本发明属于冶炼机械设备领域,是一种烧结生产用的新型带式烧结机。 烧结生产是将选矿厂运来的不能直接用于高炉生产的精矿粉、富矿粉、高炉炉灰等充分地加以混匀,将其燃烧,固结成为有较高含铁量,有足够强度、化学成份稳定。粒度均匀和还原性能良好的烧结矿。
烧结生产的主要任务就是处理日益激增的大量富矿粉,以满足日益发展的钢铁工业的需要。显然烧结生产在钢铁工业的地位是十分重要的。
近年来,世界上烧结工业发展趋向大型化,自动化。至一九七一年为止,日本、法国、西德都投产了320米2/台~400米2/台的烧结机,目前最大的烧结机已达500米2/台,日本已投产了600米2/台的烧结机。国内烧结生产也得到了迅速发展,宝钢一期工程引进了450米2/台烧结机,二期工程由沈阳重型机器厂和日本联合制造了450米2/台烧结机,最近又推出了由西安重型机械研究所设计、第一重型机器厂制造的完全国产化的300米2/台烧结机。
这些烧结机无论是国内的,还是国外的,大型的,还是小型的,它们地头尾星轮均为奇数齿(15、17、19……)。这类烧结机在工作中单台车的追赶运动和台车列的运动均由一个齿完成,这样台车列的运动也就产生了加速运动和减速运动,台车端部的压力随着压力角的变化而变化。当台车在离开尾部弯道运行刚刚摆平后,由于台车列和后台车之间存在间隙(设计时预留的拉缝间隙),当后台车追赶上前台车而成为台车列最末一个台车时,由于台车卡轮和星轮齿之间的压力增加,台车的前车轮在轨道上运行,台车的后车轮渐渐地抬离轨道而造成台车起拱。目前这种星轮奇数齿形烧结机都普遍存在着起拱问题。
台车起拱带来许多不良后果:由于起拱的台车数量很多,当其重力大于台车的摩擦力时才又重新掉到轨道上,振动严重且噪声很大;起拱严重时还可以顶翻台车或掉道而砸坏轨道;有时由于数个台车上抬起拱,使下台车列成锯齿状运行状态,导致台车端部产生严重磨损,当台车返回到上水平轨道进行装料烧结时,产生有害漏风,从面影响烧结矿的成品率和烧结矿的质量和产量。
为了提高烧结矿的产量和质量,减少粉尘降低能耗,提高设备的利用率,必须解决台车的起拱问题,起拱问题已成为急需解决的难题。本发明的设计人曾公开了一种技术(发明名称:烧结机新型头尾星轮,申请号:88104846·5,申请日:880816)从烧结机的头尾星轮入手,为解决台车起拱问题取得了突破性的进展。
带式烧结机是烧结生产的主要设备,结构极为复杂,对其台车起拱问题研究仍需进一步深入。
本发明的目的在于提供一种匀速运动偶数齿带式烧结机,以解决由台车列加速造成的烧结机台车起拱漏风等问题,从而大大提高烧结机生产的产品质量和产量,同时对现有烧结机的改造具有重要意义。
这种匀速运动偶数齿带式烧结机,由头部星轮及传动装置1、头部内外弯道2、风箱及骨架3、台车4、铺底料系统5、布料系统6、点火器7、上下水平轨道及密封装置8、尾部星轮9、尾部内外弯道10组成,其特点是,星轮为均速齿和加速齿相间隔排列的非标准齿轮,其总齿数为偶数;匀速齿齿廓作用于台车后卡轮使台车列作匀速运动,加速齿齿廓前部分作用于追赶台车前卡轮,使台车作加速运动,加速齿齿廓的后部分是追赶结束该台车成为台车列最末一个台车时作用于该台车前卡轮,使台车列作匀速运动,匀速齿齿廓为匀速齿齿形曲线,加速齿齿廓前部分为加速齿齿形曲线,其后部分为匀速齿齿形曲线;星轮的节圆半径R=LZ/4π(其中L为台车长度,Z为星轮齿数);所说的头尾部内外弯道2、10的曲线参数为:
X1= (t1-t1Sinβ-(-c1+a1)Cosβ)/(Sinβ+Cosβ-1)
Y1=(X1+t1)tgβ
R1=R+X1-c1
R3=R-Y1-a1
X2= (t2-t2Sinβ-(-c1+a3)Cosβ)/(Sinβ+Cosβ-1)
Y2=(X2+t2)tgβ
R2=R+X2-c1
R4=R-Y2-a3
式中,R与X1、Y1、R1、R3、X2、Y2、R2、R4是函数关系,R的值确定以后,其余的参数即可确定;R的取值范围是955≤R≤3500mm,各参数的含义如下:
X1、X2-分别为以星轮中心为座标原点R1、R2的座标圆心;
R1、R3、R2、R4-分别为弯道曲线上四个曲线段的曲率半径;
