МЕХАНИЗМ КАНТОВАНИЯ ЧАШИ ШЛАКОВОЗА Российский патент 2003 года по МПК C21B3/10 

Изобретение относится к металлургии, в частности к оборудованию, предназначенному для транспортировки шлака из доменных, сталеплавильных цехов черной металлургии, а также от плавильных агрегатов предприятий цветной металлургии и ферросплавной промышленности.

Известен механизм кантования чаши шлаковоза по а.с. СССР 1117320 (опубл. 07.10.84), содержащий привод, на быстроходном валу редуктора которого размещены тормозные колодки из полудисков. Корпус редуктора со стороны быстроходного вала привода выполнен с фланцем, в котором закреплены тормозные колодки.

Известны аналогичные механизмы кантования чаш шлаковозов по авторским свидетельствам СССР 1229225 (опубл.07.05.86) и 1567640 (опубл. 30.05.90), в которых, с целью фиксации чаши в вертикальном положении при ее транспортировке и исключения самопроизвольного опрокидывания, предусмотрены различные тормозные механические устройства: фигурные выступы на валах для поджатия дискового механизма, установка дополнительной цепной передачи и т.д.

Все перечисленные устройства ненадежно фиксируют чашу шлаковоза при транспортировке, что приводит к ее самокантовке. Это связано с тем, что применяемые фиксирующие механизмы содержат ряд элементов (фрикционные накладки, диски, пружины и т.д.), требующие постоянного надзора, ухода и своевременной замены. На практике это не всегда соблюдается, так как используются большие парки шлаковозов при жестких условиях эксплуатации, а именно высокой абразивности окружающей среды, наличии брызг шлака при его сливе, повышенной температуре, высокой влажности.

Известны также другие устройства для повышения устойчивости чаши шлаковоза при ее транспортировке (авторские свидетельства СССР 729248, опубл. 25.04.80, и 973616, опубл. 15.11.82), в которых выполнены лунки на опорных направляющих или опорных катках, насаженных на цапфах опорного кольца, либо направляющие выполнены в виде двух сопряженных цилиндрических сегментов.

В этих устройствах нет устойчивой фиксации чаш шлаковозов в вертикальном положении при их транспортировке по причине того, что ширина лунки или база на опорных сегментах недостаточна по длине, а развить ее в большую сторону невозможно из-за кинематических особенностей механизма кантования.

Наиболее близким к предлагаемому решению по технической сущности является механизм кантования чаши шлаковоза по авторскому свидетельству СССР 247334 (опубл. 15.02.78). Этот механизм кантования чаши шлаковоза содержит опорное кольцо чаши и жестко связанные с ним катки и зубчатые секторы, причем катки оперты на цилиндрические направляющие, закрепленные на раме шлаковоза, зубчатые секторы находятся в зацеплении с неподвижными секторами, также связанными с рамой шлаковоза, а жестко закрепленный на опорном кольце чаши приводной зубчатый сектор находится в зацеплении с ведущей шестерней выходного вала редуктора.

В процессе эксплуатации центр тяжести чаши, заполненной жидким шлаком, установленной в опорном кольце, не совпадает с вертикальной плоскостью, проходящей по оси поворота опорного кольца, т.к. обе детали имеют большие геометрические размеры и грубые по исполнению (выполняются литьем). Несовпадение центра тяжести изначально создает крутящий момент, стремящийся вывести чашу из вертикального положения, т.е. опрокинуть. В статическом состоянии от опрокидывания чашу удерживают тормозные устройства и червячная пара, устанавливаемые на быстроходном валу механизма кантования, применяемые в подавляющем большинстве известных конструкций. При транспортировке шлаковоза по железнодорожным путям на чашу начинают воздействовать боковые усилия, которые возникают из-за ударов на стыках рельс, а также составляющей центробежной силы на криволинейных участках пути. Эти усилия приводят к тому, что чаша начинает раскачиваться, выбирая боковые зазоры во всей системе зубчатых зацеплений привода. При этом тормоз и червячная пара быстроходного вала начинают испытывать ударные динамические нагрузки, которые в итоге приводят к раскручиванию всей системы в обратном направлении вплоть до якоря двигателя, что и приводит к самоопрокидыванию чаши.

В новых механизмах, хорошо отлаженных, опрокидывание может не происходить, но по мере износового увеличения боковых зазоров в зацеплениях, износов тормозных колодок, ухудшения состояния заводских железнодорожных путей наступает момент, когда чаша самопроизвольно опрокидывается.

Предлагаемым изобретением решается задача надежной фиксации чаши в вертикальном положении при транспортировке шлаковоза по железнодорожным путям.

Для достижения этого технического результата в механизме кантования чаши шлаковоза, содержащем опорное кольцо чаши и жестко связанные с ним катки и зубчатые секторы, причем катки оперты на цилиндрические направляющие, закрепленные на раме шлаковоза, зубчатые секторы находятся в зацеплении с неподвижными секторами, также связанными с рамой шлаковоза, а приводной зубчатый сектор, жестко закрепленный на опорном кольце чаши, находится в зацеплении с ведущей шестерней выходного вала редуктора, на последней или предпоследней тихоходной ступени редуктора установлена самотормозящая червячная пара.

