Механическое оборудование доменных цехов

2.1.3 Электропушки

Существующие конструкции электропушек для забивки чугунной летки можно разделить на две группы: винтовые и реечные.

Реечная электропушка:

Рисунок 2.3-Реечная электропушка

В этой пушке шток поршня выполнен в виде двухсторонней рейки, которая входит в зацепление с двумя ведущими шестернями редуктора. Редуктор состоит из червячной передачи 1 и трех пар цилиндрических зубчатых колес. Реечная пушка подвешена непосредственно к контейнеру поворотной колонны.

Наклон пушки осуществляется при помощи каната (цепи) и рычага, поворот относительно кронштейна- при помощи эксцентрично расположенной тяги.

Пушка снабжена двумя электродвигателями: для движения поршня и для поворота. При забивке летки пушка удерживается в рабочем положении тормозом в механизме поворота колонны.

Техническая характеристика реечной пушки

Объем цилиндра-0,34 м3

Диаметр цилиндра-0,560 м

Усилие на поршень-0,35 МН;

Давление на массу под поршнем-1,8 Мпа;

Скорость входа из носка-0,48 м/с

Недостатки реечной пушки:

Канатно-рычажный механизм, изменяющей положение пушки относительно контейнера, аналогичный таким же механизм в пневматической пушке, не обеспечивает точной траектории носка пушки при входе в летку: удержание пушки при забивки летки при помощи тормоза в механизме поворота создает большой момент, что требует применение зубчатых колес большим модулем; подшипники поворотной колонны быстро изнашиваются; величина усилия давления поршня на массу мала, увеличение же этого усилия до 1,8 МН, как это требуется в современных условиях, привело бы к необходимости создать громоздкую конструкцию реечного привода.

В винтовых пушках поршень может двигаться в результате поступательного движения винта или гайки.

Электропушка Уралмашзавода с поступательно движущимся винтом для передвижения поршня.

Основными механизмами электропушки являются: механизм подачи леточной массы, механизм прижима и механизм поворота.

Механизм подачи леточной массы(рисунок 2.5)состоит из цилиндра 1, переходного патрубка 2 с носком 3 для входа леточной массы; поршня со штоком, выполненным в виде винта, трехступенчатого соосного редуктора 4, муфты5,электродвигателя 6.

Рисунок 2.4-Кинематическая система механизмов прижима пушки, подачи леточной массы и защелки пушки

Механизм прижима установлен на лафете и жестко прикреплен болтом к консоли поворотной колонны. Лафет представляет собой опорную раму с вырезами, по которым движутся ходовые колеса тележки. Вырезы служат направляющими, обеспечивающими требуемый наклон пушки при входе в летку. Тележка приводится в движение электродвигателя через муфту предельного момента, двух-ступенчатый редуктор и винтовую передачу. При вращении винта, гайка(закрепляется в теле оси передних роликов) перемещается вдоль винта и приводит в движение передние ролики тележки.

Механизм поворота пушки(рисунок 2.4)служит для установки ее по оси чугунной летки в период забивки и отвода от главного желоба после затвердевания леточной массы.

Представляет собой поворотную колонну 1 с консолью, вращающуюся вокруг неподвижной опорной колонны 2. Вращение передается от электродвигателя 3 через червячную передачу 4с фрикционной муфтой предельного момента и цилиндрическую передачу5. При этом малая шестерня обкатывает зубчатое колесо, закрепленное на неподвижной опоре. Механизм снабжен конечным выключателем.

При повороте консоли к летке захват(крюк)заходит за скобу, прикрепленную на кожухе печи(специальную балку ). Подъем и опускание захвата осуществляется электромагнитом при помощи двуплечего рычага и тяги.

Рисунок 2.4-Кинематическая схема механизма поворота

Техническая характеристика пушки:

-объем цилиндра-0.35м3;

-диаметр цилиндра-580мм;

-усилие на поршень-2,65 ММ;

-давление под поршнем-10Мпа;

-скорость входа массы-0,27м/с;

Недостатки электропушки:

Быстрый износ винтов и бронзовых гаек; большие затруднения при смене гаек прижимного механизма и ремонта других деталей, сложность конструкции. Электропушка конструкции КМК с поступательно движущейся гайкой. Основными механизмами электропушки являются: механизм выталкивания леточной массы и механизм поворота.

Механизм выталкивания леточной массы обеспечивает поступательное перемещение гайка и связанного с ней поршня от электродвигателя 1 через двухступенчатый редуктор и винтовую пару 7 и 8. Поршень выталкивает массу из цилиндра 9 через переходный патрубок и носок в леточний канал. Приводная вал-шестерня 2 через колесо 3 и шестерню 4 сообщает вращение колесу 5, которое жестко закреплено на винте 8. Осевое усилие винта воспринимает упорный подшипник 6. Для предотвращения совместного вращения гайки и поршня с винтом внутри защитного кожуха винта устанавливают шпонку.

Рисунок 2.5-Механизм выталкивания леточной массы

Рисунок 2.6-Общий вид электропушки конструкции КМК

Механизм поворота(рисунок 2.7)представляет собой поворотную колонну с консолью, вращающуюся вокруг неподвижной опорой колонны. Вращение передается от электродвигателя через муфту, двухступенчатый редуктор(с червячной и цилиндрической передачей)и цилиндрическую передачу. При этом малая шестерня обкатывает зубчатое колесо, закрепленное на неподвижной опоре.



Рисунок 2.7-кинематическая схема механизма поворота

Механизм поворота электропушки конструкции КМК, помимо вращения механизма прессования вокруг неподвижной оси, осуществляет прижатие носка пушки к летке, так как специального механизма прижима у электропушки не имеется. Усилие прижатия пушки значительно прижимает нагрузки, необходимые для поворота механизма. Поэтому мощность привода механизма поворота определяется по максимальному усилию прижатия. Максимальное усилие прижатия регулируется сжатием буферного устройства и конечным выключением. Удержание пушки в прижатом состоянии осушествляется самотормозящей червячной передачей.

Поворот пушки в горизонтальной плоскости относительно кронштейна осуществляется при помощи тяги(см рисунок 2.6)

Изменение угла наклона пушки осуществляется при помощи рычага и цепи.

Техническая характеристика электропушки КМК:

-объем цилиндра-0,23м3;

-диаметр цилиндра-0,5м;

-усилие прессования-1,9МН;

-давление на массу-9,5Мпа;

-скорость выхода массы-0,35м/с;

-время выстрела-90сек;

-электродвигатель механизма прессования-тип К052-5К,N=75кВт;

-усилие прижима при 3-х кратной перегузке-30т;

-угол поворота-149°; время поворота-35сек;

-электродвигатель механизма поворота-тип МТКН-412-8,N=22кВт.

Выбираем в качестве прототипа электорпушку конструкции КМК, так как её главным достоинством является простота конструкции, а так же достаточное усилие прессования для забивки чугунной летки.

Далее рассмотрим механизм выталкивания лёточной массы. как основополагающей конструкции машины.

2.2 Определение технологических режимов работы механизма выталкивания лёточной массы

Режим работы электродвигателя механизма выталкивания леточной массы по условиям нагревания-кратковременный.

Цикл работы поршня складывается из следующих этапов:

1 Предварительное уплотнение леточной массы двигатель работает в режиме холостого хода;

2 Выталкивание леточной массы в летку(рабочий ход)-двигатель работает с полной нагрузкой;

3 Обратный ход поршня-режим холостого хода.

