книги из ГПНТБ / Кожевников С.Н. Гидравлический и пневматический приводы металлургических машин

Обобщая, можно утверждать, что во всех случаях при нечет­ ном числе цилиндров секундная подача насоса может быть опре­ делена из выражения

с/г-И

Ьслп —-— четное и суммирование производится в пределах угла •—, то

k +

если —— нечетное при тех же пределах суммирования, то

здесь ai =: it •

Для насоса с четным числом цилиндров можно пользоваться формулой (43) при определении секундной подачи, вычисляя С

по формуле (44) при — четном и по формуле (45) при — нечет­ ном.

Вследствие того, что секундную подачу поршневого насоса при любом числе цилиндров п равномерном распределении кривоши­ пов можно, как это показано выше, представить усеченной коси­ нусоидой

Q = Bcoscp; — ф, < Ф < Ф,,

то целесообразно теоретическую подачу представить разложен­ ной в ряд Фурье:

Q = А0 + А | cos &ср + А2cos 2йср + А3 cos3£cp + . . .

Так как период разлагаемой кривой — , то коэффициенты Фу-

Амплитуды гармонических составляющих расхода быстро уменьшаются с увеличением числа цилиндров. Если принять во внимание, что при изложенном выше расчете не были приняты во внимание утечки в цилиндре и др., то, очевидно, для практичес­ ких расчетов можно ограничиться малым числом гармоник. На­ ложенные на среднюю подачу насоса гармонические составляю-'- щие имеют частоты, кратные произведению числа оборотов кривошипного вала и числа цилиндров, т. е. /га, 2kn и т. д. При анализе процессов возбужденных колебаний, когда возникает необходимость установить источник возмущения, указанное со­ отношение необходимо иметь в виду.

Устранение пульсации жидкости в трубопроводе

Для выравнивания подачи жидкости насосом в трубопроводе, при наличии сопротивления на противоположном конце его, при­ меняют различного вида устройства: воздушные (газовые) колпа­ ки без местного сопротивления и с местным сопротивлением, уравнительные камеры при полном отсутствии воздуха (газа), способные существенно снижать колебания давления в насосах высокого давления.

Если в трубопроводе среднее давление

nРтах~~ Рт'т

пжелательное колебание давления оценивается заданным коэф­ фициентом неравномерности

б = Ртах Ртт

Рср

то в воздушном колпаке с разделительной перегородкой, уста­ новленной между жидкостью и газом, происходит изменение объ­ ема, причем можно считать

1/ ^тах ~Ь ^min

91

С целью упрощения можно положить процесс изменения со­ стояния газа изотермическим, т. е. считать

Конструктивно воздушные колпаки вы­ полняются по-разному. На рис. 67 показано принципиальное устройство трубчатого колпака с резиновой цилиндрической оболочкой 2, разделяющей газ и жидкость.

Заполнение сжатым газом пространства / между наружной трубой 4 и оболочкой 2 производится через кран 5. Дополни­ тельное сжатие газа производится жидкостью, проходящей из магистрали через отверстия в стенках внутренней трубы 3.

На рис. 68 приведен схематический чертеж сферического на­ гнетательного колпака мембранного типа; роль мембраны вы-

92

полняет резиновая камера / с прпвулканизованным к ней кла­ паном 2. Если давление в магистрали становится меньше мини­ мального давления газа в воздушном колпаке, клапан 2 перекрывает входное отверстие. Разделительные диафрагмы не­ обходимы для того, чтобы исключить возможность растворения газа в рабочей жидкости, который при понижении давления вы­ деляется из жидкости, что недопустимо.

часть Ар, соответствующая вязкому трению, отнесенному к еди­

93

Подставив в уравнение (51) решение (52) и сравнивая коэф­ фициенты при одинаковых гармониках в правой и левой частях, найдем после преобразований

причем

te б = 21т

Р2 — t d 2

Из теории колебаний известно, что для уменьшения ампли­ туды, в данном случае уменьшения амплитуды давления, необ­ ходимо чтобы механизм работал в зарезоиансной области, т. е. необходимо соответствующим образом подобрать параметры уравнительной камеры. Возвращаясь к исходным данным, имеем

Отсюда видно, что главным параметром, позволяющим сни­ зить до желаемого уровня пульсацию давления в уравнительной камере, а следовательно, и в трубопроводе, является ее жест-

Е

кость С2 = — . уменьшающаяся при снижении приведенного мо- У2

дуля за счет упругости стенок камеры и при увеличении ее объема V<x.

94

Г л а в а VI

ГИДРАВЛИЧЕСКИЕ МЕХАНИЗМЫ ОБОРУДОВАНИЯ ДОМЕННОГО ПРОИЗВОДСТВА

Применение гидравлических систем для приведения в дейст­ вие различных исполнительных механизмов доменного произ­ водства может быть значительно расширено. Кроме указанных выше преимуществ, гидравлические механизмы позволяют ис­ ключить канатные системы, надежность и долговечность кото­ рых уменьшается с ростом объемов и интенсификации процессов доменных печей, стержневые и зубчатые механизмы, быстро из­ нашивающиеся при работе в абразивной среде.

В качестве примеров приведем некоторые из механизмов до­ менного производства, качество работы которых проверено прак­ тикой.

