Get Adobe Flash player

Расчет мощности привода распределителя шихты

Задание:

  1. Выбрать исходные данные;
  2. Выполнить схему распределителя и дать краткое описание  его устройства и работы;
  3. Выполнить расчетную схему с нанесением действующих сил и заданных размеров;
  4. Произвести расчет Рдв, по полученному значению мощности привода электродвигатель, выписать его параметры: тип, мощность, частоту вращения вала.

 

Наимено-

вание

параметров

Обозна

чение

Едини

ца изм.

Варианты

1

2

3

4

5

6

7

Объемная масса руды

γр

т/м³

2,3

2,0

2,1

2,2

2,0

2,2

2,3

Объемная масса кокса

γк

т/м³

0,5

0,5

0,5

0,5

0,5

0,5

0,5

Полезный объем воронки

V

м³

15

15,5

16

10

12

17

16,5

Усилие в штанге малого конуса

кН

Qк=α * Gк + Gшр; α = 1,25- коэфф. доп. прижатия малого конуса к воронке

Коэфф. учитыв. возможное трение штанг

Ку

-

Ку = 1,15

Средн. Диаметр роликового хода в подпятнике

D

м

0,3

0,32

0,35

0,38

0,4

0,42

0,45

Вес малого конуса со штангой

кН

90

95

98

105

11

260

225

Вес вращ. воронки

кН

300

365

325

345

390

950

630

Вес руды и кокса в воронке

GШр,

GШк

кН

Gшр = g * γр *V; Gшк = g * γк * V

Коэфф. трения в подшипниках подпятника и роликов

μ=μ1

-

μ=μ1 = 0,1

Коэфф. сопрот. Вращению воронки по роликам

W

-

W = (2μр + fd1)/D1; μp. = 0,001 м; f = 0,1

Усилие, действующее со стороны воронки на опорные ролики

Q1=

Qmax

кН

Q1 = Gшр + Gк + Gв – Qк;

Q2 = Gшк + Gк + Gв – Qк(р. * π * D5² /4)

Средн. диаметр опорного ролика

D

м

0,40

0,42

0,45

0,50

0,60

0,70

0,70

Диаметр центрирующего горизонтального ролика

D

м

0,3

0,32

0,35

0,38

0,40

0,70

0,60

Средн. диаметр беговой дорожки

D

м

3,0

3,05

3,1

3,6

4,3

4,5

3,78

Диаметр поверхности катания венца по центрирующим роликам

D

м

3,6

3,65

3,40

3,45

3,60

5,36

4,37

Наружный диаметр вращ. воронки

D

м

2,15

2,28

2,35

2,50

3,25

3,55

3,08

Диаметр нач. окружности зубчатого венца

D

м

3,65

3,70

3,45

3,67

3,77

5,47

4,54

Диам. Цапф под подш. Опорного ролика

d

м

0,06

0,07

0,08

0,09

0,10

0,15

0,12

Диаметр подшипника центрирующего ролика

d

м

0,06

0,07

0,08

0,10

0,10

0,15

0,12

Коэфф. трения в сальниковом уплотнении

μ

-

0,05

0,05

0,05

0,07

0,07

0,07

0,07

Суммарная высота сальникового уплотнения

h

м

0,2

0,25

0,35

0,4

0,3

0,35

0,42

Угловая скорость вращения воронки

n

минֹ¹

3,0

3,2

3,5

3,5

3,11

3,2

3,7

К.П.Д. привода

η

-

0,75

0,8

0,85

0,85

0,8

0,8

0,75

Давление газа под колошником

р.

кН/м²

100

120

140

150

170

240

250

Мощность л.двигателя

Рдв

кВт

Рдв = Мст * ω/η

Теоретическая часть

Распределитель шихты состоит из следующих основных узлов: вращающейся воронки с механизмом вращения, малого конуса со штангой, привода вращения.

