專(zhuān)利名稱(chēng)：復(fù)合雙球面支撐連接裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種連接機(jī)構(gòu)，尤其是一種用于冶金設(shè)備中轉(zhuǎn)爐與托圈連接的復(fù)合雙 球面支撐連接裝置。
背景技術(shù)：
轉(zhuǎn)爐爐殼和托圈的連接裝置是轉(zhuǎn)爐設(shè)備的重要部件，通過(guò)這種連接裝置爐殼才能 在托圈的帶動(dòng)下實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)動(dòng)并完成煉鋼過(guò)程中的裝料、取樣、測(cè)溫、出渣及出鋼等操作。工作 時(shí)轉(zhuǎn)爐爐殼在熱、力等載荷作用下會(huì)發(fā)生空間變形，這就要求連接裝置能適應(yīng)轉(zhuǎn)爐爐殼與 托圈之間的相對(duì)變形，并將爐殼負(fù)荷均勻地分布在托圈上。在申請(qǐng)?zhí)枮椤?3117357. 4”的中 國(guó)發(fā)明專(zhuān)利和申請(qǐng)?zhí)枮椤癠S5364079”的美國(guó)發(fā)明專(zhuān)利說(shuō)明書(shū)中公開(kāi)的一種“傾動(dòng)式轉(zhuǎn)爐” 以及在申請(qǐng)?zhí)枮椤?00410022515. 8”的中國(guó)發(fā)明專(zhuān)利說(shuō)明書(shū)中公開(kāi)的“一種轉(zhuǎn)爐爐殼吊掛裝 置”都采用了球軸承作為適應(yīng)轉(zhuǎn)爐爐殼與托圈之間相對(duì)變形的方法，前者采用球軸承過(guò)多， 機(jī)加工復(fù)雜、裝配要求也較高，造價(jià)昂貴；后者在各連接處對(duì)焊接變形的適應(yīng)性不是十分理 想，會(huì)出現(xiàn)局部無(wú)法擺動(dòng)的可能性，同時(shí)，采用十字鉸的吊耳，截面復(fù)雜，難以加工，其過(guò)渡 弧面受力較差，易出現(xiàn)應(yīng)力過(guò)集中現(xiàn)象，使構(gòu)件破壞機(jī)率增大。此外，兩者都采用三根垂直 拉桿連接，一旦出現(xiàn)一根發(fā)生破壞，整個(gè)連接系統(tǒng)就會(huì)失效。申請(qǐng)?zhí)枮椤?00720173362. 6” 的中國(guó)實(shí)用新型專(zhuān)利說(shuō)明書(shū)中公開(kāi)的一種“轉(zhuǎn)爐板式柔性連接裝置”采用彈簧薄帶板以“托 籠”的型式將轉(zhuǎn)爐爐殼與托圈牢固的連接在一起，其連接點(diǎn)過(guò)多，現(xiàn)場(chǎng)安裝精度要求極高， 難度相當(dāng)大，且彈簧薄帶板的材質(zhì)要求很高，需從美國(guó)或歐洲進(jìn)口，成本較大。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的主要目的在于克服現(xiàn)有連接技術(shù)的不足，提供一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、使用安全 可靠、爐殼承載靜定、免維護(hù)的復(fù)合雙球面支撐連接裝置。