16T5T天车副起升承载能力技术改造与应用详解.docx
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16T5T天车副起升承载能力技术改造与应用详解
一.摘要………………………………………………………1
二.关键字……………………………………………………2
三.正文………………………………………………………4
一．摘要：
随着经济形势的需求，炼钢厂原拥有两座20Ｔ转炉的产能已经不能适应生产经营和国家产业政策，因此必须对转炉进行扩容技术改造。
将原来的两座20Ｔ转炉扩容改造为两座60Ｔ转炉，使转炉的产能和经济效益大大提升，生产节奏也变得更为紧张快捷。
转炉所需的辅料冷却废钢加入量一下子提高到一次需求量就达到8Ｔ以上。
而该跨的16Ｔ／5Ｔ天车副钩起重能力已经远远不能适应生产需求。
转炉冷却料废钢加入量达到8Ｔ以上，天车副钩经常出现吊不起重物或起吊重物后副钩出现溜钩现象，既威胁安全又不能满足生产需求。
所以必须对原来的一辆16Ｔ／5Ｔ天车副钩进行技术改造是迫在眉睫的问题，经协商决定将16Ｔ／5Ｔ天车改造为16Ｔ／10Ｔ天车。
即只对天车副钩承载起重能力进行改造，通过增加天车副钩滑轮片数量，达到天车副钩承载起重能力提高，将16Ｔ／5Ｔ天车副钩的额定起重量变为16Ｔ／10Ｔ天车副钩的起重能力。
二．关键词：
天车、起升机构、承载、改造、应用
前言：
20Ｔ转炉扩容改造成60Ｔ转炉后，一次要加8Ｔ以上废钢，而该跨的16Ｔ/5Ｔ天车副钩一次起重能力最多为起吊6Ｔ的重量，要给转炉加废钢，就得加两次，才能保证转炉废钢的加入量，这样就影响了转炉的生产节奏，延长了转炉的冶炼周期，也就制约着炼钢厂生产节奏和经济效益提升，所以必须对16Ｔ／5Ｔ天车副钩的起重能力进行技术改造或更换整体小车是势在必行。
为此通过分析论证和计算对比，建议采用增加滑轮组数量来提高天车副钩的起重能力，将天车副钩5Ｔ额定起重量的电动机更换成10Ｔ额定起重能力的电动机，同时改装与之相匹配的制动器、减速机、卷筒、吊钩、滑轮组、钢丝绳及小车架上副钩传动系统安装设备底板等进行同步改造，在原有设备基础上需增加投资3.1万元左右就能完成改造项目。
而更换整体小车则需投资34万元。
且更换整体小车需要订货、回货时间较长，不能立即解决制约安全生产的瓶颈因素，为此通过技术改造保证生产使用的时效性，既争取了时间又满足了生产的需要还可直接节约资金28万元。
三．正文：
20Ｔ转炉改造成60Ｔ转炉，20Ｔ转炉炼一炉钢要加3-4Ｔ左右废钢，60Ｔ转炉炼一炉钢需要加8Ｔ-12Ｔ废钢。
而16Ｔ／5Ｔ天车副钩额定载荷起重能力只有5吨，加废钢就至少要加两次，一炉钢的冶炼周期是23分钟，加一斗需要30-60秒，加两斗废钢，包括同跨天车的衔接，至少需要2-3分钟，这样延长了转炉冶炼的周期，每个班下来就少炼1-2炉钢，每天累计就少炼3-5炉钢，对每天影响少炼钢所产生的经济效益可想而知。
因此对16Ｔ／5Ｔ天车副钩起重能力进行技术改造是势在必行。
那么如何进行技术改造，有两个方案：
通过技术改造，增加副钩滑轮组，来提高副钩的起重能力。
天车最关键的技术指标就是额定起重量、跨度、起升高度、轨距和工作类型等，而该跨16Ｔ/5Ｔ天车的额定起重量允许指标为16Ｔ的额定起重承载能力、仅将副钩的起重能力允许指标由原来的5Ｔ额定载荷能力改成10Ｔ的额定载荷能力是没有超过天车所规定使用的允许额定载荷量（16Ｔ），同时也符合国家行业特种设备安全管理使用规定的要求，既能解决生产过程中的实际困难，又能保障天车的安全运行。
下面将5Ｔ与10Ｔ所对应的电动机、制动器、减速机、卷筒等型号技术参数以及价格对比如下：
5Ｔ天车起升机构：
名称
规格型号
数量
价格
电动机：
YZR1600L-15KW
1台
9千元
制动器
