Проектирование электротехнических устройств Курс лекций по электротехнике Курс лекций по теории электрических цепей Курс лекций по информатике

Проектирование и моделирование электротехнических устройств

Конструирование МК

Прежде всего необходимо сформулировать требование к конструкции МК:

а) высокая точность движения кристаллизатора по технологической линии (если радиальная машина то по дуге окружности).

Для выполнения этого требования необходимо, чтобы МК имел высокую кинематическую точность, что может быть обеспечено высокой точностью изготовления звеньев, достаточной их жёсткостью, использованием в шарнирах подшипников качения, постоянством направления усилий в шарнирах.

в) гибкость в управлении технологическими параметрами – частотой качания и величиной хода по вертикали, которые могут быть приняты в следующих пределах:

частота качания – 60-300кач/мин

ход кристаллизатора – 0-6мм

Требование «а» может быть выполнено на основе кинематической схемы, показанной на рис 53. Механизм синтезирован из кривошипно-шатунного механизма и шарнирного параллелограмма, все шарниры на подшипниках качения

Из выполненного расчёта видно, что усилие в точке М знак не меняет, следовательно и в других шарнирах направление действующих усилий остаётся неизменным.

Особое внимание надо обратить на положение точки М, от шарнира стола кристаллизатора. Оптимально её положение – по оси заготовки. Другие варианты, связанные с выносом кристаллизатора консольно относительно шарниров, неизбежно приводит к неучтённым (рассчитать практически невозможно) упругим деформациям, снижающим точность хода кристаллизатора. Подшипник шарнира М, единственный находящийся в горячей зоне, должен быть надёжно защищён от воздействия тепла и воды, и должен иметь большой расчётный запас прочности (до 10). Механизм по кинематической схеме рис 54 обеспечивает высокую точность хода кристаллизатора и в тоже время его привод и шарниры находятся вне горячей зоны, что способствует высокой надёжности его эксплуатации.

Требование по величине хода кристаллизатора может быть выполнено с помощью специального механизма, имеющего привод от электродвигателя, который позволяет изменять ход кристаллизатора, не останавливая привод вращения кривошипа.

На рис.55 в качестве примера показана схема механизма регулирования хода кристаллизатора, которую следует рассматривать совместно с кинематической схемой качания.

Из схемы видно, что при а=max ход кристаллизатора тоже будет максимальный. При а=0 ход кристаллизатора тоже будет равен нулю. Шатун идущий к точке С через шарнир, закреплён в каретке, которая перемещается по направляющим. В свою очередь направляющие закреплены через шарнир на стойке, установленной на раме МК

Регулирование величины «а» осуществляется с помощью механизма винт-гайка, имеющего привод от электродвигателя через планетарный редуктор. Регулирование возможно как на ручном так и на автоматическом управлении в зависимости от введенных в программу параметров технологического процесса разливки.

Регулирование частоты качаний кристаллизатора осуществляется регулированием электропривода вращения кривошипа: Если электропривод переменного тока, то изменением частоты, если электропривод постоянного тока, то изменением напряжения.

Привод качания (вращения кривошипа) целесообразно проектировать безредукторным, т.е. напрямую от электродвигателя, вал которого соединяется с валом кривошипа (эксцентрика) с помощью зубчатой муфты.

Оценим потребную мощность двигателя. Из графика усилия Рм (рис. 54) определим работу на пути кристаллизатора из нижнего положения в верхнее.

Работа равна площади фигуры

с – 6685 – 3979 – е.

А=S=24кгм

Потребная мощность:

N=A/(t∙102∙η)=2.4/(0,1∙102∙0,85)≈3кВт

Выбирая двигатель необходимо учесть: режим работы тяжёлый, ПВ=100%. Все подшипники качения в шарнирах по типу своему – роликовые, двухрядные, сферические. Такие подшипники лучше всех других типов соответствуют тяжёлому режиму работы.

Рама механизма качания, на которой закрепляются базовые шарниры, должна конструироваться как цельная, в которой замыкаются все усилия действующие в звеньях механизма.

Надёжная работа МК требует своевременного и качественного ремонта и обслуживания. Важнейшим условием указанного качества является создание комфортных условий для ремонтного персонала, а именно создание вокруг МК свободного пространства, не занятого другими механизмами.

Итак, особенности, которыми должен обладать МК, соответствующий изложенной ранее концепции создания высокопроизводительной и надёжной МНЛЗ:

кинематическая схема показана на рисунке.

есть механизм бесступенчатого регулирования величины хода кристаллизатора.

пределы регулирования хода 0-6мм.

привод вращения кривошипа безредукторный, напрямую от электродвигателя, регулируемый. Пределы регулирования частоты качания кристаллизатора – 50-250 кач/мин.

все шарниры на роликовых двухрядных сферических подшипниках качения.

Вокруг МК должно быть свободное пространство, необходимое для качественного обслуживания звеньев и привода МК. Это означает что опора подъёмно-поворотного стенда (ППС) должна быть удалена из зоны МК

Стол МК должен иметь герметические полости, соединённые шлангами с трубопроводами системы водоснабжения кристаллизаторов и узлы приточного соединения этих полостей с кристаллизатором.

Плоскость примыкания кристаллизатора к столу МК является высокоточной и базовой для выставки МК и закрепления его фундаментными болтами.