為達(dá)到上述目的，本發(fā)明復(fù)合雙球面支撐連接裝置所采用的技術(shù)方案為一種復(fù)合雙球面支撐連接裝置，其包括有托圈和轉(zhuǎn)爐爐殼，其還包括有四個(gè)垂直 雙球面連接副和兩個(gè)水平雙球面連接副，所述四個(gè)垂直雙球面連接副垂直貫穿固設(shè)在所述 托圈上、并沿所述托圈的耳軸中心線(xiàn)對(duì)稱(chēng)分布，所述兩個(gè)水平雙球面連接副對(duì)應(yīng)于所述托 圈的耳軸中心線(xiàn)的兩端、固設(shè)在所述托圈下部的所述轉(zhuǎn)爐爐殼上；所述各垂直雙球面連接副，其包括有成對(duì)組設(shè)且對(duì)稱(chēng)分布在所述托圈上下兩側(cè)的第一筋板、第一底座、第一半球體和彈性體導(dǎo)向板；所述第一筋板平行于所述托圈與所述轉(zhuǎn) 爐爐殼焊接；所述第一底座的一側(cè)與所述第一筋板焊接，所述第一底座的另一側(cè)具有球形 凹槽；所述第一半球體的球面部分容設(shè)于所述第一底座的球形凹槽中，與所述第一底座配 合形成球面副；所述第一半球體的平面部分滑設(shè)在所述彈性體導(dǎo)向板上，所述彈性體導(dǎo)向 板固設(shè)在所述托圈上；所述各水平雙球面連接副，其包括有第二底座以及對(duì)稱(chēng)地分布在所述第二底座左 右兩側(cè)的兩個(gè)小半球體、兩個(gè)大半球體及兩個(gè)第三底座；所述第二底座的左右兩側(cè)具有球形凹槽，所述小半球體的球面部分容設(shè)于所述第二底座的球形凹槽中，與所述第二底座配 合形成球面副；所述第三底座焊于所述托圈的下部，其朝向所述第二底座的一側(cè)具有球形 凹槽，所述大半球體的球面部分容設(shè)于所述第三底座的球形凹槽中，與所述第三底座配合 形成球面副；位于所述第二底座同側(cè)的所述小半球體與所述大半球體之間平面接觸，形成
滑動(dòng)副。 所述復(fù)合雙球面支撐連接裝置，其還包括有水平擋塊組件，所述水平擋塊組件位 于正對(duì)出鋼側(cè)的所述托圈的下方，其包括有水平擋板、分別成對(duì)組設(shè)且對(duì)稱(chēng)分布在所述水 平擋板兩側(cè)的第五筋板和第六筋板；所述水平擋板焊于所述托圈的下側(cè)；位于所述水平擋 板同側(cè)的所述第五筋板和所述第六筋板垂直焊接于一體，并再與所述轉(zhuǎn)爐爐殼焊接在一 起；所述第五筋板和所述水平擋板之間留有微小間隙。所述各垂直雙球面連接副還包括有兩個(gè)第二筋板和兩個(gè)第三筋板，所述第二筋 板、第三筋板位于所述第一筋板相反于所述第一底座的一側(cè)，且所述第二筋板、第三筋板與 所述第一筋板彼此垂直焊接，并再與所述轉(zhuǎn)爐爐殼焊接在一起。所述各水平雙球面連接副還包括有對(duì)稱(chēng)焊接在所述第二底座上下兩端的四個(gè)第 四筋板，所述第四筋板同時(shí)與所述轉(zhuǎn)爐爐殼焊接為一體。兩個(gè)相鄰的所述垂直雙球面連接副與所述水平雙球面連接副之間的夾角在20° 至30°之間。本發(fā)明復(fù)合雙球面支撐連接裝置，其主要優(yōu)點(diǎn)在于1)可適應(yīng)轉(zhuǎn)爐爐殼各方向的變形特點(diǎn)，且不產(chǎn)生大的額外附加力；2)沒(méi)有較大改變轉(zhuǎn)爐整體設(shè)備的重心，依然遵循正力矩設(shè)計(jì)的原則，提高了轉(zhuǎn)爐 運(yùn)行的可靠性；3)可以適度補(bǔ)償由于焊接變形而引起的安裝誤差，具有良好的空間適應(yīng)性；4)受力比較理想，無(wú)局部明顯設(shè)計(jì)薄弱環(huán)節(jié)，具有較強(qiáng)的可操作性，且當(dāng)一組垂直 雙球面連接副局部發(fā)生失效，另外三組短時(shí)間同樣保證轉(zhuǎn)爐正常工作，減少凍爐危險(xiǎn)的發(fā) 生，具有較高的安全性；5)僅采用球面副及滑動(dòng)副，無(wú)球軸承連接，具有結(jié)構(gòu)緊湊，承載能力強(qiáng)，成本低，現(xiàn) 場(chǎng)安裝方便和使用維護(hù)少等特點(diǎn)。


