Контрольные вопросы для самопроверки

1) Расскажите, как работает механизм передвижения платформы кислородной фурмы.

2) Объясните назначение механизма передвижения платформы. Какие типы механизмов применяются? Какой тип механизма применяют на конверторах вместимостью 350-400 тонн.

3) Расскажите, как устроен механизм передвижения платформы.

Практическая работа № 10

Тема:	Расчет механизма поворота миксера
Цель работы:	Научиться выполнять расчеты механизма поворота стационарного миксера, изучить конструкцию и принцип работы миксера. В результате выполнения практической работы студенты должны уметь: - выполнять производственные расчеты ; - читать кинематические схемы механизмов; - работать с документацией, справочной литературой и другими информационными источниками; - анализировать и оценивать состояние техники безопасности на производственном участке; должны знать: - устройство и принцип работы обслуживаемого оборудования; - основные характеристики оборудования; - требования стандартов и технических условий.
Приборы, материалы и инструмент
Порядок выполнения практической работы	Усвоить теоретический материал по теме: «Производство стали в кислородном конверторе». Ответить на контрольные вопросы для самопроверки. Выполнить и записать задания практической работы в тетрадь по практическим работам. Сдать выполненную практическую работу на проверку преподавателю.

Теоретическая часть

Стационарные миксеры предназначены для хранения, выравнивания температуры и химического состава жидкого чугуна, подвозимого ковшами из доменного цеха. Миксер 2 (рисунок 1) опирается бандажами 7 на две роликовые обоймы 8, смонтированные на дугообразных направляющих 9, которые установлены на фундаменте. Поворот миксера осуществляется реечным механизмом 1, открывание крышки заливочного окна 3 и заслонки сливного носка 6 – лебедками с цепями 4 и 5.

Рисунок 1 – Схема стационарного миксера и кинематическая схема механизма поворота.

Реечный механизм поворота миксера вместимостью 1300 тонн состоит из двух реверсивных электродвигателей постоянного тока 16 (один из которых резервный), трехступенчатого редуктора 15, соединенного с электродвигателями зубчатыми муфтами 17, а с зубчатой парой специального редуктора 10, 11, промежуточным валом 14 с муфтами. Приводная шестерня 12 связана с рейкой 1, которая шарнирно соединена с проушиной, закрепленной на кожухе.

При вращении шестерни рейка перемещается вверх или вниз, поворачивая миксер; постоянное зацепление обеспечивается качающейся обоймой 13.

Механизм поворота миксера вместимостью 2500 тонн имеет две зубчатые рейки, а в остальном привод аналогичен приводу миксера вместимостью 1300 тонн.

К конструкции миксера предъявляются повышенные требования, так как такой агрегат должен быть надежен в работе, безопасен, работая с большими объемами жидкого металла. Неправильное решение задач по расчету механизма поворота миксера может привести к аварии с тяжелыми последствиями.

Привод механизма поворота миксера развивает крутящий момент, равный сумме следующих составляющих моментов: от веса жидкого металла и порожнего миксера, от веса подвижных роликовых обойм, от сил трения в роликовых опорах и динамических моментов в период неустановившегося движения привода.

Опрокидывающие моменты, создаваемые весом жидкого металла.

Поделим внутреннюю полость миксера на две составные части: цилиндр, включающий сферические днища, и носок. В этом случае можно найти объемы металла и центры тяжести этих частей аналитическим методом.

Приближенно заменим объем металла в сферических торцах цилиндрической полости равновеликим по объему цилиндром длиной L₂ с сохранением внутреннего диаметра бочки миксера, тогда приведенная длина цилиндрической части с учетом основной длины L₁ равна:

L=L₁+L₂

Рассмотрим изменение опрокидывающего момента от веса жидкого металла в цилиндрической части (рисунок 2).

Рисунок 2 – Схема к расчету опрокидывающего момента от веса жидкого металла в цилиндрической части.

Глубина ванны металла h_φ при угле поворота миксера φ составит:

h_φ=2·r·sin(φ₀-φ)+r,

где r – радиус внутренней цилиндрической части миксера;

φ₀ – угол, определяющий начальное положение металла в носке миксера (φ₀≈17 ͦ 30 ʹ).

Площадь, ограниченная дугой окружности и линией зеркала металла:

F=

Тогда вес металла в цилиндрической части при заданном угле поворота:

G_ц=F·L·ρ, кН;

где ρ – плотность жидкого чугуна (ρ=6,9 т/м³).

Опрокидывающий момент от веса металла в цилиндрической части миксера (рисунок 3):

М_ц=G_ц·x_ц, кН·м;

где x_ц – плечо силы G_ц относительно оси вращения миксера,

Рисунок 3 – Расчетная схема к определению моментов от жидкого металла в миксере.

x_ц=r_0·cos(β₀-φ),

где r₀ –радиус смещения оси вращения от геометрической оси, определяется по формуле:

r₀ =

β₀ – угол наклона между радиус-вектором и горизонталью;

β₀=arctg(y₀/x₀),

x₀ и y₀ – координаты смещенного центра вращения миксера.

