Исследование силовых параметров механизма наклона дуговой электропечи

Исследование силовых параметров механизма наклона дуговой электропечи

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

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

Подставляя значения B, C, ив 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.