Роликовая опора печи

Zapiska_1_Bulgakov.docx

ИЗУЧЕНИЯ И АНАЛИЗ КОНСТРУКЦИИ РОЛИКОВОЙ ОПОРЫ ВРАЩАЮЩЕЙСЯ ПЕЧИ2
СУЩНОСТЬ МОДЕРНИЗАЦИИ И ПАТЕНТНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ.13
1 Сущность модернизации16
РАСЧЕТ ОСНОВНЫХ УЗЛОВ И ДЕТАЛЕЙ.23
ОПИСАНИЕ ПРОГРАММНОГО ОБЕСПЕЧЕНИЯ SOLIDWORKS.35
1. Минимальные требования к системе.37
ЭТАПЫ ПРОЕКТИРОВАНИЯ РОЛИКОВОЙ ОПОРЫ ВРАЩАЮЩЕЙСЯ ПЕЧИ41
1 Моделирование корпуса подшипника.41
2 Моделирование Нижнего вкладыша полусферического подшипника.44
3 Моделирование вкладыша верхнего сферического.46
4 Моделирование верхнего полукольца.47
5Сборка Подшипников без крышки.48
6 Проектирование мешалки49
7 Моделирование рамы51
8 Моделирование крышки52
9 Сборка роликовой опоры.52
Изучения и анализ конструкции роликовой опоры вращающейся печи
Роликоопоры воспринимающие вес печи несут нагрузку на каждый опорный ролик достигающую 49—589 кН(500—600 тс) а давление на 1см его ширины — 392—7874 кН(4000—8000 кгс). Кроме того роликоопоры из-за перекоса опорныхроликов воспринимаютосевые усилия возникающие вследствие наклона печи а также частых перемещений корпуса печи вверх или вниз из-за меняющихся тепловых воздействий.
Роликоопора вращающейся печи (рис. 1) имеет ролики их оси два упорныхкольца и четыре подшипника. Подшипники роликоопор работают в весьма неблагоприятных условиях из-за неравномерного нагреваименяющейся нагрузки вследствие изгиба корпуса и неправильной установки опор. На подшипники действует сила сдвигающая их от оси печи и воспринимаемая упорным винтом или клином. Каждый подшипник имеет устройство (преимущественно черпаковое) для подачи масла на шейку оси ролика и каналы для охлаждения вкладыша проточной водой.
Рис.1Роликоопорная вращающейся печи (а) I и схема расположения бандажа и опорных роликов (б).
Поверхность чугунного вкладыша соприкасающаяся с корпусом: подшипника сферической формы позволяющей вкладышу само устанавливаться. Бронзовый вкладыш обычно расположен под углом 30° к горизонту для более равномерного распределения давления по его поверхности.
Для равномерного распределения веса печи опорные ролик устанавливают на одинаковом расстоянии от вертикали проходящей через ось печи. Угол образованный прямыми соединяющими центры сечения печи и оси ролика равен 60—65°. При этом значении вес опор получается минимальным. Во избежание искривлена оси печи и предотвращения перегрузки отдельных опор продольны оси опорных роликов устанавливают в одной плоскости составляющей с горизонтом угол наклона равный углу наклона оси печи.
Разработаны роликоопоры вращающихся печей на подшипниках качения которые должны упростить и удешевить эксплуатацию печей.
Роликоопора печи 5x185 м состоит из сварной рамы и двух блоков в каждом из которых установлен опорный ролик с осью опирающейся на два четырех рядных конических роликоподшипника. При применении подшипников качения ролики воспринимаю только радиальные нагрузки в связи с чем их устанавливают параллельно оси печи.
Для восприятия осевых усилий эти печи имеют специальную систему контрольных роликов которые с помощью гидроупоров придают корпусу печи медленное (l мч) возвратнопоступательное движение вдоль оси с ходом примерно равным 50мм. Переводроликоупор на подшипники качения в 3—4 раза уменьшает трение в подшипниках снизил нагрузку приводного электродвигателя и усилия в деталях привода печи кроме того полностью исключил повышенное давление на бандажи ролики и подшипники обусловливаемое перекосом роликов. Соответственно уменьшился износ этих узлов.
У вращающихся печей фирмы Фив-Лиль-Кай (Ачинский цементный завод) у пяти роликоопор холодных концов установлены гидроупоры состоящие из контрольных роликов гидравлических домкратов с усилием и маслонасоса. Печь с помощью этих домкратов и маслонасосов автоматически (или вручнуюот включателя) движется с периодом 12-24 ч то вверх то вниз на роликоопорах. Установкаэтихгидроупоров снижает износ бандажей и опорных роликов а также уменьшает потребление энергии печью на 10-15% (поверхности бандажей и роликов смазаны).
Гидроупор (рис.2) состоит из гидроцилиндра 1 и двух направляющих 2 по которым.движется упорный ролик 3 установленный на станине 4 приваренной к раме роликоопоры.
На рис.3 показан общий вид новой типовой опоры вращающейся печи.
В последние годы разработаны и внедрены опоры с подшипниками качения и с циркуляционной системой смазки вместо применяющихся в старых печах подшипников скольжения. Разработан большой ряд типоразмеров опор по нагрузкам на них: 15696; 30902; 39240; 49050; 61803; 78480; 15 6960 кН (160 315 400 500 630. 800 и 1600 тс). В опорах рассчитанных на нагрузки 3924 4905. 6180 7848 15 696 кН (400 500 630 800 и 1600 тс) применены четырехрядные подшипники с коническими роликами. В опорах рассчитанных на нагрузки 160 и 315 тс применены двухрядные: сферические роликовые подшипники для восприятия радиальных нагрузок и упорные подшипники с коническими роликами для восприятия осевых усилий.
