ОБЗОР КОНСТРУКЦИЙ СКИПОВЫХ ЛЕБЁДОК ДОМЕННОЙ ПЕЧИ

Содержание

Бесперебойная подача шихтовых материалов к загрузочному устройству доменной печи в настоящее время обеспечивается конвейерной или скиповой подачей. Область применения скиповых подъёмников – доменные печи объёмом до 2300 м³. Конструкция скиповых лебёдок, грузоподъёмного элемента скипового подъёмника, отрабатывалась десятилетиями для обеспечения необходимой производительности и высокого уровня эксплуатационной надёжности.

На данный момент проводится модернизация систем автоматического управления скиповой лебёдкой путем применения современных преобразовательных агрегатов и бесконтактных кодовых датчиков перемещения, а также отмечается снижение количества аварийных ситуаций за счёт использования щадящих режимов работы. Совершенствование конструкций подъёмных машин, в частности систем шахтного подъёма, систем управления позволяют предположить возможность разработки новой конструкции скиповой лебёдки.

На основании обзора конструкций скиповых лебёдок в статье поставлена цель – определить основные элементы и характеристики современной лебёдки скипового подъёмника доменной печи.

В работе [1] приведена конструкция однодвигательной скиповой лебёдки фирмы Отис (рисунок 1). Лебёдка включает следующие элементы: электродвигатель 1, рабочий тормоз 2, шевронные передачи 3 и 4, барабан 5, аварийный тормоз 6, выключатели: аварийный 7, рабочий 8, центробежный 9. Наличие сложной системы управления указывает на необходимость обеспечения работы лебёдки в постоянном безопасном автоматическом повторно-кратковременном режиме.

Рисунок 1 – Схема скиповой лебёдки фирмы Отис

В дальнейшем задача обеспечения повышенной надёжности технологического режима загрузки была реализована в двух двигательной схеме [2, 3]. Основными узлами лебёдки С-15-180 конструкции УЗТМ, используемой на доменных печах объёмом 1000 м³ (рисунок 2) являются двигатели 1, зубчатые муфты 2, рабочие тормоза 3, редуктор 4, зубчатая передача 6, барабан 7 и аварийный тормоз 10. Узлы смонтированы на станине 12. Лебёдка снабжена аппаратурой управления и защиты – выключатель слабины канатов 11, центробежный 9, путевые 8 и 5. Двигатели постоянного тока, управляемые по схеме Г-Д, обеспечивают остановку скипа с точностью до 25 мм.

Рисунок 2 – Скиповая лебёдка С-15-180

Скиповые лебёдки С-22,5-210 (рисунок 3) и С-29-210 предназначены для печей объёмом 1300…2300 м³, имеют два редуктора 1, два промежуточных вала 2, передающих вращение барабану 3. Благодаря более надёжной схеме передач исключён аварийный тормоз.

Рисунок 3 – Скиповая лебёдка С-22,5-210

Скиповая лебедка модели ЛС-39-1 (рисунок 4) предназначена для работы на доменных печах большого объёма – до 3200 м³.

Рисунок 3 – Скиповая лебедка модели ЛС-39-1:
1 – станина; 2 – электродвигатель; 3 – зубчатая муфта; 4 – тормоз; 5 – быстроходный редуктор; 6 – тихоходный редуктор; 7 – барабан; 8 – командоаппарат

Для анализа совершенства конструкции выбраны обобщающие показатели – КПД и коэффициент динамичности, рассчитанные по общепринятым методикам, приведенным в работах [4, 5]. Расчёт КПД механизма осуществлялся по формуле:

где η_под = 0,99 – КПД пары подшипников; η_пз = 0,98 – КПД зубчатой передачи; η_муф = 0,97 – КПД муфты; η₁, η₂, η₃ – количество однотипных элементов: подшипников, зубчатых передач, муфт.

Расчёт коэффициента удельной энергии проведен по формуле, приведенной в работе [5]:

где Е – энергия привода; N – мощность привода.

Результаты расчётов приведены в таблице.

Таблица – Результаты расчётов КПД и коэффициента удельной энергии скиповых лебёдок

Основными тенденциями в конструкциях шахтного подъёма являются: использование безредукторных конструкций, применение тиристорного электропривода постоянного тока, микропроцессорной системы управления, использование дисковых тормозов. Возможно предположить, что конструкция скиповой лебёдки будет включать неподвижный статор, помещённый внутри вращающегося ротора (рисунок 5). Диаметр ротора-барабана может быть увеличен до 3,0 м, что приведёт к снижению частоты вращения и коэффициента динамичности. Скиповая лебедка будет иметь КПД = 0,99 и более низкий коэффициент удельной энергии, из-за отсутствия редуктора.

Рисунок 5 – Схема скиповой лебёдки с обращённым ротором

Таким образом, на основании анализа конструкций скиповых лебёдок доменных печей предложена новая конструкция безредукторного механизма с обращённым ротором состоящая из неподвижно закрепленного статора 1, вращающегося ротора 2, подшипников большого диаметра 3, опор 4, дисковых тормозов 5.

Список использованной литературы

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.