一种新型实用的转炉炉体与托圈的连接装置

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1、一种新型实用的转炉炉体与托圈的连接装置 发表日期：2006-11-11　阅读次数：210　转炉炉体与托圈的连接装置是转炉本体系统的关键设备之一，炉体通过连接装置与托圈连接。由于炉体很重，并通过连接装置随托圈倾转±360°，而且炉壳和托圈在机械与热负荷作用下都将产生变形，因此，对连接装置提出如下要求，即:一方面能将炉体牢靠地固定在托圈上，保证转炉在任何位置时，都能将炉体负荷均匀地分布、传递到托圈上面，并保持炉体在托圈中的正确位置;另一方面又能适炉壳和托圈热膨涨时，在径向和轴向产生相对位移的情况下，不使位移受到限制，避免因静不定问题的

2、存在，而使支承系统承受附加载荷，以免造成炉壳或托圈产生严重变形和破坏。这是在设计连接装置时，必须满足的要求。1一种新型炉体与托圈的连接围I.1结构说明　该装置属三点吊挂结构形式，使用在我院与VAI公司联合设计的邢纲48t转炉上，它采用两组连杆及水平导向架，将炉体吊挂在托圈上。　图1所示为连杆在托圈1上的配置情况，炉体5通过三个活动垂直连杆3吊挂在托圈1上。两个活动垂直连杆3配置在与耳轴轴线成45°的位置，一根连杆3在出钢口对面位置上。在驱运侧和非驱动侧各有一个活动水平连杆2。在出钢口对面位置的下方设有一个水平导向架4，作用是阻止炉

3、体5在托圈I内发生耳轴方向的摆动。炉体5倾转时，连杆2,3与水平导向架4一起承受托圈平面内的横向载荷。活动垂直连杆3和活动水平连杆2的结构型式相同见图2。1一托圈;2一水平连杆;3一垂直连杆;;4一水平导向架;5-护体　　　　　　　　　　　　　　　图1连杆配配置图1一托圈凸耳;2－螺栓;3-螺母;;4-垫片;5一轴承;6一轴;7一环;8－填料;9一夹子;10一连杆;11一盖(1);12-盖(2);13-盖(3);14一轴承;15一螺栓;16-套;17－炉壳凸耳;18-环图2水平、垂直连杆结构图　由图2可知:垂直连杆和水平连杆中的连

4、杆10通过两个球铰5和两个轴6铰接，轴6又通过四个铰14分别与两个托圈凸耳1及两个炉体凸耳17铰接，用其他零件将各个球铰定位且使球铰处于全封闭状态，球铰全部采用先进的耐高温、免维护型球铰轴承。托圈凸耳1焊在托圈的底板上，炉体凸耳17则与炉壳焊在一起。　将水平导向架中的导向块与托圈底板焊在一起，导向支架与炉壳焊在一起。　为了尽量减少炉壳及托圈对结构使用性能的影响，这种连接装置安置在托圈的下部也是炉体下部，这里温度较低，变形较小，对结构是有利的。这种结构的连杆，在炉体处于一定倾转位置时，它们会成为“拉杆”或“压杆”进行工作。1.2结构

5、分析1.2.1运动链的建立　根据机械原理结结构说明，可以把该装置看成为由炉体5、托圈1、水平连杆2以及垂直连杆3共七个构件组合而成的一个闭式空间运动链。在该运动链中，构件炉体、托圈与构件两组连杆间是采用III级运动副(球铰)联接，构件炉体与构件托圈间也是采用III级运动副(移动、转动副)联接。1.2.2运动链的简化及自由度的确定　由理论力学可知，空间运动的自由构件有六个自由度，即沿X,Y,Z轴的三个移动和绕三个轴的三个转动。但在该运动链中，由于运动副的特殊配置见图1，即在XOY平面内水平导向架4的设置，使得该运动链中的各构件都失去

6、了绕Y.Z轴转动以及沿X轴移动的可能性，或者说，对该运动链所有构件的运动加上了三个公共约束。由结构说明可知，由于两个水平连杆2所起的限制作用是互为重复的，即互为虚约束，计算时可除去一个不计。两个配置在与耳轴线成45°的位置垂直连杆3所起的限制作用是互为重复的，即互为虚约束，计算时可除去一个不计。机构中的球饺(图2中件14)对整个运动链的运动无任何影响，属局部自由度计算时除去不计。这样，该运动链可简化成是由N=5个构件组成，公共约束为3，各个构件之间的联结副为V级副。当固定其中之一为机架后，所剩活动构件数为n=N一1=4。对于这种空

7、间运动链，其自由度的计算公式应为:　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　式中:k—运动副的级数;　m—公共约束值;　　　　　　Pk—k级运动副的数量。　计算这个空间运动链相对于机架的自由度为　F=(6一3)×4一(5一3)×6=0　因此，这个自由度为零空间的运动链是不能产生相对运动的刚性桁架一静定结构(系统)。　由该运动链的自由度为零可以得出，在此静定系统中，各构件的位置保持相对静止，且各构件无多余的约束。因此，当以托圈为机架时，且托圈绕耳轴转动过程中，托圈与炉体的相对位置保持

8、不变。1.2.3虚约束和局部约束在静定系统中的作用　实际应用中为使各构件受力均衡，增加各构件的刚性，改善其受力状况，因此，采用了虚约束。水平连杆、垂直连杆数量的增加及对称布置和水平导向架的设置，虽不影响机构的约束，但却改善了其受力状况，使每个连杆的