Рисунок 1 – Манипулятор для отсечки конвертерного шлака в исходном (а), промежуточном (б) и конечном (в) положениях
Автор:Степанов В. В.
Изучение возможности применения манипуляторов в условиях кислородно-конвертерных цехов металлургических комбинатов Украины, построенных более 30 лет назад, показало, что на рабочих площадках перед конвертерами в большинстве случаев предполагается резервирование свободного места для машин, осуществляющих торкретирование футеровки плавильного агрегата или ее ломку в случае достижения предельного износа. Поэтому механическая система манипулятора должна обеспечивать его расположение относительно кислородного конвертера, при котором бы он не создавал помех работе вспомогательных машин и механизмов, используемых при обслуживании и ремонте сталеплавильного агрегата.
Специфика работы манипуляторов, осуществляющих подачу отсечных элементов внутрь конвертера, обусловлена не только экстремальными условиями их эксплуатации (высокие температуры, значительные нагрузки и запыленность окружающего пространства), но и необходимостью обеспечения высокой точности позиционирования рабочего органа и компактности размещения конструкции в нерабочем положении. Указанные особенности эксплуатации предъявляют высокие требования к конструкции манипулятора, которые должны учитываться на стадии его создания, путем выбора оптимальной кинематической схемы, обеспечивающей высокое качество создаваемого механизма, характеризующегося производительностью, точностью выполнения операций, прочностью, ресурсоемкостью, безотказностью, ремонтопригодностью и долговечностью. Рассмотрим устройство и принцип действия манипулятора рельсового типа.
Этот манипулятор (рис. 1) включает вертикальную колонну 1, установленную с возможностью поворота в нижней 2 и верхней 3 неподвижных подшипниковых опорах и оснащенную консолью 4, на которой смонтирован подшипниковый узел 5 с вертикальным валом 6. На нижнем конце этого вала жестко закреплен кронштейн 7, имеющий две продольные направляющие, в которых размещены ролики каретки 8, имеющей возможность перемещения относительно направляющих и несущей пустотелую штангу 9. На переднем конце штанги с помощью подпружиненного фиксатора закреплен отсечной элемент 10. Механизм поворота кронштейна 7 относительно консоли 4 включает коническую зубчатую пару 11 с передаточным числом равным 1, связывающую вертикальный вал 6 с задним концом горизонтального вала 12, на переднем конце которого жестко закреплено коническое зубчатое колесо 13, имеющее возможность обкатывания по конической зубчатой шестерне 14. Эта шестерня жестко связана с неподвижной верхней опорой 3 вертикальной колонны 1. Причем отношение чисел зубьев неподвижной конической шестерни 14 и конического зубчатого колеса 13 составляет 2:1. Указанные соотношения конструктивных элементов конических передач позволяют автоматически обеспечить при повороте колонны с консолью на угол 90о из исходного положения (рис. 1а) одновременно относительный поворот кронштейна на 180°, в результате чего консоль и кронштейн будут сориентированы в линию займут соосное положение с кислородным конвертером как показано на рис. 1б. Последующую доставку отсечного элемента в зону расположения сталевыпускного канала конвертера (рис. 1в) осуществляют перемещением каретки с полой штангой относительно кронштейна с помощью канатного привода (на рисунке условно не показан) [1, 2].
Рисунок 1 – Манипулятор для отсечки конвертерного шлака в исходном (а), промежуточном (б) и конечном (в) положениях
Манипулятор для отсечки конвертерного шлака работает в экстремальных условиях, особенно та часть механизма, которая доставляет отсечной элемент в сталевыпускное отверстие конвертера. Экстремальность среды, в которой работает изделие, заключается, в том, что в ней присутствуют различные частицы разных размеров (пыль, грязь). Возле конвертера очень высокая температура - это пагубно влияет на детали манипулятора. Под воздействием высокой температуры происходит деформирование отдельных элементов, особенно пустотелой штанги 9 (рис. 1), на которой непосредственно закреплён отсечной элемент. Деформирование этой штанги приведёт, к тому, что отсечной элемент просто не сможет попасть в сталевыпускное отверстие конвертера и шлак вместе со сталью попадёт в сталеразливочный ковш, что очень не благоприятно, и приведёт к дополнительным затратам на производстве. Действие высокой температуры отразится не только на штанге 9, но и на других деталях, на которых крепится та самая штанга. Нельзя допускать деформацию деталей манипулятора – это может привести к нежелательным последствиям, поэтому необходимо проводить жёсткий надзор за этой частью механизма. Детали, работающие в зонах высокой температуры, изготавливают из специальных сталей (жаропрочная, жаростойкая), поэтому необходимо уделять им особое внимание и особый уход [3].
В конструкции манипулятора присутствуют открытые зубчатые передачи (рис. 1) – это крайне нежелательные передачи. Передачи очень быстро подвергаются износу и в итоге поломкам (отказам) в результате действия на них внешней окружающей среды. Тем более среда, в которой работает изделие не очень благоприятная: высокая температура, сильная загрязнённость. Открытые передачи необходимо регулярно смазывать жидкими смазочными материалами, здесь отсутствует ванна с маслом, как в редукторе. К тому же под воздействием температуры смазка быстро высыхает, что приводит к увеличению вероятности выхода из строя данной передачи (заклинивание колёс). Пыль и грязь, находящиеся в воздухе, оседают на передачах, что приводит быстрому износу зубьев колёс (абразивный износ, осповидный износ, выкрашивание зубьев и др.)
В конструкции манипулятора предусмотрена установка подшипников качения. Подшипники, так же как и открытые зубчатые передачи подвергаются пагубному воздействию окружающей среды. Смазка в подшипниках также быстро сохнет, поэтому необходимо регулярно (часто) смазывать изделие. Смазка в подшипниках быстро загрязняется – это приводит к его поломке подшипника и остановке всего манипулятора. Для защиты подшипника качения необходимо предусматривать дополнительную защиту, это относится и к открытым зубчатым передачам.
Эксплуатация металлургических машин.
ДОНИКС).