 

Тележка промковша (ТПК)

(рис. 57, 58, 59, 60, 61,62)

По технологическому процессу ПК участвует в следующих технологических операциях:

Распределение жидкого металла, поступающего из стальковша (СК), по ручьям многоручьевой машины

Обеспечение оптимальной скорости истечения металла через дозаторы-стаканчики, и подача металла в кристаллизаторы.

Центрирование истекающей струи металла по центру сечения кристаллизатора.

Подъём и опускания ПК с целью установки и замены удлиненных промежуточных стаканчиков, обслуживание кристаллизатора, обслуживание стаканчиков-дозаторов, установленных в донной части ПК.

В соответствии с перечисленными операциями ТПК должна иметь:

Грузоподъёмность выше указанного веса ПК и жидкого металла, в него помещённого.

Механизм подъёма ПК.

Механизм передвижения ПК.

Механизм центрирования ПК.

Сформулируем некоторые дополнительные требования к конструкции ТПК:

Высокая прочность несущих элементов и высокая надёжность механизмов и всей конструкции (имеем дело с жидким металлом).

Малые габаритные размеры, особенно по высоте, во всяком случае, незначительно превышающие габаритные размеры самого ПК.

Разность грузоподъёмности и веса конструкции ТПК должна бить положительной.

Управление приводом передвижения ТПК должно обеспечить норму ускорения и замедления, при которых зеркало металла в ПК имеет минимальные колебания.

Направление конструирования:

Выделим две главные составные части: нижнюю раму, на которой смонтированы механизмы передвижения и подъёма; верхнюю раму, которая будет несущей для ПК. И на которой смонтирован механизм центрирования ПК по кристаллизаторам в направлении, перпендикулярном направлению движения ТПК.

Габарит ТПК по высоте в нижнем положении ПК примем ориентировочно равным высоте ПК.

Механизм подъёма ПК примем электромеханического типа, как наиболее надёжного.

Для преобразования вращательного движения двигателя в поступательное движение ПК по вертикали введём наиболее простые кинематические пары винт-гайка, всего четыре.

С целью повышения КПД винтовых пар применим конструкцию пары винт-гайка на телах качения (лучше на раликах).

Примем количество винтов четыре для движения ПК по вертикали, как наиболее естественное решение, позволяющее равномерно опереть ПК и равномерно нагрузить винты.

Механизм центрирования ПК должен быть тихоходным, но иметь малогабаритный привод, который целесообразно выполнить в виде блока электродвигатель – планетарный редуктор. Малогабаритность привода связана с величиной передаваемого момента. Перемещение ПК осуществляется винтовым механизмом, имеющим два винта, которые через гайки воздействуют на подвижные опоры ПК. С целью снижения усилия необходимого для перемещения ПК подвижные опоры следует установить на тела качения. В связи с тем, что движение ПК в направлении перпендикулярном оси кристаллизаторов для точного центрирования придётся выполнить с перекосом, целесообразно каждую подвижную опору ПК снабдить своим (индивидуальным) механизмом передвижения.

 третью опору ПК (третью точку на опорной плоскости ПК) целесообразно выполнить в виде стационарного ролика на подшипниках качения.

Вращение винтов механизма подъёма-опускания ПК выполнить через коническо-винтовые редукторы, а привод вращения с целью уменьшения габарита выполнить от двух электродвигателей через планетарные редукторы. Оси редукторов и двигателей следует расположить в одной плоскости, имея целью всё тоже уменьшение габарита по высоте ТПК.

Механизм передвижения ТПК выполнить в виде двух блоков электродвигатель-редуктор, надетых на хвостовики валов колёсных пар с той же целью снижения габарита приводов.

Далее покажем примеры конструктивных решений, соответствующих перечисленным направлениям конструирования.

Технические параметры ТПК:

Грузоподъёмность (суммарный вес конструкции ПК и

жидкого металла) - 50т

Перемещение ПК по вертикали - 600мм

Перемещение ПК по горизонтали - 10000мм

Скорость подъёма (опускания) ПК - 30мм/сек

Скорость передвижения ТПК - 30м/мин

Ход ПК по горизонтали от механизмов центрирования - 50мм

Скорость перемещения ПК при его центрировании - 10мм/сек

Габарит ТПК (расстояние от головки рельса до крышки ПК)

В верхнем положении ПК - 1680мм

В нижнем положении ПК - 1380мм

Колея ТПК - 4400мм

База ТПК - 8440мм

Механизм подъёма:

Наружный диаметр винта - 120мм

Шаг винта - 20мм

Диаметр шарика - 12мм

Количество винтов - 4

Осевое усилие на винт - 20т

Мощность двигателя -2×11=22кВт

Частота вращения двигателя - 910об/мин

Передаточное отношение конического редуктора - 3

Передаточное отношение коническо-винтового редуктора - 4

Тормоз ТПК-200 - 2шт

Механизм передвижения:

Мощность двигателя - 2× =

Частота вращения двигателя -

Передаточное отношение коническо-цилиндрического

редуктора - 72

Тормоз ТПК-200 - 2шт

Механизм центрирования ПК:

Тип - винтовой с

электрическим

приводом

Диаметр винта - 40мм

Шаг винта - 3мм

Тип направляющих под опорами ПК - на телах

 качения

Мощность двигателя - 0,2кВт

Частота вращения двигателя - 950об/мин

Количество механизмов - 2

Вес (без ПК) - 29т

Рис. 51 Блок шестеренный

120

 R=1500


На главную