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1、一种平衡转炉倾动转矩的滑轮弹簧组合，它是由：空炉转矩(Mk)平衡系统(Ⅰ)，铁水转矩(Md)平衡系统(Ⅱ)，摩擦转矩(Mm)平衡系统(Ⅲ)，与调节装置(RE)系统(Ⅳ)所组成。其中：(1)所说的空炉转矩(Mk)平衡系统(Ⅰ)，系由装于转炉耳轴5上的轮鼓4，装于驱动副轴A<sub>1</sub>-A<sub>1</sub>(位于某一不影响工艺操作位置上且与转炉耳轴A-A相平行)上的曲柄盘Ⅰ-1，动滑轮Ⅰ-3，Ⅰ-5，定滑轮Ⅰ-2，Ⅰ-4，钢丝绳5，6，Ⅰ-7，以及平衡弹簧Ⅰ-9组成。其特征是在空炉重量(Gk)及空炉重心位置(AB)恒定不变时，可根据空炉转矩(Mk)曲线的数据和滑轮Ⅰ-4配置的位置，适当地确定出平衡弹簧Ⅰ-9的刚度(=[空炉重量Gk×空炉重心至耳轴中心距离AB]/[(曲柄盘Ⅰ-1轴中心线至钢丝绳Ⅰ-7与滑轮Ⅰ-4的切点D的距离A<sub>1</sub>D)×(曲柄盘Ⅰ-1轴中心线至钢丝绳Ⅰ-7在曲柄盘Ⅰ-1上联结点C的距离A<sub>1</sub>C)])和变形量以及钢丝绳和各滑轮的具体尺寸，使这套平衡系统(Ⅰ)能起到完全抵销转炉在任何倾动角度α时所产生的空炉转矩(Mk)。实际上在每个炉役的生产过程中炉衬会受腐蚀逐渐变薄，炉口也会受到喷溅粘钢等的影响，使得原先据以设计的参数：空炉重量(Gk)或空炉重心位置(AB)产生变化，招致平衡系统(Ⅰ)的作用发生偏差。这个问题在本装置中是借助于调节系统(Ⅳ)中的齿条Ⅳ-10的上升或下降一个一定距离的简单动作(即调整A<sub>1</sub>D的大小)来得到纠偏的。(2)所说的铁水转矩(Md)平衡系统(Ⅱ)，其特征系由两组能产生谐量转矩的滑轮弹簧组合装置PAS组(代表下列正弦谐量项：<maths num="001"><![CDATA[ <math><mrow><munderover><mi>Σ</mi><mrow><mi>n</mi><mo>=</mo><mn>1</mn></mrow><mrow><mi>k</mi><mo>-</mo><mn>1</mn></mrow></munderover><mi>BnSinno</mi></mrow></math>]]></maths>，本设计中k=12，系数Bn根据Md以谐量分析求得)与PAC组(代表下列余弦谐量项：<maths num="002"><![CDATA[ <math><mrow><munderover><mi>Σ</mi><mrow><mi>n</mi><mo>=</mo><mn>1</mn></mrow><mi>k</mi></munderover><mi>AnCosno</mi></mrow></math>]]></maths>，本设计中k=12，系数An根据Md以谐量分析求得)所组成。在每次炉役开始摇炉时，借离合器11的作用使PAC组的A<sub>1</sub>-A<sub>1</sub>轴领先转动一个初始相角π/2，而后使离合器11啮合两组(PAS与PAC)共同动作。