Лабораторная работа 7

Изучение работы механизма поворота конвертора и исследование крутящего момента при повороте конвертора

Цель работы - изучить конструкцию механизма поворота конвертора на действующей лабораторной установке. Овладеть экспериментальными методами по исследованию кру­тящих моментов.

Общие указания

Конвертор предназначен для выплавки стали и чугуна (с добавкой скрапа или руды) путем продувки ванны газообразным кислородом, кото­рый подается через фурму. Корпус конвертора цельносваренный. Внутри конвертор футеруется огнеупорным кирпичом. Конвертор имеет цилиндри­ческую форму в средней части, которая сужается кверху и горловиной. Нижняя часть конвертора обычно делается сферической. Че­рез горловину производят завалку шихтовых материалов, заливают жидкий чугун, опускают форму для подачи кислорода, отводят газы, образующиеся при плавке, и производят слив шлака. Сталь выпускают через выпускное отверстие в верхней части конвертора [8] .

Для осуществления технологических операций (заливки чугуна, закалки лома, слива металла и шлака) конвертор поворачивают на 180° в и другую сторону. Для безопасности работы положение оси вращения конвертора выбирается выше его общего центра тяжести.

Механизм поворота конвертора является наиболее ответственностью конверторного агрегата. К нему предъявляют следующие требования: надежность и безотказность в работе, простота конструкции, возможность регулирования скорости в широких пределах, обеспечение минимального времени наклона конвертора.

Скорость поворота конвертора при выпуске стали и сливе шлака от, 00167 до 0,0167-0,025 с^-1 . Кроме того, для повышения работоспособности опорных подшипников через определенное время конвертор вращают вокруг своей оси на несколько оборотов.

В зависимости от вместимости конвертора для механизма поворота применяют следующие приводы:

стационарные (рис. 23);

частично навесные (рис. 24);

навесные (рис. 25).

К достоинствам навесных многодвигательных приводов относятся:

• значительное повышение надежности работы механизма поворота конвертора (способствует тому, что выход из строя части электродви­гателей не приводит к отказу в работе привода в целом);

• устранение длинных валопроводов и применение демпферов в системе фиксирования быстроходных и тихоходного редукторов (способствуют резкому снижению динамических нагрузок в приводе);

• многопоточное разветвление мощности в тихоходном редукторе (позволяет уменьшить нагрузки на зубья передачи, принять меньшую вели чину модуля и свести к минимуму габариты редуктора);

• применение навесных быстроходных редукторов (позволило ускорить их замену и создать условия для организации поузлового центра­лизованного ремонта), перекос цапф не оказывает влияния на работо­способность привода;

• значительное уменьшение общих габаритов привода и площади, нанимаемой им в цехе;

уменьшение в два-три раза массы навесного привода по сравне­нию с массой стационарного привода той же мощности;

Рис. 23. Схема механизма поворота

конвертера со стационарным одно-

сторонним приводом:

1 - корпус конвертора; 2 – опоры;

3 – стационарный тихоходный ре-

дуктор; 4 – стационарный быстро-

ходный редуктор; 5 – электродви-

гатель; 6 – зубчатая муфта

Рис. 24. Схема механизма поворота

конвертера с двухсторонним навесным

приводом:

2 - опор­ное кольцо; 3 - цапфа; 4 - зуб­чатое колесо; 5 - корпус навес­ного тихоходного редуктора; 6 - вал-шестерня; 7 - навесной быстроходный редуктор; 8 - элек­тродвигатель

Рис.24. Схема механизма поворота конвертора с двухсторонним частично навесным приводом:

1 - корпус конвертора; 2 - опоры; 3 - навесной тихо­ходный редуктор;

4 - стационарный быстроходный редуктор; 5 - электродвигатель

- навесной привод не требует специального массивного фундамента.

