Реконструкция ппс мнлз

На рис.1.8 представлена схема технологического процесса.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Схема технологического процесса

Рис.1.8

1.5. Технологические расчеты

 

Расчет производительности МНЛЗ

 

В общем виде производительность машины непрерывного литья заготовок определяется числом ручьев, скоростью вытягивания заготовки и фондом рабочего времени. Но, кроме этого, производительность машины обязательно должна быть увязана с работой сталеплавильного агрегата.

Количество ручьев в машине должно быть минимальным, исходя из возможности разливки с заданной скоростью стали из сталеразливочного ковша определенной вместимостью.

Максимально допустимая продолжительность  разливки металла из сталеразливочного  ковша ограничивается снижением  температуры стали и указана  в табл. 1.2.

 

     Таблица 1.2

 

Рекомендуемая продолжительность  разливки в зависимости от вместимости  сталеразливочного ковша

 

Вместимость ковша, т	50	100	160	200	300	400
Допустимая продолжительность  разливки, мин	60	75	85	90	110	120

 

Если принять указанную допустимую продолжительность разливки, то минимальное количество ручьев в машине определяется по выражению:

 

, шт.,

 

где Q — вместимость сталеразливочного ковша, т;

       q — масса погонного метра заготовки, т/м;

       t_m — допустимое время разливки металла из ковша, мин;

       К₂ — коэффициент,   учитывающий   возможные   потери   времени   в   процессе разливки стали.                                                         

 

Действительное   число   ручьев   МНЛЗ   выбирается   с   учетом   того,   что   время  разливки    обычно    меньше    максимально    допустимого    и    определяется    условиями совместной работы сталеплавильных агрегатов и машин в цехе.

 

По максимально необходимой  скорости разливки заготовки расчетного сечения определяется технологическая длина машины.

Зная параметры МНЛЗ, можно определить ее пропускную способность, т.е. максимально возможную производительность при условии бесперебойного ее снабжения  металлам:

, т/год,

 

      где П— годовая производительность МНЛЗ, т/год;

1440 — количество   минут   в    сутках;

n — количество плавок в серии;

tp — время разливки, мин;

t2 — время подготовки машины к следующей серии плавок, мин;

Q — средняя масса плавки, т,

Ф — фонд рабочего времени, сут. в год;

К₂   —   коэффициент,   учитывающий   возможные   потери   времени   в   процессе плавки.

 

 т/год.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2. КОНСТРУКТОРСКАЯ  ЧАСТЬ

 

2.1. Описание конструкция и обоснование выбора механизма привода поворота стенда

 

Механизм поворота стенда обеспечивает поворот стенда со стальковшами из резервной позиции в рабочую  и обратно, а также поворот  стенда в любую сторону при  отсутствии электроэнергии и необходимости  подачи стальковша с металлом из рабочей позиции, в позицию слива металла в аварийные ёмкости.

Привод командоаппаратов обеспечивает вращение командоаппаратов и кулачков, которые при вращении воздействуют на гидрораспределители и отключают  поворот стенда в крайних положениях.

Схема механизма поворота стенда МНЛЗ№ 2 имеет два однотипных привода, каждый из которых включает в себя конический редуктор с вертикальным тихоходным валом, цилиндрический и дифференциальный редукторы, а также электродвигатель, гидромотор, два тормоза и командоаппарат.

В случае выхода из строя одного из электродвигателей, поворот стенда выполняется в аварийном режиме от гидродвигателя.

Работа привода от электродвигателя. При включении привода, растормаживается тормоз ТКГ-300, и вращение от электродвигателя через дифференциальный редуктор, с передаточным числом 1 (при этом тормоз гидромотора заторможен), передаётся на цилиндрический редуктор с передаточным числом 50. Далее, через одноступенчатый конический редуктор, с передаточным числом 1, вращение передаётся на тихоходный вал и на шестерню, которая входит в зацепление с зубчатым венцом поворотной части  стенда.

Работа привода от гидромотора предназначена для случая аварийной ситуации,    когда   отключается    электроэнергия.    В    этом   случае    тормоз электродвигателя   заторможен,   а тормоз   гидромотора растормаживается вращение передаётся от гидромотора к дифференциальному редуктору.

Далее через дифференциальный редуктор с передаточным числом 2,4 вращение передается на цилиндрический редуктор по вышеописанной схеме.

2.2. Обзор и анализ  литературных и патентных данных

 

Механизм поворота стенда с аварийным приводом в виде обратимой

гидромашины

 

В патенте РФ [4] представлен “Механизм поворота сталеразливочного стенда установки непрерывной разливки стали”.

 

Механизм поворота сталеразливочного  стенда установки непрерывной разливки стали, оснащен аварийным приводом, осуществляющим разворот стенда без  использования электроэнергии. Аварийный  привод выполнен в виде обратимой  гидромашины, вал которой жестко соединен с валом электродвигателя механизма. При вращении вала электродвигателя в штатном режиме гидромашина работает как насос, перекачивая рабочую жидкость через нормально-открытый клапан. В аварийном режиме нормально-открытый клапан закрывается, а гидромашина работает как гидромотор, вращая вал электродвигателя и приводя в действие механизм разворота. При этом гидромашина питается, например, от пневмоаккумулятора.

 

Механизм поворота стенда с дифференциально-планетарным редуктором.

 

Механизм поворота стенда имеет два дифференциально-планетарных редуктора, два электродвигателя, два тормоза и гидромотора, а также командоаппарата.

В случае выхода из строя одного из электродвигателей поворот стенда может выполняться одним электродвигателем, при этом тормоз вышедшего из строя электродвигателя также растормаживается.