Рис.3 Типовая опора вращающейся печи 5X185 м с подшипниками качения.
На рис.4 показан главный привод вращающейся печи 5х 185 м. Привод обеспечивает рабочее и тихое вращений работающей печи. Вспомогательный привод обеспечивает вращения печи с. очень малой частотой (порядка 4 обч) и служит для медленного проворачивания печи при ремонтеи перед остановкой чтобы избежать односторонних изгибных деформаций разогретого корпуса.
Рис. 4 Двухсторонний привод
— зубчатый венец; 2 — кожух; 3 —электродвигатель; 4 — упругая муфта;
— главный редуктор; 6 —вспомогательный привод; 7 — промежуточный вал
Для всех печей предусмотрена единая по конструкции открытая зубчатая пара: венцовая шестерня на печи и подвенцовая на валу редуктора.
Привод снабжен электродвигателем переменного тока с фазным ротором. Редуктор трехступенчатый. Зубья колес нарезаны по схеме зацепления Новикова.
На рис.5 показан общий вид упорного устройства вращающейся печи 4x150 м. В опорах рассчитанных на нагрузки порядка 2943 кН (300 тс) применены двухрядные сферические роликовые подшипники для восприятия радиальных нагрузок и упорные подшипники с коническими роликами для восприятия осевых усилий.
Пневмосистема роликоопор. Небольшое взаимное смещение опор печи приводит к увеличению напряжений в оболочке за пределыдопустимого. Например осадка опор (через одну) печи 5. например у печи 5х185 м пущенной в 1968 г. на Серебряковском цементном заводе — на систему_-пневмоподушек установленных подII III V VIроликоопорами.
Рис.5 Упорное устройство вращающейся печи 4x150 м
Пневмосистема (рис.6) состоит из пневмоподушек 1 на которые установлены рамы опорных роликов
ресиверов 2 блоков 3 управления компрессора 4 и системы воздухопроводов соединяющих компрессор ресиверы и блок управления с пневмоподушками. Под каждым роликом находится две пневмоподушки. Сжатый воздух давлением не ниже (5 ) обычно поступает от заводской магистрали а при падении давления ниже указанного — от включаемого автоматически аварийного компрессора. Контрольно-регулирующие приборы обеспечивают уровень заданного давления в пределах ±2 (02 ).
Основой контрольных роликов печи являются две полые стальные стойки жестко скрепленные болтами с фундаментальной плитой и между собой. В вертикальных отверстиях стоек установлены оси на которых свободно надеты ролики с втулками из антифрикционного сплава или с подшипниками качения.
К осям и втулкам (подшипникам) подведена смазка. Для уменьшения трения между бандажом и контрольным роликом при их соприкосновении бандаж должен катиться по ролику.
Рис. 6Пневмосистемароликоопор
Для этого оси конических рабочих поверхностей бандажа и ролика пересекаются в одной точке (рис.7). Тангенс угла скоса поверхностей бандажа и ролика
где – соответственно наружный диаметр бандажа и наибольший размер ролика.
Рис.7 Схема усилий в элементах контрольного ролика.
Сущность модернизации и патентное исследование.
Сущность патента RU 2109239
Сущность изобретения состоит в том что следящая опора вращающейся печи содержит каретки с опорными роликами неподвижно установленные на направляющих несущего элемента и соединенные попарно тягами при этом для обеспечения саморегулирования опорных роликов в их положении относительно бандажа в процессе работы печи несущий элемент выполнен в виде жестко закрепленных относительно печи несущей оси или ложа с цилиндрической опорной поверхностью на которые с двух концов неподвижно установлены с возможностью вращения вокруг оси печи и перемещения вдоль нее две каретки с опорными роликами.
Сущность изобретения: устройство содержит раму опорные ролики установленные подшипниковыми узлами в корпуса стержни с шарнирами установленные на корпусах упоры упорные ролики соединенные тягами клинья установленные на корпусе опорного ролика упоры взаимодействующие с фиксаторами. При вращении корпуса вращающегося барабана бандаж вращается на опорных роликах. Перемещаясь бандаж доходит до упорного ролика и начинает перемещать его по направляющим. Клин упором давит на фиксатор и корпус поворачивается на оси. Происходит параллельный перекос опорных роликов относительно оси барабана. Бандаж при этом будет перемещаться влево и перемещать упорный ролик. Клин выйдет из контакта с упором который возвратится в исходное положение. Когда клин пройдет заданный путь он выводит фиксатор из контакта с упором корпуса и под действием пружины происходит возврат корпусов в исходное положение. После этого цикл повторяется.
Рис. 8 Патент RU 2109239
Сущность патента RU 20111133
Сущность изобретения: устройство содержит общую раму корпуса с опорными роликами упорные ролики регулирующие тяги гидроцилиндр регулирующие упоры промежуточные плиты сменные накладки. При перемещении корпуса вних бандаж входит в контакт с упорным роликом его упор воздействует на переключатель. Жидкость поступает в гидроцилиндр шток которого начинает давить на оси. Поворачиваясь корпус посредством шарниров регулирующих тяг с муфтой поворачивает второй корпус. При достижении опорными роликами необходимого угла перекоса упор давит на ролик переключателя который дает команду на остановку насоса с целью исключения вытекания жидкости из гидроцилиндра. Таким образом ролики остаются в перекошенном положении.
Рис. 9 патента RU 20111133
1 Сущность модернизации
В ходе проведенного патентного исследования был выбран патент RU 20111133.
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ПАТЕНТУRU 20111133
Изобретение относится к отраслям промышленности в которых используются вращающиеся барабаны например вращающиеся печи и сушильные барабаны в цементной промышленности.