圖1為本發(fā)明復(fù)合雙球面支撐連接裝置的各連接副分布圖。圖2為本發(fā)明復(fù)合雙球面支撐連接裝置的垂直連接機(jī)構(gòu)圖。圖3為本發(fā)明復(fù)合雙球面支撐連接裝置的水平連接機(jī)構(gòu)圖。圖4為本發(fā)明復(fù)合雙球面支撐連接裝置的水平擋塊組件圖。附圖標(biāo)記說(shuō)明1-托圈；2-轉(zhuǎn)爐爐殼；3-垂直雙球面連接副；4-水平雙球面連接副；5-水平擋塊 組件；6-小半球體；7-第二底座；8-第四筋板；9-第三底座；10-大半球體；11-第五筋板； 12-第六筋板；13-水平擋板；14-第二筋板；15-第三筋板；16-第一筋板；17-第一底座； 18-第一半球體；19-彈性體導(dǎo)向板。
具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步地詳細(xì)說(shuō)明。如圖1所示的復(fù)合雙球面支撐連接裝置，主要由托圈1、轉(zhuǎn)爐爐殼2、四個(gè)垂直雙球 面連接副3及兩個(gè)水平雙球面連接副4組成。所述四個(gè)垂直雙球面連接副3垂直貫穿固設(shè) 在托圈1上、并沿托圈1的耳軸中心線(xiàn)對(duì)稱(chēng)分布，兩個(gè)水平雙球面連接副4對(duì)應(yīng)于托圈1的 耳軸中心線(xiàn)的兩端、固設(shè)在托圈1下部的轉(zhuǎn)爐爐殼2上。如圖2所示，各垂直雙球面連接副3包括有分別成對(duì)組設(shè)且對(duì)稱(chēng)分布在托圈1上 下兩側(cè)的第一筋板16、第一底座17、第一半球體18和彈性體導(dǎo)向板19。第一筋板16平行 于托圈1與轉(zhuǎn)爐爐殼2焊接，第一底座17的一側(cè)與第一筋板16焊接，第一底座17的另一 側(cè)具有球形凹槽。第一半球體18的球面部分容設(shè)于第一底座17的球形凹槽中，與第一底 座17配合形成球面副，可以保證轉(zhuǎn)爐爐殼2在空間的三個(gè)旋轉(zhuǎn)自由度。第一半球體18的 平面部分滑設(shè)在彈性體導(dǎo)向板19上，彈性體導(dǎo)向板19通過(guò)螺釘固定在托圈1上，與托圈1 沒(méi)有相對(duì)位移，第一半球體18可以通過(guò)其平面部分在彈性導(dǎo)向板19的表面上滑動(dòng)一定距 罔。各垂直雙球面連接副3還包括有兩個(gè)第二筋板14和兩個(gè)第三筋板15。第二筋板 14、第三筋板15位于第一筋板16相反于第一底座17的一側(cè)，且第二筋板14、第三筋板15 與第一筋板16彼此垂直焊接后，并再與轉(zhuǎn)爐爐殼2焊接在一起。如圖3所示，各水平雙球面連接副4，其包括有第二底座7以及對(duì)稱(chēng)地分布在第二 底座7左右兩側(cè)的兩個(gè)小半球體6、兩個(gè)大半球體10及兩個(gè)第三底座9。第二底座7的左 右兩側(cè)具有球形凹槽，小半球體6的球面部分容設(shè)于第二底座7的球形凹槽中，與第二底座 7配合形成球面副。第三底座9焊于托圈1的下部，第三底座9朝向第二底座7的一側(cè)具有 球形凹槽，大半球體10的球面部分容設(shè)于第三底座9的球形凹槽中，與第三底座9配合形 成球面副。為減輕第三底座9的自身重量及降低成本，也可將第三底座9的形狀做成上部 為一豎直鋼板、下部為能夠?qū)⒋蟀肭蝮w10的球面部分包住的V形狀，整體鑄造成形，以改善 局部受力狀況。