Суммарный момент на валу двигателя

М=Мст+Мдин (31) [2,с.321]

Статический момент на валу двигателя

Мст==; (32) [2,с.321]

где Q-усилие на поршень, Q=1,9Ч106Н;

Мв-момент, прилагаемый квинту;

U-передаточное число механизма выталкивания U=33,85;

?-общий к.п.д. механизма, ?=0,35;

dв=0,19818 м средний диаметр резьбы винта;

б=2°56' угол подъема винтовой линии;

5°42'-угол трения в винтовой паре.

Мст==2815(НЧМ)

Динамический момент на валу двигателя; для его определения используют характеристики установленного двигателя.

КО 52-6к,№=75кВт,п=990об/мин

Мдин=JдвЧоЧд (33) [2,с.321]

где Jдв-момент инерции масс на валу двигателя

Jдв=Jр+Jд

где Jр-момент инерции ротора двигателя,

Jр=96НЧмІ;Jд-момент инерции масс вращающихся деталей привода;

Jд=Jр;

о-угловое ускорение(замедление)ротора двигателя.

о= щ /(tn(T))

где щ-условная скорость ротора двигателя, щ=102,6с;

tn(т)-время пуска (торможения);

tn(т)=3с

д-коэффициент, учитывающий момент инерции всех вращающихся масс механизма, д=1,1-1,2;

Тогда Мдин=2Ч96Ч(102.6/3)Ч1,15=7551НЧМ)

М=2815+7551=10366(НЧМ)



Рисунок 2.8-Нагрузочная диаграмма

2.3 Определение технических нагрузок на механизм

В период забивки летки усилие, приложенное к поршню пушки, должно преодолевать суммарные силы сопротивления, возникающих при движении леточной массы в цилиндре, переходном патрубке и носке пушки, канале летки и горные печи, причем последнее зависит от гидростатического давления жидкого чугуна, шлака и сжатых газов на уровне оси чугунной летки. Из практики установлено, что давление леточной массы на поршень g должно быть 8-11Мпа, принимаем с=9,5Мпа

Усилие на поршень, создаваемое электродвигателями через зубчатую и винтовую передачу:

Q=Р (34) [1,с.276]

где Д=0,5м-внутренний диаметр цилиндра

Q=Ч9,5=1,9(МЧН)

Скорость движения поршня Vм=0,2-0,3м/с из носка диаметром d=0,13м

Равенство расхода запишем в виде:

,

Откуда Vn=Vм=0,3=0,02(м/с)

Определение параметров привода.

Номинальная мощность электродвигателя

Nдв= (35) [1,с.276]

где ?ц-к.п.д двухступенчатого цилиндрического редуктора.

?ц=?3ІЧ?n4Ч?м

?м=0,98-к.п.д муфты;

?3=0,97-к.п.д зубчатой передачи;

?n=0,99-к.п.д подшипника.

?ц=0,972Ч0,994Ч0,98=0,85

?в-к.п.д. винтовой пары

?в= (36) [1,с.276]

где б-угол подъема винтовой линии резьбы;

с-угол трения в винтовой паре

б=arctg (37) [1,с.276]

где S-ход резьбы, S=0,032м;

dв=0,19818-средний диаметр винта.

б=arctg=arctg0,0512>б=2°56'

с=arctgм (38) [1,с.276]

где м-коэффициент трения в винтовой паре, при отсутствии смазки для стали по бронзе м=0,1

с=arctg0,1=5°42'

?в===0,35

-допустимый коэффицент перегрузки электродвигателя,принимаем=1,72, Nдв==74,5(кВт) выбираем электродвигатель тип КО-52-Gк,N=75 кВт,n=900 об/мин. Одним из недостатков действующей электропушки является бронзовая гайка механизма прессования, которая быстро изнашивается, что требует частой ее замены и может привести к аварии при срезе износившейся резьбы. Кроме того , винтовая пара скольжения имеет очень низкий к.п.д., благодаря чему нерационально расходуется электроэнергия перегружается редуктор.

Проектом предполагается установка шариковой винтовой передачи (ШВП), которая этих недостатков не имеет.

2.4 Расчет передачи винт-гайка качении

Рисунок 2.9-Основные параметры полукруглого профиля резьбы.

Сохраняем габариты винтовой пары скольжения и шаг:

S=32мм,dо=220мм

dш=(0,60,65)S=0,65Ч32=20,8(мм) (39) [3,с.15]

Принимает стандартный шарик dш=20,64мм.

Радиус профиля винтовой канавки:

Гп=0,515 dш=0,515Ч29,64=10,6(мм)

Число шариков в одном витке гайки

Zш=Пdo/(dшЧсоs Ш) (40) [4,с.10]

где ш-угол подъема винтовой линии

Ш=arctg(S/Пdo)=actg(32/(ПЧ220))=2°39? (41) [3,с.10]

Zш=(ПЧ220)/(20.64Чcos2°39?)=34(шт)

Расчетное число шариков в одном винте гайки:

Zр=07(Zш-(3S/dш)=07(34-(3Ч32/20.64)=20(шт) (42) [4,с.10]

Контактное напряжение определяются из формулы Герца:

Gmax=(4000/ мV) g((4Гn-dш)/(4Гn-dш)) (43) [3,с.24]

где мV-коэффициенты, характеризующие давление на контактных поверхностях, они определяются по входной величине cos?,

cos?=dш/(4Гn-dш) =20.64/(4Ч10.6-20.64) =0,948

cos?=0,948 соответствует мV=1,62 (44) [5,с.281]

q-усилие, действующие на один шарик по нормам к поверхности контакта.

q= (45) [3,с.24]

где Q-наибольшая осевая нагрузка (усилие на поршень), Q=1,9*106Н;

-коэффицент учитывающий неравномерность распределения нагрузки между шариками, =0,80,9, принимаем=0,9;

Z-число шариков в гайке, так как два контура по пять витков, то

Z=2Ч5Ч20=200

бк-угол контакта, бк=45° (46) [4,с.10]

тогда q==14944(Н)=1494,4(кг)

тогда Gmax=)=2817,3Мпа

Допускаемое напряжение по Герцу [G]к=2500-3000МПа (47) [3,с.406]

к.п.д. шариковой передачи зшв=0,9 (48) [5,с.405]

Мощность электродвигателя механизма выталкивания с ШВП:

N=N=75Ч=29(кВт)

Выбираем электродвигатель КО41-6;N=32 кВт, n=980об/мин

Достоинства шариковинтовой передачи: малые потери на трение , высокая несущая способность при малых габаритах, возможность реализации равномерного поступательного перемещения с высокой точностью , высокое быстродействие , значительный ресурс простота обслуживания в процессе эксплуатации.



2.5 Прочностной расчет элементов привода

2.5.1 Расчет стержня винта на прочность

Проверка на прочность по эквивалентному номинальному напряжению:

G7=І[Gр] (49) [3,с.409]

где Мв-момент скручивающий винт:

Мв=МдвЧUрЧзц

Мдв=9,55ЧNдв/п=9,55Ч=312(НЧМ)

Мв=312Ч33,85Ч0,85=9505,1(НЧМ)

F1-полощадь внутреннего сечения винта

С-смещение центра радиуса профиля

С=(Гпр- )sinбк=(10,6- )sin45°=0,2 (50) [4,с.11]

dвн=220Ч2Ч0,2-2Ч10,6=199,2(мм)

F==0,0311(мІ)

W01-момент сопротивления кручению сечения винта по внутреннему диаметру винта:

W01=0,2dівн=0,2Ч0,1992І=0,0016(мі)

тогда Gэ=

Допускаемое напряжение во избежание местных пластических деформаций материалы выбирают

[G]р=

Материал винта-сталь их 15 ст, термообработка-закалка 840° в масле, отпуск 170°-охлаждение на воздухе НRС=60,Gт=1500(Мпа)

[G]р==500(Мпа)

Gэ=62,4МПа[G]р=500(МПа)

Условие прочности винта в поперечном сечении выполняется.