Известна опора вращающейся печи содержащая раму с направляющими опорные ролики подвижно установленные на направляющих посредством пары подшипников размещенных в корпусах соединенных попарно-перпендикулярно оси печи тягами регулируемой длины тяги выполнены в виде стержней с резьбовыми концами соединенными между собой посредством резьбовой муфты а противолежащие концы стержней соединены с корпусами подшипников посредством плоских шарниров оси поворота которых перпендикулярны плоскости направляющих рам [1] .
Недостатком данной опоры является невозможность управления перемещением корпуса вращающейся печи в осевом направлении.
Известно опорное устройство вращающейся печи содержащее опорные ролики с размещенными в корпусах подшипниками смонтированными на общей раме с помощью направляющих и гидроцилиндров рабочие камеры которых соединены с гидравлическим аккумулятором гидроцилиндры соединены противоположными концами с противолежащими корпусами подшипников [2] .
Недостатком данной опоры также является невозможность управления перемещением корпуса вращающейся печи в осевом направлении.
Наиболее близким по технической сущности к предлагаемой опоре является устройство для осевого перемещения корпуса вращающейся печи содержащее опорные и упорные ролики размещенные на общей опорной раме [3] .
Недостатком данного устройства является необходимость преодоления значительных усилий упорными роликами при осевом перемещении печи.
Целью изобретения является повышение надежности опоры путем уменьшения нагрузок на упорные ролики и обеспечение саморегулирования осевого перемещения вращающегося барабана посредством саморегулируемого перекоса опорных роликов.
Цель достигается тем что опорные ролики установлены в корпусах в центре каждого корпуса имеется отверстие в которое вставлена ось а упорные ролики подпружинены и размещены на общей раме с возможностью осевого перемещения при этом корпусы опорных роликов шарнирно соединены между собой регулируемыми тягами с муфтой на общей раме закреплен гидроцилиндр взаимодействующий с одним из корпусов опорных роликов и соединенный со станцией управления.
Для обеспечения перемещения опорных роликов в поперечном направлении относительно оси вращающегося барабана на общей раме установлены промежуточные плиты в каждой из которых закреплена ось проходящая сквозь отверстие в корпусе опорного ролика.
Для увеличения долговечности работы опоры отверстия в корпусах опорных роликов снабжены съемными втулками сквозь которые проходят оси а корпуса снабжены сменными накладками взаимодействующими с платиками промежуточной плиты или общей рамы.
Для снижения нагрузок на гидроцилиндр он взаимодействует с корпусом опорного ролика через толкающий механизм.
Опора вращающегося барабана содержит общую раму 1 (рис.9) на которой установлены корпуса 2 с опорными роликами 3. Общая рама 1 снабжена осями 4 на которые и установлены корпуса 2 своими центральными отверстиями 5. Между опорными роликами 3 установлена рама 6 с направляющими 7 на которых установлены упорные ролики 8 и 9 с пружинами 10 и 11 (рис.9).
Корпуса 2 опорных роликов 3 через шарниры 12 соединены между собой регулируемыми тягами 13 с муфтами 14.На общей раме 1 (рис.9) закреплен гидроцилиндр 15 с трубопроводом 16 соединенным со станцией управления (не показана).
На общей раме 1 закреплены также регулирующие упоры 17 снабженные болтами 18 которые взаимодействуют с корпусами 2 опорных роликов 3.
Между общей рамой 1 и корпусами 2 могут устанавливаться промежуточные плиты 19 (рис.9). В этом случае оси 4 закреплены непосредственно на промежуточных плитах 19. В корпусах 2 установлены съемные втулки 20 сквозь которые проходят оси 4. Кроме того на корпусах 2 имеются сменные накладки 21 взаимодействующие с платиками 22 промежуточной плиты 19. В этом случае упоры 17 с болтами 18 закреплены непосредственно на промежуточных плитах 19 а на общей раме 1 закреплены упоры 23 с винтами 24.
В общей раме установлены болты 25 проходящие сквозь пазы 26 промежуточных плит 19. На свободных концах болтов 25 установлены шайбы 27 и гайки 28.
В промежуточных плитах 19 установлены шпильки 29 на свободных концах которых навинчены гайки 30.
Упорные ролики 8 и 9 снабжены упорами 31 и 32 рядом с которыми установлены переключатели 33 и 34 а один из корпусов 2 имеет упор 35 напротив которого установлен переключатель 36.
Гидроцилиндр 15 снабжен штоком 37 на который при необходимости установлены П-образные пластины 38.
К оси 4 в корпусе 2 подходит отверстие 39.
На опорные ролики 3 опирается бандаж 40 корпуса 41 вращающегося барабана.
Упор 35 (рис.9) имеет болт 42 взаимодействующий с роликом 43 переключателя 36.
При исполнении опоры вращающегося барабана по варианту 2 (рис.9) на общей раме 1 закреплен шарнир 44 палец 45 которого соединен с гидроцилиндром 15. Шток 37 гидроцилиндра 15 через палец 46 соединен с неравноплечим рычагом 47 установленным на оси 48 в общей раме 1. Короткое плечо 49 неравноплечего рычага 47 взаимодействует с корпусом 2. На неравноплечем рычаге 47 имеется также упор 50 напротив которого установлен переключатель 36.
При исполнении опоры вращающегося барабана по варианту 3 (рис.9) на общей раме 1 закреплен упор 51. На корпусе 2 имеются проушины 52 между которыми на оси 53 установлен ролик 54. Между роликом 54 и упором 51 размещен клин 55 взаимодействующий с роликом 54 а своими роликами 56 на осях 57 он взаимодействует с упором 51.
Клин 55 имеет скалки 58 проходящие сквозь направляющие 59 жестко закрепленные на общей раме 1 и одним концом соединен посредством шарнира 60 со штоком 37 гидроцилиндра 15.
