高爐上料機設計計算的某些問題

D0I:10.13374/i.issn1001053x.1956.02.022 高爐上料機設計計算的某些問題 李立 (機械亲研究生) 在從前，把娘料途到高嬗城頂是有人工勞動來参加的，隨着高爐冶煉的發展，近代 高爐都装置了高度機械化自動化的上料系統來代替了繁重而不安全的人力劳勤。同時， 還也滿足了近代高墟高生產奉的速辙性的工作。 但直到日前，一般女默及教學參考書中對於高爐上料機的計算在理論上和管際上的 賽料比較缺乏，同哮就现有的一些計算公式及同解法來說，都過於繁雜而難以在骰計計 算中寶際應用，因此，對於上料機的計算加以探尉，這對於教學寶踐和實際的設計計算 都是有意義的。 〔I〕鋼镯静張力的計算： (一)從现有的公式談起： 鴛了進一步地選擇馬達，計算傳動另件和選用鋼辐，必須首先計算鋼的靜張力。 在瑞連珂(H.C.山peHKo)教授的著作中〔2)對於鋼靜張力的倦定，是用“全 線路逐點計算法”推得公式，禽： S=S1+9(1-)sina-ql2sin a2-glasinaa+0s:+0283+03Ss.....(1) 式中的C值（鋼辄經過-·個繩輪的阻力係數)瑞蓮珂取： 01= +a如公加登 …(2） nd.sin p 1一H-D1 2 而C中的（鋼繩超過一個繩输的刷性係數）瑞速珂是探用了苗卡(Mopra)的數楼： 61=90=0.0016是， SH30 在格鲁湾諾夫(B.K.「py3mHoB)副教授的著作中〔3)，亦用“全線路逐點計算法” 推得類似(1)式的公式，但式中的C值格魯齊諾夫取： 0=h(+m2)(8) 而C中之ξ格魯齊諾夫是探用了基爾席良德（「Hp山nHm)的數據〔3]〔4）： 120 R,1+S2 1=10·2,104 上逃式子中各符號的意義如下：（参看弼1） S,一鋼都在桡上鼓輪前（圆中7）之張力。 S1一鋼繩在與料車聯接慰（1)之張力

高 坡 上 料 钱 段 针 针 算 的 某 些 同 题 李 立 械械 系研 究 生 在徙前 ， 把煊料迭到高燎燎顶是有人 工癸勤来参加 的 ， 随着高燎冶辣 的臀展 ， 近代 高煊都类 置 了高度樱械化 自勤 化 的上料系抚来代替 了繁重而不 安蚕 的人 力努勤 。 同吟 ， 是也满足 了近 代高煊高生走率 的速植性的工 作 。 但查到 目前 ， 一般 文献 及 教肇参考害 中封朴 高慷上料樱的豁算在理 流上 和宵除上 的 查料比较缺 乏 ， 同峙就 现 有的一些 补 算公式 及 圆解 法来就 ， 都趟朴繁兼而靴以 在毅补豁 算 中宵除瞧 用 ， 因此 ， 封转 一 料楼 的 豁算加以 探衬 ， 道封朴教鬃育凌 和育除的段补补算 都是有意羲 的 。 〔 〕 铜糊静弓拐力白勺针算 一 徙现有 的公式淡起 焉 了继一 步 地攫样隽逆 ， 豁 算傅勤 另件和逻用铜挑 ， 必须首先舒 算铜抓的静强 力 。 在瑞速坷 山 。 。 教授 的著作 中〔 〕 封龄铜视静强 力的雄 定 ， 是 用 “ 全 摄路逐默爵 算法 ，’ 推得公式 。 焉 二 ， 十 一 二 而二 一 或 痴 一 少 ’ ， 。 ’ 口 己 。 … … 式 中的 值 铜视趣 遏一 佃视翰的 阻力保数 瑞速坷取 己 ， 夸 公拜 、 万丁一 ‘ 艺忿 ， 飞 ‘ 、 、 一 … ’ 免 ’ … ‘ ’ … ’ 二 ’ ‘ 二 ‘ … ’ ’ ’ 护 ’ 、 、 乙 少 甲 一 群 六 二一 “ 路 欢了一 刀 艺 而口中的 找铜舰粳担一 佃舰翰 的 刚性伟数 瑞莲坷是探 用 了苗卡 的数接 ， 一 琪鲤一 一 。 ， 一弃 巧 。 几 在格兽 褥裕夫 推得领滋 式的公式 ， 即 ， 补副教授的著作 中 〔 〕 ， 亦 用 “ 全腺路逐黯针算 法 ” 但式中的口值格鲁香诺夫取 一 二厂一 彗 十 月 住 ‘ 、少、 。 雌 一 而 中之 睿格鲁香措夫 是探 用 了基雨席良德 即山服 夕的数摇 〔 〕 〔 〕 一 下一左十一一 一几 一 ﹄亡 上 述式子 中各符髓的 意羲如 下 参看 圆 一剔视在粹上 鼓输 前 圆 中 之 强 力 。 一细规在 舆料卓 璐接庭 之 张 力 。 DOI ：10．13374／j ．issn1001－053x．1956．02．022

-90一 钢院學報 ?一鋼單位長度之重量。 8,Sa,S,一圆中2,3,5點锅鱷張力。 x一在計算S,時料車距離最下位置時之距邂。 C一第一個繩輸的阻力係數，餘類推 11.l2.13.c1.c2.c3等均如圆中所示。 一輪的摩擦係數；滑動軸承=0.15~0.20；滨動釉承=0.03〔6)滑輪輪毅 中=0.2一0.25 d,一第一個辄輪軸的值徑。 D1-一第-一個輪的道徑。 da一鋼繩的直徑。 B,一第一個輸的牛徑。 P1一鋼繩在第-一個輪上之包角。 工 图：.料式上料执意金 风一有敏料重府任何上行. b一空就韩率，蓝弱证向下行 (二)討論 1953年加舒珂夫(B.C.「a山yxoB)等在三個料車式上料機，上對钢珉力做了测 量〔7]。將测量之結果和按照各個作者的公式進行計算之秸果作了相互的此較，秸果看 出，现有的各個公式計算出來的S,值相互之間有很大的差異，愁的來說有下述幾黜： ⅰ)各個公式的計算值S,都大於試驗所调出之值。 iⅱ)其中以依林斯基(B.H.Hn6mcKn防)公式誤差最大，以格鲁齊諾夫公式腿差 最小，瑞連珂公式的腿差比格魯齊諾夫公式大。 ⅱ)各個作者公式之閥差異很大的關键，在於各個作者探用的係数值不一樣所致。 因此在利用现有公式來卧算S,值時，建藏用格魯膏諾夫的公式。 但是，我們可以由第（一）饰看出來，现有的一些公式都顯得太煩難，應用非常不 便，但如果我們只蔺單地取S,=1.05S,等翘驗式來計算S,的話又不够精確和不餐格， 因此就有必要來琼求-一個既比較精蹤又蔺單易用的公式來，以供貸際中計算S,之用

一 一 诩 院 擎报 一剔抓翠位畏 度之 重量 。 习 ， 尽 ， 。 一 圆 中 ， ， 默铜舰眼 力 。 二一在 补算兮 峙料卓距雕最 下位置降之 距敲 。 口 一 第 一 侗抓翰的 阻 力保数 ， 除顿推 。 · · 。 · 等均 如 圆 中所 示 。 产一翘翰 的摩擦保数 滑勤翰承 召 一 滚勤翰承 八 一 〔 〕 滑翰翰毅 中 不。 ， 一第一 侗抓输翰 的查视 。 一第一 了固舰翰 的道视 。 。 绷抓的渣视 。 ，一 第一 佃规翰的 半趣 。 甲 一铜抓在 第一于固规翰上之包角 。 旋 气 ‘ 污 召 八 认 尹 、 水 卜 一 、 ， ’ ‘ 甲 ’ 、 教 确 阔 仁 种尤上料挑录龟金 ‘ 一 有粼衣明笼向 行 ‘ 一 空俄科华 ， 遣啦向下行 二 衬流 年加舒坷夫 山 “ 。 “ 等在三锢料卓式上料楼 ， 上野铜视强 力做 了测 量 〔 〕 。 牌测量之 拮果 和按照各侗作 者的公式巡行补算之桔果 作 了相 互 的比较 ， 拮果看 出 ， 现有 的各佃公式爵 算出来的 值相互之 简 有很大的差具 ， 耙的来靓 有 下述 规默 各佃公式 的 补算值 都大朴就输所侧 出之值 。 其 中以依林斯基 几 ， 而 公式改差最 大 ， 以格鲁膺带夫公式羡差 最小 ， 瑞速坷公式 的羡差 此格鲁膺滞夫公式 大 。 