2.5.2 Проверка винта на статическую устойчивость

Винт передачи подвержен воздействию значительной осевой силы. Так как стержень винта работает на сжатие, то выполняем проверку винта на отсутствие продольного изгиба.

Вычисляем значение критической силы Fкр по условию Эйлера:

Fкр= (52) [4,с.9]

где Е-модуль упругости материала винта, МПа,для стали Е=2,1Ч10?МПа;

n-коэффициент запаса, n=1,44(обычно n=3)

М-коэффициент приведения длины, зависящий от способа закрепления концов винта , из табл. 1.5 [4,с.9] м=0,7;

L-длинна нагруженного участка винта, l=1300(мм) (за расчетное принимаем крайнее положение гайки, при котором винт подвержен сжатию на максимальной длине)

тогда Fкр==64384534(Н)=64,4(МН)

Статическая устойчивость обеспечена, если:

FmaxFкр

где Fmax-наибольшая осевая сила, Fmax=Q=1,9(МН)

Условие устойчивости по Эйлеру выполняется.

2.5.3 Расчет цилиндра

Проверку напряжений в стаканах цилиндров производим по аналогии с гидравлическими цилиндрами.

Напряжение на внутренней поверхности цилиндра.

Gвн= (53) [6,с.66]

где q=9,5МПа-давление в цилиндре ,

х=1,73 коэффициент ,

R-внешний радиус цилиндра,R=0,295м,

r-внутренний радиус цилиндра,r=0,25м

Gвн==58(МПа)

Для наружной поверхности

Gнар= ==42(МПа) (54) [6,с.66]

Материал цилиндра-сталь 50Г2П:

Предел текучести Gт=350(МПа)

Допустимое напряжение [G]доп===140(МПа)

Gвн=58МПа[G]доп=140МПа, условие прочности выполняется.

2.5.4 Расчет болтового соединения цилиндров

Цилиндры механизма прессования соединяются между собой и с редуктором 8-ю болтами с резьбой М56Ч5,5

Материал болтов-сталь 40ХН, ГОСТ 4543-71; термообработка-улучшение; материал гаек сталь 40ХН,термообработка-нормализация, Gт=460МПа

Усилие прижатия на один болт:

P===237500(Н)=237,5(кН)

Расчетный диаметр резьбы:

Dрd-0,94S (55) [7,с.133]

где d-наружный диаметр, d=56(мм)

S=5.5(мм)

Dр=56-0,94Ч5,5-50,83(мм)=5,083(см)

Номинальное напряжение в винте(без учета начальной затяжки)

Gр===11,7()=117МПа (56) [7,с.133]

Учитывая предварительную затяжку, расчет ведется на эквивалентное напряжение:

Gэкв=1,3Gр[Gр] (57) [7,с.133]

Gэкв=1,3Ч117=152,1(МПа)

Допускаемое напряжение при растяжении

[Gp]= (58) [7,с.135]

где Gт-предел текучести ,Gт=600(МПа)

[n]-коэффициент запаса прочности, для затянутых болтов из легированной стали,[n]=2-3

[Gp]==200(МПа)

Gэкв=152,1МПа[Gp]=200(МПа)

Условие прочности выполняется.

Напряжение среза в резьбе гайки

=

где-Н-высота гайки;Н=6,5см

К-коэффициент полноты резьбы для треугольной резьбы К=0,87;

D-наружный диаметр резьбы болта, d=5,6см;

Кт-коэффициент неравномерности нагрузки,Кт=0,55-0,75 принимаем Кт=0,6

с==4()=40(МПа)

Допускаемое напряжение на срез

[]=(0,20,3)Gт=0,2Ч460=92(МПа)

с=40(МПа)<[с]=92(МПа)условия прочности соблюдаются.



2.5.5 Расчет деталей крепления носка пушки

Рисунок 2.10-Крепление носка пушки

Расчет втулки на срез

Условия прочности

с[]ср

с=,

где F-площадь поперечного сечения элемента.

Fв=,

тогда с===10,75()=1075(МПа)

где Q=1900кН-сила,действующая поперек плоскости стыка

D=7,5см-диаметр валика (втулки)

[]ср-допускаемое напряжение на срез

Материал валика- сталь 40х, термообработка-улучшение,Gт=500(МПа)

[ср]=(0,2-0,3)

Gт=0,3Ч500=150МПа

с=107,5 МПа<[с]=150 МПа условие прочности выполняется.

Расчет серьги на разрыв

Условие прочности:

Gp= (59) [7,с.135]

Материал серьги-сталь 40х,термообработка-улучшение,

Gт=500МПа

Допускаемое напряжение на разрыв

[Gp]===250(МПа)

Gp===80(МПа)

Gp<[Gp]условия прочности соблюдаются.

Проверка ушей носка цилиндра на смятие

Условие прочности:

Gсм=[Gсм]

Материал-сталь 50Г2Л,Gт=350(МПа)

Допускаемое напряжение на смятие

[Gсм]===175(МПа)

Gсм==11,5()=115(МПа)

Gсм=115(МПа)<[Gсм]=175(МПа) условие прочности выполняется.

Проверка клина на смятие

Условие прочности:

Gсм=[Gсм]

где Н1-высота серьги , H1=15,5(см)

S-толщина клина, S=3(см)

Материал клина-сталь 40Х, термообработка-улучшение,Gт=500(МПа)

Допускаемое напряжение на смятие:

[Gсм]==250(МПа)

Gсм=20,4()=204(МПа)

Gсм=204(МПа)<[Gсм]=250(МПа)условие прочности выполняется

Материал цилиндра, в который упирается клин передней плоскостью-50Г2Л, Gт=350МПа

Запас прочности: n===1,4

При точном учете перегрузок запускается уменьшение и до 1,25.

2.5.6 Напряжение и запасы прочности вала-шестерни

Диаметр, длительной окружности шестерни d1=92,26(мм), диаметр окружности впадин df1=79 мм: угол наклона зубьев в=9°28ґ22Ѕ, угол зацепления б=20°; расстояние между подшипниками вала й=150 мм, частота вращения n=980 мин.

Материал вала-сталь 40ХН, термообработка-улучшение, предел прочности Gв=930(МПа)

Рассчитаем вал на статическую прочность, на совместное действие и кручения:

крутящий момент, передаваемый валом двигателя:

Мдв=9,55ЧNдв/n=9,55Ч32Ч103/980=311,8(НЧМ) (60) [8,с.130]

Вращающий момент на валу-шестерне:

М1=МдвЧзмЧзn2

где зм-к.п.д муфты, зм=0,98;

зn-к.п.д подшипника, зn=0,99

М1=311,8Ч0,98Ч0,99=299Ч5(НЧМ)

Значение сил на валу-шестерне:

а)окружная сила

Ft===6492,5(Н) (61) [8,с.131]

б)радиальная сила

Fr=Ft=6492,5Ч=2395,8(Н) (62) [8,с.131]

Осевая сила

Fа=FtЧtgв=6492,5Чtg9°28?22Ѕ=1083,3(Н) (63) [8,с.131]

Рисунок 2.11-Эпюры моментов

Определяем реакции опор в вертикальной плоскости от сил Fr,Fa.