Шток 37 имеет упор 61 напротив которого размещен переключатель 36.
Опора вращающегося барабана работает следующим образом.
При вращении корпуса 41 (рис.9) бандаж 40 вращается на опорных роликах 3 закрепленных в корпусах 2. Предварительно корпус 2 опирающийся на общую раму или на промежуточную плиту 19 (рис.9) незначительно повернут относительно оси вращения корпуса 41 на угол. Такой поворот опорных роликов 3 возможен благодаря наличию центральных отверстий 5 и оси 4. Угол предварительного поворотадолжен быть таким чтобы при работе вращающегося барабана его корпус 41 мог медленно опускаться по оси вращения. При перемещении корпуса 41 вниз бандаж 40 входит в контакт с упорным роликом 9 перемещая его на направляющих 7 рамы 6 и преодолевая сопротивление пружины 11 (рис.9).
Когда упорный ролик 9 (рис.9) пройдет заданный путь его упор 31 воздействует на переключатель 33 при срабатывании которого поступает сигнал на включение гидронасоса станции управления. Из станции управления жидкость под давлением через трубопровод 16 поступает в гидроцилиндр 15 шток 37 которого начинает давить на оси 4 увеличивая тем самым угол.
Поворачиваясь корпус 2 посредством шарниров 12 регулируемых тяг 13 с муфтой 14 синхронно поворачивает второй корпус 2. При этом вместе с корпусами 2 поворачиваются и опорные ролики 3.
При достижении опорными роликами 3 необходимого угла перекоса (больше) упор 35 (рис.9) болтом 42 (рис. 9) давит на ролик 43 переключателя 36 (рис.9) который срабатывая подает команду в станцию управления на остановку насоса и перекрытие трубопровода 16 (рис.9) с целью исключения вытекания жидкости из гидроцилиндра 15. Таким образом ролики 3 остаются в перекошенном положении. При этом угол этого перекоса можно изменять болтом 42 (рис.9) увеличивая или уменьшая расстояние между ним и роликом 43 переключателя 36.
При увеличенном углебандаж 40 (рис.9) вместе с корпусом 41 будет перемещаться вверх. Постепенно он выходит из соприкосновения с упорным роликом 9 который под воздействием пружины 11 (рис.9) возвращается в исходное положение.
При дальнейшем подъеме корпуса 41 бандаж 40 (рис.9) входит в контакт с упорным роликом 8 который перемещается преодолевая действие пружины 10 (рис.9). При этом упор 32 (рис.9) воздействует на переключатель 34 при срабатывании которого подается сигнал на станцию управления о медленном сливе жидкости из гидроцилиндра 15. При этом под действием массы корпуса с материалом бандаж 40 будет перемещаться вниз уменьшая при этом перекос опорных роликов 3 до угла а упорный ролик 8 возвратится в исходное положение. После чего рабочий цикл повторится.
Упорами 17 при помощи винтов 18 устанавливают первоначальный угол. Упор 17 является предохранительным и ограничивает максимальную величину перекоса опорных роликов 3.
Через смазочные отверстия 39 производится смазка соединения оси 4 с отверстием 5.
Первоначальный угол(рис.9) устанавливается набором П-образных пластин 38.
Муфта 14 служит для обеспечения параллельности осей опорных роликов 3.
При монтаже а также при ремонтных работах зачастую требуется передвижка опорных роликов 3 (рис.9) к оси вращающегося барабана или от нее. Это производится следующим образом.
Опорные ролики 3 (рис.9) при помощи муфты 14 выставляются параллельно поворачиваясь на осях 4 (рис.9). Затем при ослабленных гайках 28 (рис.9) винтами 24 в упорах 23 перемещают промежуточные плиты 19 к оси или от оси корпуса 41 (рис.9). Такому перемещению способствуют пазы 26 (рис.9) через которые проходят болты 25 общей рамы 1. После установки оси опорных роликов 3 в необходимое положение при помощи гаек 28 и шайбы 27 промежуточные плиты плотно прижимаются к общей раме 1. Для нормальной работы опоры гайки 30 на шпильках 29 должны быть слегка ослаблены во избежание закусывания корпусов 2 при их поворачивании.
Сменная втулка 20 продлевает срок службы корпуса 2. Сменные накладки 21 взаимодействующие с платиками 22 также продлевают срок службы корпуса 2 а платики 22 увеличивают срок службы промежуточных плит 19.
Опора вращающегося барабана по варианту 2 (рис.9) работает следующим образом.
При вращении корпуса 41 с бандажом 40 последний вращает опорные ролики 3 установленные под углом. При перемещении корпуса 41 вниз бандаж 40 входит в контакт с упорным роликом 9 перемещая его и упор 31 воздействует на переключатель 33. Подается жидкость в гидpоцилиндр 15. В нем начинает перемещаться шток 37 и через палец 46 поворачивает неравноплечий рычаг 47 на оси 48 который своим коротким плечом 49 давит на корпус 2 поворачивая его. При этом шарнир 44 с пальцем 45 и палец 46 предохраняют гидроцилиндр 15 от поломки позволяя ему качаться. При повороте неравноплечего рычага 47 он своим упором давит на переключатель 36 подающий команду на прекращение подачи жидкости в гидроцилиндр 15.
Далее работа идет как описано выше.
Опора вращающегося барабана по варианту 3 (рис.9) работает следующим образом.
При включении переключателя 33 (рис.9) и подаче жидкости в гидроцилиндр 15 (рис.9) шток 37 через шарнир 60 перемещает клин 55 на скалках 58 в направляющих 59. При этом клин 55 перемещаясь на роликах 56 по упору 51 давит на ролик 54 и через ось 53 и проушины 52 на корпус 2 опорного ролика 3 поворачивая его.