位于第二底座7同側(cè)的小半球體6與大半球體10之間平面接觸，形成滑動(dòng) 畐O。各水平雙球面連接副4還包括有四個(gè)第四筋板8，這些第四筋板8對(duì)稱(chēng)地焊接在第二底 座7的上下兩端，以加強(qiáng)第二底座7的局部強(qiáng)度，并且其連接處外形與轉(zhuǎn)爐爐殼2相適應(yīng)、 并通過(guò)焊接的方式與轉(zhuǎn)爐爐殼2連為一體。此外，如圖4所示，本發(fā)明復(fù)合雙球面支撐連接裝置，還包括有水平擋塊組件5，該 水平擋塊組件5包括有水平擋板13、分別成對(duì)組設(shè)且對(duì)稱(chēng)分布在水平擋板13左右兩側(cè)的第 五筋板11和第六筋板12。其中，水平擋板13焊于托圈1的下側(cè)，位于水平擋板13同側(cè)的 第五筋板11和第六筋板12垂直焊接于一體，并再與轉(zhuǎn)爐爐殼2焊在一起。第五筋板11和 水平擋板13之間留有微小間隙，以適應(yīng)轉(zhuǎn)爐爐殼膨脹產(chǎn)生的局部附加應(yīng)力。在吹煉工況(即轉(zhuǎn)爐位于垂直位置)時(shí)，由四個(gè)垂直雙球面連接副3承受鋼水、轉(zhuǎn) 爐爐殼及其附件的重量，水平雙球面連接副4及擋塊5都處于未受力狀態(tài)。當(dāng)托圈1在傾 動(dòng)力矩的作用下帶動(dòng)轉(zhuǎn)爐爐殼2沿耳軸軸線(xiàn)轉(zhuǎn)動(dòng)(< 90° )時(shí)，垂直雙球面連接副3和水 平雙球面連接副4的球面副局部受力完成連接支撐作用。當(dāng)轉(zhuǎn)動(dòng)至水平位置(=90° ) 時(shí)，垂直雙球面連接副3不再承受作用力，而由水平雙球面連接副4承受連接的作用力，水 平雙球面連接副4的雙球面副可以適應(yīng)轉(zhuǎn)爐爐殼2正反轉(zhuǎn)動(dòng)方向的受力情況。當(dāng)繼續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)(>90° )，由于該結(jié)構(gòu)具有上下對(duì)稱(chēng)性，此時(shí)受力狀態(tài)與小于90°時(shí)相似，只是受力點(diǎn) 發(fā)生了變化。垂直雙球面連接副3和水平雙球面連接副4的球面副同時(shí)還可以適度補(bǔ)償由 于焊接變形而引起的安裝誤差，具有良好的空間適應(yīng)性。 當(dāng)轉(zhuǎn)爐爐殼2受熱發(fā)生周向膨脹時(shí)，轉(zhuǎn)爐爐殼2通過(guò)第一半球體18與彈性體導(dǎo)向 板19、小半球體6與大半球體10之間的滑動(dòng)副進(jìn)行補(bǔ)償性地適應(yīng)。當(dāng)局部的熱膨脹不一致 時(shí)，轉(zhuǎn)爐爐殼2可以通過(guò)第一底座17與第一半球體18、第三底座9與大半球體10、小半球 體6與第二底座7之間的球面副進(jìn)行空間任意轉(zhuǎn)動(dòng)方向的變化。當(dāng)轉(zhuǎn)爐爐殼2受熱發(fā)生軸 向膨脹時(shí)，轉(zhuǎn)爐爐殼2中部的彈性體導(dǎo)向板19可以進(jìn)行軸向補(bǔ)償。在軸向與周向膨脹共同 作用時(shí)，各連接支撐部分通過(guò)球面副與滑動(dòng)副共同進(jìn)行復(fù)合適應(yīng)，保證不產(chǎn)生過(guò)大的局部 附加應(yīng)力。當(dāng)轉(zhuǎn)爐爐殼2受冷發(fā)生周向收縮時(shí)，其過(guò)程與受熱膨脹相反。