УМа=О;

-FrЧ-FaЧ+RвуЧй=0

Rву=[(-FaЧ(d1/2))+(FrЧ(t/2))]/2=[(-1083.3Ч46.13)+(2395.8Ч75) ]/150 ==864,8(Н)

Проверка:

Уу=0;

Ra-Fr+Rву=864,8-2395,8+1531=0

Определяем реакции опор в горизонтальной плоскости от силы Ft;

Raх=Rвх=Ft/2=6492.5/2=3246,3(Н)

Для построения эпюр определяем размер изгибающих моментов в характерных сечениях АВС:

В плоскости УОZ

Муа=Мув=О;Мус=RАХЧ=3246,3Ч0,075=243,5(НЧМ)

Вычисляем наибольшее напряжение изгиба и кручения для опасного сечения С: суммарный изгибающий момент

Ми===269,2(НЧМ) (64) [7,с.267]

Приведенный им эквивалентный момент вычисляют по третьей теории прочности

Мэкв===402,7(НЧМ) (65) [7,с.267]

Проверочный расчет вала на совместное действие изгиба и кручения.

Мэкв=[Gu] (66) [7,с.267]

Где df1-диаметр окружности впадин шестеренного вала

[Gu]-допустимое напряжение на изгибе, [Gu]=90(МПа)

Gэкв==8,2Ч10?(Па)=8,2(МПа)[Gu]=90(МПа)

2.5.6.1 Расчет вала на сопротивление усталости

Условие запаса прочности:

S=[S] (67) [7,с.268]

где SG-коэффициент запаса прочности при изгибе

S-коэффицент запаса прочности при кручении.

SG=

где G-1 и -1-пределы выносливости при изгибе и кручении при симметричном цикле напряжений;

Gа и а-амплитуды циклов при изгибе и кручении;

КG и К-эффективные коэффициенты концентрации напряжений при изгибе и кручении, так как расчет проведен по внутреннему диаметру и вал шлифованный КG=К=1;

Кd-коэффициент влияния абсолютных размеров поперечного сечения (масштабный фактор); Кd=0,63 (68) [7,с.271]

Кн-коэффициент влияния поверхностного упрочнения,Кн=1

ШG и Ш-коэффицент чувствительности к ассиметрии цикла напряжений, ШG=0,1, Ш=0,05

При изгибе G-1=0,35Gв+120МПа=0,35Ч930+120=445,5(МПа)

При кручении -1=0,25Gв=0,25Ч930=232,5(МПа) (69) [7,с.14]

Расчетное напряжение изгиба в сечении с вала:

Gu===5,5МПа (70) [7,с.269]

При частом реверсировании вала принимают, что напряжение на кручение изменяются по симметричному циклу, и в соответствии с этим среднее напряжение цикла при кручении m=0, а амплитуда цикла при кручении а=к; при расчете вала без учета растяжения или сжатия, что соответствует симметричному циклу напряжений в сечениях вала; среднее напряжение цикла при изгибе Gm=0, а амплитуда цикла при изгибе

Gа=Gu=5,5МПа (71) [7,с,269]

Расчетное напряжение на кручение в сечении

к===3МПА (72) [7,с.269]

а=к=3(МПа)

Коэффициент запаса прочности вала в сечении с по изгибу:

S?==51

Коэффициент запаса прочности по кручению:

S==48

Коэффициент запаса прочности:

S==34[S]=1,5 условие прочности выполняется.

2.5.7 Проверочный расчет подшипников

Проверим подшипник 318 вала-шестерни для которого статическая грузоподъемность l0=101000Н, динамическая грузоподъемность l=112000Н

Эквивалентная динамическая нагрузка

Р=(ХVFr+YFa)ЧКбЧКт (73) [7,с.306]

где V-коэффициент вращения, для внутреннего кольца V=1;

Кб-коэффициент безопасности, Кб=1;

Кт-температурный коэффицент,Кт=1;

Х и Y-коэффициенты радиальной и осевой нагрузок, учитывающие их значение.

Осевая нагрузка на подшипник(см.стр306)Fa=1083,3Н радиальная нагрузка на подшипник.

Fra===3360(Н)

Fвr===3590(Н)

Наибольшая радиальная нагрузка Fr=3590(Н)

Отношению==0,011 соответствует коэффициент осевого нагружения l=0,19(табл. 18.2[7,с.308])

Отношение==0,3l=0,19 и, следовательно коэффициент радиальной нагрузки Y=2,3 тогда:

Р=(0,56Ч1Ч3590+2,3Ч1083,3)Ч1Ч1=4502(Н)

Требуемое значение динамической грузоподъемности

Cтр=Р(6Ч10-5nLn

где n=980 мин-1-частота вращения;

Ln-долговечность подшипников, Ln=36000 ч;

б-величина, зависящая от формы кривой контактной устойчивости, для шариковых подшипников б=3;

тогда Стр=4502(6Ч10-5Ч980Ч36000=57805(Н)

Таким образом, подшипник удовлетворяет предъявляемым к нему требованиям.

2.5.8 Проверочный расчет шпонки

Проверим шпонку 24Ч14Ч90, ГОСТ 8788-68 на валу-шестерне.

Условие прочности:

Gсм=?[Gсм]

где М1 - крутящий момент на валу, М=299,5(Нм)

h1lp - геометрические размеры шпонки, h=14мм;

lp=90-24=66(мм)

d-диаметр сечения вала,d=85мм

[Gсм]=100Н/мм2 допускаемое напряжение смятия

Gсм==15,3()[Gсм]

Условия прочности соблюдаются.

2.6 Расчет надежности цилиндрического редуктора

В результате наблюдения за работой цилиндрического редуктора было зарегистрировано 7 отказов, r=7. Наработки ti между отказами составили, сут.: 27, 18, 26, 31, 29, 14. 15.

Определили наработку на отказ редуктора и вероятность его безотказной работы в пределах наработки равной 24ч.

Наработка на отказ редуктора:

T===23(сут) (75) [10,с.62]

Вероятность отказной работы:

P(t)=

где Nбо-число наработок, в течение которых редуктор работал безотказно 24ч. и более.

Nбо=5, это 27, 26, 31 29, 25ч.

тогда, P(t) =5/7=0,71

Вероятность безотказной работы P(t)=71%.

2.7 Технология замены вала - шестерни

1. Отсоединить полумуфту(дет.54), для чего вывернуть болты(дет.99).

2. Отсоединить электродвигатель.

3. При помощи съемника снять полумуфту(дет.54), насаженную на вал шестерню(дет.5).

4. Отсоединить крышки подшипников(дет.38 и 38).

5. Демонтировать вал-шестерню вместе с подшипниками.

6. Взамен изношенного вала-шестерни установить вновь изготовленный с предварительно насаженными на него подшипниками.

7. В обратной последовательности собрать демонтированные детали и узлы, произведя проверку параллельности валов, соосности отверстий корпусов подшипников в плане, центровку валов.



3. Организационная часть

3.1. Организация надзора за оборудованием

Для обеспечения безотказной работы механического оборудования за весь период эксплуатации необходим постоянный надзор и уход за его состоянием. Все эти мероприятия включены в систему технологического обслуживания и ремонта (ТОиР).

