Отчет по работе в обязательном порядке предъявляется преподавателю перед началом очередного занятия (в противном случае студенты к занятиям не допускаются)

• Название: Отчет по работе в обязательном порядке предъявляется преподавателю перед началом очередного занятия (в противном случае студенты к занятиям не допускаются)
• Анкор: na_russkom_Metodichka_MOZ.doc
• Дата: 16.08.2018
• Размер: 1.37 Mb.
• Имя файла: na_russkom_Metodichka_MOZ.doc
• Тип: Отчет; #23068
• страница: 3 из 4

Лабораторная работа 4
Исследование статического момента сопротивления вращению воронки распределителя шихты и усилий, действующих на штанги конусов
Цель работы – ознакомиться с конструкцией и принципом работы оборудования колошникового устройства. Исследовать статический момент сопротивления вращению воронки распределителя шихты.
Общие указания
Назначение колошникового устройства доменной печи

Колошниковое устройство доменной печи предназначено для приема шихтовых материалов, подаваемых на колошник доменным подъёмником, их загрузки и распределения на колошнике, измерения уровня и профиля шихты, а также отвода доменного газа из печи.

В состав колошникового устройства входят: загрузочное устрой­ство, измерители уровня шихты, газоотводы с клапанами, грузоподъём­ное оборудование для монтажа и ремонта механизмов и устройств.
Загрузочное устройство доменное печи
Одним из важнейших элементов колошникового устройства считает­ся загрузочное устройство, которое предназначено для загрузки и правильного распределения в доменной печи шихтовых материалов [6].

Загрузочные устройстве доменных печей работают в тяжелых ус­ловиях, подвергаясь ударам кусков шихты, истиранию потоками материалов и запыленных газов, а также воздействию высокой температуры. Вместе с тем загрузочное устройство должно обеспечить непрерывную работу доменной печи в течение длительного времени.

В состав типового загрузочного устройства (рис.12) входят при­емная воронка 1, распределитель шихты, состоящий из корпуса 2, во­ронки малого конуса 3 и малого конуса 4, засыпной аппарат, состоящий из чаши 5 с большим конусом 6. Управление конусами осуществляется при помощи балансирного устройства с электроприводом. Уравнительные клапаны 7, предназначенные для уравнивания давления газа в межконусном пространстве с давлением тягча в печи при опускании большого конуса и для уравнивания давления в межконусном



Рис.14. Схема типового загрузочного устройства доменной печи
пространстве с дав­лением газа в печи при опускании малого конуса между вращающимися конусом распределителя шихты 2 и неподвижным корпусом газового лат зоря в установлены уплотнители 9.

Уровень шихты измеряется зондами 10, которые посредством цепей связаны с барабанами зондовых лебедок II.
Описание лабораторной установки
Модель вращающегося распределителя шихты доменной печи выполнена в 1/10 натуральной величины. Принципиальная схема распределителя показана на рис.15.



Рис.15. Кинематическая схема вращающегося распределителя шихты
Типовой распределитель шихты состоит из верхней вращающейся во­ронки 1, соединенной с воронкой малого конуса 2 и вращающимся корпу­сом 4 при помощи болтового соединения 3; опорного кольца 5; сальни­кового сухого уплотнения 6; опорных роликов 7; конического редукто­ра 8; малого конуса 9 со штангой 10, закрепленной при помощи упор­ного подшипника в подвижной (в вертикальной плоскости) обойме II; зонта 13 и привода вращения распределителя 12.
Материальное обеспечение работы

1. 
   Установка колошникового устройства..
   
2. 
   Штангенциркуль.
   
3. 
   Кронциркуль.
   
4. 
   Рулетка.
   
5. 
   Амперметр.
   

6. Весы.
Порядок выполнения работы

1. 
   Изучить работу загрузочного устройства.
   
2. 
   Загрузить в воронку малого конуса взвешенную порцию шихтовых материалов и определить натяжение в штанге малого конуса (вес мало­го конуса со штангой 300 Н).
   
