来达到调宽的目的。更加快捷方便。本次课题设计的调宽系统，由一对锥齿轮和一对蜗轮蜗杆构成，主要有以下几个优点：结构简单便于更换维护。易实现调宽，操作性强。调宽精度高。1.1.2课题的目的在冶金行业，采用在线调宽，可减少部分头、尾铸坯损耗，提高连铸的收得率；铸坯尺寸选择的自由度增加，可连续浇铸相近似的钢水而不用停机(在普通连铸机上铸坯尺寸和钢水成份不同，不能一次连铸)。在钢水连续浇铸过程中，结晶器是铸机没备中非常重要的设备，结晶器工作状况将直接影响铸坯质量。本课题是对冶金行业中的连铸机结晶器的调宽系统进行设计。此次设计主要目的是改进调宽系统的传动部分。目前使用较多的调
13、宽装置主要有两种，一是通过螺纹丝杆传动，一是通过液压缸传动。本课题采用螺纹丝杆传动。选用电动机作为驱动，对整个调宽系统进行驱动。通过窄面调宽速度以及对窄面受力进行分析，求出工作机的所需功率。从而确定电机及整个传动比的分配。采用圆锥齿轮和蜗轮蜗杆组成的二级减速器来使电机的输出功率满足工作机的要求。1.2结晶器调宽控制系统发展概况在连铸机结晶器的控制中，最重要的是结晶器的调宽控制1。调宽是为了适应不同规格板坯的宽度而进行的，调宽计算的精度将直接影响到成品坯的宽度精度。由于在线调宽的实现难度很高，因此目前国内所使用的结晶器一般不采用在线调宽方式进行生产，但由于在线调宽能提高生产节奏，减少操作人员的劳
14、动强度，其特点尤其适应当代自动控制技术的发展2。结晶器是连铸机的心脏部件。结晶器是板坯连铸机中的关键部件，位于中间罐下方支承导向段上方3。为满足用户对不同宽度板坯的需要，对结晶器必须进行调宽， 目前世界上的一些钢铁厂，有的更换结晶器，有的采用在线调宽，也有的采用大压下量的平一立式三机架粗轧机来实现4。现在结晶器调宽普遍采用在线调宽。采用更换结晶器的方法生产不同规格的钢坯，即不利于组织生产，易于造成产品积压，同时又会降低连铸机作业率，非生产时间较长5。采用VHV三机架开坯与连铸机配合的生产方式，连铸坯需经步进式加热炉加热1150左右(该温度与钢种有关)。由于轧制时单道次的压下量较大，因此，热能、
15、电能消耗较大，同时轧机本体也很大，所轧钢坯还会出现鱼尾坯。所以，这种生产方式目前在世界上只有个别钢厂采用6。在线调宽能连续浇铸出不同宽度板坯，使产量增加。(若采用在线停机调宽，每调一次宽度约需要1h)；采用在线调宽，可减少部分头、尾铸坯损耗，提高连铸的收得率；铸坯尺寸选择的自由度增加，可连续浇铸相近似的钢水而不用停机(在普通连铸机上铸坯尺寸和钢水成份不同，不能一次连铸)7。在钢水连续浇铸过程中，结晶器是铸机没备中非常重要的设备，结晶器工作状况将直接影响铸坯质量。在结晶器的工作中，最重要的是结晶器的调宽，调宽计算的精度将直接影响到成品坯的宽度精度。 1.3结晶器及调宽装置的分类1.3.1结晶器的分类按拉坯方向上断面内壁的线型分结晶器的型式有弧形和直形两种；按其总体结构，不论弧形或直形均有套管式和组合式两种10。
