9.2 Расчет механизма поворота вертикального конвертора.
Рис. 27 Схема расчета поворота конвертора
При повороте
электродвигатель преодолевает
опрокидывающие моменты от порожнего
конвертора
и сил трения
.
Координаты центров тяжести порожнего
конвертора вычисляются с помощью
статических моментов отдельных его
элементов.
;
,
где
,
- координаты центров тяжести отдельных
элементов порожнего корпуса
.
Общий вес конвертора:
.
Расстояние от центра тяжести до оси вращения конвертора:
,
где
- указана на чертеже.
Угол между радиусом – вектором и вертикальной осью:
.
Опрокидывающий момент сопротивления порожнего конвертора:
.
Момент сопротивления
повороту жидкого металла весом
и порожнего
конвертора, весом
:
,
где
- коэффициент
трения в опорах цапфы диаметром
.
Опрокидывающий момент жидкого металла при повороте конвертора зависит от угла поворота φ и веса металла в нем. предварительно вычисляется полный угол поворота конвертора, при котором окончится слив:
, где
и
- радиусы конвертора.
Общий центр тяжести жидкого металла при повороте на угол φ:
и
.
Объем жидкого металла:
.
Расстояние от оси цапф до центра тяжести:
.
Плечо жидкого металла (расстояние от его центра тяжести до точки поворота):
,
где
- угол поворота.
.
Момент сопротивления повороту жидкого металла:
.
До углов поворота
жидкий металл находится в конической
части конвертора. Тогда:
,
где
;
;
;
;
;
- удельный вес
жидкого металла.
Общий момент поворота:
.
Мощность всех двигателей:
,
где
- число оборотов
конвертора;
- КПД привода.
10 Конструкция и расчет металлургических ковшей для цветных металлов.
В цветной металлургии широко применяются ковши для транспортирования жидких продуктов плавки, для заливки металла, шлака и штейна в печи.
Ковши, вместимостью до 2 м3 изготавливаются литыми. Эти ковши имеют конусообразный симметричный внутренний профиль с плоским горизонтальным днищем. Для разливки они снабжены одним или двумя разливочными носиками.
У сварных ковшей корпус состоит из отдельных обечаек. Толщина сварного днища несколько больше, чем у корпуса. Днище выполнено со слегка сферическим профилем, повышающим жесткость ковша. С этой же целью на уровне цапфы расположены нижний и верхний пояса жесткости в виде толстых кольцевых плит. Между ними заложены две цапфовые плиты с расклинивающимися поперечными стойками.
Основным параметром ковшей является и объем:
,
где
и - радиусы верхнего и нижнего основного жидкого металла;
- высота от днища до сливного носка.
Разливка металла
производится в две стадии. При кантовании
на угол
- металл из ковша активно выливается.
При достижении угла
в ковше металла не должно остаться.
Для ковшей со
стандартным соотношением размеров угол
и угол
,
а отношение параметров
и
.
Тогда для любого угла поворота на угол
,
оставшийся объем жидкого металла в
ковше равен:
.
При последующем
кантовании оставшийся в ковше объем
металла составляет:
,
где
А и В – коэффициенты при различных углах наклона ковша.
Когда отношение размеров ковшей отличаются от стандартных, необходимо провести графоаналитический расчет объема жидкого металла в ковше.
С этой целью вычисляется момент кантования порожнего ковша, жидкого металла и момент трения в цапфах.
Их сумма определяет общий момент кантования ковша и усилие канатов Т крана, осуществляющего заливку жидкого металла в печь:
,
где
- расстояние от цапфы до оси кантующего каната.
Момент кантования
порожнего ковша
определяется его
центром тяжести:
,
где
- центр тяжести i-го элемента, массой Gi.
.
Момент сопротивления кантованию от сопротивления повороту жидкого металла вычисляется графоаналитическим методом. При этом расчете условно ковш принимается неподвижным, а зеркало металла наклоняющемся на угол φ.
Общий центр тяжести ковша с металлом при угле поворота φ составит:
;
Рис. 28 Схема к расчету момента опрокидывания ковша с металлом.
,
где
для симметричного ковша координаты:
;
,
где
и - сила тяжести металла и ковша.
Момент кантования металла и ковша:
,
где
и
- положение осей цапфы.
Положение устойчивого
равновесия при кантовании характеризуется
тем, что в случае отклонения системы от
равновесия, она сама возвращается в
исходное положение, так как
.
Подбором положений
и
для любых углов φ
устанавливается положение цапфы,
обеспечивающее устойчивость ковша с
металлом.
Для стандартных конструкций ковшей с точностью до 5 % моменты кантования определяются зависимостями:
- жидкий металл;
- порожнего ковша;
- трения в цапфах,
где
- угол кантования в градусах;
- удельный вес жидкого метала;
- коэффициент трения крюка о цапфу;
- диаметр цапф.
Прочность ковша рассчитывают по основным его элементам – днищу, кольцам жесткости и кожуху.
Напряжение в плоском днище определяется по зависимости:
,
где
- гидростатическое
давление жидкого расплава;
- толщина днища;
- уменьшение толщины
днища при эксплуатации вследствие
коррозии (
мм.);
- допускаемое
напряжение материала;
МПа.
При сферическом днище:
,
где
- радиус ковша;
- коэффициент
кривизны,
.
Напряжения в нижнем кольце жесткости:
.
Напряжения в верхнем кольце жесткости:
,
где
- суммарный вес
ковша и жидкого металла;
- расстояние между центрами цапф;
- радиус кольца
жесткости;
,
- радиусы центров тяжести верхнего и
нижнего колец;
,
- расстояние от центра тяжести колец до
стыка кожуха с днищем;
,
- расстояние от наиболее удаленных точек
колец жесткости до центров тяжести
сечения колец;
- при расчете колец в месте расположения
цапфовой плиты;
- коэффициент неравномерности нагружений;
;
,
- моменты инерции сечений верхнего и
нижнего колец.