3. 
   Определить момент сопротивления вращению конуса распреде­лителя шихты. При этом необходимо измерить напряжение и ток в цепи электродвигателя привода распределителя;
   

где I - сила тока, измеряется в одной фазе в амперах, А;

U - напряжение, измеряется в вольтах, В ;

i - передаточное отношение передач, соединяющих вал электродвигателя с корпусом распределителя шихты;

η - коэффициент полезного действия привода распределителя шихты;

ω - угловая скорость корпуса распределителя.

Данные эксперимента занести в табл. 5.

4. При закрытом большом конусе произвести 4 подъёма и опускания малого конуса, сгружая материалы на поверхность большого конуса.

5. Замерить диаметры опорного ролика, роликового хода (опорно­го кольца) и воронки.

6. Произвести необходимые вычисления для аналитического опре­деления статического момента сопротивления вращению распределителя шихты. (Данные измерений внести в табл. 6).

Статический момент сопротивления вращению распределителя [l]

М₁ - момент сопротивления на опорных роликах,

N- давление на опорные ролики;

D₁ - диаметр роликовой дорожки опорного кольца;

µ - коэффициент трения в подшипниках роликов, µ= 0,1;

K- коэффициент трения качения, K= 1 мм;

D_X.P – диаметр ролика;

М₂­ - момент сопротивления от трения в упорном подшипнике штанги малого конуса,

Т - натяжение в штанге малого конуса;

f₂ - коэффициент трения в упорном подшипнике скольжения, f₂ = 0,12;

D₂ - диаметр упорного подшипника, D= 60 мм;

М₃­ - момент сопротивления от трения в уплотнении воронки.

ρ - давление в сальниковых уплотнениях, ρ = 0,3МПа;

D₃ - наружный диаметр корпуса распределителя;

h - высота уплотнения;

µ - коэффициент трения в уплотнениях, µ =0,2.

Таблица 5

№ п/п	Сила тока, А	Напряже-ние, В	η	i	Мощность на валу электро-двигателя, Вт	Момент сопро-тивления вра-щению корпуса, Н·м
1 2 3

Таблица 6

D1, мм	DX.P, мм	D3, мм	h, мм	Т, Н	N, H

Примечание: Вес корпуса распределителя с воронкой малого ко­нуса равен 5ОО Н.
Содержание отчета
Отчет должен включать:

1. 
   Цель работы.
   
2. 
   Краткие теоретические сведения
   
3. 
   Описание лабораторной установки.
   
4. 
   Результаты экспериментальных и теоретических исследований момента сопротивления вращению корпуса распределителя шихты.
   

б. Выводы по работе.
Правила техники безопасности при выполнении работы

1. 
   Привод вращения распределителя, устройство для управления конусами, а также привод скиповой лебедки разрешается включать только с разрешения преподавателя.
   
2. 
   Измерение геометрических параметров распределителя шихты производить при отключенном рубильнике. При этом на распределитель­ ном щите необходимо вывесить указатель "Не включать, работают люди" .
   

3.Загрузку скипов производить при отключенном приводе скипо­вой лебедки.

4. Одновременная работа приводов механизма управления конусами и привода вращения корпуса распределителя не допускается.
Контрольные вопросы

1. 
   Каково назначение колошникового устройства доменной печи?
   
2. 
   Какое оборудование входит в состав колошникового устройства'?
   

1. 
   В чем заключаются конструктивные особенности типового двухконусного загрузочного устройства?
   
2. 
   Какова схема типового распределителя шихты с вращающейся воронкой?
   

3. 
   В чем заключается назначение загрузочного устройства?
   
4. 
   В чем заключается назначение распределителя шихты?
   

3. 
   Какова схема загрузочного устройства доменной печи № 9 Кри­ворожского металлургического комбината?
   

8. Чему равен момент сопротивления вращению распределителя от трения в сальниковом уплотнении?

9. Чему равен момент сопротивления вращении распределителя от трения в опорных роликах?

10. 
    Чему равен момент сопротивления вращению распределителя от трения в упорном подшипнике штанги малого конуса?
    
11. 
    Каково назначение засыпного аппарата загрузочного устройств?
    
12. 
    Какие факторы влияют на износ основных элементов конструк­ции засыпного устройства?
    
13. 
    Какова кинематическая схема типового балансирного электрического привода конусов?
    
