用于高炉无料钟炉顶布料器的变速器式双系统传动装置

摘要

用于高炉无料钟炉顶布料器的变速器式双系统传动装置，含有主旋转电机、主旋转减速齿轮对，主旋转轴，主旋转传入齿轮，单倾动电机，单倾动减速齿轮对，倾动旋转轴，倾动旋转传入齿轮，无级变速器，三个同步器，三个拨叉以及拨叉控制器。该装置可以实现两种状态的传动，通过主旋转电机的驱动，使得主旋转回转环实现主旋转，同时通过无级变速器使得倾动旋转轴实现差速旋转；二是由主旋转电机的转动和单倾动电机的转动来独立实现对布料器的驱动。本发明具有传动机构简单、可靠性高、运行同步性好、使用寿命长的特点，并根据负荷的大小来确定变速器的变速比，达到节能的目的；可以采用目前广泛在汽车使用的变速器和同步器，整个装置的制造难度较小。

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于高炉无料钟炉顶布料器的变速器式双系统传动装置，属于冶金设备技术领域。

背景技术

钢铁冶金技术及行业是一个国家实现工业化、进入发达社会的基础，也是一个国家工业化程度的重要标志，同时它也是一个对国家的环境和能源状态有重要影响的行业，因此，它的发展状态将对国家和人们的生活质量有最直接的影响。高炉炉顶布料装置是钢铁冶金技术的重要设备；在高炉冶炼生铁的过程中，需要在与大气隔绝的状况下源源不断地把炉料加到炉膛内，将按要求合理地分布在料面上，就可以形成需要的料面形状和炉喉径向矿焦厚度(矿焦比)分布；因此，对炉顶加料设备的布料性能和可靠性提出了很高的要求；早期的布料设备都为有料钟炉顶，如双钟式、三钟式、四钟和钟阀式炉顶，但存在有密封不可靠、大钟重量大、布料面的形状难以控制、设备维修复杂、使用寿命较短等主要问题。从上世纪70年代起，出现了无料钟炉顶，即采用旋转式布料器，这为高炉操作带来了新的方式，很快遍及世界各地，从发展趋势来看，对于大型高炉，无料钟炉顶将取代有料钟炉顶，在钢铁冶金技术中占据重要的位置。

目前，所采用的高炉无料钟炉顶布料装置主要有以下几类，主要特征为：

(1)基于行星齿轮的双电机系统，主旋转与倾动这两种运动都是通过行星齿轮来进行叠加的，具有运行平稳、回转环受力均匀、可靠性比较高等特点；机构比较复杂，行星齿轮的受力较大，磨损严重，必须使用双电机来进行联动，倾动所需的驱动功率较大，耗能较大。

(2)基于差动的双电机系统，采用双电机分别驱动主旋转回转环和倾动回转环，通过两个回转环的差动来实现倾动，对差动的控制有很高的要求，必须使用双电机来进行联动，倾动所需的驱动功率较大，耗能较大。

(3)基于杠杆的回转环升降系统，倾动回转环的升降运动可以采用电机驱动，或采用液压系统来实现，但需要同步装置或控制系统来协同下压回转环的升降运动；由于布料器的垂直空间的限制，杠杆垂直运动的行程非常有限，因此杠杆的受力较大，杠杆与回转环之间的接触磨损严重，运行不平稳；运行时需采用双动力(双电机)系统，所需的驱动功率较大，耗能较大。

研究高效、节能、可靠性高的高炉无料钟炉顶布料器是目前的一个重要攻关方向。

发明内容

针对现有技术的不足和缺陷，本发明的目的是提供一种变速器式双系统高炉无料钟炉顶布料器，具有双系统倾动旋转，主要通过变速器来实现主旋转和倾动旋转的差动来实现，可以充分利用技术成熟的无级变速器，该装置既可以通过单一的主旋转电机来进行工作，并根据负荷的大小来确定变速器的变速比，达到节能的目的；还可以采用两个电机来直接实现差动，具有两套运行系统，大大增加了装置的可靠性；装置具有受力较小、运行同步性好、使用寿命长的特点。

本发明的技术方案如下：

一种用于高炉无料钟炉顶布料器的变速器式双系统传动装置，含有主旋转电机1、主旋转减速齿轮对29，主旋转轴3，单倾动电机8，单倾动减速齿轮对30以及倾动旋转轴13，其特征在于：该系统还包含有一个连接主旋转轴3和倾动旋转轴13的无级变速器21。

