- •Предисловие
- •Определение мощности электродвигателя фрезерной стружкодробилки
- •Теоретическая часть
- •Определение мощности электродвигателя аллигаторных ножниц
- •Теоретическая часть
- •Расчет механизма поворота миксера
- •Теоретическая часть
- •Определение мощности двигателя передвижения платформы кислородной фурмы
- •Теоретическая часть
- •Определение мощности электродвигателя механизма перемещения электрода дуговой сталеплавильной печи
- •Теоретическая часть
- •Расчет цапфы сталеразливочного ковша
- •Теоретическая часть
- •Расчет механизма качания кристаллизатора мнлз
- •Теоретическая часть
- •А) схема действия сил; б) двухповодковая группа; в) много угольник сил для двухповодковой группы.
- •Исходные данные к работе №7:
- •Определение мощности привода роликовых проводок мнлз
- •Теоретическая часть
- •Литература
Расчет цапфы сталеразливочного ковша
Цель работы: Изучение конструкции и назначение сталеразливочного ковша, выполнить расчет на прочность цапфового узла ковша. Исходные данные приведены в таблице 6.1.
Теоретическая часть
Для приема стали из сталеплавильного агрегата, транспортировки, обработки жидкой стали и разливки ее применяются ковши. Они представляют собой стальные сварные сосуды, футерованные изнутри огнеупорами. Основными элементами ковша являются корпус, цапфовый пояс с цапфами, стопорное или шиберное устройство. Цапфовый пояс состоит из цапфы 1, запрессованной в плиту 4, ребер коробки 5, двух кольцевых ребер жесткости (верхнего 2 и нижнего). Все элементы приварены к средней обечайке 3 корпуса ковша (см. рис. 6.1).
Цапфа в месте сопряжения с плитой испытывает деформацию от посадки с натягом, давления от которой равны
. (6.1)
Здесь – модуль продольной упругости; - натяг при посадке; – диаметр цапфы; – коэффициенты:
, ;
где – диаметр отверстия в цапфе; – приведенный диаметр плиты; – коэффициент Пуассона.
При опирании цапфы на крюк возникает реакция, равная половине веса груженого ковша, тогда в месте запрессовки действует равномерно распределенное давление от силы (рис.6.1).
, (6.2)
где – расстояние от края до середины плиты.
Рис. 6.1 – Схема к расчету при давлении на цапфу
Давление в стыке цапфа – плита создается моментом от силы . Величину давления при нераскрытом стыке и треугольном законе распределения определяют из условия равновесия цапфы
, (6.3)
откуда
, (6.4)
где – расстояние от точки приложения силы до края плиты.
Максимальные суммарные напряжения смятия в точке А
, (6.5)
где - допускаемые напряжения смятия ( ).
Согласно исследованиям ЮУМЗ, под нагрузкой наблюдается частичное раскрытие стыков в точках B, E (см. рис.6.1) цапфовых соединений сталеразливочных ковшей большой вместимости, что изменяет распределение характера давлений. Если , то раскрытие происходит в точке Е, при раскрывается также стык в точке В и давление в точке А увеличивается до . Значение определяется из уравнения цапфы, которое после преобразования принимает вид
, (6.6)
Здесь ; .
Это уравнение можно упростить при решении задачи для крупнотоннажных ковшей, у которых , тогда
. (6.7)
Максимальные суммарные напряжения смятия в точке А при раскрытии стыков
. (6.8)
Напряжение изгиба в сечении АЕ цапфы находится из рассмотрения выступающей части в виде консольной балки, нагруженной сосредоточенной силой
, (6.9)
где - момент сопротивления сечения цапфы; – коэффициент концентрации напряжений; - допустимые напряжения изгиба ( ).
Рассмотренную методику расчета на прочность можно применить и к другим цапфовым соединениям металлургических конструкций.
Отчет о работе должен содержать: тему и цель работы, расчетную схему и расчетную часть со всеми пояснениями; самостоятельно изобразить эпюру распределения изгибающих моментов по длине цапфы используя ранее полученные знания в курсе «Сопротивление материалов»; в конце работы необходимо сделать вывод. Если условия прочности не выполняются, то в выводе необходимо записать предложения по решению возникшей проблемы. Для подготовки к защите ответьте на контрольные вопросы.
Контрольные вопросы:
Назовите область применения сталеразливочных ковшей и их основные элементы.
Какие металлургические машины имеют цапфовые соединения еще.
Таблица 6.1. Исходные данные к работе №6
вариант |
|
|
|
|
|
|
|
т. |
мм |
мм |
мм |
мм |
мм |
мм |
|
1 |
207,5 |
180 |
380 |
750 |
120 |
95 |
0,098 |
2 |
207,5 |
180 |
390 |
750 |
120 |
100 |
0,098 |
3 |
207,5 |
185 |
390 |
760 |
125 |
100 |
0,098 |
4 |
207,5 |
190 |
400 |
760 |
130 |
100 |
0,108 |
5 |
207,5 |
195 |
400 |
770 |
130 |
105 |
0,108 |
6 |
290,2 |
195 |
430 |
820 |
125 |
105 |
0,108 |
7 |
290,2 |
200 |
430 |
825 |
125 |
105 |
0,108 |
8 |
290,2 |
205 |
435 |
825 |
130 |
105 |
0,108 |
9 |
290,2 |
210 |
435 |
830 |
130 |
105 |
0,108 |
10 |
314,1 |
200 |
430 |
830 |
120 |
100 |
0,108 |
11 |
314,1 |
200 |
430 |
825 |
125 |
105 |
0,108 |
12 |
314,1 |
200 |
435 |
820 |
130 |
105 |
0,108 |
13 |
314,1 |
210 |
435 |
825 |
135 |
105 |
0,108 |
14 |
361,2 |
215 |
470 |
900 |
135 |
115 |
0,108 |
15 |
361,2 |
215 |
475 |
900 |
140 |
110 |
0,108 |
16 |
361,2 |
210 |
465 |
890 |
145 |
115 |
0,108 |
17 |
361,2 |
220 |
470 |
895 |
150 |
110 |
0,108 |
18 |
381,0 |
220 |
470 |
895 |
150 |
110 |
0,108 |
19 |
381,0 |
220 |
465 |
900 |
145 |
110 |
0,108 |
20 |
381,0 |
225 |
470 |
900 |
145 |
115 |
0,108 |
21 |
381,0 |
225 |
475 |
905 |
150 |
110 |
0,108 |
22 |
424,8 |
225 |
480 |
905 |
150 |
105 |
0,108 |
23 |
424,8 |
225 |
485 |
900 |
150 |
110 |
0,108 |
24 |
424,8 |
230 |
490 |
905 |
140 |
115 |
0,108 |
25 |
424,8 |
230 |
490 |
910 |
140 |
110 |
0,108 |
26 |
446,1 |
230 |
490 |
910 |
145 |
110 |
0,108 |
27 |
446,1 |
235 |
490 |
905 |
150 |
110 |
0,108 |
28 |
446,1 |
240 |
495 |
900 |
150 |
115 |
0,112 |
29 |
446,1 |
245 |
495 |
910 |
145 |
115 |
0,112 |
30 |
446,1 |
250 |
500 |
905 |
145 |
115 |
0,112 |
где – масса груженного ковша в тоннах.
Практическая работа №7