Вращающаяся воронка включает в себя сварной или сварно-литой корпус 4  и закрепленные на нем верхнюю 21 и нижнюю 3 воронки. Воронка 21 выполнена  из двух соединенных между собой сварных частей, футерованных плитами 22 из износостойкой стали. Воронка 3, выполняемая из углеродистой или марганцовистой стали, цельнолитая или сварно – литая. В нижней части изнутри они наплавлена твердым сплавом для защиты от износа.

Корпус 4 снабжен двумя кольцевыми приливами с верхним и нижним съемными беговыми дорожками 8, выполненными в виде кованных сегментов из стали повышенной твердости. Одной из этих дорожек  вращающаяся воронка опирается на три конических ролика 6. Ролики смонтированы на стойках 5, прикрепленных к сварному опорному кольцу 2. На фланце корпуса 4 закреплен литой зубчатый венец 9, находящийся в зацеплении с шестерней углового редуктора 24. Предусмотрена возможность регулирования положения роликов 10 в горизонтальном направлении.

В кольцевом зазоре между опорным кольцом 2 и вращающимся корпусом 4 предусмотрено двухъярусное сальниковое уплотнение 1, предотвращающее выход  колошникового газа из межконусного пространства загрузочного устройства в атмосферу.

К верхней воронке 21 прикреплен стальной зонт 23, защищающий элементы механизма вращения от случайного попадания на них кусков шихтовых материалов.

Малый конус 30 в закрытом (поднятом) положении  примыкает к воронке 3, запирая межконусное пространство. Конус может быть выполнен цельнолитым или составным из двух частей, плотно стыкующихся в вертикальной плоскости с помощью болтов.

Штангу 25, служащую для подвешивания конуса, выполняют полой из цельнотянутой толстостенной трубы. Штанга сочленяется с конусом посредством навернутой на её нижний конец головки 28, которая зафиксирована от проворачивания специальным стопорным кольцом. На фланце головки 28 болтами закреплен стакан 29, снабженный латунной втулкой, которая служит направляющей штанги 15 большого конуса засыпанного аппарата, пропускаемой через штангу 25. Для удобства обнаружения мест продувов газа в узле сочленения конуса со штангой и замены конуса предусмотрено фигурное кольцо 27.

Верхней своей частью с помощью навернутой головки 19 и гаек 17 штанга 25 опирается на роликовый подпятник 18, заключенный разъемный по вертикали корпус. Этот корпус соединен с обоймой 16, имеющей траверсу для крепления подвесок 12 и 14, которые связывают малый конус 30 с приводом его вертикального перемещения. Такая конструкция обеспечивает возможность вращения штанги вместе с малым конусом за счет его прижатия к воронке. Штанга 12 предохраняется от износа надетыми на нее футеровочными кольцами 20 из износостойкой стали.

Над роликовым подпятником 18 смонтированы трехъярусные сальниковые уплотнения 13 для предотвращения выхода колошникового газа из межконусного пространства в атмосферу через кольцевой зазор между штангами малого и большого конусов. Сальниковое уплотнение каждого яруса имеет независимое поджатие. Под верхним сальниковым уплотнением в промежуточной грундбуксе установлена латунная втулка – направляющая штанги 15 большого конуса.

 К соединенному с обоймой 16 корпусу шарнирно прикреплен кронштейн с брусом 11, свободный конец которого при монтаже распределителя устанавливают в направляющей, расположенной на приемной воронке. Брус удерживает обойму 16 и связанные с ней подвески 12 и 14 малого конуса от вращения.

Привод распределителя шихты в целях защиты его от воздействия горячего колошникового газа и обеспечения удобства обслуживания выполнен выносным и соединен с приводным валом углового редуктора 24 карданным валом 38. На сварной раме привода, установленной и закрепленной болтами на стальных конструкциях колошникового устройства, смонтированы: электродвигатель 35; цилиндрический двухступенчатый редуктор 37, соединенный с электродвигателем упругой муфтой 36; кинематический цилиндрический редуктор 32, соединенный с тихоходным валом редуктора 37; три сельсина 33 и командоаппарат 34, вращение которым передается от кинематического редуктора.

