转炉倾动装置二次减速机短应力线箱体结构的有限元分析及优化.doc

转炉倾动装置二次减速机短应力线箱体 结构的有限元分析及优化 Analysis by finite element method to the short-stress line structure of the secondary gearbox of the converter tilt drive and the optimization measures 朱立江 王贤慧 ZHU Li-jiang WANG Xian-hui (中冶集团北京冶金设备研究设计总院 冶炼事业部 北京 100029) （Beijing Central Research Design Institute for Metallurgical Equipment of MCC Group, Department of Metallurgical Engineering Beijing 100029） Ansys有限元分析软件对结构进行分析，找出既能提高结构强度、刚度又不至于大幅度增加重量的调整方案，这是一个机械设计工程师做好大型、复杂设备结构设计的最好方法。 Abstract: The short-stress line structure can great improve the rigidity and prevent the distortion of the machine. The stress line of the structure should be minished in the designing process. In the same time, the structure should be analyzed by using the finite element method, and then find the best adjusting method to improve the intensity and rigidity of the structure but not great increasing the weight. This is the best method to a design machinist to do well in the design of the large and complex equipment. 关键词：短应力线; 减速箱结构; 有限元分析 Key words: short-stress line; gearbox structure; finite element analysis 中图分类号：TF748.2;TH132.46 文献标识码：A 0 前言 二次减速机是转炉倾动装置中的主体设备，转炉在生产过程中有加料、出钢、出渣等各种工艺操作，倾动装置通过一次减速机、二次减速机两次减速为炉体的倾转提供足够的倾动力矩。二次减速机的结构安全问题对于整个倾动装置的安全可靠性有至关重要的作用。 1 一、二次减速机连接传动结构 我院承建的梅山钢厂150吨转炉的倾动装置为全悬挂、四点啮合的传动方式（见图1），倾动装置的一次和二次减速机连接方式为一台二次减速机同时与四台一次减速机相连，二次减速机的高速轴（输入轴）与一次减速机的输出轴为套轴式连接，即一次减速机的输出轴为空心轴套结构，套入二次减速机的输入轴后用挡盖轴向固定。一次减速机绕二次减速机高速轴的旋转自由度由一次减速机另外一端的支撑轴来加以限制，形成一种带柔性的传动方式，同时避免了一次减速机安装时的超静定问题。工作时，4台变频调速电机通过一次减速机来同时驱动二次减速机正反转工作，冲击较大，需要考虑至少3倍的动载系数。 为了实现上述目标，设计人员按照设计要求将二次减速机的结构设计为如图2所示的结构方式，以便将减速机齿轮轴定位在箱体中。图中大齿轮由一个圆柱滚子轴承1和一个双列圆锥滚子轴承2配对组合，将大齿轮轴进行定位。根据圆柱滚子轴承的轴承内径大于双列圆锥滚子轴承的轴承内径的特点，同时考虑到双列圆锥滚子轴承的调整需要，将圆柱滚子轴承布置在二次减速机的内侧，双列圆锥滚子轴承布置在外侧。在高速小齿轮轴上，同样由一个圆柱滚子轴承3和一个双列圆锥滚子轴承4配对组合。因为一次减速机安装后将挤占对轴承进 行调整所需的空间，所以，将易于轴向定位的圆柱滚子轴承布置在二次减速机的外侧，将有调整要求 图1 一、二次减速机连接形式 chart1 connection form of the first and secondary gearbox  图2二次减速机结构简图 chart2 sketch of the secondary gearbox structure 1.圆柱滚子轴承：N28/1400 Cylind