Ролики 56 при этом вращаются на осях 57. При нажатии упора 61 на переключатель 36 прекращается подача жидкости в гидроцилиндр 15.
В рассмотренных вариантах 2 и 3 неравноплечий рычаг 47 (рис.9) и клин 55 (рис.9) являются вариантами выполнения толкающего механизма и позволяют уменьшить нагрузки на гидроцилиндр 15 а следовательно и его габариты. Кроме того применение толкающего механизма позволяет снизить усилие необходимое для перекоса опорных роликов 3 и увеличить длину хода штока 37 особенно при клиновом варианте. Это позволяет увеличить время поворота опорных роликов 3 и обеспечивает плавность поворота что благоприятно сказывается на надежности работы опоры в целом.
Таким образом использование данного изобретения позволяет уменьшить нагрузки на упорные ролики и обеспечивает саморегулирование осевого перемещения вращающегося барабана посредством саморегулирования перекоса опорных роликов. (56) 1. Авторское свидетельство СССР N 976249 кл. F 27 B 722 1981.
Расчет основных узлов и деталей.
Расчет бандажа на прочность и жесткость (рис.16). Наибольшая реакция на г-й опоре (с учетом веса бандажа и подбандажного утолщения) равен . Принимаем коэффициент перегрузки К = 145. Наибольший изгибающий момент находящийся в сечении бандажа над роликом (под углом к вертикали °)
Далее принимая отношение b : h (например 27 : 1 или25 : 1) определяют ширину и высоту сечения.
В бандажах горячего конца печи возникают также температурные напряжения определяемые по следующим формулам:
на внутренней поверхности бандажа
на наружной поверхности бандажа
где E — модуль упругости стали зависит от марки стали и ее температуры
α — коэффициент линейного расширения стали α — 128 X 10-6;
— разность температур внутренней и наружной поверхности принимают около 100° С;
— модуль Пуассона = 03;
— отношение внутреннего диаметра бандажа к наружному.
Кроме того при расчете бандажей горячего конца учитывают напряжения возникающие вследствие натяга и принимаемые для волокон внутренней поверхности = 28 МПа (280 кгссм2) для наружной поверхности бандажа = 25 МПа (250 кгссм2).
Бандажи изготовляют из стали 20ГСЛ (ГОСТ 7832—65) для которой предел прочности = 550 МПа (5500 кгссм2) предел текучести = 300 МПа (3000 кгссм2) предел выносливости = 025 (+) + 500 = 2625 МПа (2625 кгссм2). Далее определяют запас прочности по пределу выносливости.
Давление на вкладыш опорного ролика
где — реакция на цапфе ролика в кг;
( — реакция воспринимаемая роликом от бандажа Р = 0578 - — вес бандажа в кН; — вес ролика с осью в Н);
— диаметр цапфы в см;
— длина вкладыша в см.
Допускаемая нагрузка (для стали по бронзе) =5МПА (50 кгссм2).
Сечение цапфы опорного ролика
— реакция наиболее нагруженной опоры в ;
а — расстояние от оси подшипника до опасного сечения в см;
— диаметр цапфы в опасном сечении всм.
Бандаж испытывает контактные напряжения смятия в местах соприкосновения с опорными роликами нормальные напряжения в поперечных сечениях вызываемые изгибающими моментами и касательные напряжения во внешних слоях металла возникают из-за упругогоскольжения бандажей по роликам. Наибольшее влияние на долговечность бандажа имеют контактные напряжения смятия. Ширина площадки (в см) контакта бандажа с роликом
где — усилие (в Нсм) воспринимаемое роликом от бандажа и отнесенное к 1 см ширины бандажа;
— модуль упругости стали из которой отлиты ролик и бандаж [для углеродистой стали
— внешние диаметры ролика и бандажа в см.
Наибольшее напряжение смятия (в Нсм2)
Обозначим общее давление на опору (в Н) и ширину бандаж (в см) то усилие
У мощных печей давление на опору равно в среднем 4000 кН (400 тс) ширина бандажа печи 455x135 м составляет 900 мм.его диаметр 5000 мм а диаметр опорного ролика 1700 мм. Усилие приходящееся на 1 см ширины ролика этой печи
Ширина площадки смятия металла при контакте с бандажом
Напряжение от смятия
Допустимое давление для цилиндров перекатывающихся без смазки .
Контактные напряжения возрастают при неравномерном распределении веса печи на опоры. Увеличение в 15—2 раза нагрузки на опору из-за неправильной установки роликов по высоте — частое явление при эксплуатации вращающихся печей. В таких случаях контактные напряжения смятия достигают что может привести к аварии печи.
Определение касательных напряжений представляет значительные трудности поэтому их влияние учитывают обычно выбором допускаемых напряжений на смятие. Перед определением нормальных напряжений предварительно определяют изгибающие моменты.
Вес корпуса передается лишь на нижнюю часть бандажа. В горизонтальных сечениях бандажа проходящих через ось печи нагрузка от корпуса равна нулю и постепенно возрастая в последующих нижних .сечениях достигает наибольшей величины в нижнем вертикальном сечении. При симметричном расположении опорных роликов относительно центра бандажа наибольшие изгибающие моменты возникают в сечениях проходящих через линии контакта с роликами (см. рис. 1). В этих сечениях изгибающие моменты
где — давление на опору в Н;
— средней радиус бандажа в м.
При больших контактных напряжениях смятия если одна из опор сильно перегружена наличие чрезмерно больших контактных напряжений смятия между бандажом и роликами определяют по отслаиванию от рабочей поверхности бандажа и роликов тонких лепестков металла.
Контрольные роликирассчитывают насопротивлениевоздействию составляющей всего веса корпусанаправленнойвдольоси печи не учитывая противодействующего трения скольжения бандажей по опорным роликам (см. рис. 6).