YWZ9-300/E30
1件
1000元
联轴器
CL
1件
1500元
制动轮
φ300
1件
500元
减速机
ZQA500-Ⅲ-３CA
i=３1.5
1台
1000元
钢丝绳
6×19W＋IWR×14
1根*90m
330元
卷筒
φ400×1500
1件
1.3万元
滑轮组
φ400
1（套）
420元
吊钩头
φ400
1（套）
3500元
10Ｔ天车起升机构：
名称
规格型号
数量
价格
电动机
YZR250M-33KW
1台
1.8万元
制动器
YWZ9-300/E80
2件
3000元
联轴器
CL
2件
3000元
制动轮
φ300
2件
1000元
减速机
ZQ500-IV-3CAi=23.34
1台
3600元
卷筒
φ400×2000
1台
1.9万元
钢丝绳
6×19W＋IWR×14
1根*130m
480元
滑轮组
φ480
1（套）
560元
吊钩头
φ480
1（套）
4615元
通过以上设备型号、技术参数和价格的对比计算，设备型号和技术参数的功率稍微增大一点需投入资金比原来增加3.1万元左右，另加两组滑轮片和小车架副钩安装设备传动系统下部的底板钢结构加固材料及人工费用的投资约8千元，也就是整套改造方案所需增加投资费用约6.125万元，而原设备费用3.025万仅比原车多投资3.1万元，就能满足生产要求，保证生产使用。
三-1．确定副起升机构传动方案，选择滑轮组和吊钩组
按照小车布置宜紧凑的原则，决定采用如下图的方案。
按Q=10t，查[1]表4-2取滑轮组倍率ih=3，承载绳分支数：
Z=2ih=6
三-2．选择钢丝绳
若滑轮组采用滚动轴承，当ih=3，查[1]表2-1得滑轮组效率ηh=0.985
钢丝绳所受最大拉力：
Smax===3463kg=34.63KN
查[2]表2-4,中级工作类型（工作级别M5）时,安全系数n=5.5。
钢丝绳计算破断拉力Sb：
Sb=n×Smax=5.5×34.63=190.5KN
查[1]附表1选用钢芯钢丝绳6×19W+IWR，钢丝公称抗拉强度1770MPa，光面钢丝，右交互捻，直径d=14mm，钢丝绳最小破断拉力[Sb]=220.4KN，标记如下：
钢丝绳14NAT6×19W+IWR1770ZSGB8918-88
滑轮的许用最小直径：
D≥==480mm
式中系数e=25由[2]表2-4查得。
由[1]附表2选用滑轮直径D=480mm，由于选用短型吊钩，所以不用平衡滑轮。
滑轮的绳槽部分尺寸可由[1]附表3查得。
由附表4选用钢丝绳d=14mm，D=480mm，滑轮轴直径D5=90mm的E1型滑轮，其标记为：
滑轮E114×480-100ZBJ80006.8-87
三-3．确定卷筒尺寸，并验算强度
卷筒直径：
D≥=20=380mm
由[1]附表13选用D=400mm，卷筒绳槽尺寸由[3]附表14-3查得槽距，t=22mm，槽底半径r=11mm
卷筒尺寸：
L==
=1644mm取L=2000mm
式中Z0——附加安全系数，取Z0=2；
L1——卷槽不切槽部分长度，取其等于吊钩组动滑轮的间距，即L1=A=87mm，实际长度在绳偏斜角允许范围内可以适当增减；
D0——卷筒计算直径D0=D+d=400+20=420mm
卷筒壁厚：
=+（6～10）=0.02×400+（6～10）=16～20
取=20mm
卷筒壁压应力验算：
===N/m2=78.7MPa
选用灰铸铁HT200，最小抗拉强度=195MPa
许用压应力：
===130MPa
＜故抗压强度足够
卷筒拉应力验算：
由于卷筒长度L＞3D，尚应校验由弯矩产生的拉应力，卷筒弯矩图示与图5-2
图5-2卷筒弯矩图
卷筒最大弯矩发生在钢丝绳位于卷筒中间时：
===
=33123595N·mm
卷筒断面系数：
=0.1=0.1×=3545088
式中——卷筒外径，=400mm；