其组成元件有：曲柄盘Ⅱ-1(PAS组及PAC组各1个)，定滑轮Ⅱ-2(承担全部滑轮装置悬挂固定的任务)及Ⅱ-4(用以籍本身的升降以调节平衡系统的“刚度”。两者均按Md的谐量分析阶数分配，PAS组一式11个，PAC组一式12个)，钢丝绳Ⅱ-7(PAS组11件，PAC组12件)，一端带齿条的钢丝绳Ⅱ-8(PAS组10件，PAC组11件)，平衡弹簧Ⅱ-9～Ⅱ-20(PAS组11组，PAC组12组，根据Md的谐量分析得出系数大小的不同而有所不同)，副轴A<sub>1</sub>-A<sub>1</sub>上有一组定滑轮Ⅱ-22(PAS组10个，PAC组11个)，此组滑轮Ⅱ-22与其下面与之平行的辅助轴A<sub>2</sub>-A<sub>2</sub>上的一组滑轮一齿轮组合Ⅱ-23～Ⅱ-33通过一组封闭环形钢丝绳的传动联系构成一套产生谐量转矩的主要装置。动滑轮Ⅱ-3(其下面用齿条Ⅳ-10′与上述的滑轮Ⅱ-4相连接)及Ⅱ-5(PAC组-式各11个，PAC组-式各12个)。Ⅱ-5之下由带齿条的钢丝绳Ⅱ-8分别与平衡弹簧Ⅱ-9～Ⅱ-20相连，Ⅱ-8上的齿条部是与辅助轴A<sub>2</sub>-A<sub>2</sub>上一组滑轮一齿轮组合中的齿轮相啮合着的。这组滑轮一齿轮组合Ⅱ-23～Ⅱ-33中每个齿轮转动的多少就决定与该齿轮啮合着的齿条升降行程的多少，也就是该相关平衡弹簧变形的多少。件Ⅱ-23～Ⅱ-33上各滑轮的转速与件Ⅱ-22转速的配合系按照该组合所需要产生谐量转矩的阶数匹配的，它们与装在A<sub>1</sub>-A<sub>1</sub>轴上件Ⅱ-22的传动比分别为：2，3，……，11，12。例如一产生3阶谐量转矩的滑轮弹簧组合，其滑轮一齿轮组合件Ⅱ-24的转速即为滑轮Ⅱ-22转速的3倍。同理产生4阶谐量转矩的件Ⅱ-25的转速应是件Ⅱ-22转速的4倍，依此类推，件Ⅱ-33的转速是件Ⅱ-22转速的12倍。由于使用谐量分析的方法将铁水转矩Md曲线分解为所需要精度(本设计是用24个纵标)的若干正弦项的代数和，对于不同Md曲线计算结果中各正弦项可能有正有负。本系统在机构上采取的相应措施是将所有正项的件Ⅱ-7联接于件Ⅱ-1上的C′点，而将所有负项的件Ⅱ-7联接于件Ⅱ-1上的C″点(图6)。A<sub>1</sub>C′和A<sub>1</sub>C″相等而对称。与Mk平衡系统相似，两组平衡弹簧的刚度如下决定：对PAS组，其中各弹簧的刚度系如下求得：[Md谐量分析表达式中该阶正弦谐量项的系数Bn]/[(曲柄盘Ⅱ-1轴中心线至钢丝绳Ⅱ-7与滑轮Ⅱ-4的切点D′的距离A<sub>1</sub>D′)×(曲柄盘Ⅱ-1轴中心线至钢丝绳Ⅱ-7与盘上联能点C的距离A<sub>1</sub>C′)]，即<img file="931065011_IMG2.GIF" wi="1053" he="197" />此处下标n=1～11，A<sub>1</sub>C″的意义同上述，当系数Bn为负数时，采用后一形式的机构配置。