Основная задача механослужбы - обеспечение устойчивой работы оборудования при оптимальных людских и материальных ресурсах.

Суть системы ТОиР заключается в последовательном чередовании и регламентации устойчивой работы оборудования в заданном режиме с профилактическими мероприятиями, направленными на уменьшение износа оборудования. Профилактическое обслуживание включает:

-очистку оборудования;

-протяжка;

-регулировка;

-ликвидация дефектов;

-замена быстроизнашивающихся элементов;

-надзор за состоянием оборудования со стороны ИТР;

-смазка и др.

Системой технического обслуживания и ремонта предусмотрены плановые осмотры оборудования ИТР - контроль начальника цеха.

Цель осмотров:

1 выявление недостатков, неисправностей, которые могут привести к авариям;

2 установка технического состояния наиболее ответственных узлов и деталей для определения объемов работ предстоящих ремонтов;

3 проведение работ по усовершенствованию и модернизации оборудования.

Все заключения, выявленные в период осмотра, записываются в агрегатный журнал.

Кроме плановых осмотров все грузоподъемное оборудование и сосуды под избыточным давлением должны подвергаться дополнительному техническому освидетельствованию и испытанию, лицами, ответственными за это оборудование с учетом требований ГОСГОРТЕХНАДЗОРА.

3.2. Организация ухода за оборудованием

Служба механика цеха осуществляет надзор за состоянием оборудования в цехе и осуществляет его текущий и мелкий ремонт. В состав этой службы входят: дежурный и ремонтные слесаря, сварщики, сварщики, резчики, жестянщики и так далее.

Обязанности дежурного персонала в период смены:

1 наблюдать за соблюдением правил технической безопасности оборудования;

2 проводить плановые профилактические осмотры закрепленного оборудования;

3 осуществлять замену быстро изнашиваемых и вышедших из строя деталей и узлов;

4 пополнять системы смазки смазочными материалами и системы гидравлики жидкостями;

5 следить за состоянием ограждающих устройств, выявлять возможные неисправности оборудования;

6 проводить регулировку подшипников, пневматических, фрикционных, электромагнитных муфт, регулировку ценных ременных передач;

7 вести контроль за качеством ухода со стороны эксплуатационного персонала с записью в журнале приема-сдачи смен.

Обязанности ремонтного персонала в период смены:

1 надзор за закрепленным оборудованием;

2 выявление и устранение неисправностей на закрепленном оборудовании;

3 вести наладочные и регулировочные работы, следить за состоянием блокировочных устройств;

4 участвовать в работе по усовершенствованию закрепленного оборудования;

5 участвовать в проведении ремонтов, в подготовленных операциями по обслуживанию и ремонту оборудования;

6 обеспечить устойчивую работу систем автоматической смазки.

Обязанности эксплуатационного персонала в период смены:

1 постоянное наблюдение за состоянием оборудования, показателями контрольно-измерительных приборов, нагревом узлов трения, их смазка и охлаждение;

2 следить за чисткой оборудования;

3 при индивидуальной системе смазки проводить смазку соответствующих точек, контролировать работу централизованных систем смазки;

4 отмечать случаи появления вибрации, шума, с сообщение начальнику смены, вплоть до остановки оборудования;

5 устранять мелкие неисправности и неполадки.

3.3 Организация ремонтно-восстановительных работ

Для выполнения ремонтов оборудования в доменном цехе составляют годовые(перспективные)и месячные(оперативные графики планово-предупредительных ремонтов(ППР))графики ремонтов. Годовые графики составляются отделом главного механика. При составлении проекта годового графика учитываются данные о сроках службы основных элементов оборудования, накопленные в процессе его эксплуатации за текущий период и зафиксированные в соответствующей документации(технический паспорт), данные о производственных показателях последнего периода работы оборудования и работе аналогичного оборудования на металлургическом предприятии. На уровне главного механика, годовой график ремонта согласовывается с графиками ремонтов главного энергетика, главного электрика, а также с плановым и производственным отделом.

Основным содержанием текущих ремонтов является выполнение работ по частичной замене или восстановлению быстроизнашивающихся деталей и узлов, выверке отдельных узлов, очистке, промывке и ревизии механизмов, проверке крепежных соединений и замене вышедших из строя крепежных деталей.

Стационарная диагностическая система ведет диагноз скиповой лебедки , она позволяет предупреждать механика о необходимости ремонта в данный момент.

Периодичность измерений определяется скоростью развития дефекта подшипника при его работе. Скорость развития неодинакова для разных типов, а минимальное время развития дефектов износа от момента обнаружения зарождающегося дефекта до аварийного состояния близок к четверти от среднего ресурса подшипника в месте использования.

Если дефекты не обнаружены при диагностики, то интервал следующего измерения составляет 20% от изначального ресурса. Если обнаружен слабый дефект, интервал между измерениями сохраняется. Если обнаружены два слабых дефекта разных узлов подшипника, либо один средний, интервал измерений сокращается в два раза, точность до 10% ресурса.

При появлении двух средних дефектов разных узлов или одного сильного, интервал до следующего измерения в два раза, то есть до 5% ресурса. Такой же интервал выдерживается и при обнаружении среднего дефекта тел качения, так как последний относится к наиболее быстро изнашивающимся.

При появлении одного среднего и одного сильного дефекта разных узлов подшипника, интервал между измерениями сокращается еще в два раза, точность до 2,5% ресурса.

Аналогичное сокращение интервала проводится и при сильном дефекте, если его значение принимает более чем на 50% установленного от нормы сильного дефекта.

Во всех других случаях, а именно при двух сильных дефектах разных элементов подшипника рекомендуется по получению сообщения системы о сильном дефекте заменить подшипник, либо производить измерения ежедневно, следя за скоростью их развития и при появлении еще одного вида сильного дефекта произвести замену подшипника немедленно.

После установки нового подшипника дату установки необходимо ввести в базу данных. Определение даты последнего диагностирования и выполнение необходимых измерений в установленные сроки производится автоматически. В случае индивидуального подхода при сильных дефектах подшипника, проведение текущих измерений и их анализ производится оператором.

Оператор сообщает механику о данных отклонениях. Эта система дает механику полную информацию о работе скиповой лебедки.



4. Экономическая часть

Проектом предлагается в качестве усовершенствования машины для забивки чугунной лётки заменить бронзовую гайку механизма прессования на передачу винт-гайка скольжения, что дает следующие преимущества перед аналогом:

-количество ремонтов снизится с 2 до 1 в год;

-затраты на ремонт снижаются.

4.1. Расчет инвестиций на реализацию предлагаемого мероприятия

Затраты на изготовление винта-гайки складываются из стоимости отдельных частей узла:

Затраты на изготовление винта:

Цов=Рв+Рэл-МметЧЦм;

где Нрасх-расход материала на изготовление , Нрасх=648кг;

Цм-цена материала , Цм=11,04руб/кг;

Рв=648Ч11,04=7153,9(руб)

Рэл-затраты на электроэнергию;

Рэл=рЧtЧС;

где Р-мощность электродвигателя станка, Р=15кВт;

t-время, затраченное на обработку,t=16ч

С-стоимость электроэнергии, С=0,95руб./кВтЧч;

Рэл=15Ч16Ч0,95=228(руб.)

Ммет-масса металлолома, Ммет=114кг;

Цм-цена металлолома, Цм=6,3руб./кг;

Цов=7153,9+228-114Ч6,3=6663,7(руб.)

