Определение величины опрокидывающего момента конвертера

Министерство образования  и науки Российской Федерации

Государственное образовательное учреждение

высшего профессионального образования

«СИБИРСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ИНДУСТРИАЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ»

Кафедра МОМЗ

Определение величины опрокидывающего

момента конвертера

Новокузнецк,

2004

Цель работы

1. Знакомство с конструкцией механизма наклона ковша и измерительной аппаратурой.

2. Закрепление полученных теоретических знаний по расчету механизмов наклона сосудов с жидкими средами.

3. Экспериментальное определение характера изменения момента опрокидывания ковша в зависимости от угла его наклона.

При оценке работоспособности механизма опрокидывания ковша необходимо знать не только величину максимальной нагрузки, но и характер его нагружения.

Конструкция установки

Лабораторная установка (рисунок 1) состоит из ковша 1, к которому прикреплены направляющие 2. Эти направляющие вместе с ковшом могут перемещаться в вертикальной плоскости относительно рамы 3. Перемещение осуществляется при помощи винтовой пары 4, гайка которой приварена к этой раме. Две противоположные стороны рамы, тоже в виде направляющих. Этими направляющими, под действием винтовой пары 5, рама передвигается относительно гаек, прикрепленных к цапфам ковша, опирающимися на текстолитовые вкладыши опор 6. Опоры установлены на основании. Такая система подвески ковша на опоры позволяет перемещать его ось вращения относительно центра тяжести как в вертикальной, так и в горизонтальной плоскости. Опрокидывается ковш с помощью механизма 9, смонтированного на одной из цапф рамы ковша. Опрокидывающий механизм состоит из мотор-редуктора 10, открытого зубчатого зацепления 8 и противовеса 11. На другой цапфе установлен регистрирующий прибор 7.

Механизм опрокидывания ковша состоит из двигателя 1 (рисунок 2), редуктора 2, шестерни 3 и колеса 4, которое жестко прикреплено к цапфе рамы ковша. Двигатель и редуктор механизма опрокидывания собраны на вращающейся вокруг цапфы 5, платформе 6. Для того, чтобы опрокидывался ковш, а платформа не вращалась вокруг цапфы, к ней приварен рычаг с контргрузом 7.

Механизм опрокидывания работает так, что с одной стороны на него действует момент от веса ковша, а с другой – момент от контргруза. Момент, создаваемый контргрузом, зависит от его веса и плеча приложения этого веса относительно оси вращения, или, что тоже самое, угла отклонения рычага контргруза от вертикальной оси. Замеряя угол отклонения рычага от вертикальной оси, можно определить момент опрокидывания. Этот факт и взят за основу прибора, измеряющего момент.

К рычагу контргруза 7 (рисунок 2) прикреплен гибкий трос 8, который через систему блоков подводится к каретке самописца 9. На цапфе ковша жестко закреплен барабан 10, на который устанавливается бумага. При наклоне ковша с ним синхронно поворачивается и барабан, фиксируя угол поворота, а отклонение рычага контргруза показывает величину момента опрокидывания ковша при данном угле наклона.

Рисунок 1 – Схема лабораторной установки ковша

Рисунок 2 – Схема механизма опрокидывания ковша

с устройством для записи момента

Содержание и порядок выполнения работы

1. Произвести тарировку измерительного прибора.

2. Подготовить лабораторную установку к экспериментальному исследованию: налить воды в ковш (уровень указывает преподаватель), закрепить лист миллиметровой бумаги на барабане измерительного прибора.

3. Включить привод наклона ковша и слить из него воду.

4. Реверсировать привод наклона ковша и вернуть в исходное положение.

5. Расшифровать полученную характеристику изменения момента с помощью тарировочного коэффициента.

6. Замерить основные размеры ковша и определить его вес, уровень и вес воды, находящейся в нем до слива.

7. Рассчитать центр тяжести ковша и определить момент от его веса при различных углах наклона.

8. Каждому студенту рассчитать момент от веса воды и момент трения, действующие на привод, при наклоне ковша (угол наклона задается преподавателем).

9. На экспериментальную диаграмму нанести данные теоретических расчетов момента от веса порожнего ковша, воды, момента трения и суммарного теоретического момента.

10. Произвести анализ результатов работы, написать отчет.

Тарировка прибора

Тарировка прибора – это определение цены деления, т.е. ответ на вопрос, сколько Нм опрокидывающего момента в 1 мм перемещения каретки самописца.

Производится тарировка следующим образом:

– взвешивается контргруз;

– замеряется расстояние от центра тяжести контр груза и механизма наклона до оси цапф ковша;

– по формуле.

.                                                                            (1)

где  – вес контргруза, Н;

 – расстояние от центра тяжести контр груза до оси цапф ковша, м;

 – вес механизма наклона, Н;

 – расстояние от центра тяжести механизма наклона до оси цапф ковша, м;

 – угол поворота рычага, град.

находится величина момента, соответствующего определенному углу поворота рычага ;

– фиксируется величина отклонения каретки S, (мм) соответствующая повороту рычага на угол , для которого подсчитан момент;

– определяется цена деления регистрирующего прибора как

;                                                                                                        (2)

– нахождение цены деления повторяется три раза для различных углов отклонения рычага от вертикальной оси. После этого определяется среднее значение цены деления по формуле

.                                                                                        (3)

Методика расчета величины опрокидывающего момента