各侗 作 者公式之 周差具很大 的朋键 ， 在朴各佃作者探 用的保数位 不一 檬所致 。 因 此在利 用现 有公式来 静算习 值降 ， 建蔽 用格鲁 酉带夫 的 公式 。 但是 ， 我们可 以 由 第 一 箭看 出来 ， 现有 的一些公式都照得太烦籍 ， 瞧 用非常 不 便 ， 但如果 我俩 只 筒 翠地取 一 习 等趣阶式来豁算 的藉又 不够精破和 不 殷格 ， 因 此就 有 必要来 寻求一 锢既此较精滩 又筒单 易用 的公式来 ， 以 供变除 中升算习 之 用

第三期 -91- (三)計算鋼絲繩靜張力的“蔺易公式” 由上逃时論出發，筆者推導出計算張力的“蔺易公式”如下： S,=S1+qh+KSg…（4) 式中：一鋼翘捲上鼓輸前之點7到鋼繩與料車相聯接點1之間的垂直方向距離 (如圆1) S一辄子繞入第-一個輪前（圆中2)之張力。它等於 S2=8,+g(l,一m)sma1 K一所有输稳阻力係數，它的攸篇： K=2+d(m2+含++2刀…(6) z爲繩輪数目 如果所設計的上料機有 S,=400d的關係〔6)，則係數值 0.04 可以依圆2查得；且各個‘係數值 0.03 也可以直接由圆3查得，因而可以 a.02 6 由K=C1+C2+C:+…而很快 0.015 0D5 0.01 0.010 地得出K值。 0.05 写00 D 我們還可以把公式(4)化得 300 40050060070060090010001001200 更简單一些如下（6)式，精碓度 阁2係數值 % 稍差於(4)式，但貸用則更便 0.20 利。 D会) 8,=(1+K+)S,+qh 400 =K'S1+gh…(6) 500 式中a禽考慮到推游公式過程 600 a.0 中之差值q(L1一c)mc1等之係數。 70 其大小篇a=0~0.003 下限禽卧算S,時料車在 3009 最上位置。（圆1）， 上限禽計算S,時料車在 0. 最下位置。（圆1)， 003 甚至，鴛了計算商便，連上式 中的a係敷值也可以被忽略之。 “简易公式”是由“系統平衡” 006 法而獲得，亦即我們將圖1的右牛 部（從1到7）看成是-個平衡系 統，通時鋼耀在7處的静張力就樾 图3. C係数值

第 三 期 一 一 三 补算铜拣规静强 力的 “ 筒易公式 ” 由上述甜渝出臀 ， 肇 者推尊 出补算强 力的 “ 筒 易公式 ，， 如 下 一 十 左 尤 · · · · · · · · ， · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · … … 式 中 人一铜视倦上 鼓翰前之默 到剔视典料率 相珊接默 之 周 的垂 道方 向距敲 如 圆 。 一 规子跷 入 第一 佃舰翰前 圆 中 之 强 力 。 它等朴 一 万 十 少 ‘ 一 劣 万二 尤一所有抓翰耙阻 力保数 ， 它的值 焉 ，二 ， ‘ ， ， 塑 。 甲。 八 一 牙歹一 绍 十 刀 忿一下万 一 一 十 邓绍 ，几不一一 … ， 丈 山 一 乙 乙 切 一 寸月 … … 。 焉杀耻输数 目 如 果 所 敲 补 的 上 料 楼 有 ， 一 代的 阴保 〔 〕 ， 别‘保数值 可 以依 圆 查得 且各侗 保教位 也可以 遭接 由 圆 查 得 ， 因而可以 由 一 召 十 十 口。 十 · 一 而很快 地得 出 植 。 我们遗可以 把公式 化得 更筒翠一些 如 下 式 ， 精滩度 稍差龄 式 ， 但食 用 刻 更 便 利 。 