Описание лабораторной установки

Лабораторная установка (рис.26) кислородного конвертора состоит на собственно конвертора 1, закрепленного в опорном кольце 2. На опорном кольце жестко установлены цапфы 3, при помощи которых конвер­тор опирается на подшипники скольжения, установленные в опорах 4. В конвертор помещена мелкая щебенка, имитирующая жидкий металл. Поворот конвертора осуществляется электродвигателем б через червячный б и цилиндрический 7 редукторы. Исследование крутящих моментов произво­дится при помощи тензодатчиков 6, наклеенных на цапфе конвертора, сигнал от которых через усилитель передается на магнитоэлектрический осциллограф.

Рис.26. Схема лабораторной установки кислородного конвертора

Напряжение разбаланса моста (мост - электрическая схема соеди­нения тенэометрических датчиков) усиливается при помощи усилителя, а фиксация электрического сигнала, изменяющегося по величине в зави­симости от изменения величины, возникающего на цапфе конвертора кру­тящего момента, производится магнитоэлектрическим осциллографом.

Материальное обеспечение работы

1. Установка кислородного конвертора.

2. Домкрат.

3. Манометр.

4. Тензостанция.

5. Осциллограф.

6. Линейка.

Порядок выполнения работы

1. Изучить конструктивные особенности оборудования конвертора.

2. Измерить основные размеры корпуса конвертора с целью опре­деления массы порожнего конвертора:

где V_k - объём стенок корпуса;

γ -плотность стали.

3. Определить момент от веса порожнего конвертора для углов поворота 0- -180° через интервалы в 15° (определение произвести тео­ретически):

где h = 50 мм - расстояние от оси вращения до центра тяжести корпуса конвертора (центр тяжести расположен на верти­кальной оси конвертора);

α - угол поворота конвертора.

4. Определить момент от трения в опорах конвертора:

где G - вес груженого конвертора;

µ = 0,15 - коэффициент трения в опорах конвертора;

dy - диаметр цапфы конвертора.

5. Провести тарировку измерительной системы, построить тарировочный график.

6. Произвести поворот конвертора на углы 15, 30, 45, 60, 75, 90, 100°, зафиксировав на экране осциллографа соответствующие отклонения светового «зайчика».

7. При помощи тарировочного графика определить величину крутя­щего момента для соответствующих углов.

8. Построить график изменения суммарного момента в зависимости от угла поворота конвертора.

9. Путем вычитания из графика суммарного момента графиков момента от веса корпуса и графика момента трения в опорах конвертора построить график изменения крутящего момента на цапфе конвертора от веса "жидкого металла".

Обработка результатов эксперимента

1. Построить график зависимости [табл. 10],

где М_к - момент от веса корпуса конвертора;

φ - угол поворота конвертора.

Таблица 10

φ, град	0	15	30	45	60	75	90	100
hi, м	0,05	0,05	0,05	0,05	0,05	0,05	0,05	0,05
GK, H
MK, H·м

2. Построить тарировочный график. Данные внести в табл. 11.

Таблица 11

l, мм	0	15	30	45
n, мПа
P, H
L, м
М, H·м

3. Построить график суммарного давления на цапфе конвертора и график момента от веса "жидкого металла" в зависимости от угла пово­рота. Данные внести в табл. 12.

Таблица 12

φ, град	0	15	30	45	60	75	90	100
M, H·м
MK, H·м
MT, H·м

Содержание отчета

Отчет должен включать:

1. Цель работы.

2. Краткие теоретические сведения.

3. Описание лабораторной установки.

4. Результаты экспериментальных исследований крутящих моментов, действующих на цапфе конвертора.

5. Выводы по работе.

Правила техники безопасности при выполнении

Работы

1. Перед началом тарировки необходимо отключить рубильник, на распределительном щите вывесить табличку "Не включать – работают люди".

2. Запрещается поворачивать конвертор на угол, превышающий 100°.

3. Поворот конвертора необходимо осуществлять после разрешения на это преподавателя по команде бригадира группы.

