Лабораторная работа 3

Исследование усилий в канатах и статического момента на барабане скиповой лебедки

Цель работы - ознакомиться с устройством скипового подъёмника на модели, опытным и аналитическим путем опреде­лить усилия в канатах и статический момент на барабане скиповой ледебки.

Общие указания

Для работы доменной печи требуется бесперебойная подача шихтовых материалов к загрузочному устройству; масса этих материалов, по­даваемых на высоту более 70 м от уровня земли, достигает 20-25тыс.т в сутки [i].

В настоящее время применяют два основных способа подачи шихто­вых материалов: скиповый и конвейерный.

В СССР все доменные печи объемом до 3200 м³ оборудованы скипо­выми подъемниками со скипами вместимостью до 20 м³ каждый и скипорч-ни лебедками грузоподъемностью до 39 т.

Доменные подъемники должны:

• обеспечивать бесперебойную загрузку печи с учетом возможна роста ее производительности;

• быть надежными и долговечными в эксплуатации, так как любая внеплановая их остановка влечет за собой остановку печи;

• четко выдерживать скоростной режим и положение скипов при разгрузке;

• быть простыми по конструкции и удобными для обслуживания и ремонта.

Скиповый подъемник - это транспортное устройство, предназна­ченное для подачи шихтовых материалов из скиповой ямы на колошник доменной печи. На рис. 10 показана схема скипового подъемника, а на рис. 11 - устройство скипа.

Скиповой подъемник состоит яз наклонного моста I, который в поперечном сечении представляет раму со сплошным настилом по нижним поперечным балкам [2] .

Наклонный мост опирается на фундамент скиповой ямы и пилон 2. По нижнему поясу наклонного моста проходят два рельсовых пути (се­чение А-А), которые в нижней части опускаются в скиповую яму, где производится загрузка скипов шихтовыми материалами. В верхней час­ти моста рельсовые пути переходят в разгрузочные кривые 3. Разгру­зочные кривые, кроме основного (нижнего) пути, имеют вспомогательный (верхний) путь с более широкой колеей. Передние колеса скипа дви­жутся по основному пути, задние, имеющие две поверхности катания, на разгрузочном участке переходят на вспомогательный путь наружной поверхностью катания, в результате чего при наклоне скипа материал выгружается в приемную воронку загрузочного устройства.

По наклонному посту одновременно в противоположных направлени­ях перемещается два скипа 5. Порожний скип загружается шихтовыми материалами в скиповой яме. В это время другой скип находится на колошнике доменной печи и высыпает материал в приемную воронку доменной печи. После загрузки скипа включается скиповая лебедка 4, груженый скип поднимается вверх на колошник

Рис. 10. Кинематическая схема скипового подъемника

1 - мост; 2 - пилон; 3 - разгрузочные кривые;

4 - скиповая лебедка; 5 – скип

Рис. 11. Скип доменного подъемника 10,5 м³:

1 - кузов; 2 - передние колеса; 3 - задние колеса;

4 – упряхь

груженый скип поднимается вверх на колошник доменной печи, а порож­ний опускается в скиповую яму.

Скипы перемещаются лебедкой 4, управление которой осуществ­ляется командоаппаратами, а контроль скорости и аварийная останов­ка при превышении скорости - центробежным ртутным выключателем. Лебедка в случае обрыва или провисания канатов выключается при по­мощи выключателя слабины каната. На рис. 12 показана схема скиповой лебедки модели ЛС-39-210 (лебедка скиповая грузоподъемностью 39 т. скорость передвижения скипов равна 210 м/мин).

Рис.12. Кинематическая схема скиповой лебедки:

I - электродвигатель; 2 - тормоз; 3 - быстроходный редуктор;

4 -тихоходный редуктор; 5 - барабан; б - камандоаппарат;

7- центробежный ртутный выключатель; 8 - выключатель слабины каната

Описание лабораторной установки

Исследование усилий в канатах и статического момента на бара­бане скиповой лебедки производится на модели скипового подъёмника (рис.13), состоящего из наклонного моста 1, разгрузочных кривых 2, головных и направляющих шкивов 3 и 4, канатов 5, двух скипов б, однобарабанной лебедки 7 и бункера 8.

Рис.17. Схема к расчету момента на барабане скиповой лебедки

Материальное обеспечение работы

1. Лабораторная установка скипового подъёмника.