ПРИВОД КЛАПАНА ГОРЯЧЕГО ДУТЬЯ

Гидравлический привод нашел применение для манипулиро­ вания клапаном воздухонагревателей, совершающим возвратнопоступательное движение. На рис. 70 показан охлаждаемый клапан горячего дутья диаметром 1100 мм с встроенным гидро­ приводом [8]. Сочленения диска 9 с трубами 5 и с крышкой 3, выполненные в виде шарниров с монтажными уплотнениями из асбестовой прографиченной ткани, обеспечивают герметичность клапана благодаря самоустановке диска относительно колец 8, смонтированных в корпусе 6, и исключают поперечное смятие мягких уплотнений этих труб. Трубы диска связаны с траверсой /, движение которой сообщается штоками двух гидроцилинд­ ров 7, закрепленных на крышке 3 клапана. Ход диска строго определен упорами в цилиндрах (для верхнего положения) и упорами 2 на крышке клапана (для нижнего положения). Край­ ние положения диска фиксируются при помощи конечного вы­ ключателя 4. Во фланцевых соединениях клапана с трубопрово­ дом предусмотрено двухрядное асбестовое уплотнение с подво­ дом к нему холодного нейтрального газа или воздуха под давлением, превышающим давление рабочей среды.

Применение гидравлического привода позволяет легко осу­ ществить его включение на открытие или закрытие от системы автоматической перекидки клапанов.

МЕХАНИЗМЫ ДЛЯ ПЕРЕДВИЖЕНИЯ КОНУСОВ ДОМЕННЫХ ПЕЧЕЙ

Для управления движением конусов доменных печей вместо канатного привода начинают использовать гидравлические си­ стемы, надежные в работе и простые в эксплуатации. Гидравли-

95

ческпе механизмы позволяют исключить удары при посадке ко­ нуса на чашу, которые имеют место при канатном приводе, при­ близить двигатели непосредственно к конусам, устранить допол­ нительные боковые нагрузки на металлоконструкции копра и печи от натяжения канатов.

Рис. 70

В гидросистеме засыпного аппарата доменной печи завода «Запорожсталь» предусмотрено опускание малых конусов под действием силы тяжести при дросселировании жидкости на сли­ ве и принудительное закрытие при нагнетании жидкости в ци­ линдр гидропривода. Большой конус открывается гидроприво­ дом, а закрывается под действием избыточного момента проти­ вовеса на балансире. Привод позволяет реализовать технически необходимое время открывания и закрывания конусов и «пол­ зучую» скорость при подходе конусов к воронкам, равную 20 мм/с. На малых конусах предусмотрена регулируемая сила

-96

поджатия к воронке при помощи предохранительных клапанов, настроенных на определенное давление, а на большом — изме­ нением веса контргруза.

Рис. 71

тельных коробок 1, насосных станций 2, двух блоков управле­ ния 4 и обменной установки.

В блоке цилиндров вмонтированы два цилиндра 6 и 8 для

вода в зависимости от температурного режима станции, п вен­ тиль трубопровода обменной установки. Из двух насосных стан­ ций одна является резервной.

Система управления работой конусов состоит из поршневого насоса Н-400, приводимого электродвигателем переменного то­ ка, и распределителя типа Р75 с электромагнитным управлени­ ем. Из двух блоков один является резервным.

На рис. 72 приведена схема гидравлической системы управ­ ления механизмами передвижения конусов [7] доменной печи.

Рис. 72

В исходном положении, когда все конусы закрыты, плунжеры цилиндров 13, 15 и 17 находятся в верхнем положении под дей­ ствием давления жидкости, которое контролируется контактны­ ми манометрами 18 и 19, а плунжер цилиндра 11 — в нижнем положении. Большой конус 1 прижимается к воронке 2 дейст­ вием силы тяжести контргруза 7. Переливной клапан 27 отре­ гулирован на давление, обеспечивающее плотное прилегание

98

обратные клапаны 35 и 36. Процесс подпитки с целью поддер­ жания давления жидкости можно также осуществить включени­ ем в систему аккумуляторов.

Управление клапанами 22, 24, а также перекрытие клапана 26, осуществляется потоком жидкости от насоса 39. Если золот­ ники распределителей 40, 41 и 42 находятся в среднем положе­

в правой, и клапан открывается, сообщая нагнетательную линию со сливной.

При смещении золотника распределителя 42 вниз расход жидкости через дроссель 29 прекращается, давление в полостях клапана 30 выравнивается п он под действием пружины закры­ вается. Теперь левая полость клапана 22 находится под давле­ нием, он открывается и сообщает цилиндры 13 и 17 через дрос­ сель 21 со сливной линией. Верхний конус 5 под действием силы тяжести опускается, а насос 39 через предохранительный кла­ пан 31 работает на слив. При подходе конуса к нижнему поло­ жению командоаппарат подает сигнал на перемещение золот­ ника распределителя 42 в верхнее положение. Левая полость клапана 22 при этом соединяется со сливом, клапан закрывает­ ся, отсекая полости цилиндров 13 и 17 от сливной линии.

При повышении давления в линии нагнетания насоса 39 сра­ батывает реле давления 32, отключая катушку электромагнита распределителя 42, золотник которого занимает среднее поло­ жение, приводя систему управления в исходное состояние.

После истечения времени, необходимого для высыпания шихты из воронки 6, из системы управления загрузки доменной печи поступает сигнал на включение 1-й ступени производитель­ ности насоса 37, который нагнетает жидкость через обратный клапан 36 в цилиндры 13 и 17. Конус начинает медленно подни­ маться. Вслед за этим командоаппарат 16 включает электро­ магнит 2-й ступени и насос 37 развивает полную производитель­

шается, обеспечивая «ползучую» скорость движения конуса при подходе его к воронке 6. При достижении давления, необходи­