召 一 尤 习， 夕左 一 尤 ‘ 十 · · … … 式 中 焉考意到推寡公式遇程 中之差值 一 哟 “ 等之保数 。 其大小焉 一 一 下限焉补算 吟料率在 最上位置 。 圆 ， 上 限焉补算 晗料本在 最下位置 。 圆 ， 甚至 ， 焉 了补算筒便 ， 莲上式 中的 保数值也可 以被忽略之 。 “ 筒 易公式 ” 是 由 “ 系就 平 衡 ，’ 法而攫得 ， 亦 即我佣将 圆 的右 半 部 徙 到 看 成 是一 侗平 衡系 就 ， 疽 峙铜抓在 庭 的静饭 力就瞧 醉可习虱侧国昌』、 ， 斗叫 斗卜 司〔习一一万一尸口目写娇口‘ ‘口‘ 二 了「尸 ，「门 日嘿州习国洲司川六一 一华一尸睡一一墓口匕巨‘ 兰‘ 主占二 燕二二廿国 曰曰」口曰口习口 卜叶一 一声十 圈 圆 睿 保数值 、曰口月︸ 而 〕 ‘ 甲祷丙目 定 每 犷圳外黔扩曰 即 彝梦 厂不丙万刀刀冈又 号 厂门刀刀刀刚 冈「 厂 盯 日门晒豁形多艺曰 门 〕 了 不『 曰「一 日了防 曰 盯刀哪泌夕曰川 曰 棺 凤月 甲 用玖期夕 门 口 了 卫仔 刁 日 厂 叮 犷 「 一 一「门罗门 目 月 目留 曰口 佗口 二二 内 荔 尸， 洲十 一 一 ， 门厅 「一 味 一 厂二夕 巴竺竺竺气尸甲 一 口一 一一 「－ 「一一 夕 口 衬卜闷口曰 一分 剑 曰 夕才夕少夕日闪啄 一产 、 司 卜、 勺涵口 项夕 夕网日 口二 户令阅圣日 尹 寨 尸 夕夕口日 、 冈一 一 区戈 湮口 了 冈 岌 、 夕夕 夕日 刃夕夕 冈「 五目日 巨 冈冈口 日日 歹下 训【二 一」〔二丁〕 」一 」一 巨〕 图 · ，系红宁直

—92— 網院學報 骸等於不平衡量加上系統中的滑輸阻力，前者即篇S1+i;而後者即爲K8:；因此而得 (4)式。 “蔺易公式”的足够的精隨度也可以由(1）式經過推演和简化而獲得核算和證 貸，推演過程今叙远於下： 现有的一些作者（瑞连珂，格魯齊諾夫等）的公式一般如下形態： 8:=S1+9 (l.-)sina.-cl.sin a:-cl;sina. +C,S+S8十US行…(1) 可以看出(1)式應該由三部份1成； 第一部份僑S:,我們不動它。 第二部分篇子自重，即式中的丝(U1一)“1一。 立%2一qlic:,我們由任意滑输系統阁（例如刷4）可以 看出，其子自重對於A點子張力的影攀憝酷等於A.B二 點之垂直距雌乘上繩子理位長度之重量即×，非上在高 爐上料機也是如此，我們可以由圆1推出其第二部卧的三项 然颜等於h。而在此爲料車在計算時它與鼓翰之垂值班 雠（即圆中之1到7之垂直距雛） 现在來看第三部份。 US:+0283+038,=U182+U28:+:US2 +0:S:+0:0183+030183-0agl2Sina: 國4 因爲一般C值〔2)只有0.01~一0.02，因此略去U的高求方並無影響，故上式可离成： 0182+0283+03Sn=0182+0282+0S. =(C1+02+C3)S2=KS2 式中K=-C,+C+C,但C=品(G1+d,m岂)如果逐项地來求C,C,C 最後再和加成K則很麻烦，因此需再進一步來簡化。 ,a+器d K=0+0:+0,=(02A,02+n,m2） 120 B,(1+S2+S2)4: +,( 10(2R2-10) +:m2） a+8+C88+心Us)+,n2) 120 +( 10(23-10) 設各輪道徑差不多和等（因繞同一直徑的钢，故相差不大），且略去(C之高次 項，得：