Фланцем 31 опорного кольца 2 распределитель шихты устанавливают в рабочее положение на верхний фланец 26 газового затвора засыпного аппарата.

Распределитель шихты

   

 

Рисунок 8

 Расчетная схема

 

 

Методика расчета мощности привода механизма вращения корпуса распределителя шихты

  1. определяем вес руды и кокса в воронке:

Gшр = g * γp*V, кН; Gшк = g * γк*V; кН

2. определяем усилие в штанге малого конуса:

Qк = α Gк + Gшр, кН

3. определяем усилие, действующее со стороны воронки на опорные ролики:

Q1 = Gшр + Gк + Gв – Qк, кН; Q2 = Gшк + Gк + Gв – Qк – 0,25 p*π*D5², кН.

Принимаем для дальнейших расчетов  Qmax = Q1, Q2

4. определяем коэффициент сопротивления вращению воронки по роликам:

w = (2μp + fd1) / D1

5. определяем момент, затрачиваемый на преодоление сил трения в подпятнике и уплотнениях штанг:

М1 = 0,5 ку Qк*μ*D, кНм

6  . определяем момент  вращения воронки по роликам:

М2 = 0,5*w*Qmax D3, кНм

7. определяем момент, действующий в сальниковом уплотнении:

М3 = 1,1p*μ2*π*h*D5/2, кНм

8. определяем суммарный момент:

М1-3 = М1 + М2 + М3, кНм

9. определяем усилие в зацеплении шестерни с зубчатым венцом:

Pz = 2M1-3/ D6Cos20°, кН

10. Для определения реактивных сил со стороны горизонтальных роликов на корпус распределителя РА, РВ, РС необходимо в масштабе μр = Pz/ lPz построить треугольники сил, т. е. использовать графический метод. Рекомендуется принимать значения μр в пределах (5 – 20) кН/ см для того, что бы наиболее точно определить значения реактивных сил.

Построение силовых треугольников при вращении корпуса распределителя шихты показано на рисунке 10. Принято, что при вращении корпуса распределителя шихты по часовой стрелке, реактивная сила РА = 0 и треугольник сил состоит из векторов сил Рz, РВ и РС (см. рисунок 10.I). Длина вектора 1Рz  =Рz/ μр. Из начала вектора Рz проводим линию параллельно вектору силы РС, а из конца вектора РВ. Полученная точка пересечения линий дает возможность замерить длины векторов РС и РВ. Умножив полученные длины на μр, получим значения реактивных сил РС и РВ. При вращении корпуса распределителя против часовой стрелки – сила РС = 0 и треугольник сил состоит из векторов Рz, РВ и РА (см. рисунок 10.II). По рисунку 10.I найдём реактивные силы РС и РВ, а по рисунку 10.II – силы РА и РВ. Из двух значений РВ для дальнейших расчетов принимаем наибольшее значение. Таким образом получаем значения всех трех реактивных сил  РА, РВ, РС.

11. определяем моменты сил сопротивления от реактивных сил между центрирующими роликами и венцом корпуса распределителя (М4) и в подшипниках центрирующих роликов (М5):

М4 = (РА + РВ + РС)(f + f * D4/ D2), кНм;

М5 = (РА + РВ + РС) μ1* d2* D4 /2D2 , кНм.

12. определяем общий статический момент:

Мст = М1-3 + М5, кНм

13. определяем статическую мощность электродвигателя механизма вращения распределителя шихты:

РДВ = Мст * ω/η, кВт,

где ω – угловая скорость вращения корпуса распределителя, сֹ¹ ω = πn/30.

Выбираем электродвигатель переменного тока серии 4А:_____, у которого РДВ = ___кВт, частота вращения вала n = 750 минֹ¹.

 

Схемы действующих реактивных сил со стороны центрирующих роликов