1 Цель работы

Научится рассчитывать механизмы напольной завалочной машины . Рассчитать механизм напольной завалочной машины по варианту.

2 Средства обучения

 лекции и методические указания по изучаемой теме;

 калькулятор;

 линейка;

 ГОСТ 2.105-95.

3 Теоретическое обоснование

РАСЧЕТ ХОБОТА НАПОЛЬНОЙ ЗАВАЛОЧНОЙ МАШИНЫ НА

ПРОЧНОСТЬ

Напольные завалочные машины применяются для загрузки шихты в мартеновскую печь.

Рисунок 1-Расчетная схема хобота

Хобот проверяют в опасном сечении 1-1

Горизонтальная плоскость

1. Определяем максимальный изгибающий момент от приложенных к хоботу вертикальных сил М_МАХ, Н*м:

М_МАХ=Q*l+G*a, (1)

где Q – масса груженой мульды, т;

l – расстояние от центра тяжести груженой мульды до опасного сечения, м;

а- расстояние от центра тяжести хобота до опасного сечения, м;

М_МАХ=

2 Определяем момент сопротивления опасного сечения хобота W_X, Н/м²:

W_X=0,1 , (2)

где Д – наружный диаметр опасного сечения хобота, м;

D – внутренний диаметр опасного сечения хобота, м;

W_X=

3 Определяем напряжение в опасном сечении хобота σ_{ИЗГ ,} МПа:

σ_ИЗГ= ≤[σ_ИЗГ], (3)

где [σ_ИЗГ] – допускаемое напряжение (см. данные).

σ_ИЗГ=

Вертикальная плоскость

1. Определяем толкающее усилие при толкании состава тележек с мульдами Т, Н

T=Q_CΣW, (4)

где Q_C – масса состава с тележками, нагруженными четырьмя мульдами с шихтой, т;

ΣW – вес состава (представляет собой сумму всех сопротивлений, возникающих при передвижении состава) , Н/т

T=

ΣW=α(W₀+W₁)+W₂+W_3, (5)

где α – коэффициент, учитывающий сопротивление при трогании состава, α=1,5;

W0 – удельное сопротивление движению в килограммах на тонну передвигаемого груза, Н/т;

W₁ – сопротивление при движении по кривой, Н/т;

W₂ – сопротивление движению состава при подъеме на уклон Н/т, для завалочной машины W₂=0

W₃ – добавочное сопротивление от инерционных сил, Н/т.

ΣW=

2. Подсчитаем для средних значений сумму всех сопротивлений при передвижении состава для типового мартеновского цеха, оборудованного завалочными машинами УЗТМ.

Подставляем значения

W₀=1,5 ;W₁= ;W₃= . (6)

где R- радиус кривизны, м.

W₀=

W₁=

W₃=

Сопротивление инерции W_3, Н/м²

W₃= , (7)

где ν – скорость, м/с;

t – время разбега двигателя, с;

g – ускорение свободного падения, g=9,81 м/с₂

3. Определяем напряжение в опасном сечении σ_ИЗГ, МПа

W₃=

σ_{ИЗГ= ≤} [σ_ИЗГ], (8)

где Т – толкающее усилие, Н;

l – расстояние до опасного сечения хобота, м;

W_X – момент сопротивления опасного сечения, Н/т;

[σ_ИЗГ] – допускаемое напряжение изгиба, МПа

σ_ИЗГ=

РАСЧЕТ МОЩНОСТИ ДВИГАТЕЛЯ МЕХАНИЗМА ВРАЩЕНИЯ ХОБОТА НАПОЛЬНОЙ ЗАВАЛОЧНОЙ МАШИНЫ

1. Определим реакцию опор мундштука (если не дано)

Рисунок 2 – Расчётная схема механизма вращения хобота

ΣM_Б=0:-G_зкa-G_Мb++R_Al-G_Xc-Qd+G_стl=0, (9)

R_А=

ΣY=0; R_B=ΣF-R_A

F_A=μR_A , F_B=μR_B

R_А=

R_B=

F_A=

F_B=

2. Определяем момент сопротивления от сил вращения в подшипниках M₁, Нм

M₁=F_Ar₁+F_B=μR_Ar₁+μR_B, (10)

где r₁,r₂ - радиусы цапф, м;

Μ – коэффициент трения, μ=0,01

M₁=

3. Кроме сил сопротивления в подшипниках необходимо преодолеть момент, возникающий при кантовании мульды в печи, и момент от инерционных сил (условий).