Затраты на изготовление гайки:

Цог=Рг+Рэл-МметЧМ.,;

где Рг-затраты на материал гайки;

Рг=НрасхЧЦм,

где Нрасх=171кг,

Цм=11,04руб./кг.

Рг=171Ч11,04=1887,8(руб.)

Рэл=рЧtЧс

где р=7,5 кВт;

t=6Ч;

с=0,95руб./кВтЧч;

Рэл=7,5Ч6Ч0,95=42,75(руб)

Ммет=65кг,

Цм=6,3руб/кг,

Цог=1887,8+42,75-65Ч6,3=1521(руб)

Стоимость шариков:

Цом=5,2Ч300=1560т(руб)

Количество гаек 2 шт.

Ко=(Цов+2Цог+Цош) (1+ат+ам);

где ам-коэффициент, учитывающий затраты на монтажные работы; ам=0,1;

ат-коэффициент, учитывающий транспортно заготовочные работы, ат=0,05.

Кп=(6663,7+2Ч1521+1560)Ч(1+0,05+0,1)=12956(руб)

Расчет инвестиций в оборотные средства

Нg = Цо* n*a,

где a- количество винт-гаек в запасе, a=2

Нg =12956 *2*2=51824(руб)

Расчет общей величины инвестиций

K=Kп*2+Hg

K=12956*2+51824=77736(руб)

4.1 Расчет затрат на ремонт

Количество рабочих, участвующих в замене шарико-винтовой передачи в механизме выталкивания лёточной массы элекротпушки приведены в таблице.

Таблица 4.1-Количество рабочих

Разряд рабочего	Количество рабочих
Слесарь-ремонтник 6-разряда	2-чел
Слесарь-ремонтник 5-разряда	8-чел
Слесарь-ремонтник 4-разряда	1-чел

Всего в ремонте участвуют 11 человек, продолжительность работ по ремонту 14 часов.

Затраты на заработную плату



ЗПпр=ТСср.часТ

где ТСср.час- средневзвешанная тарифная ставка;

ТСчас.6р=32;

ТСчас.5р=30;

ТСчас.4р=24;

Т- трудоемкость ремонта.

ТСср.час=

где ТСчас.i-часовая тарифная ставка; руб/час

Чi.сп-списочная численость рабочих; чел.

Чi.сп=ЧiКсп

где Чi-численность рабочих i-го разряда;

Ксп-коэффицент списочности.Ксп=1,167

?Чсп-списочность численность рабочих брих.

ТСср.час==30

Т=

где Ч- число рабочих Ч=11чел.

tр.о-продолжительность ремонтной операции tр.о=14час.

Кз.р-коэффициент загруженности рабочих Кз.р=0,75-0,8

Т==192

ЗПпр=30192=5760

Доплата за условия труда

Ду.т=3Ппр0,03

Ду.т=57600,03=173

Надбавка за проф-мастерство

Нп.м=3Ппр0,25=57600,25=1440

Расчет премии

3Пприем=

где р-размер премии в %, за выполнение установленных показателей Р=40%

3Пприем==2949

Основная заработная плата

3Посн=(3Ппр+Ду.м+Нп.м+3Ппрем)Кр.к

где Кр.к1,3районый коэффициент

3Посн=(5760+173+1440+2949)1,3=13418

Дополнительная заработная плата

ЗПдоп=ЗПосн0,12

ЗПдоп=134180,12=1610

Общая величина заработной платы

ЗПобщ=ЗПосн+ЗПдоп



ЗПобщ=13418+1610=15028

Начисление на заработную плату

Нач=(ЗПосн+ЗПдоп)0,26

Нач=(13418+1610)0,26=3907

Количество ремонтов в год сократилось с двух до одного.

Расчет общепроизводственных затрат на ремонты сводим в таблице.

Таблица4.2-Смета затрат на ремонт

Затраты	Единица измерения	Сумма по базовому варианту	Сумма по проектному варианту
Гайка Винт-гайка	Руб.	29188	12956
Заработная плата рабочих	Руб.	10018	10018
Отчисление на заработную плату	Руб.	2604	2604
Общепроизводственные расходы	Руб.	8114	8114
Общехозяйственные расходы	Руб.	1497	1497
Итого	Руб.	51421	35189

Общепроизводственные расходы

ОП=(ЗПосн+ЗПдоп)0,81

ОП=(13418+1610)0,81=12172

Общехозяйственные расходы

ОХ=Сц0,03

где Сц=49924-цеховая себестоимость

ОХ=499240,03=1497

4.3 Расчет годовой экономии текущих затрат

Эуч=Сб-Сп

Где Сб-годовые затраты на ремонт (базовый вариант);

Сб=51421Ч2=102842(руб):

Сп-годовые затраты на ремонт(проектный вариант);

Сп=35189 (руб);

Эуч=102842-35189=67653 (руб)

4.4 Срок окупаемости инвестиций

Ток===1,15 года.

Вывод: В результате проектного мероприятия (направленного на увеличение межремонтного периода)по замене бронзовой гайки на передачу винт-гайку может быть получена годовая экономия текущих затрат на ремонтах, которая составила 67653 рублей, срок окупаемости капитальных вложений 3 месяца что позволяет судить о экономической целесообразности экономического мероприятия.



5. Безопасность и экологичность проекта

5.1 Безопасность проекта

5.1.1 Анализ условий труда в цехе

Отдельные операции доменного процесса сопровождаются вредными производственными факторами - выделением большого количества тепла, пыли и газов. К таким операциям относятся: разделка отверстий чугунной и шлаковой леток (особенно прижигание их кислородом), выпуск шлака и чугуна из доменной печи.

Источником интенсивных тепловых излучений является расплавленный чугун и шлак. Рабочие литейного двора периодически подвергаются воздействию инфракрасного излучения. Интенсивность облучения на рабочих местах горновых в зависимости от размеров и температуры источников излучения и расстояния составляет от 0,01 до 5,6 - 7,0 кВт/мІ. При выполнении отдельных операций интенсивность облучения достигает 10,5 кВт/мІ и более. Температура воздуха на многих рабочих местах, расположенных на литейном дворе, в зимнее время колеблется от минус 3 до минус 10 градусов. При выполнении производственных операций рабочие подвергаются воздействию резких температурных периодов (колебаний) от 1,9 до 16,4 градусов. Неблагоприятные условия создаются на рабочих местах в летнее время, средняя температура воздуха на большинстве рабочих мест колеблется в пределах 32,9 - 36,7 градусов, а в период после выпуска металла температура воздуха повышается на 0,1 - 9,4 градуса.

Для снижения вредного воздействия тепла на организм человека устанавливают стационарные и передвижные вентиляционные установки.

Выпуск чугуна и шлака из печи сопровождается также выделением значительных количеств вредных для организма газов и соединений окиси углерода, сернистого газа, различных углеводородов и цианистых соединений. Источниками воздействия газов могут являться также трещины в кладке и кожухе доменной печи, не плотности соединений отдельных элементов конструкций.

Метеорологические условия для рабочей зоны производственных помещений в соответствии с требованиями ГОСТ 12.01.005-88 приведены в таблице.

Таблица 5.1 - Оптимальные и допустимые нормы температуры, относительной влажности и скорости движения воздуха в рабочей зоне производственных помещений ГОСТ 12.01.005-88.