14. 
    Какова кинематическая схема электрической лебедки управ­ления конусами?
    

Лабораторная работа 6
Исследование опрокидывающих моментов чугуновозного ковша и усилий в канатах кантовальной лебедки
Цель работы - изучить конструкцию и работу кантовального устройства у разливочной машины. Определить усилия в канатах кантовальной лебедки и опрокидывающие мо­менты при повороте чугуновозного ковша экспери­ментальным и теоретическим способами.
Общие указания
Разливочные машины предназначены для разливки чугуна из чугуновозов с грушевидными ковшами вместимостью 80 и 140 т (рис.16).

Рис.16. Схема разливочной машины
Перед разливкой чугуновоз устанавливают против стенда 5 таким образом, чтобы его поперечная ось совпадала с продольной осью лент разливочной машины. Посредством кантовального устройства 4 произво­дят захват чугуновозного ковша 2 крюком 3. Ковш вначале кантуют во­круг цапфы ковша на лафете 1, а затем при соприкосновении его ляп с осями разливочного стенда 5 - относительно этих осей до полного слива чугуна.

Жидкий чугун из ковша попадает на футерованный разливочный же­лоб 6, оканчивающийся двумя сливными носками, которые направляют струи чугуна в движущиеся наклонно (снизу вверх) изложницы конвейе­ров 7. В верхней разгрузочной части конвейеров на барабане 8 проис­ходит опрокидывание изложниц и затвердевший чугун в виде чушек вы­валивается из них и по желобам 9 направляется в металлические желез­нодорожные платформы 10 [I].
Требования, предъявляемые к устройствам для

кантования чугуновозных ковшей
1. В процессе разливки чугуна изложниц разливочной машины дви­жутся с постоянной скоростью. При постоянной скорости кантования ковша количество сливаемого из него металла в единицу времени непо­стоянно и зависит от изменения площади "зеркала" металла в ковше (рис.17).


Рис.17. Диаграмма усилий на крюке квантовой лебедки
Из указанного следует первое требование - механизм кантования должен обеспечить возможность регулирования скорости кантования ков­ша в зависимости от угла поворота, то есть в начале и в конце разлив­ки кантование для равномерного слива чугуна из ковша должно про­исходить быстрее, чем в середине операции разливки [7] .

2. 
   С целью сокращения цикла разливки скорость обратного канто­вания порожнего ковша должна значительно (в 10-15 раз) превышать ско­рость кантования ковша с металлом.
   
3. 
   Канаты кантовального устройства в процессе опрокидывания ков­ша должны незначительно отклоняться от верnикали [I].
   
4. 
   Должна быть предусмотрена возможность автоматизации управле­ния работой механизма кантования.
   

Описание лабораторной установки
Лабораторная установка (рис.18) состоит из чугуновозного ков­ша 1, лафета чугуновоза 2, стенда у разливочной машины 3, тележки 4 с расположенными на ней блоками грузового полиспаста 5 и блоками ре­гулировочного полиспаста 14, 15. Канаты грузового полиспаста б овива­ют блоки верхней Ь и нижней 7 подвесок, проходят через направляющие блоки и навиваются на барабан, приводимый в движение через редуктор 9 и ременную передачу 10 от электродвигателя 11.

Канат регулировочного полиспаста 13 овивает блоки 12, 14, 15 и жестко крепится свободными концами к динамометру 16.
Материальное обеспечение работы.

1. 
   Установка кантовальной лебедки.
   
2. 
   Динамометр.
   
3. 
   Металлическая дробь, 30 кг.
   
4. 
   Штангенциркуль.
   

Порядок выполнения работы

1. 
   Ковш установить на лафет чугуновоза и загрузить металличес­кой дробью.
   
2. 
   При помощи динамометра соединить захватное устройство ковша с крюком кантовальной лебедки.
   
3. 
   Кантовальной лебедкой поворачивать ковш, останавливая его в заданных
   

Рис.18. Схема кантовального устройства у разливочной машины
положениях через интервалы 10°. В каждом положении ковша по показаниям динамометра записывать величину усилий на крюке канто­вальной лебедки и получить ступенчатую диаграмму нагрузок (см.рис.17) Исследование производить для двух случаев кантования ковша: на лафе­те чугуновоза и на стенде у разливочной машины.