在實(shí)施過(guò)程中，四個(gè)垂直雙球面連接副3分別對(duì)稱(chēng)分布于托圈1耳軸軸線(xiàn)(即x-x 軸線(xiàn))的兩側(cè)，兩個(gè)個(gè)水平雙球面連接副4分別分布于托圈1耳軸軸線(xiàn)正下方、且對(duì)稱(chēng)分布 于1-1軸線(xiàn)，水平擋塊組件5位于正對(duì)出鋼側(cè)的托圈1的下方。兩個(gè)相鄰的垂直雙球面連 接副3與水平雙球面連接副4之間的夾角(參見(jiàn)圖1所示的β角)，設(shè)置在20°至30°之 間。本發(fā)明中的四個(gè)垂直雙球面連接副3限制了轉(zhuǎn)爐爐殼2的ζ-ζ向的竄動(dòng)，兩個(gè)水平雙 球面連接副4限制了轉(zhuǎn)爐爐殼2的y-y向的竄動(dòng)；擋塊5限制了轉(zhuǎn)爐爐殼2的χ-χ向的竄動(dòng)；它們組合在一起共同限制了轉(zhuǎn)爐爐殼2的X-X、y_y和ζ-ζ向的轉(zhuǎn)動(dòng)，轉(zhuǎn)爐爐殼2自身基 本上可視為全約束。四個(gè)對(duì)稱(chēng)分布的垂直雙球面連接副3、兩個(gè)對(duì)稱(chēng)分布的水平雙球面連接 副4及位于托圈下方的水平擋塊組件5沒(méi)有較大改變轉(zhuǎn)爐整體設(shè)備的重心，依然保持遵循 正力矩設(shè)計(jì)的原則，提高了轉(zhuǎn)爐運(yùn)行的可靠性。當(dāng)然本發(fā)明不局限于上述實(shí)施方式，任何在本發(fā)明的啟示下都可得出其它形式的變形，例如將各個(gè)布置點(diǎn)的角度進(jìn)行變換等，不論其在結(jié)構(gòu)上作任何變化，均應(yīng)落在本發(fā)明的保護(hù)范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
一種復(fù)合雙球面支撐連接裝置，包括有托圈(1)和轉(zhuǎn)爐爐殼(2)，其特征在于，其還包括有四個(gè)垂直雙球面連接副(3)和兩個(gè)水平雙球面連接副(4)，所述四個(gè)垂直雙球面連接副(3)垂直貫穿固設(shè)在所述托圈(1)上、并沿所述托圈(1)的耳軸中心線(xiàn)對(duì)稱(chēng)分布，所述兩個(gè)水平雙球面連接副(4)對(duì)應(yīng)于所述托圈(1)的耳軸中心線(xiàn)的兩端、固設(shè)在所述托圈(1)下部的所述轉(zhuǎn)爐爐殼(2)上；所述各垂直雙球面連接副(3)，其包括有分別成對(duì)組設(shè)且對(duì)稱(chēng)分布在所述托圈(1)上下兩側(cè)的第一筋板(16)、第一底座(17)、第一半球體(18)和彈性體導(dǎo)向板(19)；所述第一筋板(16)平行于所述托圈(1)與所述轉(zhuǎn)爐爐殼(2)焊接；所述第一底座(17)的一側(cè)與所述第一筋板(16)焊接，所述第一底座(17)的另一側(cè)具有球形凹槽；所述第一半球體(18)的球面部分容設(shè)于所述第一底座(17)的球形凹槽中，與所述第一底座(17)配合形成球面副；所述第一半球體(18)的平面部分滑設(shè)在所述彈性體導(dǎo)向板(19)上，所述彈性體導(dǎo)向板(19)固設(shè)在所述托圈(1)上；所述各水平雙球面連接副(4)，其包括有第二底座(7)以及對(duì)稱(chēng)地分布在所述第二底座(7)左右兩側(cè)的兩個(gè)小半球體(6)、兩個(gè)大半球體(10)及兩個(gè)第三底座(9)；所述第二底座(7)的左右兩側(cè)具有球形凹槽，所述小半球體(6)的球面部分容設(shè)于所述第二底座(7)的球形凹槽中，與所述第二底座(7)配合形成球面副；所述第三底座(9)焊于所述托圈(1)的下部，其朝向所述第二底座(7)的一側(cè)具有球形凹槽，所述大半球體(10)的球面部分容設(shè)于所述第三底座(9)的球形凹槽中，與所述第三底座(9)配合形成球面副；位于所述第二底座(7)同側(cè)的所述小半球體(6)與所述大半球體(10)之間平面接觸，形成滑動(dòng)副。