对PAC组，其中各弹簧的刚度则按如下决定：[Md谐量分析表达式中该阶余弦谐量项的系数An]/[(曲柄盘Ⅱ-1轴中心线至钢丝绳Ⅱ-7与滑轮Ⅱ-4的切点D′的距离A<sub>1</sub>D′)×(曲柄盘Ⅱ-1轴中心线至钢丝绳Ⅱ-7与盘上联结点C′的距离A<sub>1</sub>C′)]，即<img file="931065011_IMG3.GIF" wi="997" he="153" />此处下标n=1～12，当系数An为负数时，则采用后一形式的机构配置。对于抵消Md的谐量分析表达式中为恒值的首项Ao这一部分转矩的机械手段，使用一种在起始变形之后就只具有零刚度的弹簧-“反旋弹簧”(neg′ator)。其机构组成悉同以下摩擦转矩Mm平衡系统(Ⅲ)(见该节)。各组产生谐量转矩弹簧弹性能量的恢复是在炉子加铁水炉料时，借离合器11的啮合又贮能于平衡系统(Ⅱ)。机构的关键(图11)是由附于钢丝绳Ⅱ-8上的锥形块Ⅱ-34，活爪弹簧托盘Ⅱ-35，支撑爪Ⅱ-36及平衡弹簧等部件所构成。当弹簧受压缩，活爪弹簧托盘Ⅱ-35向上行走时，可不受支撑爪Ⅱ-36的阻碍，当Ⅱ-35要下行时(受弹簧压力)即受阻于Ⅱ-36的所在处。此时除非待钢丝绳Ⅱ-8向下行，直至件Ⅱ-8上紧固之锥形块Ⅱ-34通过活爪弹簧托盘Ⅱ-35中心的园孔时，件Ⅱ-34上直径较大的一段压迫着Ⅱ-35中心园孔处的三个活爪，使其外端向内收缩，同时又在弹簧本身的弹性力作用下，件Ⅱ-34遂得以越过Ⅱ-35的阻挡而下降，使其上承托的一段弹簧得以松释。两个锥形块(Ⅱ-34)之间的距离，要按所配弹簧松开后所达到的自由长度调整安装合适。(3)所说的摩擦转矩(Mm)平衡系统(Ⅲ)，其特征是应用一个在制造时形成其自然曲率半径为Rn的“反旋弹簧”(neg′ator)Ⅲ-10，其内端装于一个半径为Rn的“蓄力衬筒”(storage bushing)Ⅲ-11上，外端绕于一个半径为R<sub>3</sub>的“出力衬筒”(output bushing)Ⅲ-12上(R<sub>3</sub>＞Rn)。“出力衬筒”Ⅲ-12与一个离合器Ⅲ-15一同装于A<sub>1</sub>-A<sub>1</sub>副轴轴段Ⅲ-16上。当离合器Ⅲ-15与“出力衬筒”Ⅲ-12啮合时就可使“反旋弹簧”Ⅲ-10产生的恒定转矩(大小等于Mm，在设计该弹簧时给定)通过“出力衬筒”Ⅲ-12而作用于轴段Ⅲ-16上以平衡摩擦转矩Mm对倾动操作所产生的阻力矩。这里，离合器Ⅲ-15与“出力衬筒”Ⅲ-12并不直接相连，而是通过位于两者之间的出力衬筒驱动盘Ⅲ-13(以后简称驱动盘)相连接。驱动盘Ⅲ-13的侧面园周上固定有四个销柱，它们分别插入“出力衬筒”Ⅲ-12的四个扇形块侧面的径向导槽中。当固定于轴段Ⅲ-16上的离合器Ⅲ-15与驱动盘Ⅲ-13相啮合时，“反旋弹簧”Ⅲ-10作用于“出力衬筒”Ⅲ-12上的平衡转矩得以通过驱动盘Ⅲ-13及离合器Ⅲ-15而作用于轴段Ⅲ-16上。在“出力衬筒”Ⅲ-12的另一侧也有一个驱动盘Ⅲ-8与离合器Ⅲ-7。当驱动盘Ⅲ-13与离合器Ⅲ-15相啮合时，驱动盘Ⅲ-8与离合器Ⅲ-7也是相啮合着的。离合器Ⅲ-7系连接在一浮套于轴段Ⅲ-16之上的螺旋套Ⅲ-6上。