——卷筒内径，=-2=400-2×20=360mm
于是
===9.34MPa
合成应力：
=+=9.34+=32.95MPa
式中许用拉应力===39MPa
∴＜
卷筒强度验算通过。
故选定卷筒直径=400mm，长度L=2000mm；卷筒槽形的槽底半径=11mm，槽距=22mm；起升高度=16m，倍率=3
卷筒A400×2000
三-4．选择电动机
计算静功率：
===40.1KW
式中——机构总效率，一般=0.8～0.9，取=0.85
电动机计算功率：
≥=0.840.1=32.11KW
式中系数由[2]表6-1查得，对于～级机构，
=0.75～0.85，取=0.8
查[1]附表28选用电动机YZR250M2，其（25%）=33KW，=725rpm，[]=7.0kg·，电动机质量=513kg
按照等效功率法，求=25%时所需的等效功率：
≥··=0.75×0.85×40.1=25.6KW
式中——工作级别系数，查[2]表6-4，对于M5～M6级，
=0.75；
——系数，根据机构平均起动时间与平均工作时间的比重（/）查得。
由[2]表6-3，一般起升机构/=0.1～0.2，取/=0.1，由[2]图6-6查得=0.85。
由以上计算结果＜，故初选电动机能满足发热条件
三-5．选择减速机
卷筒转速：
===18.7r/min
减速器总传动比：
、
===23.34
查[1]附表35选ZQ500-Ⅱ-3CA减速器，当工作类型为中级（相当工作级别为M5级）时，许用功率[N]=31.5KW，=23.34，质量=878㎏，主轴直径=60mm，轴端长=110mm（锥形）
三-6．选择制动器
所需静制动力矩：
·=·
=1.75×
=65.67㎏·m=656.8Nm
式中=1.75——制动安全系数，由[2]第六章查得。
由[1]附表15选用YWZ9-300/80制动器，其制动转矩=360～710Nm，制动轮直径=300mm，制动器质量=61.4㎏
三-7．选择联轴器
高速联轴器计算转矩：
Nm
式中——电动机额定转矩（前节已求出）；
=1.5——联轴器安全系数；
=1.8——刚性动载系数，一般=1.5～2.0。
由[1]附表29查得YZR-250M2电动机轴端为圆锥形，。
从[1]附表34查得ZQ-650减速器的高速轴为圆锥形。
靠电动机轴端联轴器由[1]附表43选用CLZ半联轴器，其图号为S180，最大容许转矩[]=3150Nm＞值，飞轮力矩kg·m，质量=23.2kg
浮动轴的两端为圆柱形
靠减速器轴端联轴器由[1]附表45选用带制动轮的半齿联轴器,其图号为S198,最大容许转矩[]=3150Nm,飞轮力矩kg·m,质量37.5
kg.为与制动器YWZ9-300/50相适应,将S198联轴器所需制动轮
三-8．高速浮动轴计算验证
由上节选择联轴器中，已经确定浮动轴端直径d=55mm,因此扭转应力
轴材料用45号钢，
弯曲：
=0.27（+）=0.27（600+300）=243MPa
扭转：
=/=243/=140MPa
=0.6=0.6300=180MPa
许用扭转应力：
由[1]中式（2-11），（2-14）
式中——考虑零件几何形状和零件表面状况的应力集中系数；
——与零件几何形状有关，对于零件表面有急剧过渡和开有键槽及紧配合区段，=1.5—2.5
——与零件表面加工光洁度有关，此处取k=2×1.25=2.5
——考虑材料对应力循环对称的敏感系数，对碳钢，低合金钢
——安全系数，查[1]表30得
因此,
故,通过.
（2）强度计算轴所受的最大转矩
最大扭转应力：
许用扭转应力：
式中：
——安全系数，由[1]表2-21查得
故合适。
浮动轴的构造如图所示
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