工程设计中铸造起重机副钩选型计算及应用.docx

工程设计中铸造起重机副钩选型计算及应用【摘要】在工程设计中技术人员需要经常面对铸造起重机副钩选型的问题本文以攀钢铁水循环利用项目中30t铁水罐为例通过对铁水的计算模型进行简化进而介绍了铁水重心、倾动力矩、副钩载荷的计算过程及公式实践证明该计算方法简单、可靠为类似的工程设计中铸造起重机副钩选型计算提供了一种简单、可靠的分析方法。【关键词】铸造起重机；铁水罐；含钒铁水；倾动力矩；副钩荷载1铁水罐倾动力矩的组成铁水罐与转炉的倾动力矩类似也是由三部分构成[1-2]即M（a）=M空罐+M铁水+M磨檫式中M（a）：铁水罐倾动力矩；M空罐：铁水罐空罐倾动力矩；M铁水：铁水倾动力矩（含钒铁水）；M磨檫：耳轴与板钩间的摩擦力矩。2铁水罐倾动力矩的计算2.1空罐力矩的计算铁水罐在倾动过程中空罐重心与罐体的相对位置没有发生变化当铁水罐倾动至任意角α时铁水罐空罐力矩M空罐=m空罐gL空罐。式中：L空罐是铁水罐空罐力臂L空罐=（OAy）sinα其中：OA是耳轴中心到罐底钢板下沿的距离本文OA=1582mm；y是铁水罐的重心坐标本文y=1085mm。2.2铁水重力和重心的计算2.2.1铁水重力的计算本工程铁水罐为截锥型锥度3°在铁水倾动的过程中因为锥度对倾动力矩所引起的误差非常小在工程许可的范围内所以在计算时可以将铁水的计算模型考虑成一个圆柱体[3]。铁水在倾动的过程中体积始终是关于x=0平面对称详见图1可得：①铁水体积V铁水=2其中D是直线z=ky+b与z=0及y=R、y=R所围成的直角梯形或直角三角形（当α≤49?D是直角梯形；α>49?时D是直角三角形）。V铁水=2对其进行换元x=Rcosθy=Rsinθ其中-π/2≤θ≤φφ是铁水罐倾动角为α时OA与x轴之间的夹角。式中：α是铁水罐的倾动角（出铁临界角α出铁=13?罐底露出临界角α出铁=49?）；φ是铁水罐倾动角为α时OA与x轴之间的夹角；当α≤49?时φπ/2；当α>49?时φ和α满足Rsinφ+R=H/tanα；k、b分别是直线z=ky+b在yoz坐标系中的斜率、z轴上的截距k=tanαb=HRtanα其中H=2072mmR=948mm（铁水近似圆柱半径）。2.2.2铁水力矩的计算M铁水=V铁水ρ铁水gL1sin（αβ）式中：V铁水是铁水体积；ρ铁水是含钒铁水的密度本文ρ铁水=6.98t/m3；L1是铁水重心到耳轴中心的距离其中ON是耳轴中心到罐底耐材上沿距离本文ON=1252mm；β是在yoz坐标系中L1与z轴之间的夹角其中sinβ=/L1。2.3摩擦力矩的计算M摩擦=μGD耳轴/2式中：μ是板钩和耳轴之间的摩擦系数本文μ=0.15；D耳轴是铁水罐耳轴直径本文D耳轴=230mm；G是铁水罐罐壳、耐材和铁水的总重量。3铸造起重机副钩荷载的计算副钩的载荷F摩擦=KM（a）/L力臂式中：M（a）是铁水罐倾动力矩；L力臂=L2sin（α+δ）其中：L2是铁水罐副钩吊环承力点到耳轴中心的距离本文L2=2128mm；δ是在yoz坐标系中L2与z轴之间的夹角是一个常数本文δ=39?；K是安全系数一般情况下K=1.1～1.4本文K=1.4。4结论4.1由于攀钢铁水含钒入炉温度较低铁水的流动性较差、易粘罐尤其罐口粘罐比较严重所以在实际作业中需要将铁水罐倾动至120°左右才能保证将罐内铁水快速倾倒完毕利用上述方法计算得到的副钩荷载与实际是相符合的所以本工程铸造起重机副钩的额定起重量选择15×104N。4.2本文中的计算公式可以作为计算铸造起重机副钩荷载的通用公式工程技术人员可以利用Excel软件将其制作成计算模块避免了三维建模、切片、高斯积分法的繁琐该方法在一般的冶金工程设计中具有较高的实用性。参考文献：[1]罗振才炼钢机械[M].北京：冶金工业出版社1989.[2]谭牧田氧气转炉炼钢设备[M].北京：机械工业出版社1983176-187.[3]孙玉琢钢水包倾翻力矩的计算[J].大连特殊钢199447-50.