Модернизация привода механизма отсечного клапана холодного дутья

Описание

В проекте выполнена разработка привода механизма отсечного клапана холодного дутья с модернизацией его конструкции.

В общей части проекта приведена краткое описание и характеристика дутьевой системы доменного цеха.

Доменный цех по производству стали на заводе имеет три доменные печи с островным расположением. Их работы выполняется на повышенном давлении газа под колошником, достигая 1,2 атм. Каждая печь оснащена уравнительными и сбросными клапанами, которые управляются с помощью лебедок. Для нагрева воздуха, который поступает в печи, в цехе установлено 14 воздухонагревателей. Каждый из них оснащен газовой горелкой, которая может регулировать количество воздуха в зависимости от давления газа в сети. Автоматически происходит переключение работы ВН с использования газа на воздух и обратно. Для повышения температуры воздуха, поступающего в печь, используются кислородное дутье, природный газ и мазут. Для переключения режимов работы воздухонагревателей применяются различные типы клапанов. Основные тракты воздухонагревателей: нагревательный, холодного и горячего дутья. Воздухонагреватели используют дроссельные, тарельчатые и шиберные клапаны.

Описана конструкция клапана холодного дутья.

Клапан холодного дутья размещен на воздухопроводе перед воздухонагревателем и используется для полного разделения воздухопровода холодного дутья от воздухонагревателя доменной печи. Он состоит из литого стального корпуса с фланцами, внутри которого находится заслонка, движущаяся перпендикулярно потоку воздуха. На заслонке установлен перепускной клапан, который регулирует давление воздуха по обе стороны заслонки. Рейка, закрепленная в пазах заслонки, соединена с шестерней и жестко связана с перепускным клапаном. На валу установлена шестерня, один конец которой связан с валом тихоходного вала привода редуктора, а другой конец - с валом командоаппарата. Для регулирования сцепления с рейкой используются прокладки. Вал клапана поддерживается подшипниками скольжения, встроенными в выносные опоры. Заслонка перемещается с помощью привода, состоящего из электродвигателя, дифференциального редуктора, муфты предельного момента и тормоза. Между электродвигателем и редуктором имеется связь через муфту предельного момента, которая выполняет функцию тормозного шкива и защищает механизм от перегрузки. Регулирование муфты осуществляется путем поджатия пружин. Все компоненты привода установлены на специальном кронштейне, который крепится к вертикальной площадке, предусмотренной на корпусе.

В качестве модернизации привода механизма отсечного клапана холодного дутья в проекте предложена замена электропривода на гидропривод.

Разработана основная часть.

Произведен выбор электродвигателя и кинематический расчет. Определен общий КПД привода 0,788 и мощность электродвигателя 1,98 кВт. Выбран трехфазный короткозамкнутый электродвигатель 4А80В2.

Рассчитаны значения:

Выполнен расчет цилиндрических зубчатых колес быстроходной ступени. Определено расчетное допускаемое напряжение 391,67 МПа, суммарное число зубьев 100. Вычислена размеры шестерни и колеса: делительный диаметр 60 мм и 190 мм, вершин зубьев 65 мм и 105 мм, ширина 36 мм и 31 мм. Окружная скорость колес равна 2,37 м/с. Рассчитаны силы, которые действую в зацеплении: окружная 798 Н, радиальная 290,45 Н.

1. Сделан расчет тихоходной ступени с определением основных значений.
2. В ходе предварительного расчета валов редуктора на кручение по пониженным допускаемым напряжениям определены диаметры: вал А – выходного конца 10,86 мм, ведущий вал - под ведомой звездочкой 19 мм, под подшипниками 25 мм, под шестерней 30 мм, червяк – 28 мм, 35 мм, 28 мм, червячное колесо – 60 мм, 65 мм, 70 мм.
3. Произведен расчет реечной передачи с вычислением показателей: шаг – нормальный 15,7 мм, торцевой 16,7 мм, высота – головки зуба 5 мм, зуба 11,25 мм, ширина рейки 50 мм, длина косого зуба 0,532 мм.
4. Рассчитаны конструктивные размеры зубчатых колес редуктора.
5. В ходе проверки долговечности подшипников сделан их выбор. Приняты: для ведущего вала радиальные шариковые подшипники 305 с расчетной долговечностью 19614,7 млн.об, для промежуточного вала - № 407 тяжелой серии, 198 млн.об, для ведомого № 313, 2922,6 млн.об.
6. При уточненном расчете валов сделано определение коэффициентов запаса прочности для опасных сечений.
7. Определены посадки деталей редуктора.
8. Сделан расчет гидравлического привода как варианта модернизации.
9. Определена ориентировочная затрачиваемая мощность 3,3 кВт. Приняты КПД: насоса 0,9, гидросистемы 0,9 и цилиндра 0,9. В качестве рабочей жидкости выбрано масло И-18.
10. Рассчитаны геометрические размеры и параметры гидроцилиндра: диаметр поршня 110 мм, штока 55 мм, номинальный расход жидкости в гидроприводе 72 л/мин. Выбраны: пластинчатый нерегулируемый насос Г12–33М , гидрораспределитель 4/3 с электрогидравлическим управлением B16, обратный клапан Г51-34, предохранительный клапан непрямого действия.
11. Вычислены суммарные потери давления в приводе, равные 0,0783 МПа. Произведен прочностные расчеты гидроцилиндра и трубопровода.

При тепловом расчете определена площадь теплоотдающих поверхностей всех элементов гидропривода 1,734 м² и теплоотдающих поверхностей всех трубопроводов 1,275 м².

Составлен раздел по монтажу, эксплуатации и ремонту. В экономической части рассчитан показатель абсолютной эффективности капитальных вложений для проектируемого варианта 0,59 и срок окупаемости 1,7 года. Разработана охрана труда.

В работе выполнена модернизация привода механизма отсечного клапана холодного дутья путем замены электропривода гидроприводом, в котором гидроцилиндр обеспечивает возвратно-поступательное движение затворки, получая питание от гидронасоса.