4. Находим силу трения мульды о шихту F, Н

F=μ₁*K*Q, (11)

где К – коэффициент, учитывающий какая часть мульды с грузом давит на шихту, К=1/4 – 1/2;

μ₁ – коэффициент трения мульды о шихту, μ₁=0,3;

Q – масса мульды с шихтой, т.

F=

5. Момент кантования слитка М₂, Нм

М₂=F*R, (12)

М₂=

где R – расстояние от оси вращения до дна мульды, м.

6. Сопротивлении от сил инерции учитывается моментом M₃ , Нм

M₃=НУ, (13)

где – Y момент инерции, нм с²

E – угловое ускорение, с^-2

M₃=

, (14)

где n – число оборотов хобота в минуту;

t – время разгона двигателя, с.

7 Находим суммарный момент сопротивления М, Нм

М=а(М₁+М₂)+М_3, (15)

где а – коэффициент, учитывающий добавочное сопротивление,

а=1,3 – 1,4

М=

8. Находим мощность электродвигателя, Вт (кВт)

, , (16)

где - η_МЕХ – к.п.д. привода.

Примечание

Момент инерции вращающихся масс Y, Нмс²

Y=Y_X+Y_ММ+Y_М, (17)

где Y_X – момент инерции хобота, Нмс²

Y_ММ – момент инерции мундштука, Нмс²

Y_М - момент инерции мульды, Нмс²

Момент инерции хобота

Y_X =mR²_X ; m= ; Y_X = R²_X, (18)

Y_X =

m =

Момент инерции мундштука

Y_ММ = , (19)

Y_ММ =

Момент инерции мульды (считая ее параллелепипедом)

Y_М= , (20)

где d² – диагональ прямоугольника, м

d²=h²+b^2, (21)

где h² – высота прямоугольника, м;

b² - ширина прямоугольника, м.

d²=

Y_М=

РАСЧЕТ МОЩНОСТИ ДВИГАТЕЛЯ ПЕРЕДВИЖЕНИЯ ТЕЛЕЖКИ

НАПОЛЬНОЙ ЗАВАЛЬЧНОЙ МАШИНЫ

1 Определяем давление на ходовые колеса (если не дано).

2. Составляем сумму моментов относительно точки В

Рисунок 3-Схема механизма передвижения тележки

ΣМ_В=0; 2R_Ab-ΣGa-G_T0=0; , (22)

ΣY=0; R_B=0,5(ΣG+G_T-2R_A) . (23)

где G_T- масса тележки, т;

G_X – масса хобота, т;

R_B ,R_A – силы давления на ходовые колеса, Н.

R_B=

2. Определяем момент сопротивления движению тележки при установившемся движении, Н*м.

М₁=α(2R_А +2R_В)(μr+f) . (24)

где α – коэффициент, учитывающий трение в ребордах,

α=2 – 2,5;

μ – коэффициент трения в роликовых подшипниках,

μ=0,015 – 0,02 ;

f – коэффициент трения качения, f=0,08

М₁=

2. Сила сопротивления движению тележки, н

, (25)

где R – радиус колеса, м.

2. Определяем усилие от сопротивления при вводе мульд в печь, Н

Z^||=μKQ, (26)

где Q – масса груженой мульды, т;

К – коэффициент, учитывающий какая часть груза воспринимается шихтой.

Z^||=

2. Определяем сопротивление от инерционных усилий при трогании тележки с места Z^|||| , Н

Z^||||= , (27)

где G – масса тележки с грузом, т;

ν – скорость, м/с;

t – время, с;

g – ускорение силы тяжести, м/с².

Z^||||=

2. Определяем суммарное сопротивление Z , Н

Z=Z^|+Z^||+Z^||||, (28)

Z=

2. определяем мощность электродвигателя Р,кВт

, (29)

где η_МЕХ– к.п.д. механизма.