Контрольные вопросы

1. В чем преимущества кислородно-конверторного способа полу­чения стали по сравнению с мартеновским?

2. Какова вместимость конверторов, находящихся в эксплуатации в СССР, в настоящее время?

3. Какие исходные материалы используются в кислородно-конвер­торной плавке?

4. В чем заключаются особенности схемы механизма повороти конвертора со стационарным приводом?

5. В чем заключаются особенности схемы механизма поворота кон­вертора с частично навесным приводом?

6. В чем заключаются особенности схемы механизма поворота кон­вертора с навесным приводом?

7. Какие преимущества навесных приводов механизма поворота кон­вертора в сравнении со стационарными?

8. Каков порядок проведения тарировки?

9. В чем заключаются особенности графического метода опреде­ления координат центра тяжести жидкого металла при повороте конвер­тора?

10. В чем заключаются особенности графоаналитического метода определения координат центра тяжести жидкого металла при повороте конвертора?

11. Какова кинематическая схема опор конвертора емкостью 400 м³.

12. Какова схема крепления опорного кольца к корпусу конвертора.

13. Как изменяются графики опрокидывающих моментов конвертора: суммарный опрокидывающий момент, момент от веса конвертора и трения в опорах?

14. Как определяют мощность привода механизма поворота конвер­тора?

15. Какова кинематическая схема механизма подачи кислородной фурмы?

Приложение

Элементы круга: длина дуги, стрелка, длина хорды

и площадь сегмента круга для радиуса

Центральный угол φ˚	Длина дуги l	Стрелка h	Длина хорды S	Площадь сегмента S
1 2 3 4 5 6 7 8 9	0,01750 0,03490 0,05240 0,06980 0,08730 0,10470 0,12220 0,13960 0,15710	0,00000 0,00020 0,00030 0,00060 0,00100 0,00140 0,00190 0,00240 0,00310	0,01755 0,03490 0,05240 0,06980 0,08720 0,10470 0,12210 0,13950 0,15690	0,00000 0,00000 0,00001 0,00003 0,00006 0,00010 0,00015 0,00023 0,00032
10	0,17450	0,00380	0,17430	0,00044
11 12 13 14 15 16 17 18 19	0,19200 0,20940 0,22690 0,24430 0,26180 0,27930 0,29670 0,31420 0,33160	0,00460 0,00550 0,00640 0,00750 0,00860 0,00970 0,01100 0,01230 0,01370	0,19170 0,20910 0,22640 0,24370 0,26110 0,27830 0,29560 0,31290 0,33010	0,00059 0,00076 0,00097 0,00121 0,00149 0,00181 0,00217 0,00257 0,00302
20	0,34910	0,02630	0,34730	0,00352
21 22 23 24 25 26 27 28 29	0,36650 0,38400 0,40140 0,41890 0,43630 0,45380 0,47120 0,48870 0,50610	0,01670 0,01840 0,02010 0,02190 0,02370 0,02560 0,02760 0,02970 0,03190	0,36450 0,38160 0,39870 0,41580 0,43290 0,44990 0,46690 0,48380 0,50080	0,00408 0,00468 0,00535 0,00607 0,00686 0,00771 0,00862 0,00961 0,01067
30	0,52360	0,03410	0,51760	0,01180
31 32 33 34 35 36 37 38 39	0,54110 0,55850 0,57600 0,59340 0,61090 0,62830 0,64580 0,66320 0,68070	0,03640 0,03870 0,04120 0,04370 0,04630 0,04890 0,05170 0,05450 0,05740	0,53450 0,55130 0,65800 0,58470 0,60140 0,61800 0,63460 0,65110 0,66760	0,01301 0,01429 0,01566 0,01711 0,01864 0,02027 0,02198 0,02378 0,02568