本发明的技术其特征还在于：该传动装置还包括设置在主旋转轴3上的第一同步器2，与第一同步器相连的第一拨叉17，设置在倾动旋转轴13上靠近无级变速器21位置上的第二同步器9，与第二同步器9相连的第二拨叉18，设置在倾动旋转轴13上靠近单倾动减速齿轮对30位置上的第三同步器10，与第三同步器10相连的第三拨叉19，以及用于控制第一拨叉17、第二拨叉18和第三拨叉19进行咬合和分离的拨叉控制器20和进行直线移动的拨叉连杆31；所述无级变速器21通过第一同步器2与主旋转驱动轴3相连，无级变速器21通过第二同步器9与倾动驱动轴13相连；单倾动电机8通过第三同步器10与倾动驱动轴13相连。

本发明与现有技术相比，具有以下优点及效果：

①采用无级变速器来实现差动，可以以最优的动力匹配来实现倾动旋转，达到既运行平稳，又节能高效；②具有双系统来实现倾动旋转，大大增加了整个装置的可靠性；③在正常的运行期间，仅使用单一的主电机，再通过变速器就可以实现装置的主旋转和倾动，可以大大节省动力和能源；④通过同步器的操作，采用单倾动电机，可以实现装置的定点倾动；④通过同步器的操作，不采用变速器，仅使用两个电机，通过电机的差速就可以实现主旋转和倾动的联动；⑤可以采用目前广泛在汽车使用的变速器和同步器，使得整个装置的制造难度降低。

附图说明

图1是本发明提供的变速器式高炉无料钟炉顶布料器双系统传动装置的示意图。

图2为变速器式高炉无料钟炉顶布料器的整体结构示意图。

图中：1-主旋转电机；2-第一同步器；3-主旋转驱动轴；4-主传动轴上的定锥盘；5-主传动轴上的动锥盘；6-主传动轴上动锥盘移动控制装置；7-主旋转传入齿轮；8-单倾动电机；9-第二同步器；10-第三同步器；11-被动轴上动锥盘移动控制装置；12-被动轴上的动锥盘；13-倾动驱动轴；14-被动轴上的定锥盘；15-倾动旋转传入齿轮；16-无级变速器的金属带；17-第一拨叉；18-第二拨叉；19-第三拨叉；20-拨叉控制器；21-无级变速器；22-炉喉；23-溜槽；24-倾动涡轮涡杆；25-主旋转驱动齿轮；26-主旋转回转环；27-倾动回转环；28-倾动驱动齿轮；29-主旋转减速齿轮对；30-单倾动减速齿轮对；31-拨叉连杆；32-摩擦片。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的原理、结构及具体实施方式作进一步的说明：

图1是本发明提供的变速器式高炉无料钟炉顶布料器双系统传动装置的示意图，该双系统传动装置含有主旋转电机1、主旋转减速齿轮对29，主旋转轴3，单倾动电机8，单倾动减速齿轮对30，倾动旋转轴13以及一个连接主旋转轴3和倾动旋转轴13的无级变速器21。

该传动装置还包括设置在主旋转轴3上的第一同步器2，与第一同步器相连的第一拨叉17，设置在倾动旋转轴13上靠近无级变速器21位置上的第二同步器9，与第二同步器9相连的第二拨叉18，设置在倾动旋转轴13上靠近单倾动减速齿轮对30位置上的第三同步器10，与第三同步器10相连的第三拨叉19，以及用于控制第一拨叉17、第二拨叉18和第三拨叉19进行咬合和分离的拨叉控制器20和进行直线移动的拨叉连杆31；所述无级变速器21通过第一同步器2与主旋转驱动轴3相连，无级变速器21通过第二同步器9与倾动驱动轴13相连；单倾动电机8通过第三同步器10与倾动驱动轴13相连。

无级变速器21通过第一同步器2与主旋转驱动轴3相连，而主旋转驱动轴3还直接驱动主旋转传入齿轮7；无级变速器21通过第二同步器9与倾动驱动轴13相连；单倾动电机8通过第三同步器10与倾动驱动轴13相连，在第三同步器10咬合时，单倾动电机8可以直接驱动倾动旋转传入齿轮15；无论在何种工作模式，都通过主旋转传入齿轮7来驱动主旋转驱动齿轮25和主旋转回转环26，以及通过倾动旋转传入齿轮15来驱动倾动驱动齿轮28和倾动回转环27，再通过主旋转回转环26以及倾动回转环27的差速来驱动倾动涡轮涡杆24，并使得溜槽23产生倾动，如图2所示。