4. 
   Определить величины усилий на крюке в каждом положении ковша.
   

4. 
   Определить для каждого положения ковша экспериментальное зна­чение опрокидывающих моментов из условия:
   

где G- - масса ковша с металлом;

Р- усилие на крюке;

h_G, h_p – плечи соответствующих сил.

6. Определить для каждого положения ковша величину момента на барабане кантовальной лебедки:

где - усилие в канате на барабане лебедки;

Р – усилие на кроке кантовальной лебедки;

D – диаметр барабана;

η – коэффициент полезного действия блоков, η = 0,96;

m – кратность полиспаста, m = 3.

7. Построить график изменения момента на барабане кантовальной лебедки в зависимости от угла поворота ковша М_б = f(I), воспользовавшись данными табл. 7.
Таблица 7

Мб = f(φi),	Положение ковша
	0	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10
Угол поворота ковша, φi… ˚
Усилие на крюке, Н
Усилие в канатах на барабане, Н
Момент на барабане, Н·м
Опрокидывающий момент, Н·м

8. Определить величину опрокидывающих моментов аналитически.

Найти центр тяжести металла для двух заданных положений ковша с углами наклона φ₁ = 15° и φ₂ = 50°.

Полный объём металла разбиваем горизонтальными сечениями на эле­ментарные объёмы 1,2,3,...,n, которые заменяем обычными или сегмент ними цилиндрами. Для каждой элементарной замещающей фигуры находим объем, массу и координаты центре тяжести (рис.19).

При смычном цилиндре:

объем
масса

Рис.19. К нахождению центра тяжести жидкого металла в ковше
координаты центра тяжести:


где D_i - диаметр замещающей фигуры;

δ_i - высота элементарного слоя жидкости;

γ - плотность жидкого металла.
При сегментном цилиндре:
объем
масса
где F_i– площадь основания сегментного цилиндра.

Величину F_i определяем по табл. 8. Стрелка сегмента с центральным углом

θ ≤180° (рис.20, а) равна h_i/R_i. Величины стрелок и радиусы сегментных цилиндров определяем по чертежу (см. рис. 19). По табл. 8 находим f_i- площадь сегмента для ра­диуса r = 1.

Тогда


Так как таблица составлена только для сегментов с центральным углом θ≤180°, то при углах θ > 180° по таблицам определяется относительная площадь дополнительного сегмента f_iпри относитель­ной стрелке



Рис.20. К определению параметров цилиндрического сегментa:

а - при θ < 180°; б - при θ > 180°

Таблица 8

Центральный угол	10˚	20˚	30˚	40˚	50˚	60˚	70˚	80˚	90˚
Относительная стрелка h = hi / Ri	0,0038	0,0152	0,0341	0,0603	0,0937	0,1340	0,1808	0,2340	0,2929
Относительная площадь сегмента fi для радиуса r = 1	0,0003	0,0030	0,0118	0,0277	0,0533	0,0906	0,1454	0,1986	0,2854
Относительная длина хорды bi	0,1743	0,3473	0,5176	0,8840	0,8452	1,0000	1,1472	1,2856	1,4142

Окончание табл. 8

Центральный угол	100˚	110˚	120˚	130˚	140˚	150˚	160˚	170˚	180˚
Относительная стрелка h = hi / Ri	0,3572	0,4264	0,5000	0,5774	0,6580	0,7412	0,8264	0,9168	1,0000
Относительная площадь сегмента fi для радиуса r = 1	0,3803	0,4901	0,6142	0,7514	0,9003	1,0590	1,2253	1,3794	1,5708
Относительная длина хорды bi	1,5321	1,6385	1,7321	1,8126	1,8790	1,9319	1,4696	1,9924	2,0000

Примечание. Для углов с точностью до 1˚ геометрические параметры сегмента находим по таблицам

справочника [4].