Вращающиеся печи имеют угол наклона к горизонту . Составляющая силы тяжести направленная вдоль оси и равная стремится сдвинуть корпус вниз к головке. Смещению последнего препятствует противоположно направленная сила трения скольжения между бандажами и опорными роликами равная где — коэффициент трения скольжения между бандажами и роликами (в сухом состоянии) ; — равнодействующая сила от суммарных нагрузок.
При вращении печи сила трения недостаточна для преодоления составляющей .
Верхний опорный подшипник ролика рассчитывают на усилие а нижний упорный — на усилие
Из равенства моментов находят усилие на которое рассчитывают фундаментные болты стойки; эти же болты проверяют на срез усилием
Бандаж может давить также на верхний контрольный ролик при перекосе опорных роликов а также при перемене температурного режима работы печи. На участке соприкосновения бандажа и контрольного ролика возникают контактные напряжения смятия которые принимая во внимание что ролик имеет форму цилиндра (конусность ролика незначительна) а коническая поверхность бандажа является плоскостью можно приближенно определить из следующих уравнений:
где — средняя нагрузка на образующую ролика в Нсм; — средний диаметр контрольного ролика в см.
Проверка и регулирование прямолинейности оси печи. Проверяют и регулируют ось корпуса печи с помощью точных геодезических инструментов (нивелира или теодолита) тонкой стальной струны или оптического 'квантового генератора.
футеровки. Вместе с тем прямолинейность оси печи является необходимым условием нормальной ее работы. Отклонение оси печи от прямой линии можно допускать лишь в пределах 3—5. мм в зависимости от расстояния между опорами и толщины оболочки.
При значительной длине печи достигающей у современных конструкций 230 м и большом числе (до девяти) тяжелонагруженныхроликоопор сохранение прямолинейности оси корпуса печи являющегося недостаточно жесткой тонкостенной оболочкой с местными околобандажными усилениями представляет определенные трудности. Зачастую это осложняется в связи с неодинаковым нагревом оболочки по окружности из-за неравномерного износа огнеупорной
Проверяют прямолинейность оси печи в двух взаимно перпендикулярных плоскостях:горизонтальной и вертикальной. Для горизонтальной проверки тонкую стальную проволоку натягивают и закрепляют вдоль печи примерно на уровне центров осей опорных роликов так чтобы .
При проверке измеряют и подсчитывают следующим образом. Диаметры бандажей определяют по длинеокружности замеренной стальной проволокой или рулеткой. Расстояние между проволокой и отвесами перекинутыми через бандажи измеряют стальной линейкой или деревянной чисто отделанной рейкой установленной горизонтально на уровне проволоки перпендикулярно последней. Результаты измерений на каждой опоре заносят в таблицу.
Если диаметры парных опорных роликов одинаковы или диаметр правого отличается от диаметра левого не более чем на5 мм (на каждой опоре) то правильная установка опорных роликов будет обеспечена при условии
Если центры осей опорных роликов по какой-либо причине установить трудно размеры а и б определяют прикладывая к боковой цилиндрической поверхности роликов точно изготовленную металлическую линейку длиной 2—25 м.
Отклонения в величине А по каким-либо опорам выявленные в результате измерений проводимых первым или вторым способом показывают что для выверки оси печи эти опоры необходимо передвинуть на величину отклонения.
В результате горизонтальной проверки ось печи всеми своими точками размещается в одной вертикальной плоскости.
Вертикальную проверку оси печи выполняют при помощи вспомогательной линии которой может служить световая линия визирная линия нивелира или теодолита. От нее отсчитывают расстояния до поверхности (верхней точки) каждого бандажа и руководствуясь конструктивными размерами печи и ее деталей определяют находятся ли центры всех бандажей на одной линии (уклон печи) т. е является ли ось прямой.
Здесь возможны два случая: вспомогательная линия горизонтальна или наклонна. В первом случае порядок расчета следующий.Сначала рейкой нивелира или шкалой водяного уровня измеряем величины . Затем измеряют диаметры бандажей и расстояния по горизонтали между ними. После этоговычисляют величины:
Точки лежат на одной линии проходящей через центр последнего бандажа печи. Прямоугольные треугольники подобны; при этом можно тать что линии и. т. д. не ломаные а прямые. При прямолинейной оси печи точки также должны лежать на одной прямой являясь вершинами указанных треугольников.
При регулировании оси печи оставляют неподвижные более опор. Обычно неподвижной оставляют опору упривод для сохранения установившейся приработки зубьев шестерни и радиальных зазоров в зацеплении а также последнюю а иногда и первую опору печи для сохранения зазоров в уплотнениях.
Учитывая что в прямоугольном треульнике известны что- втреугольнике сторона в треугольнике сторона и в треугольнике сторона определить стороны .
На основании подобия треугольников определим
Аналогично определяем
Сравнивая полученные значения с полученными при замерах величинами устанавливаем на какую величину и в какую сторону (вверх или вниз) отклоняются- фактические центры бандажей от положения при прямолинейной оси печи.
В результате вертикальной проверки и регулировки ось печи всеми своими точками должна размещаться в одной горизонтальной плоскости.
Аналогично проверяется геометрическая ось печи и по второму случаю.
Для горизонтальной а также вертикальной проверки и точной установки роликоопор может быть с успехом применен газовый оптический квантовый генератор света. Этот генератор проектирует тонкий (5 мм) и яркий параллельный пучок красного цвета на расстояние свыше 300 м. Луч хорошо виден даже днем на линейке на бетоне на оборудовании и других предметах. Его можно направлять по вертикали по горизонтали или с уклоном ±10% заменяя таким образом обычно используемые монтажниками и производственниками для проверки и регулировки оси печи струну шнур отвес нивелир теодолит рейки и другие приспособления.
