Исследование силовых параметров механизма наклона дуговой электропечи

 

Цель работы: ознакомиться с устройством электропечи и научиться рассчитывать мощности электродвигателя механизма наклона печи.

Оборудование: лабораторная установка «Электропечь», измерительные приборы.

Конструкция электропечи

Конструкция печи представлена на рисунке 1. Корпус печи 1 установлен на люльке 2, опирающейся своими сегментами 3 на фундаментные балки 4. В корпусе печи для слива металла предусмотрен носок 6. Для предупреждения проскальзывания люльки на опорных поверхностях сегментов в шахматном порядке закреплены шипы, а в фундаментных балках высверлены соответствующие отверстия.

Механизм наклона печи включает в себя привод, состоящий из двигателя 5, муфты 9, редуктора 10. На конце тихоходного вала насажена реечная шестерня 11, которая соединена с рейкой 7 при помощи качающей обоймы 8.

Принцип работы.

Входной вал редуктора через муфту получает вращающий момент от электродвигателя. Тихоходный вал редуктора передает вращение реечной шестерне, которая входит в зацепление с зубчатой рейкой. Так как рейка шарнирно закреплена к люльке печи, то при перемещении рейки печь опрокидывается, тем самым сливая жидкий металл через носок в сталеразливочный ковш.

электродвигатель мощность опрокидывающий усилие

Рисунок 1 - Механизм наклона печи

 

Методика расчета по Целикову

Основой правильного расчета механизма наклона является точное определение общих координат центра тяжести электропечи x, y. Для определения находим координаты центров тяжести отдельных узлов и элементов печи: цилиндрической и нижней частей кожуха с футеровкой, сливного носка и других элементов.

 

Рисунок 2 - Расчетная схема к определению опрокидывающего момента

На основании размеров и веса отдельных деталей и механизмов определяют их центры тяжести и координаты, а затем находят координату  для общего веса печи :

 

 

вес отдельных деталей печи,

 

 

где масса отдельных деталей, кг;

 

 

плотность деталей, принимаем для стали ;

объем деталей, .

 

 

Угол наклона радиус вектора к оси печи для начального положения печи . Угол наклона радиус-вектора к вертикали при повороте печи на угол  будет .

 

Опрокидывающий момент от веса печи

 

 

Момент от сил трения качения вследствие упругого сжатия опорных сегментов печи определим по формуле:

 

 

где вес металла в печи, 0;

плечо деформации,

 

 

где нагрузка, приходящаяся на единицу длины образующей сегмента, Н/м;

диаметр сегмента, 0,8 м;

модуль упругости материала,

Величина определяется как

 

 

суммарная длина образующих двух опорных сегментов, .

Полный опрокидывающий момент

 

 

Для определения усилия , действующего на рейки, необходимо найти плечо действия этой силы s. Направление рейки определяется прямой линией, проходящей через точки M и N. Тогда N вместе с люлькой совершает вращательные и поступательные движения и ее координаты устанавливаются параметрическими уравнениями удлиненной циклоиды, которые в общем виде запишутся как:

 

 

где угол поворота образующего круга циклоиды при его качении по прямой без скольжения.

 

 

где радиус опорного сегмента люльки,  =0,8 м; угол наклона линии NO к оси печи; угол поворота печи; расстояние от центра люльки до шарнира рейки N,  м.

 

 

Уравнение прямой, проходящей через две точки M и N

 

Вводим обозначения

 

  ;

 

Получим уравнение прямой в общем виде

 

 

Плечо S найдем как отрезок перпендикуляра, опущенного из точки С на ось рейки

 

 

Координаты точки :

 

Подставляя значения B , C, и в формулу, получим для рассматриваемого случая

 

 

Усилие на рейки от действия опрокидывающего момента

 

Полное усилие на рейки

 

 

Крутящий момент на оси одной реечной шестерни

 

 

Мощность двигателя

 

 

Вывод: в результате выполнения лабораторной работы было установлено, что усилие в рейках полностью зависит от точного определения общих координат центра тяжести электропечи.