Площадь сегмента в этом случае составит:



По таблицам, в зависимости от величины относительной стрелки, находим относительную длину хорды в_i. Координаты центра тяжести цилиндрического сегмента будут (при θ < 180˚):

В случае, если θ > 180˚ и относительная стрелка больше единицы, то находим относительную хорду в´_i дополнительного сегмента (см.рис.20, б) и координату х_i­ вычисляем по формуле:

Координату у_i определяем по формуле та же, как и в предыдущем случае.

Результаты вычислений сводим в табл. 9.

Таблица 9

Номер фигуры	Объем Vi, см3	Масса Qi, кг	Абсциосы xi, см	Ординаты yi, см
1 2 … N

Координаты центра тяжести жидкости составят:

Масса жидкого металла в ковше для рассматриваемого положения

Центр тяжести порожнего ковша имеет координаты х_к = 0, у_к = 18 мм.

Тогда координаты общего центра тяжести ковша с жидкостью будут:

где G_k = 14,5 кг – масса порожнего ковша.

4. 
   Построить два положения ковша с жидкостью (рис.21) при его кантовании на лафете (φ = 15˚) и на стенде у разливочной машины (φ = 50˚).
   

Рис.21. Расчетная схема кантовального устройства:

а - опрокидывание ковша относительно стойки лафета;

б - опрокидывание ковша относительно оси кантовального стенда

При этом удобно пользоваться предварительно изготовленным в масштабе шаблоном. Размеры для его построения приведены на рис. 21.


Рис. 22. Основные размеры модели чугуновозного ковша

5. 
   Определить опрокидывающие моменты для двух положений ковша (см.рис .21):
   

где - диаметр опорной цапфы ковша или цапфы стенда, мм;

µ - коэффициент трения между опорными цапфами ковша или между лапами ковша и цапфами стенда, µ = 0,15;

l- плечо силы от веса ковша с жидкостью, мм.

Величину плеча определяем по чертежу (см.рис.19).

II. Найти .почетные усилия P_i, действующие на крюк, кантовального устройства, и натяжение каната S_бна барабане лебедки:


где m - кратность полиспаста, т= 3.

10. 
    Вычислить относительную разность между опытными и расчетны­ми данными:
    

где - расчетное значение момента;

- экспериментальное значение момента.
Содержание отчета
Отчет должен включать:

1. 
   Цель работы.
   
2. 
   Краткие теоретические сведения.
   
3. 
   Описание лабораторной установки.
   
4. 
   Результаты экспериментальных исследований и аналитических
   расчетов положения центра тяжести ковша, опрокидывающих моментов и
   усилий в канатах.
   
5. 
   Сравнение расчетных и экспериментальных данных.
   
6. 
   Выводы по работе.
   

Правила техники безопасности при выполнении работы

1. 
   Привод кантовальной лебедки разрешается включать только и
   разрешения преподавателя.
   
2. 
   При проведении экспериментального исследования отключить ру­бильник, на распределительном щите вывесить трафарет "Не включать - работают люди".
   
3. 
   Кантование ковша осуществлять путем вращения шкива клиноременной передачи при отключенном рубильнике.
   

Контрольные вопросы

1. 
   Каково назначение разливочных машин?
   
2. 
   Какова схема разливочной машины?
   
3. 
   Какие требования предъявляют к устройствам для кантования чугуновозных ковшей?
   
4. 
   Какова схема кантовального устройства разливочной машины
   конструкции УЗТМ (привод с дифференциальным редуктором)?
   
5. 
   Какова схема кантовальной лебедки со вспомогательной полиспастной тележкой?
   
6. 
   Каков порядок проведения эксперимента по определению опро­кидывающих моментов чугуновозного ковша?
   
7. 
   Каков график изменения скорости кантования ковша?
   
8. 
   Как определяется центр тяжести жидкого металла (аналитичес­кий метод)?
   
9. 
   Как определяется центр тяжести жидкого металла (графический метод)?
   
10. 
    Как определить центр тяжести сегментного цилиндра?
    
11. 
    Как определить усилие на крюке кантовальной лебедки, если известна масса ковша с металлом G , h - плечо приложения силы и плечо приложения усилия на крюке кантовального устройства h_i?
    
12. 
    Как определить усилие в канатах, наматываемых на барабан, при известном усилии на крюке и при известной кратности полиспаста?
    
13. 
    Как определить кратность полиспаста?