Период года	Категория работ	Температура	Относительная влажность %	Скорость движения воздуха, м/с
		Оптимальная	Допустимая
			На пост. раб. местах	На непост. раб. местах	Оптимальная	Допустимая	Оптимальная(не более)	Допустимая(не более)
Холодный	Легкая Iа Легкая Iб Средней Тяжести IIа Средней Тяжести IIб Тяжелая III	22-24 21-23 18-20 17-19 16-18	21-25 20-24 17-23 15-21 13-19	18-26 17-25 15-24 13-23 12-20	40-60 40-60 40-60 40-60 40-60	75 75 75 75 75	0,1 0,1 0,2 0,2 0,3	0,1 0,2 0,3 0,4 0,5
Теплый	Легкая Iа Легкая Iб Средней Тяжести IIа Средней Тяжести IIб Тяжелая II	23-25 22-24 21-23 20-22 18-20	22-28 21-28 18-27 16-27 15-26	20-30 19-30 17-29 15-29 13-28	40-60 40-60 40-60 40-60 40-60	55 60 65 70 75	0,1 0,2 0,3 0,3 0,4	0,1-0,2 0,1-0,3 0,2-0,4 0,2-0,5 0,2-0,6

Основную опасность представляет оксид углерода CO - бесцветный газ не имеющий запаха и не оказывающий раздражающих воздействий на организм человека, что может вызвать отравление без каких-либо предварительных ощущений. Значительные концентрации окиси углерода регистрируются в воздушной среде у чугунных леток, фурменных приборов, в конце литейного двора во время слива чугуна и шлака. Попадая на организм человека через легкие, CO нарушает нормальные процессы газового обмена и окисления в организме, что приводит к тяжелым последствиям.

Наблюдается также загрязнение воздушной среды рабочих мест сернистым ангидридом, хотя и в концентрациях в большинстве случаев, не превышает предельно допустимую концентрацию (ПДК). В общем объеме газовыделений доля остальных газов является незначительной и они, как правило, оказывают периодические воздействия.

Вредным фактором является наличие высоких концентраций пыли в воздухе рабочей зоны при выпуске чугуна и шлака. Максимальное пылевыделение наблюдается из главного желоба при выпуске чугуна. В зоне чугунного ковша, заполняемого чугуном, образуется облако пыли, состоящее в основном из графита мелких фракций, концентрация пыли в этой зоне при выпуске значительна. Также наиболее высокие концентрации пыли отмечаются у бункеров агломерата, в скиповой яме и на отсеве агломерата.

Санитарные нормы устанавливают ПДК пыли в воздухе рабочей зоны производственных помещений согласно ГОСТ 12.1.005-88 представлены в таблице.

Таблица 5.2 - ПДК пыли в воздухе рабочей зоны производственных помещений ГОСТ 12.1.005-88

№	Вещество	ПДК,
1	Пыль содержащая 10-70% свободной окиси кремния	4
2	Пыль стеклянного или минерального волокна и др. силиконов.	3
3	Пыль искусственных образцов (например: корунд, карбокорунд и др.)	4
4	Пыль пресс порошков пенопластов и аминопластов	6
5	Пыль асбестовая	8
6	Алюминий, окись алюминия или его сплав	2
7	Марганец	0,1
8	Хромовый ангидрид	0,3
9	Свинец и его соединения	0,01
10	Окись цинка	5
11	Пыль цемента, глин, минералов и их смесей не содержащая свободной окиси кремния ()	6
12	Пыль угольная, содержащая более 10%	4
13	Пыль угольная не содержащая и примесей токсичных веществ	10
14	Пыль растительная и животного происхождения (мучная, древесная)	2

Наиболее эффективным средством борьбы с пылью является устройство аспирации.

К вредным производственным фактором относятся также повышенные уровни шума, вибрации при проведении некоторых операций. Рабочие находящиеся на различных участках литейного двора периодически подвергаются воздействию широкополосному шуму интенсивностью 86 - 106 дБ. Высокий уровень шума наблюдается при работе аэраторов и при уборке сжатым воздухом (в особенности на высоких частотах). На середине литейного двора уровень шума достигает порядка 92 дБ.

Согласно санитарным нормам предельно допустимы уровень звука (эквивалентный) на постоянных рабочих местах в производственных помещениях ГОСТ 12.1.1.003-88 составляет 80 дБ.

В таблице приведена характеристика фактического состояния условий труда на рабочих местах доменного цеха ОАО “ЗСМК” для слесаря ремонтника разливочной машины.

Таблица 5.3 - Фактическое состояние условий труда для слесаря ремонтника разливочной машины

№	Наименование производственного фактора, единица измерения	ПДК, ПДУ допустимый уровень	Фактический уровень фактора
1	Соединение пыли,	6	6
2	Уровень звука,	80	76
3	Вибрация		Нет
4	Температура воздуха,	12-26	6
5	Скорость движения воздуха	0,1-0,5 м/с	0,4 м/с
6	Влажность воздуха	до 75%	50%
7	Тепловое излучение,	до 140	нет
8	Естественная освещенность	отсутствует	отсутствует
9	Освещенность рабочей поверхности,	75	69
10	Ионизирующее излучение		нет
11	Соединение CO,	20	12
12	Физическая, динамическая нагрузка, при перемещении груза на расстояние до 5 м на расстояние больше 5м	5000 12500 24000	2000 нет 20000
13	Статическая нагрузка,	43000	30000
14	Наклоны корпуса за смену	100	50

5.1.2 Мероприятия направленные на улучшение условий труда

Проектом предусмотрено: снизить количество ремонтов винт-гайки с 2 до 1 в год. Это позволит увеличить надежность и снизить затраты на ремонт.

Кроме этого в цехе предусмотрено следующее мероприятие:

1. Закончить строительную часть фильтровальной станции операционной системы улавливания и очистки газов при выплавке продуктов плавки, доменных печей (назначение мероприятия: уменьшение количества пыли и газов).

2. Исключить поставку агломерата с содержанием фракции 0-5мм. (назначение мероприятия: уменьшение количества пыли).

3. Сделать укрытие желобов на разливочных машинах и подключить систему аспирации к фильтрованной станции по улавливанию и очистки газов.(назначение мероприятия: уменьшение количество пыли и газов).

4. Сделать аспирационную установку для обрывочной ямы чугуновозов (назначение мероприятия: уменьшение количества пыли).

5. Произвести реконструкцию системы аспирации галереи подбункерных помещений, скиповых ям и подключить к фильтрованной станции по улавливанию и очистки газов(назначение мероприятия: уменьшить количество пыли).

5.1.3 Пожаро и взрывоопасность

Производства подразделяются на взрывной, взрывопожарной и пожарной опасности на категории. Согласно НПБ 105-03 доменный цех относиться к категории«Б»

Таблица5.4-Взрыво и пожароопасность

5.2.Экологичность проекта

5.2.1 Защита воздушного бассейна

В доменных цехах источниками неограниченных пылегазовыделений являются многие участки и объекты. Один из основных - это литейный двор, где от чугунных и шлаковых леток, желобов и мест слива в ковш чугуна и шлака выделяются горячие: угарный газ СО, сернистый газ, пыль оксиды железа, графит и оксиды кремния, кальция, магния; выделяется пыль при обслуживании желобов и СО при их обогреве сжигаемым газом. В бункерных эстакадах и системах шихтоподачи выделяется много пыли шихтовых материалов, особенно пылящимися материалами являются агломерат и окатыши. На установках грануляции шлака в атмосферу , и на припечных установках в закрытую камеру выделяются парогазовые выбросы, содержащие токсичный сероводород, а так же сернистый ангидрид. На печах с двухконусным разгрузочным устройством при его работе в атмосферу выделяется газ, содержащий СО и пыль(главным образом оксиды железа, а так же оксиды кремния, кальция, магния, марганца и углерода). При разливке чугуна на разливочных машинах выделяется пыль содержащая графит и оксиды железа. Заметное загрязнение атмосферы происходит при выпуске пыли в вагоны из сухих пылеуловителей система газоочистки доменных печей. Пыль при ломке футеровки ковшей, оксиды азота и СО при разогреве ковшей выделяются в депо ремонта ковшей. Возможно сильное запыление в отделении подготовке огнеупорных масс.