На организм человека луч лазера влияет так же как солнечный свет. По внешнему виду квантовый генератор напоминает обычный теодолит на треноге.его не более 10 кг питается он от сети напряжением 220 В частотой 50 Гц (или от батареи постоянного тока) потребляемая им мощность- 150 Вт.
Установка осей опорных роликов относительно оси печи определяет величину и направление осевого усилия возникающего при вращении корпуса печи. Следует отметить что это усилие может значительно меняться и по другим причинам (чистоты и точностирабочих поверхностей роликов и бандажей наличия на них смазки или абразивных веществ и др.). Существенно влияют точность установки всех роликоопор относительно принятого уклона печи а также прямолинейность оси корпуса печи в частности соосность поверхностей качения всех бандажей.
При прямолинейной оси корпуса правильной установке роликоопор и соосности бандажей в определенных пределах а также надлежащей точности и чистоте (отсутствие смазки и абразивов) поверхностей роликов и бандажей основным способом управления осевым перемещением корпуса печи и регулировки создаваемого им осевого усилия является надлежащее расположение осей опорных роликов по отношению к оси печи.
Выше уже отмечалось что при вращении корпуса печи сила трения между бандажами и роликами () при параллельных осях недостаточна для преодоления составляющей () силы тяжести. Поэтому часть осей опорных роликов устанавливают параллельно оси печи а на первой и второй опорах перекашивают примерно на 1° для обеспечения надлежащего равновесия корпуса печи при работе. При этом оси всех перекошенных роликов должны быть смещены на один и тот же угол обязательно в одну и ту же сторону так чтобы при вращении бандажа возникали осевые усилия перемещающие корпус печи вверх.
Недопустимо устанавливать оси опорных роликов так как показано на рис. 7 а и б. Если на одной опоре оси роликов смещены вправо а на другой влево (рис. 7 а) или когда ось одного ролика скошена вправо а ось другого ролика этой же опоры влево (рис. 7 б) то их действие на бандаж уравновешивается корпус печи по роликам не смещается а работа по созданию противоположных сил трения является не только бесполезной но и вредной так как перекошенные ролики я бандажи изнашиваются приобретая конусность что сильно затрудняет правильную установку печи на опорах. Кроме того при этом возникает трение в торцах подшипников роликоопор перегружается приводной механизм и т. д. Для уменьшения этих вредных явлений необходимо перекашивать наименьшее количество осей опорных роликов (лучше на опорах холодного конца печи) в одном нужном направлении и по возможности на небольшой угол.
На многих печах контрольные ролики служат только лишь для контроля за осевым перемещением корпуса печи а удерживают его специальные предохранительные упоры. Бандаж между контрольными роликами перемещается вдоль оси печи лишь на небольшую величину. Чтобы бандажи занимали среднее положение на опорных роликах последние при монтаже следует сдвинуть к концам корпуса относительно соответствующих им бандажей на величину (в мм)
где α — коэффициент линейного расширения корпуса для стали α = 0000012;
—длина части корпуса от контрольных роликов до пары роликов для которой определяют смещение в мм;
— температура помещения где находится печь в °С;
— средняя температура участка корпуса в рабочем состоянии определяют по графику температуры корпуса монтируемой печи.
При неправильной эксплуатации корпус печи сместившись по опорным роликам может разрушить контрольные ролики и бандажи сползут с опорных роликов. Для предотвращения такой аварии на одной из опор печи с правой и левой сторон бандажей устанавливают неподвижные упоры связанные между собой стальными тягами жестко скрепленными болтами с фундаментом. Расстояние между каждым упором и бандажом на 30—50 мм больше зазора между бандажом и контрольным роликом. При давлении бандажа на неподвижные упоры возникает большая сила трения перегружающая и отключающая приводной электродвигатель. На упорах устанавливают конечные выключатели отключающие электродвигатель при соприкосновении бандажа с упором.
Описание программного обеспечения SolidWorks.
САПР SolidWorks– программное обеспечение созданное одноименной американской компанией для использования на персональных компьютерах в операционной среде Windows.
Трехмерное твердотельное и поверхностное параметрическое проектирование – это принципы используемые в настоящей утилите. Они позволяют конструкторам создавать объемные детали и составлять сборки в виде 3-мерных электронных моделей которые в дальнейшем применяются для организации двухмерных чертежей и спецификации согласно требованиям ЕСКД.Трехмерное моделирование существенно превосходит по преимуществам линейное проектирование. Программа SolidWorks позволяет увидеть будущее изделие в объеме с разных сторон и придать ему реалистичности отображения в соответствии с избранным материалом для пробной оценки дизайна.
Процесс построения 3-мерной модели основывается на формировании объемных геометрических элементов и выполнении разных операций между ними. Принцип чем-то напоминает конструктор «LEGO» - модель создается из шаблонных элементов (блоков) она подлежит редактированию путем добавленияудаления данных блоков или посредством изменения их характерных параметров. Трехмерная модель предоставляет наиболее подробное описание свойств объекта (масса объем моменты инерции) и позволяет работать в виртуальном объемном пространстве благодаря чему на самом высоком уровне происходит приближение компьютерной модели к облику будущего изделия при этом этап макетирования полностью исключается.
Разработчики программного пакета большое внимание уделили работе с комплексными сборками в которых количество компонентов может составлять сотни тысяч единиц. Разумеется работа с такими моделями должна сопровождаться использованием специальных методик управления отдельными узлами и деталями сборки рациональным расходом ресурсов оперативной памяти и процессора. Для этих целей в SolidWorks имеется специальный режим который позволяет распределить оптимально аппаратные и программные ресурсы тем самым экономя время на перестроение и загрузку сборки.