t1、t2-以星轮为座标原点头尾内外弯道直线段的长度座标,t1≥(b-dr/2),t2≥(d+dr/2),b为台车轮中心距,dr为与星轮相啮合的长轮直径,d为车轮直径。
a1、a2、a3、a4-分别为星轮节圆至上下水平轨道的距离;
c1、c2-星轮节圆至头尾内外弯道的距离。
β-星轮中心到R1、R2圆弧结束之夹角。
烧结机其它参数的计算式如下:
(1)台车长度L:
L=4πR/Z
(2)上下水平轨道的台车数量n:
n=〔S/HL〕×2+8
其中,S为烧结面积,H为台车宽度;
(3)台车轮中心距b:
b=δ1+2πR/Z
(4)台车列与后台车之间的拉缝间隙δ1:
δ1=b-L/2
(5)头尾星轮之间的中心距A:
(a)当尾部弯道上的台车刚好追赶上台车列的末端台车而成为台车列的末端台车时,
A=nXL-(L-b)
(b)尾部弯道上的台车刚刚开始追赶时,
A=(n-2)L+2δ1+(L-b)。
由此构成的匀速运动偶数齿带式烧结机,从根本上解决了由台车列加速造成的台车起拱现象,减少了台车端部的磨损,减少了有害漏风,因而可以大大提高烧结机生产的产品产量和质量,其经济效益十分可观。此外,利用本发明还可以在不变动原旧式奇数齿烧结机台车轨道的标高、即不改动绝大部分原设备部件的条件下对现有烧结机进行改造,投资少,经济效益好。
下面结合附图叙述本发明的实施例。
图1:本发明烧结机结构简图。
图2:本发明弯道示意图。
图3:本发明台车及星轮运动关系图。
本发明是根据这样的设计思想完成的:为了使台车之间的作用力在整体台车运行的全过程中保持为一个常数,并尽可能减小其数值,则要求星轮的齿廓曲线形状应尽可能地使台车自始至终保持匀速直线运动状态,同时使进入下水平轨道上刚刚摆平的台车的追赶过程以单独一个台车实现为宜,即单个台车实现加速追赶,且追上台车列之后立即变为匀速运动。由此,便产生了这样的设计思想,首先,将星轮的轮齿分为两类,一类齿形使整体台车列保持匀速直线运动,另一类轮齿是专门实现台车的追赶过程;其次,为了增加同时工作的星轮轮齿的个数,在专门实现追赶的轮齿齿形曲线在完成追赶运动之后,会转变成使台车列匀速运动的运动曲线。这种设计思想优于已公开的短齿只参与加速运动的技术。
为了实现这一设想,使烧结机的星轮成为如前所述的匀速齿和加速齿相间隔排列的非标准齿轮,其总齿数为偶数。匀速齿齿形由齿沟圆弧段、互为对称的匀速齿齿廓曲线和齿顶圆弧段组成。加速齿齿形由齿沟圆弧段,互为对称的加速齿齿廓曲线和匀速齿齿廓曲线及齿顶圆弧段组成。根据台车运动要求,加速齿需加长匀速齿高,增加重迭系数,使台车在头尾弯道处以及摆平后能够连续工作,并且满足由于长齿修削后星轮仍能推动整个台车列匀速运动的要求,加长的齿廓为匀速齿齿廓。
在图1中,头部星轮及传动装置1带动齿数为偶数的星轮,实现单台车的加速追赶和上下台车列的匀速运动。当铺底料系统5、布料系统6向台车布料后,由点火器7点火,在风箱3抽风作用下使烧结料逐渐烧透,当台车运行到尾部星轮9时烧结结束,在尾部星轮9和尾部内外弯道10控制下将烧结矿卸下。卸矿后的尾部星轮台车转移到下水平轨道,在后台车的推动下台车向头部星轮运动,由于星轮齿是由匀速齿和加速齿组成,所以上下台车列均为匀速运动,免除了由于台车加速引起的台车起拱现象。
图2是配合星轮齿形、台车所设计的头尾内外弯道,由于图中的参数X1、X2、Y1、Y2和R1、R2、R3、R4均是星轮齿节圆半径R的函数,所以当R确定之后,上述参数通过计算式即可确定,本图内外弯道均是由4个方程表示,可以实现卸料快,力矩小,同时弯道的直线段t1、t2也可由表达式很方便的算出。
图3台车及星轮运动关系图,主要是分析台车、星轮齿的运动关系,通过分析计算可保证台车有规律地既能保证运动原理,又能保证啮合原理向头部星轮运动,本图为台车过弯道刚摆平的时刻,这时δ1最大,T1为台车列的末端台车,它由星轮齿的匀速齿推动,使台车列为匀速运动,台车T2由加速齿推动使之加速追赶,1′为匀速齿,2′为加速齿,这时δ1间隙逐渐减小,当δ1=0时T2成为台车列的末端台车,这时又由于加速齿的加速段R2′完成了加速运动,T2的前车轮马上转移到匀速段R2″推动台车列匀速运动,这一时刻匀速齿1′和加速齿2′同时工作推动上下台车列为匀速运动。