Продолжение приложения

Центральный угол φ˚	Длина дуги l	Стрелка h	Длина хорды S	Площадь сегмента S
40	0,69810	0,06030	0,68400	0,02767
41 42 43 44 45 46 47 48 49	0,71560 0,73300 0,75050 0,76790 0,78540 0,80290 0,82430 0,83780 0,85520	0,06330 0,06640 0,06960 0,07280 0,07610 0,07950 0,08290 0,08650 0,09000	0,70040 0,71670 0,73300 0,74920 0,76540 0,78150 0,79750 0,81350 0,82940	0,02976 0,03195 0,03425 0,03664 0,03915 0,04176 0,04448 0,04731 0,05025
50	0,87270	0,09370	0,84520	0,05331
51 52 53 54 55 56 57 58 59	0,89010 0,90760 0,92500 0,94250 0,95990 0,97740 0,99480 1,02970 1,02970	0,09740 0,10120 0,10510 0,10900 0,11300 0,11710 0,12120 0,12540 0,12960	0,86100 0,87670 0,89240 0,90800 0,92350 0,93390 0,95430 0,96960 0,98480	0,05649 0,05978 0,06319 0,06673 0,07039 0,07417 0,07808 0,08212 0,08629
60	1,04720	0,13400	1,0000	0,09059
61 62 63 64 65 66 67 68 69	1,06470 1,08210 1,09960 1,11700 1,13450 1,15190 1,16940 1,18680 1,20430	0,13840 0,14280 1,14740 0,15200 0,15660 0,16130 0,16610 0,17100 0,17590	1,01510 1,03010 1,04500 1,05980 1,07460 1,08930 1,10390 1,11840 1,13280	0,09502 0,09958 0,10428 0,10911 0,11408 0,11919 0,12443 0,12982 0,13535
70	1,22170	0,18080	1,14720	0,14102
71 72 73 74 75 76 77 78 79	1,23920 1,25660 1,27410 1,29150 1,30900 1,32650 1,34390 1,36140 1,37880	0,18590 0,19100 0,19610 0,20140 0,20660 0,21200 0,21740 0,22290 0,22840	1,16140 1,17560 1,18960 1,20360 1,21750 1,23130 1,24500 1,25860 1,27220	0,14683 0,15279 0,15889 0,16514 0,17154 0,17808 0,18447 0,19160 0,19859
80	1,39630	0,23400	1,28560	0,20573

Продолжение приложения

Центральный угол φ˚	Длина дуги l	Стрелка h	Длина хорды S	Площадь сегмента S
81 82 83 84 85 86 87 88 89	1,41370 1,43120 1,44860 1,46610 1,48350 1,50100 1,51840 1,53590 1,55330	0,23960 0,24530 0,25100 0,25690 0,26270 0,26860 0,27460 0,28070 0,28670	1,29890 1,31210 1,32520 1,33830 1,35120 1,36400 1,37670 1,38930 1,40180	0,21301 0,22045 0,22804 0,23578 0,24367 0,25171 0,25990 0,26825 0,27678
90	1,57080	0,29290	1,41420	0,28540
91 92 93 94 95 96 97 98 99	1,58820 1,60570 1,62320 1,64060 1,65800 1,67550 1,69300 1,71040 1,72790	0,29910 0,30530 0,31160 0,31800 0,32440 0,33090 0,33740 0,34390 0,35060	1,42650 1,43870 1,45070 1,46270 1,47460 1,48630 1,49790 1,50940 1,52080	0,29420 0,30316 0,31226 0,32152 0,33093 0,34050 0,35021 0,36008 0,37009
100	1,74530	0,35720	1,53210	0,38026
101 102 103 104 105 106 107 108 109	1,76280 1,78020 1,79770 1,81510 1,83260 1,85000 1,6750 1,88500 1,90240	0,36390 0,37070 0,37750 0,38430 0,39120 0,39820 0,40520 0,41220 0,41930	1,54320 1,55430 1,56520 1,57600 1,58670 1,59730 1,60770 1,61800 1,62820	0,39058 0,40104 0,41166 0,42242 0,43333 0,44439 0,45560 0,46695 0,47844
110	1,91990	0,46640	1,63830	0,49008
111 112 113 114 115 116 117 118 119	1,93730 1,95480 1,97220 1,98970 2,00710 2,02460 2,04200 0,05950 2,07690	0,43360 0,44080 0,44810 0,45540 0,46270 0,47010 0,47750 0,48500 0,49250	1,64830 1,65810 1,66780 1,67730 1,68680 1,69610 1,70530 1,71430 1,72330	0,50187 0,51379 0,52586 0,53807 0,55041 0,56289 0,57551 0,58827 0,60116
120	2,09440	0,50000	1,73210	0,61418