Конструирование в SolidWorks не ограничивается разработкой объемных деталей. Утилита нередко используется для автоматического создания чертежей по заданной трехмерной модели исключая возможные ошибки проектанта возникающие при начертании проекций вручную. Программа поддерживает различные чертежные стандарты: ANSI GOST ISO JIS DIN GB и BSI. Что касается типов файлов то приложение распознает:
- нейтральные форматы: IGES XMT_TXT SAT STL STEP X_B STP VDA WRL X_T XMT_
- прямые трансляторы: DXF DWG NX.
1. Минимальные требования к системе.
SolidWorks: Системные требования
Поддерживаемые операционные системы MicrosoftWindows:
Операционные системы
WindowsXP Professional
Требования к компьютеру и сопутствующему ПО:
Минимум: 2Гб RAM или более.
Сложные проекты и сборки:6Гб RAM или более*.
Рекомендуются сертифицированные графические карты для рабочих станций с поддержкой OpenGL и протестированные драйверы к ним.
SolidWorks 2014 поддерживает виртуализации NVIDIA GRID .
Intel и AMD процессоры с поддержкой технологии SSE2.
Рекомендуются ОС 64bit.
Объём свободного места на жёстком диске:
DVDROM или широкополосное интернет соединение.
Антивирусные программы:
Следующие антивирусные программы были протестированы с SolidWorks:
Avast! ProfessionalEdition
McAfeeVirusScanEnterprise
MicrosoftSecurityEssentials
SymantecEndpointProtection
TrendMicroOfficeScan
Если приложение (антивирусная программа) отсутствует в списке это означает что оно не тестировалось. В этом случае отключите антивирусную программу на время инсталляции SolidWorks и перезагрузите компьютер. За более подробной информацией обращайтесь к разработчику антивирусного приложения.
SolidWorks тестировался только с сетями Microsoft'sWindowsNetworking.Сети Novell и любые не-Windows сетевые устройства не тестировались и не рекомендуются.
Требования к серверу сетевых лицензий (SolidWorksNetworkLicenseServer):
Windows 8 (только 64 бита)
Windows server 2008 R2
Первая поддерживаемая версия SolidWorks
Этапы проектирования роликовой опоры вращающейся печи
1Моделирование корпуса подшипника.
Начинаем с вытягивания бабышки.
Рис. 11 Вытянутаябабышка
Круговым вырезом создаем внутреннюю геометрию
Рис. 12Модель после кругового выреза.
Делаем боковые отверстия используя инструмент «вырез» получаем
Рис. 13Модель с фланцем и отверстием под крестовину.
Вытянем опору корпуса.
Рис. 14Корпус с опорой.
Добавляем ребра жесткости отверстия для крепления корпуса к раме и для слива масла.
Рис. 15Модель с добавлением ребер жесткости.
Рис. 16Готовая модель корпуса.
2Моделирование нижнего вкладыша полусферического подшипника.
Рис. 17Промежуточная модель вкладыша.
Создаем отверстия для залива и слива масла в полости подшипника.
Рис. 18 Промежуточная модель вкладыша.
Круговым вырезанием создаем внутренние полости
Рис. 19 Промежуточная модель вкладыша .
Рис. 20Готовая модель вкладыша.
3Моделирование вкладыша верхнего сферического.
Вытягиванием делаем основу детали
Рис. 21 Промежуточная модель вкладыша верхнего.
Вырезанием делаем наружные выступы
Рис. 22Промежуточная модель вкладыша верхнего.
Делаем скругления отверстия монтажные.
Рис. 23Готовая модель вкладыша верхнего.
4 Моделирование верхнего полукольца.
Круговым вытягиванием на 180 создаем основу полукольца.
Рис. 22 Промежуточная модель полукольца.
Операцией «вырез бабышки» создаем выемки.
Рис. 23 Готовая модель полукольца.
4Сборка Подшипников без крышки.
Собрав сферический подшипник и установив его в корпус получаем подшипник в сборе.
Рис. 24 Сборка части подшипника.
6Проектирование мешалки
Моделирование стенки
Рис. 28 Плечо в сборке.
Собрав четыре плеча и втулку получаем крестовину в сборке
Рис. 29 Крестовина в сборке.
Из стандартных прокатных профилей собираем раму для роликовой опоры
Рис. 30 Сборка опоры.
8 Моделирование крышки
Крышка подшипника состоит из нескольких деталей выполненных из листовой стали.
Рис. 31 Сборка крышки.
9 Сборка роликовой опоры.
Установив подшипники на раму. На вал одеваем ролик и закрепляем его кольцами с двух сторон закрепляемые винтами. Вал вставляем в подшипники и закрываем их крышкой.
Рис. 33 Роликовая опора в сборке.
Механическое оборудование цементных заводов. Учебник для техникумов. Изд. 2-е перераб. И доп. М. «Машиностроение» 1975.
Инженерная графика. Конструкторская информатика в машиностроении : учебник А. К. Болтухин [и др.]; под ред. А. К. Болтухина С. А. Васина. - 3-е изд. перераб. и доп.. - М.: Машиностроение 2005. - 555 с.: ил.
Дударева Наталья Юрьевна. SolidWorks 2007 на примерах Н. Ю. Дударева С. А. Загайко. - СПб.: БХВ-Петербург 2007. - 528 с.: ил.
Большаков Виктор Павлович. 3D-моделирование в AutoCAD КОМПАС-3D SolidWorks Inventor T-Flex : учебный курс В.П. Большаков А. Л. Бочков А. А. Сергеев. - СПб.: Питер 2011. - 336 с.: ил. + DVD. - Учебный курс. - ISBN 978-5-49807-774-1