本发明给出的变速器式高炉无料钟炉顶布料器的双系统传动装置可以提供以下几种布料工作方式。

工作方式1：溜槽的倾角保持不变；即通过拨叉控制器20，使得拨叉连杆31带动第一拨叉17、第二拨叉18和第三拨叉19朝着面向无级变速器31的方向作直线移动，将第一同步器2和第二同步器9分别进行咬合，第三同步器10进行分离；主旋转电机1工作，无级变速器31工作，单倾动电机8不工作，通过主传动轴上动锥盘移动控制装置6和被动轴上动锥盘移动控制装置11的控制，使主传动轴上的动锥盘5以及被动轴上的动锥盘12同步运动，并且使得变速器进行等速传动，则仅由主旋转电机1的驱动，就可以得到等速的主旋转和倾动旋转运动，通过主旋转传入齿轮7和主旋转驱动齿轮25带动主旋转回转环26运动，通过倾动旋转传入齿轮15和倾动驱动齿轮28带动倾动回转环27运动，由于主旋转回转环26与倾动回转环27的旋转运动无差动，这时倾动涡轮涡杆24无运动，溜槽23的倾角不产生变化。

工作方式2：溜槽的倾角变大，产生上抬的运动；即通过拨叉控制器20，使得拨叉连杆31带动第一拨叉17、第二拨叉18和第三拨叉19朝着面向无级变速器31的方向作直线移动，将第一同步器2和第二同步器9分别进行咬合，第三同步器10进行分离；主旋转电机1工作，无级变速器31工作，单倾动电机8不工作，通过主传动轴上动锥盘移动控制装置6和11的控制，使主传动轴上的动锥盘5以及被动轴上的动锥盘12同步运动，并且使得变速器进行增速传动，则仅由主旋转电机1的驱动，就可以得到差速的主旋转和倾动旋转运动，通过主旋转传入齿轮7和主旋转驱动齿轮25带动主旋转回转环26运动，通过倾动旋转传入齿轮15和倾动驱动齿轮28带动倾动回转环27运动，由于倾动回转环27比主旋转回转环26的旋转速度大，产生了一个增速的差动，这时带动倾动涡轮涡杆24运动，使得溜槽23的倾角变大(假设在增速的差动下的设置)，产生上抬的运动。

工作方式3：溜槽的倾角变小，产生下放的运动；即通过拨叉控制器20，使得拨叉连杆31带动第一拨叉17、第二拨叉18和第三拨叉19朝着面向无级变速器31的方向作直线移动，将第一同步器2和第二同步器9分别进行咬合，第三同步器10进行分离；主旋转电机1工作，无级变速器31工作，单倾动电机8不工作，通过主传动轴上动锥盘移动控制装置6和11的控制，使主传动轴上的动锥盘5以及被动轴上的动锥盘12同步运动，并且使得变速器进行减速传动，则仅由主旋转电机1的驱动，就可以得到差速的主旋转和倾动旋转运动，通过主旋转传入齿轮7和主旋转驱动齿轮25带动主旋转回转环26运动，通过倾动旋转传入齿轮15和倾动驱动齿轮28带动倾动回转环27运动，由于倾动回转环27比主旋转回转环26的旋转速度小，产生了一个减速的差动，这时带动倾动涡轮涡杆24运动，使得溜槽23的倾角变小，产生下放的运动。

工作方式4：溜槽定点倾动；即通过拨叉控制器20，使得拨叉连杆31带动第一拨叉17、第二拨叉18和第三拨叉19朝着背向无级变速器31的方向作直线移动，将第一同步器2和第二同步器9分别进行分离，第三同步器10进行咬合；主旋转电机1不工作，无级变速器31不工作，单倾动电机8工作，则仅由单倾动电机8的驱动，就可以直接通过倾动旋转传入齿轮15和倾动驱动齿轮28带动倾动回转环27运动，而这时主旋转回转环26不旋转，仅由倾动回转环27带动倾动涡轮涡杆24运动，使得溜槽23的倾角变化；该工作方式用于定点布料，或在检修时，可以使得溜槽达到指定倾角位置。

工作方式5：双电机的直接差动；即通过拨叉控制器20，使得拨叉连杆31带动第一拨叉17、第二拨叉18和第三拨叉19朝着背向无级变速器31的方向作直线移动，将第一同步器2和第二同步器9分别进行分离，第三同步器10进行咬合；主旋转电机1工作，无级变速器不工作，单倾动电机8工作，则可由主旋转电机1和单倾动电机8直接实现差动，再由主旋转回转环26与倾动回转环27的差动来带动倾动涡轮涡杆24运动，使得溜槽23的倾角发生变化。该工作方式实际上给出的是另一种驱动方式，可以增加系统的可靠性，可成为用于系统出现故障时的备用方式。