Дослідження параметрів скіпової лебідки доменної печі об'ємом 1033 м³ з оберненим ротором

Введення

Мета доменного виробництва полягає в отриманні чавуну із залізних руд шляхом їх переробки в доменних печах. Сирими матеріалами доменної плавки є паливо, залізні і марганцеві руди і флюс. Паливом для доменної плавки служить кокс, який отримують із кам'яного вугілля. Його роль полягає в забезпеченні процесу теплом і відновної енергією. Крім того, кокс розпушує стовп шихтових матеріалів і полегшує проходження газового потоку в шихті доменної печі. Залізні руди вносять в доменну піч хімічно пов'язане з іншими елементами залізо. Відновлююся і науглерожіваясь в печі, залізо переходить в чавун. З марганцевої рудою в доменну піч вноситься марганець для отримання чавуну необхідного складу. Флюсом називаються добавки, що завантажуються в доменну піч для зниження температури плавлення пустої породи руди, офлюсованія золи коксу і додання шлаку необхідних технологією виплавки чавуну фізико-хімічних властивостей. Для руд з кремнеземистого (кислої) порожньою породою як флюс використовують матеріали, що містять оксиди кальцію і магнію: вапняк і доломітізірованнийвапняк. Для отримання високих техніко-економічних показників доменної плавки необхідна безвідмовна робота всіх механізмів.

Актуальність теми

Головним елементом всього ланцюга є підйомний пристрій подає шихтові матеріали на колошник, від його безперебійної роботи залежить весь подальший цикл робіт. Для печей малого і середнього обсягу зазвичай застосовують скіпові підйомники, головним тяговим органом яких є Скіпова лебідка. На сьогоднішній день існує декілька видів скіпових лебідок довели свою надійність протягом десятиліть. Область застосування скіпових підйомників – доменні печі об'ємом до 2300 м3. Конструкція скіпових лебідок, вантажопідйомного елемента скіпового підйомника, відпрацьовувалася десятиліттями для забезпечення необхідної продуктивності і високого рівня експлуатаційної надійності (рисунок 1).

Рисунок 1 – Схема завантаження доменної печі (анімація: 13 кадрів, циклів повторення – 6, розмір 72 Кб)

Магістерська робота присвячена актуальній науковій задачі иследование параметрів скіпової лебідки при использованиии зверненого ротора в кострукції приводу лебідки, як метод збільшення ККД.

Мета та завдання дослідження, плановані результати

Метою дослідження є визначення раціональних параметрів в скіпової лебідки з зверненим ротором: габаритні розміри, маса, потужність, частота обертання (швидкість і маса вантажу, що піднімається), зазори, посадки, режими змащування, ремонтно-придатність.

Основні завдання дослідження:

1. Оптимізація розмірів і параметрів двигуна – діаметра, довжини, маси зовнішнього ротора і частоти обертання.
2. Точної зупинки шляхом установки дискових гальм (помилка не повинна перевищувати 20 см).
3. Зниження коефіцієнта тертя шляхом установки підшипників і системи змащення.
4. Регулювання зазору між статором і ротором (повинен становити 5 мм).
5. Відкритість для огляду і підвищена ремонтопридатність.

Об'єкт дослідження: Скіпова лебідка з зверненим ротором.

Предмет дослідження: параметри скіпової лебідки з зверненим ротором.

В рамках магістерської роботи планується отримання актуальних наукових результатів за наступними напрямками:

1. Визначення розрахункових габаритних і силових параметрів лебідки з зверненим ротором.
2. Визначення найбільш підходящою конструкційної компонування скіпової лебідки.
3. Отримання залежностей розвивається швидкості від часу, при різних зазорах між стаором і ротором.

Огляд існуючих скіпових лебідок

Безперебійна подача шихтових матеріалів до завантажувального пристрою доменної печі в даний час забезпечується конвеєрної або скіпової подачею. Область застосування скіпових підйомників – доменні печі об'ємом до 2300 м ³. Конструкція скіпових лебідок, вантажопідйомного елемента скіпового підйомника, відпрацьовувалася десятиліттями для забезпечення необхідної продуктивності і високого рівня експлуатаційної надійності.

На даний момент проводиться модернізація систем автоматичного управління скіпової лебідкою шляхом застосування сучасних перетворювальних агрегатів і безконтактних кодових датчиків переміщення, а також відзначається зниження кількості аварійних ситуацій за рахунок використання сприятливих режимів роботи. Але самі конструкції проверенниие десятиліттями залишилися без зміни:

1. однодвігательний
2. Двуждвігательние

дводвигуновому в свою чергу поділяються:

1. З об'єднаним редуктором
2. З роз'єднаному редуктором

На підставі огляду конструкцій скіпових лебідок в статті поставлена ​​мета – визначити основні елементи та характеристики сучасної лебідки скіпового підйомника доменної печі.

В роботі [1] приведена конструкція однодвігательний скіпової лебідки фірми Отіс (рисунок 2). Лебідка включає наступні елементи: електродвигун 1, робоче гальмо 2, шевронні передачі 3 і 4, барабан 5, аварійне гальмо 6, вимикачі: аварійний 7, робочий 8, відцентровий 9. Наявність складної системи управління вказує на необхідність забезпечення роботи лебідки в постійному безпечному автоматичному повторно-короткочасному режимі.     

