连杆式炉顶放散阀结构设计与优化

发布时间：2021-03-08 10:10

　　炉顶放散阀是高炉系统炼铁工艺环节的一种功能结构产品，当高炉压力异常升高时，阀门自动弹开安全释放压力，其性能直接关系到高炉炼铁的产出率以及系统稳定性。目前市场上的放散阀存在质量大、结构复杂、加工制造难度高，并且容易发生锈蚀卡阻等问题，不仅容易造成严重的经济损失，有时还会导致严重的安全事故，亟需改善。本文在分析不同类型放散阀优缺点的基础上，提出一种新型炉顶放散阀，该放散阀采用连杆作为主要传动构件，通过液压缸驱动，实现了放散阀阀盖的打开和倾翻等动作。整个杆系机构中设置了储能部件，阀门关闭状态下，通过受力压缩的碟形弹簧提供密封压力，保证阀门正常密封和超压状态下安全放散煤气。针对连杆式炉顶放散阀，分析了新型连杆式放散阀的运动学原理、力能关系，并对关键零部件的结构、密封结构和液压系统进行了设计，在此基础上进行了零部件的强度校核。根据使用条件约束优化了传动系统，使机构运动参数更加合理，减少产品外形尺寸的同时降低了产品的驱动功率；采用有限单元法，对连杆式炉顶放散阀的关键部件结构进行了轻量化设计；为产品配备了集中润滑系统，避免产品长期露天使用过程中回转部件卡阻引发产品使用问题；并通过对比的方法分析了连杆... 

【文章来源】：燕山大学河北省

【文章页数】：71 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
    1.1 课题的研究背景
        1.1.1 炉顶放散阀介绍
        1.1.2 炉顶放散阀的发展
    1.2 课题的研究意义
    1.3 国内外研究现状
    1.4 本文主要研究内容与方法
第2章 连杆式炉顶放散阀的设计
    2.1 连杆式炉顶放散阀原理分析
    2.2 连杆式炉顶放散阀运动学分析
        2.2.1 迭代逼近的基本公式
        2.2.2 放压过程运动分析
        2.2.3 启闭过程运动分析
    2.3 放散阀力能关系与强度校核
        2.3.1 力能关系计算
        2.3.2 销轴校核计算
        2.3.3 碟形弹簧的设计计算
    2.4 放散阀结构设计
        2.4.1 密封副设计
        2.4.2 碟簧筒结构设计
        2.4.3 碟簧卸力结构设计
        2.4.4 液压回路设计
    2.5 本章小结
第3章 炉顶放散阀机构优化
    3.1 放散阀运动过程分析与性能要求
        3.1.1 运动过程
        3.1.2 基本性能要求
    3.2 连杆式炉顶放散阀优化模型
        3.2.1 建立目标函数
        3.2.2 设计变量
        3.2.3 约束条件
        3.2.4 连杆式炉顶放散阀优化模型
    3.3 优化模型求解
    3.4 优化后的机构运动分析结果
        3.4.1 排气泄压运动分析
        3.4.2 翻盖运动分析
        3.4.3 优化机构运动评价
    3.5 本章小结
第4章 基于有限元法的关键部件轻量化设计
    4.1 轻量化设计
        4.1.1 轻量化设计基本概念
        4.1.2 放散阀轻量化设计
    4.2 设计的边界条件与使用条件
    4.3 摆动臂轻量化设计
        4.3.1 传统摆动臂机械性能分析
        4.3.2 新型摆动臂轻量化设计
        4.3.3 新型摆动臂轻量化设计后的使用性能
    4.4 碟簧筒轻量化设计
        4.4.1 传统碟簧筒机械性能分析
        4.4.2 新型碟簧筒轻量化设计
        4.4.3 新型碟簧筒轻量化设计后的使用性能
    4.5 本章小结
第5章 连杆式炉顶放散阀性能对比分析
    5.1 炉顶放散阀结构性能分析
        5.1.1 与传统配重型炉顶放散阀比较
        5.1.2 与刚性密封性炉顶放散阀对比
        5.1.3 与液压自动放散型炉顶放散阀对比
    5.2 连杆式炉顶放散阀成本分析
        5.2.1 摆动臂成本分析
        5.2.2 碟簧筒成本分析
        5.2.3 放散阀总材料成本分析
    5.3 本章小结
结论
参考文献
攻读硕士学位期间承担的科研任务与主要成果
致谢
作者简介


【参考文献】：
期刊论文
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[2]大高炉煤气放散阀安全控制和应急处理[J]. 蔡国良.  设备管理与维修. 2013(S1)
[3]高炉炼铁的发展现状与展望[J]. Peter Schmoele,Michael Peters,Hans Bodo Luengen,朱婷婷.  世界钢铁. 2013(01)
[4]炉顶放散阀横梁由锻件改为碳素结构钢钢板受力分析[J]. 王亚明,付萍,韩铁军.  冶金设备. 2012(S2)
[5]高炉煤气放散阀密封改造[J]. 齐先锋.  科技信息. 2012(26)
[6]天铁高炉炉顶休风放散阀的改进[J]. 高国强.  天津冶金. 2012(03)
[7]浅析高炉均压放散阀故障的原因及其处理措施[J]. 李庆.  科技创新与应用. 2012(13)
[8]高炉均压放散阀故障原因分析及处理[J]. 胡毅,于伟江.  南钢科技与管理. 2011(04)
[9]高炉煤气放散阀煤气泄漏原因分析及处理[J]. 李华,李国军.  冶金设备. 2011(S1)
[10]安钢2800高炉DN650放散阀故障的处理[J]. 黄坤,贺红旗.  中国设备工程. 2011(01)



本文编号：3070877