2.如權(quán)利要求1所述的復(fù)合雙球面支撐連接裝置，其特征在于，其還包括有水平擋塊 組件(5)，所述水平擋塊組件(5)位于正對(duì)出鋼側(cè)的所述托圈(1)的下方，其包括有水平擋 板(13)、分別成對(duì)組設(shè)且對(duì)稱(chēng)分布在所述水平擋板(13)兩側(cè)的第五筋板(11)和第六筋板 (12)；所述水平擋板(13)焊于所述托圈(1)的下側(cè)；位于所述水平擋板(13)同側(cè)的所述第 五筋板(11)和所述第六筋板(12)垂直焊接于一體，并再與所述轉(zhuǎn)爐爐殼(2)焊接在一起； 所述第五筋板(11)和所述水平擋板(13)之間留有微小間隙。
3.如權(quán)利要求1所述的復(fù)合雙球面支撐連接裝置，其特征在于，所述各垂直雙球面連 接副(3)還包括有兩個(gè)第二筋板(14)和兩個(gè)第三筋板(15)，所述第二筋板(14)、第三筋板 (15)位于所述第一筋板(16)相反于所述第一底座(17)的一側(cè)，且所述第二筋板(14)、第 三筋板(15)與所述第一筋板(16)彼此垂直焊接，并再與所述轉(zhuǎn)爐爐殼(2)焊接在一起。
4.如權(quán)利要求1所述的復(fù)合雙球面支撐連接裝置，其特征在于，所述各水平雙球面連 接副(4)還包括有對(duì)稱(chēng)焊接在所述第二底座(7)上下兩端的四個(gè)第四筋板(8)，所述第四筋 板(8)同時(shí)與所述轉(zhuǎn)爐爐殼(2)焊接為一體。
5.如權(quán)利要求1所述的復(fù)合雙球面支撐連接裝置，其特征在于，兩個(gè)相鄰的所述垂直 雙球面連接副(3)與所述水平雙球面連接副(4)之間的夾角在20°至30°之間。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種復(fù)合雙球面支撐連接裝置，包括垂直貫穿固設(shè)在托圈上的四個(gè)垂直雙球面連接副和設(shè)置在托圈下部的兩個(gè)水平雙球面連接副；垂直雙球面連接副包括對(duì)稱(chēng)分布在托圈上下兩側(cè)的兩個(gè)第一底座和兩個(gè)第一半球體，第一半球體的球面部分容設(shè)于第一底座的球形凹槽中形成球面副，第一半球體的平面部分滑設(shè)在與托圈固接的彈性體導(dǎo)向板上；水平雙球面連接副包括第二底座以及對(duì)稱(chēng)分布在其兩側(cè)的兩個(gè)小半球體、兩個(gè)大半球體及兩個(gè)第三底座，小半球體、大半球體的球面部分分別容設(shè)在第二底座兩側(cè)的球形凹槽與第三底座的球形凹槽中各自形成球面副，小半球體與大半球體之間平面接觸形成滑動(dòng)副。本發(fā)明具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、安全可靠、爐殼承載靜定、免維護(hù)等優(yōu)點(diǎn)。
文檔編號(hào)C21C5/46GK101798614SQ201010144468
公開(kāi)日2010年8月11日 申請(qǐng)日期2010年4月12日 優(yōu)先權(quán)日2010年4月12日
發(fā)明者嚴(yán)國(guó)平, 劉斌奇, 盛正平, 盛漢橋 申請(qǐng)人:中冶南方工程技術(shù)有限公司