Работа механизма от гидромотора  предназначена для случая аварийной  ситуации, когда отключается электроэнергия.

Такая схема зарекомендовала себя с хорошей стороны, однако в ней  есть недостаток - это редуктор. При  положительных характеристиках, таких  как компактность, большое передаточное число и передача вращения от двух двигателей, он имеет дороговизну изготовления запчастей и неудобен в техобслуживании.

Исполнение редуктора может  быть коническо-цилиндрическим, тогда  масса увеличится в два раза, но вместе с этим стоимость изготовления 1 кг изделия уменьшится в четыре раза. Таким приводом был оснащён сталеразливочный стенд в Пакистане. Механизм включает в себя 2 электродвигателя, один четырёхступенчатый коническо-цилиндрический редуктор с вертикальными валами и один одноступенчатый цилиндрический редуктор, колесо которого поворачивается заодно с поворотной частью стенда, командоаппарат и два тормоза на электродвигатели. Однако это устаревший механизм, и имеет серьезный недостаток — отсутствие аварийного привода в случае отключения электроэнергии.

Также немного упростить можно  применяя не один дифференциально-планетарный  редуктор, а два - дифференциальный и планетарный, с гидро и электромоторами. Такой механизм поворота стенда получил  широкое применение.

Планетарный редуктор может быть заменён на более простые составные узлы - на цилиндрический и конический редукторы, а для включения аварийного привода, вместо дифференциального редуктора, может использоваться механизм включения зубчатой муфтой. Это заметно облегчит обслуживание и ремонт привода стенда. Такая схема рассматривалась конструкторами «Уралмаш МНЛЗ». Однако имеет некоторые недостатки, в частности ненадёжная работа механизма включения, т.к. работает от пневмосистемы.

 

 

 

 

 

2.3. Модернизация узлов машины

 

В дипломном проекте рассматривается подъемно-поворотный стенд грузоподъёмностью 400т. Данное оборудование располагается на участке подготовки металла к разливке. Суть модернизации заключается в замене привода поворотной части стенда. В результате модернизации машина сможет подавать на разливку ковши большей массы.

Подъемно-поворотный стенд в исходном варианте имел грузоподъёмность 330т, этого было не достаточно для выхода предприятия на новые производственные мощности. Данное оборудование применяли для разливки на полную мощность. Использование оборудования при таких условиях длительное время способствует увеличению износа и, как следствие, поломкам, длительным простоям на ремонт, увеличению затрат на содержание и эксплуатацию.

Поэтому целесообразным является разработка подъемно-поворотного стенда  на большую грузоподъёмность. За прототип взят подъемно-поворотный стенд машины типа VAI 8/6/С, МНЛЗ VOEST-ALPINE с криволинейным кристаллизатором. В результате модернизации был заменён привод поворотной части стенда, так как стал недостаточный запас мощности привода. В результате это позволит вести разливку в нормальном режиме, не перегружая оборудование.

В исходном варианте привод поворотного  стенда был гидравлический. В результате модернизации он был заменен  электроприводом: два однотипных привода, каждый из которых включает в себя конический редуктор с вертикальным тихоходным валом, цилиндрический и дифференциальный редукторы, а также электродвигатель, гидромотор, два тормоза и командоаппарат. В случае, когда отключается    электроэнергия, поворот стенда выполняется в аварийном режиме от гидродвигателя.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3. РАСЧЕТНАЯ  ЧАСТЬ

3.1. Расчет нагрузок  и мощности привода машины

 

Принципиальная схема сталеразливочного  стенда МНЛЗ представлена на рис.3.1.

 

Принципиальная схема сталеразливочного  стенда МНЛЗ

1 - ковш, заполненный металлом на 100%; 2 – ковш без металла; 3 –  траверса;

4 – поворотная часть; 5 – зубчатый  венец; 6 – приводная шестерня;  7 – конический редуктор; 8 – цилиндрический  редуктор; 9 – дифференциальный редуктор; 10 – команда аппарат; 11 – гидродвигатель; 12 – электродвигатель;

13 – тормоз.

 

Рис. 3.1

 

Исходные данные для  расчета:

 

G_мет = 120т - масса жидкого металла в ковше;

G_ковша = 80т   -  масса порожнего ковша;

G_{ковша с мет} = 200т - масса ковша, заполненного на 100%;

G_ст = 440т - масса стенда (2 полных ковша);

G_{2 пол. ковшей} = 400т - масса двух полных ковшей;

G_{пов. части} = 440-400=40т - масса поворотной части стенда;

 

Определяем суммарную нагрузку на стенд:

 

R= G_{ковша с мет} + G_{пов. части} + G_ковша =200+40+80=320т=3200кН

 

Схема опорно-поворотной части стенда показана на рис.3.2.

 

Схема опорно-поворотной части стенда

Рис. 3.2

Момент сил трения [5]:

 

,

 

где  f – коэффициент трения качения;

       G_p – масса роликов.

 

 

Приведенное усилие от момента сопротивления:

 

где  D_p – диаметр ролика.

 

 

Статический момент сил трения:

 

Расчетный статический момент сил  трения:

 

,

 

где k – коэффициент, учитывающий случайные сопротивления.

 

 

Статическая мощность электродвигателя:

 

,

где - КПД передачи.

 

 

Принимаем к установке два двигателя  АО 93-12 =18кВт,       n=485об/мин, m=805кг.

 

Схема внешнего зубчатого зацепления представлена на рис.3.3.

 

Схема внешнего зубчатого зацепления

Рис. 3.3

 

Сила в зацеплении:

,

 

где D_з – начальный диаметр зубчатого венца.