Отличительными признаками предлагаемого кантования чаши шлаковоза от вышеуказанного известного, наиболее близкого к нему, является наличие на последней или предпоследней тихоходной ступени редуктора самотормозящейся червячной пары.

Благодаря наличию этих признаков боковые усилия, возникающие при транспортировке шлаковоза, не могут вызвать эффекта раскачивания чаши, т.к. усилия сразу замыкаются на самотормозящейся червячной паре, и боковые зазоры, имеющиеся в цилиндрических передачах, не участвуют в увеличении амплитуды колебаний чаши, что резко снижает динамические удары на запирающую червячную пару. Испытания показали, что эффект запирания действует и в случае установки червяка на последней и на предпоследней ступени редуктора.

Эффект самоторможения достигается при соблюдении известного в технике условия, когда угол подъема витка червяка меньше угла трения. Угол подъема витка зависит от параметров червяка
,
где γ - угол подъема витка червяка;
z₁ - число заходов червяка;
g - параметр червячного зацепления.

Угол трения зависит от материала венца червячного колеса и состояния поверхности витков червяка и определяется по формуле
ρ=arctg(f),
где f - коэффициент трения для материала венца колеса по материалу червяка.

Для самотормозящейся пары должно соблюдаться условие γ<ρ.

Предлагаемый механизм кантования чаши шлаковоза иллюстрируется чертежами, представленными на фиг.1-3:
на фиг. 1 показан шлаковоз в аксонометрии (самотормозящаяся червячная пара механизма кантования установлена на последней ступени редуктора);
на фиг.2 схематически показан вид спереди механизма кантования чаши шлаковоза (самотормозящаяся червячная пара установлена на предпоследней ступени редуктора);
на фиг.3 - разрез с видом на приводной зубчатый сектор.

Механизм кантования чаши шлаковоза содержит опорное кольцо 1, в которое устанавливается чаша 2, жестко связанные с опорным кольцом катки 3 и зубчатые секторы 4. Катки оперты на цилиндрические направляющие 5, закрепленные на раме 6 шлаковоза, а зубчатые секторы 4 находятся в зацеплении с неподвижными зубчатыми секторами 7, также закрепленными на раме шлаковоза. Приводной зубчатый сектор 8, жестко закрепленный на опорном кольце чаши, находится в зацеплении с ведущей шестерней 9 выходного вала 10 редуктора 11. На последней 12 или предпоследней 13 тихоходной ступени редуктора установлена самотормозящаяся червячная пара 14. Редуктор приводится во вращение электродвигателем 15.

Работа механизма кантования чаши шлаковоза осуществляется следующим образом.

Чаша 2 транспортируется шлаковозом к месту выгрузки шлака. При включении электродвигателя 15 ведущая шестерня 9 выходного вала 10 редуктора 11 вращает приводной зубчатый сектор 8, жестко закрепленный на опорном кольце 1. Приводной зубчатый сектор 8, поворачиваясь, начинает вращать опорное кольцо 1 вместе с катком 3 и зубчатым сектором 4. Поскольку зубчатый сектор 4 находится в зацеплении с неподвижным сектором 7, система, включающая в себя чашу 2 и опорное кольцо 1 с катками 3 и зубчатыми секторами 4, расположенными по диаметрально противоположным его сторонам, начинает обкатываться по дуге вокруг неподвижного сектора 7. При этом катки 3 катятся по цилиндрическим направляющим 5, неподвижно закрепленным на раме 6 шлаковоза.

После кантования чаши 2 на заданный угол электродвигатель 15 отключает механизм. Реверсированием электродвигателя чаша возвращается в исходное вертикальное положение.

При транспортировании заполненная шлаком чаша удерживается в вертикальном положении за счет того, что воздействующие на нее боковые усилия замыкаются на самотормозящейся червячной паре 14 редуктора 11.

Установка самотормозящейся червячной пары на последней или предпоследней тихоходной ступени редуктора повышает безопасность эксплуатации шлаковоза.

Изобретение относится к металлургии, в частности к оборудованию, предназначенному для транспортировки шлака из доменных, сталеплавильных цехов черной металлургии, а также от плавильных агрегатов предприятий цветной металлургии и ферросплавной промышленности. Механизм кантования чаши шлаковоза содержит опорное кольцо чаши и жестко связанные с ним катки и зубчатые секторы, причем катки оперты на цилиндрические направляющие, закрепленные на раме шлаковоза, а приводной зубчатый сектор находится в зацеплении с ведущей шестерней выходного вала редуктора. При этом на последней или предпоследней тихоходной ступени редуктора установлена самотормозящаяся червячная пара, угол подъема винтовой линии червяка которой меньше угла трения. Использование изобретения обеспечивает надежную фиксацию чаши в вертикальном положении при транспортировке шлаковоза. 3 ил.

Механизм кантования чаши шлаковоза, содержащий опорное кольцо чаши и жестко связанные с ним катки и зубчатые секторы, причем катки оперты на цилиндрические направляющие, закрепленные на раме шлаковоза, зубчатые секторы находятся в зацеплении с неподвижными зубчатыми секторами, также связанными с рамой шлаковоза, а жестко закрепленный на опорном кольце чаши приводной зубчатый сектор находится в зацеплении с ведущей шестерней выходного вала редуктора, отличающийся тем, что на последней или предпоследней тихоходной ступени редуктора установлена самотормозящаяся червячная пара.