计算实例1:
星轮齿数Z=18,台车长度L=75,台车轮距b=38,β=39.3°,
t1≥(b-dr/2)=(38-25/2)=25.5,取30
t2≥(b+dr/2)=(38+25/2)=50.5取55
由所给参数公式计算:
星轮半径R=LZ/4π= (75×18)/(4π) = 214.86/2
拉缝间隙δ1=b-L/2=38-75/2=0.5
中心距A=n1L-(L-b)=9×75-(75-b)=638mm(式中n1为上、下台车列数量)
弯道参数计算,
已知:卡轮直径dr=13mm
车轮直径d=25
c1=12.5,c2=12.5+2=14.5
a1=12.5,a2=12.5+2=14.5
a3=12.5+2=14.5 a4=12.5
X1= (t1-t1Sinβ-(-c1+a1)Cosβ)/(Sinβ+Cosβ-1)
= (30-30Sin39.3°-(12.5+12.5)Cos39.3°)/(Sin39.3°+Cos39.3°-1)
=27
Y1=(X1+t1)tgβ=(27+30)tg39.3°=46.65
R1=R+X1-c1=214.86/2+27-12.5=121.93
R3=R-Y1-a1=214.86/2-46.65-12.5=48.28
X2= (t2-t2Sinβ-(-c1+a3)Cosβ)/(Sinβ+Cosβ-1)
= (55-55Sin39.3°-(-12.5+14.5)Cos39.3°)/(Sin39.3°+Cos39.3°-1)
=45.7
Y2=(X2+t2)tgβ=(45.7+55)tg39.3°=82.43
R2=R+X2-c1=214.86/2+45.7-12.5=140.63
R4=R-Y2-a3=214.86/2-82.43-14.5=10.5
计算实例2:
星轮齿数Z=18,台车长度L=144.4,台车轮距b=76,β=39.3°,t1≥(b-dr/2)=(76-25/2)=63.5
t2=(b+dr/2)=(76+25/2)=88.5
由所给参数公式计算
星轮半径R=LZ/4π=413.676/2
拉缝间隙δ1=b-L/2=76- 144.4/2 =3.8
中心距A=nL-(L-b)=18×144.4-(144.4-76)=2530.8
其中n=18,下台车列台车数量
弯道参数计算
已知:卡轮直径dr=25
车轮直径d=36
c1=18,c2=18+2=20
a1=17,a2=18+2=20
a3=18+2=20 a4=18
X1= (t1-t1Sinβ-(-c1+a1)Cosβ)/(Sinβ+Cosβ-1)
= (63.5-63.5Sin39.3°-(-18+17)Cos39.3°)/(Sin39.3°+Cos39.3°-1)
=59.069mm
Y1=(X1+t1)tgβ=(59.069+63.5)tg39.3°
=100.322mm
R1=R+X1-c1=214.86+59.069-18=255.929
R3=R-Y-a1=214.86-100.322-17=97.537
X2= (t2-t2Sinβ-(-c1+a2)Cosβ)/(Sinβ+Cosβ-1)
=75.8mm
Y2=(X2+t2)tgβ=(75.88+88.5)tg39.3°
=134.5mm
R2=R+X2-c1=214.86+75.88-18=272.74mm
R4=R-Y2-a3=214.86-134.5-20=60.36mm
计算实例3:
本例只算几个参数,
星轮齿数Z=20,台车长度L=1444,台车轮距b=760,B=39.3°,卡轮直径dr=250,车轮直径d=360
由所给参数公式计算
星轮半径R=LZ/4π=4596.39/2
拉缝间隙δ1=b-L/2=760- 1444/2 =38mm
中心距A=n1L-(L-b)=60×1444-(1444-760)=85956mm
其中n1=60,下轨道台车列台车数量
关于弯道参数略。