一 一 翎 院 祭报 敌等朴 不 平 衡量加上 系抚 中的滑翰阻 力 ， 前 者即 焉 ， 十 咖 而 援 者即 焉尤万 因此而得 式 。 “ 商 易公式 ，， 的足 够 的精滩度也可 以 由 式 握规推演 和简 化而 嫂得 核 算 和 橙 赏 ， 推演 担程今叙述朴 下 现有的一些 作 者 瑞连坷 ， 格 公香滞 夫等 的公式一般如 下形慈 泞 、 空 一 、 艺二 十 己 。 十 己 万。 十 口 。 可以看 出 式瞧 孩 由 三部份秘成 第一 部份焉 ， 我们 不勤 它 。 一 乙万月 一 ‘ 。 万龙 久、 · ” ‘ ” ” ‘ ’ · · · · · · · · · · ， · · · · · ， · · · … … 第二部分焉规子 自重 ， 即式 中的 飞一 。 而“ “ ，一 少 “ ， 一 或 厅二 ， 我俩 由 任 意滑输系就 圆 例 如 圆 透 可 以 看 出 ， 其视子 自重封价 默规子恨 力的影耀乐参蹄等价 刀二 默之 垂道距麟乘上规子 翠位畏度之 重量即 ‘ ， 事贫上在 高 墉上料樱 也是如 此 ， 我 们可 以 由 圆 推 出共 第二部份的 三 项 耗蹄等岭 。 而在 此 左 焉料率在 补 算 吟它典鼓输 之 垂遭 距 雕 即 圆 中之 到 之 垂直 距雕 现在来看第三部份 。 。 十 口 名 口 十 口 口 己 。 尽。 一 口 。 好 龙 圆 因焉一 设己值 〔 〕只 有 一 ， 因 此略去已的 高次 方韭姆影馨 ， 故上 式可 城 成 口 召 口 名 口 召 。 召 口， 口 。 ， 一 ， ， 。 ， 式 甲 八 一 叭 十 叭 十 叭 ， 但叭 一 去丁 ‘ 奢‘ 洲 ‘ 万二 卫生 如果逐项地来 求 ， 已 ， 最徒 再相 加 成尤 很麻 烦 ， 因此需再准一步来筒化 。 刀 。 ，、 八 一 叭 叭 十 叭 一 云 ‘ 、 十 万百 “ 点 一 二 又 ，、一 兰二 一 订 一 十 月 又艺。 一 少 甲 、 了 － 。 ， 不 一 百 一 丁一 奋呀 一 万，一一 口 盛 灯 十 。 口 一 夕 十 川 。 ，动 卫华自 艺 一法下 矛、 ﹁ 一去 十 一 万 。 ， 不介 一 百 一丁万了 又币一 几 石 一下一 丁万 几 万 百 一 一 少优 一 二二一一一 止丝卫二竺二旦二里竺尘 旦工里全 」生竺呈 一 二 一 、 刀 一 伊 ， 、 十 刀 。 ” “ ‘ ” 言 超各扼翰亡摊差 不 多积等 因揍 同一道视的铜规 ， 故相差 不大 ， 且略 去 己 之 高次 项 ， 得

第三期 93 120 不元 优(1+s)4a 1020+(号+受+m鉴)） =(8:+l(n兰++im空)） 2 此即前面的公式（5)，在此输数=8 將上逮推導转果代入（1)式，即和我們的“前易公式”一樣： S,=S,+h+FS:即（4)式 這裡，简易公式小所取的心机是和格魯齊諾夫取的抑同，即取用奇拉斯那德敷據， 因篇已如尉論中所叙远，格魯齊諾夫取的C循比瑞逆到的接近於管際故。關於瑞速珂公 式中第三部份（有C值的部份）同理也可以推尊成KS。形態，其推導過程附於附缘中 以供参考。〔註二) 本女所提出之“前易公式”的篮際意義，在於大大的减少了計算耗費的時間，而且 保持足够的精髉度。 〔】〕高爐上料機的動力鼻方程式。計算功李時？之合理考噬。 (-一)高城上砰機動力學万程式。 禽了求料牵在每個位置(x)导，鼓輪图周上所受的力S(即S~阁)，根據基本動 力學方程式〔8]，筆者武推導了高爐上料機的動力孕方程式，叙速於下： 基本動力學方程式禽： f=c,十.Mam1十am2……(7) 式中：M一鼓輸的迥轉總力矩 /c一静力力矩， Ⅱw1一愁動、制动的動力力矩， a2一其他影誓因素之動力力矩。 