5.2.2 Уборка колошниковой пыли

Для уборки колошниковой пыли в доменном цехе предусматривают специальные железнодорожные пути, которые проложены под сухими пылеуловителями. Выпуск пыли из пылеуловителей в вагоны, которые производят по определенному графику. Для выпуска пыли широко применяют шнековые устройства. Под нижней горловиной пылеуловителя установлен отсечной тарельчатый клапан , ниже клапана установлены два горизонтально расположенных цеха, заключенные в закрытый корпус.

При открывании клапана пыль ссыпается из пылеуловителя на шнеки, которые перемещают ее к выгрузному отверстию корпуса, расположенному над вагоном. При движении пыль увлажняется с помощью нескольких форсунок, размещенных в корпусе устройства. Производительность устройства 100м3 пыли в час.

Шнеки не всегда работают надежно, поэтому на многих заводах начали применять более простое устройство, включающее расположенный под горловиной пылеуловителя тарельчатый клапан и далее пылеспускную трубу диаметром 0,4-0,5м. При открывании отсечного канала пыль выносится в вагоны по наклонной трубе; движение пыли происходит под воздействием избыточного давления газа в пылеуловителе. Для увлажнения пыли в трубу в нескольких местах по ее периферии и оси падают воду.

Недостатком обоих способов является то, что несмотря на увлажнение в процессе выпуска, происходит загрязнение пылью окружающей атмосферы.

Колошниковую пыль в вагонах транспортируют на агломерационную фабрику и используют как добавку к шихте при агломерации.

5.2.3 Аспирационная установка АС-1 литейного двора

Технический процесс выпуска чугуна сопровождается большим выделением крупно и мелкодисперсной пыли. Для отсоса пыли литейного двора применяются аспирационная установка АС-1, состоящая из пылеотбойного короба, газохода, дымососа Д-20, увлажнителя пыли во втором газоходе и трубе. Контроль подачи воды от увлажнителя пыли поступает по наклонному желобу в яму. Контроль подачи воды и чистка отверстий увлажнителя осуществляется постоянно при профилактических осмотрах и ремонтах. Аспирационная установка отсасывает большой процент пыли, что способствует безопасной работе персонала при выпуске чугуна, ремонтных работах и осмотрах оборудования на литейном дворе доменного цеха. Выделяющаяся пыль является одним из наиболее вредных факторов, так как она оседает в легких и со временем ведет к тяжелым формам заболеваний. Поэтому борьба с этим фактором должна осуществляется в полном объеме. Аспирационная установка- один из способов отсоса пыли улучшения условий труда в цехе.

5.2.4 Отчистка доменного газа

В современных доменных печах удельный выход доменного газа составляет 180-200м3/м3 полезного объема в час, избыточное давление газа на колошнике равно 0,1-0,25МПа, температура 120-450°С, содержание пыли в газе составляет 10-30г/м3 и паров воды 90-100г/м3.перед подачей в горелочные устройства для предотвращения выхода из строя (засорения и др.)содержание пыли в газе должно быть более 5мг/м3, в связи с чем требуется обязательная газоочистка. Для очистки газа приведена схема отчистки.

Схема системы отчистки доменного газа:

От колошниковой части 1 печи газы по наклонному газопроводу поступают в сухой инерционный пылеуловитель с диаметром до 16м, имеющий сужение вверху и внизу. Газ в него поступает сверху и меняет направление движения на 180% , а крупнее частицы пыли периодически выпускают в железнодорожные вагоны. остаточное содержание пыли в газе составляет 5-9г/м3. Далее газ попадает в беспосадочный скруббер высокого давления диаметром 6-9 и высотой 25-40м. В скруббере частицы пыли захватываются подаваемой через форсунки водой и осаждаются в нижней части скруббера в виде шлама, газ здесь охлаждается до 35-40°С. Расход воды в скруббере составляет 3-10л/м3 газа, остаточное содержание пыли в газе 2-4г/м3. Затем газ проходит через нерегулируемую низконапорную трубу 5. В трубе частицы пыли поглощаются каплями воды; часть их осаждается каплями воды, а часть осаждается в каплеуловителе 7. После низконапорной трубы «Вентури№ (перепад давления 5-6кПа) содержание пыли в газе составляет 20-40мг/м3. Далее при отсутствии ГУБТ в системе газоочистки газы проходят дроссельную группу 8 , которая предназначена для поддержания повышенного давления газа на колошнике и его регулирования, так же для тонкой очистки газа от пыли. Группа представляет собой пять параллельных патрубков, в четырех из которых установлены дроссели - поворотные диски на некоторый угол, уменьшают или увеличивают сечение патрубков, по которым происходит газ; уменьшение сечения патрубков ведет к повышению давления газа в печи. Три дросселя обеспечивают грубую регулировку давления газа, дроссель связанный с регулятором поддерживает постоянное давление газа в доменной печи.

Перед патрубками расположены форсунки, через которые в поток газа от пыли. В патрубках дроссельной группы скорость достигает 250-300м/с, в связи с чем они работают как газоочистной аппарат по тому же принципу, что и трубы «Вентури», обеспечивая поглощение пыли каплями воды. Далее газ происходит через каплеуловители 7 и через задвижку 9 поступает в цеховой газопровод 4 газ отводят на колошнике для выравнивания давления в межконусном пространстве.

При наличии ГУБТ в системе газоочистки доменный газ после труб «Внтури»через открываемую задвижку поступает в ГУБТ 10, а после нее в общецеховой газопровод 11. В турбине давление газа снижается, поэтому в системе отчистки газа не используется дроссельная группа. Она сохраняет на случай неполадок и ремонтов ГУБТ; при остановке ГУБТ газ пропускается через дроссельную группу, что обеспечивает работу доменной печи на повышенном давлении.



5.3 Мероприятия, направленные на ликвидацию чрезвычайных ситуаций

5.3.1 Виды аварийных ситуаций, на которые составляются планы ликвидации аварий

Оперативной частью плана ликвидации аварий (ПЛА) должны охватывать все виды возможных аварий.

При оставлении ПЛА так же учитывается нарушение нормальных производственных условий и режимов работы, отключение электроэнергии, прекращение работы вентиляции, выключение освещения, прекращение подачи сырья, топлива, газа, воды, пара, нарушение технологического процесса или режима работа агрегатов, аппаратов, пылеочистных и газовых установок, коммуникаций , возгорание от газовых разрывов и вторичных направлений молний, которые могут привести к аварии.

К аварийным относятся на предприятиях металлургической промышленности такие ситуации погар чугуна , шахты заплечиков доменной печи , погар холодильников, чугунной лётки и горна, прорыва жидкого чугуна, разлив бензола, хлора, хлоридов и других химически агрессивных и взрывоопасных веществ, продувы, разрывы и крушение газопроводов доменного и коксового газа.

В одну позицию плана может включаться одно или несколько производственных мест, если мероприятия по спасению людей из мест одинаковы.