Вес металла в сливном носке достаточно точно определяется аналитически, однако проще и достаточно точно изменение веса металла в сливном носке описывается эмпирическими зависимостями, например при наклоне на слив формулу можно записать в таком виде:

G_н=G_но·(1-2,552·10^-2·φ+3,053·10^-4·φ²-5,3·10^-6·φ³),

где G_но =0,025·Q_м - вес металла в носке при номинальном заполнении миксера;

Q_м – вместимость миксера, кН.

Расстояние от центра тяжести металла в носке x_н до оси вращения миксера определяется:

x_н=r(1,45+0,00867φ-0,0003φ²)-r₀cos(β₀-φ)

После наклона миксера на слив и возврата в исходное положение вес металла в носке определяется по формуле:

где h_φ – глубина ванны, выраженная в долях приведенного радиуса.

Плечо действия силы от веса металла в носке относительно оси вращения миксера находят по формуле:

Опрокидывающий момент от веса металла в сливном носке:

М_н=G_н· x_н^ʹ

Полный опрокидывающий момент от веса жидкого металла:

М_м=М_ц-М_н

Опрокидывающие моменты, создаваемые весом порожнего миксера.

Общий вес порожнего миксера складывается из веса металлического корпуса и веса огнеупорной футеровки. Для нахождения опрокидывающих моментов от веса порожнего миксера необходимо знать вес отдельных частей миксера и координаты их центров тяжести. Тогда координаты общего центра тяжести миксера определяют известными из теоретической механики методами (рисунок 4).

Координаты центра тяжести порожнего миксера определяют:

x₀^ʹ=(∑G_к x_к +∑G_ф x _ф)/(∑G _к+∑G_ф ); y₀^ʹ =(∑G_к y_к +∑G_ф y_ф)/(∑G_к +∑G_ф)

где G_к и G_ф – вес корпуса и футеровки;

x_к ,y_к ,x_ф,y_ф – координаты центров тяжести корпуса и футеровки.

α₀≈60

Рисунок 4 – Расчетная схема к определению опрокидывающего момента, создаваемого весом порожнего миксера.

Опрокидывающий момент, создаваемый весом порожнего миксера, определяют относительно оси вращения О₁:

М₀=G₀ r₀^ʹ cos (α₀ +φ), кН·м;

где G₀ – вес порожнего миксера;

r₀ – радиус-вектор центра тяжести миксера;

α₀ – угол между радиусом-вектором и горизонтальной осью миксера;

φ – угол поворота миксера.

Радиус-вектор находят через координаты центра тяжести порожнего миксера в начальном положении:

где x₀^ʹ, y₀^ʹ - координаты центра тяжести порожнего миксера;

е₀,с₀ – координаты действительной оси вращения миксера в наклонном положении.

Момент, создаваемый весом подвижных роликовых обойм.

При повороте миксера на угол φ роликовые обоймы перемещаются на угол φ/2 (рисунок 5).

Рисунок 5 – Схемы к определению нагрузок в опорно-поворотной части миксера.

Смещение центра тяжести роликовых обойм относительно оси вращения миксера создает момент, который определяется:

М_р=G_р·R_р·cos(β+φ/2),

где G_р – вес обойм с роликами, кН;

β – угол между радиусом-вектором центра тяжести роликовой обоймы и горизонтальной осью;

R_р – расстояние от центра тяжести роликовой обоймы до оси вращения миксера.

Рассматривая роликовую обойму как часть кругового сегмента с центральным углом 2ψ, находят расстояние от оси вращения миксера до центра тяжести кольца:

R_р =2/3·((R₁³ - R₂³ )/(R₁² – R₂² ))·(sinψ/ψ) ,

где R₁ и R₂ – наружный и внутренний радиусы роликовой обоймы.

Момент сил сопротивления от трения в роликовых обоймах.

Момент сил сопротивления от трения скольжения в цапфах роликов обойм определяется:

М_тр1=G_р.о ·f·R₂·( d_ц /D_р),

где G_р.о – общий вес роликовых обойм, G_ро =G_р;

d_ц – диаметр цапфы ролика;

D_р – диаметр ролика;

f – коэффициент трения скольжения в цапфах роликов (f=0,08).

Момент, необходимый для преодоления сил сопротивления при качении роликов в обойме:

М_тр.2=Q·ξ·k(1+D_б /D_р )k_р,

где k_р – коэффициент, учитывающий трение в ребордах роликов, (k_р=1,8…2,5);

Q – общая нагрузка, действующая на роликовые опоры миксера,

Q=Q_м +G₀, кН;

k – коэффициент трения качения роликов (k=0,0005 м);

D_б – диаметр беговой дорожки бандажа миксера, м;

D_р –диаметр ролика, м;

Нагрузки по роликам распределяются неравномерно: наибольшую нагрузку несет ролик, находящийся в самом нижнем положении, т. е. на линии действия силы Q. По мере удаления от вертикальной оси нагрузки на ролики уменьшаются.

ξ– поправочный коэффициент, определяется по формуле:

ξ=4sin(zα/2)/(zsinα+sinzα),

где α – угол между смежными роликами, град., принимается α=8…10ͦ ;

z – число роликов в обойме, принимается z=14.

Суммарный момент трения в роликовых опорах миксера:

М_тр=М_тр1+М_тр2