新型转炉炉壳与托圈连接装置的交变载荷计算与特性分析.pdf

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1、第3期机械设计与制造2015年3月MachineryDesign&Manufacture79新型转炉炉壳与托圈连接装置的交变载荷计算与特性分析褚学征(中冶南方工程技术有限公司，湖北武汉430223)摘要：构建了新型转炉炉壳与托圈连接装置SHBar(SlideHingeBar)的空炉动力学理论模型，并采用商业动力学软件验证其正确性。在此理论模型的基础上，研究了转炉带钢水倾动的SHBar连接单元的受力。通过实例验证，分析出当空炉旋转时三个连接单元的受力均是周期确定的交变载荷，以及每个连接单元受力幅值随相位角的变化规律；并进一步分析了转炉带钢水倾动时，三个连接单元的载荷

2、在钢水的流动与倾动过程中所受的影响及其特性变化。研究结果为SHBar的优化设计提供了可靠地理论依据。关键词：转炉炉壳与托圈连接装置；动力学理论模型；交变载荷；仿真计算中图分类号：TH16；TF302文献标识码：A文章编号：1001—3997(2015)03—0079—03TheCyclicLoadingCalculationandCharacteristicAnalysisfortheNovelLinkingDeviceofConverterShellandTrunnionRingCHUXue-zheng(WISDRIEngineering&ResearchInc

3、orporationLimited．HubeiWuhan430223，China)Abstract：DynamicstheorymodelofthenovellinkingdeviceofconvertershellandtrunnionringSHBar(SlideHingeBar)isconstructedduringtheemptyconvenershellrotation，anditsresultisprovedbycommercialdynamicscomputationsoj~ware．Then，thethreelinkingunitsforcesar

4、edeeplystudiedbasedontheconstructedtheorymodel，whentheshellisrotatedwithliquidsteelfilledAccordingtotheexamplevalidation，thethreelinkingunitsforcesoleprovedthattheyalecyclicloadingswiththeirownfixedperiods，andtherulesoftheirmagnitudesandphasesarealsoanalyzed．Further，theafectionandchar

5、acteristicofthethreecyclicloadingsareanalyzedwiththeflowogeanddumpofliquidsteelintheshelLThisresearchprovidesreliablebasisforthedesignandsimulationofSHBar．KeyWords：LinkingDeviceofConverterShellandTrunnionRing；DynamicsTheoryModel；CyclicLoading；SimulateCalculation1引言转炉炉壳与托圈的连接装置(以下简称：连接

6、装置)是转炉设备的重要部件【l1，连接装置可以把转炉炉体所产生的载荷均匀传递到托圈上。新型转炉炉壳与托圈连接装置SHBar(SlideHingeBar)由三个连接单元组成，每个连接单元将球铰滑杆机构与旋盘巧妙的结合在一起，整个系统结构静定。SHBar的三维结构布置图，如图1所示。三个连接单元全部位于托圈的下方，其中一个连图1SHBar三维模型Fig．1SHBarThree-DimensionalModel接单元位于主动耳轴的正下方，其他两个连接单元的对称中心面与第一个连接单元对称中心面的夹角成135。。在旋转过程中，由2SHBar连接单元的交变载荷研究于球铰滑杆连

7、接副自身的特点，SHBar中的三个连接单元所受的转炉的设计中对连接装置的力学性能要求较高[5-71，为了准力是交变的，且方向总是沿炉壳圆周切线方向。因此，分析SHBar确计算SHBar连接单元的交变载荷，首先对空炉(即转炉中没有在转炉旋转过程中的受力情况至关重要，是对SHBar进行结构钢水)进行空间动力学分析，建立三个连接单元在转炉旋转一周设计及优化的基础和依据。中所受交变载荷的理论模型。来稿日期：2014—08—20基金项目：国家自然科学基金资助项目(51305147)作者简介：褚学征，(1979一)，男，天津市人，工学博士，高级工程师，主要研究方向：冶金设备设

8、计与仿真8