由於高馆倦揚機-·般均用等华鼓輸〔註三〕故用（鼓输牛孤)除（7)式得： S=Se1十7%z+Ss2…(8) 式中：S:一鼓輸周上靜力 y--鼓输圆周上由於啓動、制動之動截力（推算的)， S一鼓喻国周上由於共他因素之動战力（推算的）， 现在來看式小各项在高娘上料機中之值： 靜力S:常上料极正在工作且假料或都在直線段軌道時，則静力S,: Scm=S:行截料非一8空料車， 今用前節中的公式（6）來引算此處之S:,且略去α做（很小），並注意到上行的 有裁料重的阻力的方向和下行的空料事阻力的方向；得： S:有藏料重=(1+K)S,+4=(1+K)(Q+(na,+ +csr:+2.9)+gh…(9)

第 三 期 一 一 刀 洲 拌 〔 受 亡一 十 一 ， ， 汉 万二 十 丁 甲 切 、 、 ‘ “ 万 一 十 仔 “ 一 乞 一 几 此即前面 的公式 厂 、 ，之〔 动 一 分 、 名 ， 在 此规愉数 “ 一 将上 述推鼻拮果 代 入 式 ， 即 和 我们 的 “ 筋 易公式 ，’ 一株 一 旧。 必 尤月 即 式 。 道视 ， 筒 易公式 中所取 的口 位 是和格 鲁香带夫取 的相 同 ， 即取 用奇拉斯那 德数撬 ， 因篇已 如甜流 中所叙述 ， 格仑杏带夫取 的口 植此瑞速王啪勺接近朴贫除 故 。 阴朴瑞速坷公 式 中第三部份 有己 植的部侨 同理 也可 以推 算成 尤 形熊 ， 其推 琪担程附朴 附缘 中 以 供参考 。 〔拄二 〕 本 文所提 出之 “ 简易公式 ” 的安除 意羲 ， 在朴 大大 的诚 少 了 针算耗费 的峙简 ， 而且 保持足够的精 破度 。 〔 们 高煊上料潜的勤力擎方程式 。 箭算功率峙 月 之合理考虑 。 一 高服上料檐勤 力季 方程式 。 焉 了求料率在侮 佃位超 时 畴 ， 鼓翰 圆周上所受的 力 即 一 。 圆 ， 积攘从本 勤 力鬃方程式 〔 〕 ， 第者藏推 尊 了高燎上料樱的勤 力举方程式 ， 叙述朴 下 基本勤 力鬃方程式 焉 万 一 万 十 汽 。 。 十 刀入。 。 · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · ， ， · · ， 一 式 中 万一鼓翰的迥 棘耙 力矩 ‘ 埃 ，一静力 力矩 ， 从。 ，、 一臀勤 、 制 勤 的勤 力 力矩 ， 与 一其他 影螂 因素之 勤 力力矩 。 由 朴高嫉倦摇樱一 股均 用等 半赵 鼓翰 〔趁三 〕 故 用左 鼓输牛视 除 式得 尽一 及 十 刃 叨 十 月二 。 · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · … … 式 中 丁一 鼓输 圆周上静力 乡 一鼓输 圆周上 由朴 香勤 、 制勤之勤载 力 推 算的 ， 八 “ 一鼓翰 圆 周 上 由 朴 七他 因素之 勤栽 力 推算 的 ， 现在来看式 中各项在 高娠土料楼 中之位 静力召 ， 常上料樱 正在工作且 雨佃料本都在迪腺段轨道 峙 ， 则静力 二 媳 凡一冬 有栽料 一 欲空料卒 ， 今 用前荀 中的公式 来 补算此庭之 尽 ， 且略 去 位 很小 ， 敛 注 意到上 行的 有栽料卓的 阻 力的方 向 和 下 行的空料本阻 力的方 向 得 凡 有栽料率 一 一 一 尤成 十 晌 一 卜 们 ‘ 动 、 十 十 认 ，汉 广 · 约 必 ， · · · · · · · · · · 一