螺旋套Ⅲ-6套入“出力衬筒”Ⅲ-12内的四块涨缩棱锥Ⅲ-9(外方内园)的内园中，以丝扣相结合。当离合器Ⅲ-7与驱动盘Ⅲ-8相啮合时，螺旋套Ⅲ-6系与“出力衬筒”Ⅲ-12一同迴转，两者之间无相对运动。当需要调整“反旋弹簧”Ⅲ-10作用在轴段Ⅲ-16上的转矩值时，只需将“出力衬筒”Ⅲ-12的半径R<sub>3</sub>作出改变即可(“反旋弹簧”的特点)。此时是脱开离合器Ⅲ-15与驱动盘Ⅲ-13及离合器Ⅲ-7与驱动盘Ⅲ-8的啮合，同时刹住制动器Ⅲ-14，启动步进电动机Ⅲ-1，通过电动机轴上的离合器Ⅲ-2(啮合)，驱动皮带轮Ⅲ-3，皮带Ⅲ-4及传动皮带轮Ⅲ-5(键联于螺旋套Ⅲ-6上)而使螺旋套Ⅲ-6得以按步进电动机Ⅲ-1的要求迴转，从而驱使“出力衬筒”Ⅲ-12中的涨缩棱锥Ⅲ-9在螺旋套Ⅲ-6上作出轴向进退。由于四块涨缩棱锥与组成“出力衬筒”Ⅲ-12的四瓣扇形块之间系以带锥度的滑动面相接触，故涨缩棱锥Ⅲ-9的轴向移动可使四瓣扇形块进行外涨或内缩，使“出力衬筒”Ⅲ-12的半径R<sub>3</sub>得以改变其大小。调整完毕后，仍恢复离合器Ⅲ-15与驱动盘Ⅲ-13及离合器Ⅲ-7与驱动盘Ⅲ-8的啮合，松开制动器Ⅲ-14及步进电动机Ⅲ-1断电。对产生Md谐量分析表达式中首项常量Ao的平衡弹簧也是应用同上情况的一个“反旋弹簧”Ⅲ-10′达成。其机构组成与摩擦转矩Mm的平衡系统完全一样。只是“反旋弹簧”Ⅲ-10′的尺寸大小是根据平衡Ao项的需要而设计，而“反旋弹簧”Ⅲ-10的尺寸大小是根据平衡Mm的需要而设计。另一点是为了安装位置上的考虑将它安装在PAS滑轮组的这一边，而不必同“反旋弹簧”Ⅲ-10一起都放于PAC滑轮组的一边。(4)所说的调节装置(RE)系统(Ⅳ)，系由离合器一齿轮组合件Ⅳ-1，Ⅳ-1′，Ⅳ-2，Ⅳ-2′，离合器一滑轮组合件Ⅳ-3，调节钢丝绳张力的驱动绳轮Ⅳ-4，步进电动机Ⅳ-5，钢丝绳防松调节装置Ⅳ-9，Ⅳ-9′，移动滑轮Ⅰ-4用的齿条Ⅳ-10，移动滑轮Ⅱ-4用的齿条Ⅳ-10′，调节钢丝绳张力的齿条Ⅳ-11，Ⅳ-11′，按图8方式组成，位于图3中RE所示位置。其特征是生产过程中当情况与原始设计条件有改变时，则来自微机的传感器上的讯号(扭矩差值)可使带离合器齿轮Ⅳ-1(Ⅳ-1′)啮合，带离合器的绳轮Ⅳ-3上的离合器脱开(以便不影响绳轮Ⅳ-4)，步进电动机Ⅳ-5启动，令齿条Ⅳ-10(Ⅳ-10′)作相应所需的上下移动，以调节A<sub>1</sub>D(A<sub>1</sub>D′)的大小。当工作时间较久以后钢丝绳出现松弛现象时(表现在绳中张力的减小)，是由件Ⅳ-9执行补偿调节。此时是令件Ⅳ-1(Ⅳ-1′)上之离合器脱开(以便不影响转矩平衡系统的调节)，绳轮Ⅳ-3的离合器啮合，件Ⅳ-2(Ⅳ-2′)的离合器啮合，步进电动机Ⅳ-5经Ⅳ-3，Ⅳ-4而驱动齿条Ⅳ-11(Ⅳ-11′)向上移动，使件Ⅳ-9中的两个元件Ⅳ-9-1将钢丝绳向外撑，直至绳中张力恢复到原值后为止。件Ⅳ-9-3与件Ⅳ-9-4系为防止撑绳滑轮Ⅳ-9-1的回松而设。 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