2. Штангенциркуль.

3. Амперметр.

4. Рулетка.

5. Весы.

Порядок выполнения работы

1. Изучить устройство и работу скипового подъёмника.

2. Определить угол наклона моста α, путь перемещения скипов, углы наклона канатов α₁, α₂, α₃, диаметр ходовых колес, диаметр цапф ходовых колес.

3. Определить массу материала, загружаемого в скип.

4. Вычислить натяжение канатов в точках крепления к скипам при движении скипов по прямолинейному участку наклонного моста [5]:

при подъёме груженого скипа

при опускании порожнего скипа

где Q - масса скипа;

G - масса материала;

α - угол наклона моста к горизонтали;

d - диаметр цапфы оси ходовых колес;

µ =0,15 - коэффициент трения для подшипников скипа;

D_X.K - диаметр ходовых колес;

K = 0,9 - 1,0 мм - коэффициент трения качения;

β = 1,5-2,5 - коэффициент, учитывающий трение реборд ходовых колес скипа о рельсы.

5. Определить натяжение канатов S₆, S´₆ на барабане лебедки: для набегающей ветви каната (подъём груженого скипа) для сбегающей ветви каната (опускание порожнего скипа)

для сбегающей ветви каната (опускание порожнего скипа)

где q = 0,15 кг - масса одного метра каната;

l_1.2.; l_3.4. - длина канатов на соответствующих участках..

6. Определить теоретическое значение статического момента на барабане лебедки:

где D – диаметр барабана, мм.

Полученные данные занести в табл. 3.

4. Определить экспериментальное значение статического момента на барабане лебедки:

мощность на барабане

момент на барабане

,

где I - значение тока электродвигателя, А;

U - напряжение, В;

cosφ= 0,67;

η = 0,6 – коэффициент полезного действия механических передач;

ω – угловая скорость барабана, рад/с.

Полученные данные занести в табл. 4.

8. Построить графики статических усилий в канатах и момента на барабане лебедки в зависимости от положения скипа на наклонном мосту.

9. Дать оценку результатам опытного и аналитического определе­ния усилий в канатах и статического момента на барабане лебедки.

10. Вычислить относительную ошибку при определении момента на барабане лебедки

где М_р - значение момента, полученное аналитически;

М_экс - экспериментальное значение момента.

Таблица 3

Положение скипа	S1, H	S´1, H	S6, H	S´6, H	l12	l´12	Mp
1 2

Таблица 4

Положение скипа	I, A	U, В	Nв, кВт	Мэкс, H·м	ωб, рад/с
1 2 3 4 5 6

Содержание отчета

Отчет должен включать:

1. Цель работы.

2. Краткие теоретические сведения.

3. Результаты теоретических и экспериментальных исследований усилий в канатах и моментов на барабане скиповой лебедки.

4. Графики зависимости усилий в канатах и моментов на барабане в функции перемещения скипа.

5. Выводы по работе.

Правила техники безопасности при выполнении работы

1. Установку скипового подъемника можно включать только с разрешения преподавателя.

2. Загрузку скипа шихтовыми материалами производить при отклю­ченном приводе скиповой лебедки.

3. Измерение геометрических параметров установки скипового подъемника производить при отключенном рубильнике. При этом на рас­пределительном щите необходимо вывесить указатель - "Не включать - работают люди".

4. В процессе работы установки не допускать провисания каната. В случае зависания скипа в разгрузочных кривых необходимо включить привод скиповой лебедки.

Контрольные вопросы

1. Какие требования предъявляют к машинам, предназначенным для подачи шихтовых материалов на колошник доменной печи?

2. Какова схема скипового подъемника?

3. Какова схема скиповой лебедки?

3. Какие преимущества и недостатки характерны доя криволиней­ных и прямолинейных разгрузочных направляющих?

3. На какие типы в зависимости от конструкции подразделяют скиповые лебедки?

4. Какова принципиальная схема центробежного ручного выклю­чателя?

7. Какова принципиальная схема выключателя слабины каната?

8. Как определить усилие в точке крепления канатов к скипу при прохождении скипа по наклонному мосту?

9. Как определить усилия в точке крепления канатов к скипу при прохождении скипа по разгрузочным кривим?

10. Как определить статический момент на барабане скиповой лебедки?

11. Как определить мощность двигателя скиповой лебедки?