Продолжение приложения

Центральный угол φ˚	Длина дуги l	Стрелка h	Длина хорды S	Площадь сегмента S
121 122 123 124 125 126 127 128 129	2,11180 2,12930 2,14680 2,16420 2,18170 2,19910 2,21660 2,23400 2,25150	0,50760 0,51520 0,52280 0,53050 0,53830 0,54600 0,55380 0,56160 0,56950	1,74070 1,74920 1,75760 1,76590 1,77400 1,78200 1,8990 1,79760 1,80520	0,62734 0,64063 0,65404 0,66759 0,68125 0,69505 0,70897 0,72301 0,73716
130	2,26890	0,57740	1,81260	0,75144
131 132 133 134 135 136 137 138 139	2,28640 2,30380 2,32130 2,33870 2,35620 2,37360 2,39110 2,40860 2,42600	0,58530 0,59330 0,60130 0,60930 0,61730 0,62540 0,63350 0,64160 0,64930	1,81990 1,82710 1,83410 1,84100 1,84780 1,85440 1,86080 1,86720 1,87330	0,76584 0,78034 0,79497 0,80970 0,82454 0,83949 0,85455 0,86971 0,88497
140	2,44350	0,65800	1,87940	0,90034
141 142 143 144 145 146 147 148 149	2,46090 2,47840 2,49580 2,51330 2,53070 2,54820 2,56560 2,58310 2,60050	0,66620 0,67440 0,68270 0,69100 0,69930 0,70760 0,71600 0,72440 0,73280	1,88530 1,89100 1,89660 1,90210 1,90740 1,91260 1,91760 1,92250 1,92730	0,91580 0,93135 0,94700 0,96274 0,97858 0,99449 1,01050 1,02658 1,04275
150	2,61800	0,74120	1,93190	1,05900
151 152 153 154 155 156 157 158 159	2,63540 2,65290 2,67040 2,68780 2,70530 2,72270 2,74020 2,75760 2,77510	0,74960 0,75810 0,76660 0,77500 0,78360 0,79210 0,80060 0,80920 0,80780	1,93630 1,94060 1,94470 1,94870 1,95260 1,95630 1,95980 1,96330 1,96650	1,07532 1,09171 1,10818 1,12472 1,14132 1,15799 1,17472 1,19151 1,20835
160	2,79250	0,82640	1,96960	1,22525

Продолжение приложения

Центральный угол φ˚	Длина дуги l	Стрелка h	Длина хорды S	Площадь сегмента S
161 162 163 164 165 166 167 168 169	2,81000 2,82740 2,84490 2,86230 2,87980 2,89720 2,91470 2,93220 2,94960	0,83500 0,84360 0,85220 0,86080 0,86950 0,87810 0,88680 0,89550 0,90420	1,97260 1,97540 1,97800 1,98050 1,98290 1,95810 1,98710 1,98900 1,99080	1,24221 1,25921 1,27626 1,29335 1,31049 1,32766 1,34487 1,36212 1,37940
170	2,96710	0,91280	1,99240	1,39671
171 172 173 174 175 176 177 178 179	2,98450 3,00200 3,01940 3,03690 3,05430 3,07180 3,08920 3,10670 3,12410	0,92150 0,93020 0,93900 0,94770 0,95640 0,96510 0,97380 0,98250 0,99130	1,99380 1,99510 1,99630 1,99730 1,99810 1,99380 1,99930 1,99970 1,99999	1,41404 1,43140 1,44878 1,46617 1,48359 1,50101 1,51845 1,53589 1,55334
180	3,14160	1,00000	2,00000	1,57080