Рисунок 2 – Схема скіпової лебідки фірми Отіс

В подальшому завдання забезпечення підвищеної надійності технологічного режиму завантаження була реалізована в двох рухової схемою [2 , 3]. Основними вузлами лебідки С-15-180 конструкції УЗТМ (рисунок 3), використовуваної на доменних печах обсягом 1000 м ³ (малюнок 2) є двигуни 1, зубчасті муфти 2, робочі гальма 3, редуктор 4, левередж 6, барабан 7 і аварійне гальмо 10. Вузли змонтовані на станині 12. Лебідка забезпечена апаратурою управління і захисту – вимикач слабини канатів 11, відцентровий 9, шляхові 8 і 5. Двигуни постійного струму, керовані за схемою Г-Д, забезпечують зупинку скіпа з точністю до 25 мм.     

Рисунок 3 – Скіпова лебідка С-15-180

Скіпові лебідки С-225-210 (рисунок 3) і С-29-210 (рисунок 4) призначені для печей об'ємом 1300...2300 м ³, мають два редуктора 1, два проміжних вала 2, передають обертання барабану 3. Завдяки більш надійною схемою передач виключений аварійне гальмо.      

Рисунок 4 – Скіпова лебідка С-22,5-210

Скіпова лебідка моделі ЛС-39-1 (рисунок 5) призначена для роботи на доменних печах великий обсяг – до 3200 м ³.

Рисунок 5 – Скіпова лебідка моделі ЛС-39-1:
1 – станина; 2 – електродвигун; 3 – зубчаста муфта; 4 – гальмо; 5 – швидкохідний редуктор; 6 – тихохідний редуктор; 7 – барабан; 8 – командоаппарат

Для аналізу досконалості конструкції обрані узагальнюючі показники – ККД і коефіцієнт динамічності, розраховані за загальноприйнятими методиками, наведеними в роботах [4, 5]. Розрахунок ККД механізму здійснювався за формулою:       

де η _під=0,99 – ККД пари підшипників; Η _пз=0,98 – ККД зубчастої передачі; Η _муф=0,97 – ККД муфти; Η ₁, η ₂, η ₃ – кількість однотипних елементів: підшипників, зубчастих передач, муфт.  

Розрахунок коефіцієнта питомої енергії проведено за формулою, наведеною в роботі [5]:     

де Е – енергія приводу; N – потужність приводу.  

Результати розрахунків наведені в таблиці.

Таблиця – Результати розрахунків ККД і коефіцієнта питомої енергії скіпових лебідок       

Висновки

Підйомник доменної печі головний орган, який відповідає за весь подальший цикл плавки. Будь-які збої призводять до простоїв і втрати прибутку. Хоч і є безліч різних скіпових лебідок, які добре себе зарекомендували за роки служби, всі вони були розроблені десятиліття назад.

В наш час, коли тенденції диктують свої умови втрата механічного ККД практично в 20%, є досить небажаною, та й громіздкі конструкції не просто піддаються технічному обслуговуванню.

Ця ж розробка дозволить уникнути таких витрат і в той же час поліпшить продуктивність в рази.    

Список використаної літератури

1. Щиренко Н.С. Механическое оборудование доменных цехов/Н.С. Щиренко, Учебное пособие. – М.: Металлургиздат, 1962. – 524 с.
2. Левин М.З. Механическое оборудование доменных цехов./М.З. Левин, В.Я. Седуш, Киев-Донецк. "Вища школа".1978. – 176с.
3. Машины и агрегаты металлургических заводов в 3-х томах. Т.1. Машины и агрегаты доменных цехов/ Целиков А.И. и др. М.–Металлургия, 1987.- 440с.
4. Гребеник В. М. Расчёт металлургических машин и механизмов/В. М. Гребеник, Ф.К. Иванченко, В. И. Ширяев, Киев. Вища школа, 1988. - 488с.
5. Артюх В.С. Энергия привода – источник динамичности и аварийности металлургического оборудования/В. С. Артюх // Защита металлургических машин от поломок: Міжвуз. темат. зб. наукових праць/ПДТУ. – Маріуполь, 1997. – Вип. 2. – С. 50-57.
6. Семикин И.Д.,Аверин С.И.,Радченко И.И.Топливо и топливное хозяйство металлургических заводов. – М.:Металлургия,1965.– 528с.
7. Равич М.Б.Эффективность использования топлива. – ВИНИТИ.,М.:Наука,1977. – 344с.
8. Филиппов С.И.Теория металлургических процессов. – М.:Металлургия,1967. – 280с.
9. Сазанов Б.В.,Ситас В.И.Теплоэнергетические системы промышленных предприятий:Учеб.пособие для вузов. – М.:Энергоатомиздат,1990. – 304с.
10. Равич М.Б.Упрощенная методика теплотехнических расчетов.–М.:Наука,1964. – 369 с.
11. Сушкин И.Н.Металлургическое топливо. – ,М.:Металлургия,1965.