Примечание. Если d = 2r – диаметр окружности, то при принятых в таблице обозначениях:

1. длина дуги

2. стрелка

3. длина хорды

4. площадь сегмента

5. площадь сектора равна

Список рекомендуемой литературы

1. Машины и агрегаты металлургических заводов: T.I. Машины и агрегаты доменных цехов: Учеб. для вузов/ А.И.Целиков, П.И.Полухин, В.М.Гребеник и др. - М.: Металлургия, 1976. - 415 с.

2. Левин М.З., Седуш В.Я. Механическое оборудование доменных цехов. - Киев: Виша школа., 1978. - 220 с.

3. Ловчинский Э.В. Механическое оборудование фабрик для окускования железорудного сырья. - М.: Металлургия, 1977. - 255 с.

4. Шарапов В.А., Люленков В.И. Исследование механизма кантова­ния вагоноопрокидывателя башенного типа // Изв. вузов. Черная метал­лургия. - 1969. - №10. - С. 179-182.

5. Исследование работы скипового подъемника доменной печи объемом 2700 м³ /Е.А. Казаков, В.Н.Кривобокое, В.П.Афошкин и др.//Бюл. ин-та Черметинформация. - 1970. - № 7. - С. 35-36.

6. Сторожив Д.А., Тилкин М.А., Гребеник В.М. Изготовление и эксплуатация загрузочных устройств доменных печей. - М.: Металлур­гия, 1973. - 319 с.

7. Шумилов К.А., Скрыпченко Д.А. Автоматизация разливки чугуна в доменных цехах. - Киев: Техн1ка, 1965. - 107 с.

8. Машины и агрегаты металлургических заводов. Т.2. Машины и агрегаты сталеплавильных цехов: Учеб. для вузов /А.И.Целиков, П.И. Нолухин, В.М. Гребеник и др. - М.: Металлургия, 1978. - 328 с.

СОДЕРЖАНИЕ

Стр.

Правила выполнения лабораторных работ………………………………….. 4

Правила техники безопасности………………………………………………..4

Общие указания к оформлению отчета……………………………………….5

Лабораторная работа 1. Изучение работы роторного вагоноопрокидывания, исследование энергосиловых параметров привода кантования ротора..................5

Лабораторная работа 2. Исследование крутящих моментов на валу. Двигателя механизма кантования люльки башенного вагоноопрокидывателя……………..14

Лабораторная работа 3. Исследование физико-механических свойств шихтовых материалов…………………………………………………………….21

Лабораторная работа 4. Исследование усилий в канатах и статического Момента на барабане скиповой лебедки………………………………………....28

Лабораторная работа 5. Исследование статического момента сопротив­ления вращению воронки распределителя шихты и усилий, действующих на штанги конусов…………………..………………………………………………………....37

Лабораторная работа 6. Исследование опрокидывающих моментов чугуновозного ковша и усилий в канатах кантовальной лебедки……………….43

Лабораторная работа 7. Изучение работы механизма поворота конвер­тора и исследование крутящего момента при повороте конвертора………………….56

Приложение …………………………………....64

Список рекомендуемой литературы …………………………………....70

МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ

к лабораторным работам по дисциплине

«Механическое оборудование заводов черной металлургии»

Раздел «Оборудование доменных и сталеплавильных цехов»

(для студентов специальности 8.090218)

Составитель Михаил Владимирович Федоринов

Под. В печать Формат 60×84 1/16

Ризогр. печать. Усл. печ. л.4,1

Тираж 25 экз. Зак. № 277

ДГМА, 84313, г. Краматорск, ул. Шкадинова, 72