РАМА ТЕЛЕЖКИ КОНВЕЙЕРНОЙ МАШИНЫ

Полезная модель относится к черной металлургии и может быть использована в тележках агломерационных и обжиговых машин, а также при производстве абразива.
4
Известна тележка конвейерной обжиговой машины с цельнолитой рамой (а.с. СССР №1522014, МПК F 27 B 21/06, опубл. Бюл. №42, 1989 г.).
Однако цельнолитая рама имеет большую металлоемкость и трудоемкость изготовления. К тому же вследствие существенных термических напряжений, возникающих в процессе спекания или отжига шихты, рама коробится в вертикальной и горизонтальной плоскостях.
6
В качестве прототипа выбрана рама тележки агломерационной машины, состоящая из сваренных между собой боковин и несущих балок, выполненных из горизонтальных и вертикальных элементов (полок и стенок) (патент Украины на полезную модель №605, МПК F 27 B 21/04, опубл. Бюл. №5, 2000 г.).
Недостатком прототипа является прогиб и коробление рамы вследствие неодинакового распределения температуры по высоте несущих балок.
В основу полезной модели поставлена задача: за счет усовершенствования конструкции несущих балок уменьшить температуру вертикальных элементов и ее градиент вдоль высоты рамы и тем самым уменьшить прогиб рамы тележки и ее коробление в горизонтальной плоскости.
Поставленная задача решается в раме тележки конвейерной машины, включающей соединенные между собой боковины и продольные балки, состоящие, по крайней мере, из одного верхнего и одного нижнего элементов, в которой, согласно полезной модели, по крайней мере, в одной балке между элементами имеется зазор. Зазор выполнен в следующих вариантах исполнения:
о между нижним вертикальным и верхним горизонтальным элементом продольной балки;
о в виде размещенных между элементами продольных щелей, чередующихся со сварными швами;
о с шириной, составляющей 0,025-0,5 толщины вертикального элемента;
о с размещением между сварными швами, соединяющими элементы;
о с длиной чередующихся щелей, которая составляет 0,5-200 толщин вертикального элемента;
о между, по крайней мере, двумя частями, из которых состоит вдоль длины, по крайней мере, один горизонтальный элемент;
о между, по крайней мере, двумя преимущественно плоскими частями, из который состоит вдоль толщины, по крайней мере, один горизонтальный элемент; к тому же зазор может быть вакуумированным или заполненным теплоизоляционным материалом, например, муллитокремнеземовой ватой. Одновременно с выполнением зазора в балках целесообразно выполнить:
о верхнюю из двух частей горизонтального элемента: 1) из материала, имеющего коэффициент линейного расширения меньше, чем у материала нижней части;
2) из более жаропрочного материала, чем материал вертикального элемента;
о монолитный горизонтальный элемент: 1) из материала, имеющего коэффициент линейного расширения меньше, чем у материала вертикального элемента; 2) из более жаропрочного материала, чем материал вертикального элемента.
Суть полезной модели поясняется прилагаемыми чертежами, на которых изображены: фиг.1 - общий вид рамы тележки; фиг.2 - то же в плане; фиг.3 - поперечный разрез продольной балки; фиг.4 - продольная балка, вид А; фиг.5, 6 - продольная балка из двух горизонтальных элементов (два варианта).
Рама тележки (фиг.1, 2) выполнена преимущественно прокатно-сварной и состоит из двух боковин 1 и, например, четырех продольных балок 2. При необходимости между балками 2 расположены ребра жесткости 3.
Продольные балки 2 состоят, по крайней мере, из двух элементов (фиг.3), преимущественно верхнего горизонтального 4 и нижнего вертикального 5. Элементы 4, 5, как правило, соединены между собой и соединены преимущественно сваркой. Между контактирующими соединенными поверхностями, например, элементов 4, 5 имеется зазор 6.
Главная цель выполнения зазора 6 - уменьшить теплопередачу от спекаемой шихты к вертикальным элементам 5 рамы тележки. Наличие зазора 6 обусловливает теплопередачу через слой воздуха, являющийся теплоизолятором в сравнении с металлом. За цикл спекания или отжига шихты вертикальные элементы 5 нагреются до менее высокой температуры, уменьшится также градиент температуры по высоте элементов 5. Вследствие этого уменьшатся термические напряжения и деформации продольных балок, а именно: их прогиб и коробление.
В зависимости от конструкции тележки и условий ее эксплуатации зазор 6 выполняется по разным вариантам.
Для спекательных тележек агломашин с малой площадью спекания целесообразно выполнять зазор 6 в виде щели, расположенной вдоль всей длины L соединенных поверхностей несущих элементов 4, 5 (фиг.1, 3), размещая его 6 между сварными швами 7, соединяющими эти элементы 4, 5 (фиг.3).
Для спекательных тележек с большей площадью спекания, которые эксплуатируются в более тяжелых условиях, целесообразно зазор выполнять в виде размещенных между несущими элементами 4, 5 продольных щелей, чередующихся со сварными швами 7 (фиг.1, 4). Целесообразно в этом случае горизонтальные элементы выполнить состоящими вдоль длины, по крайней мере, из двух частей 8, 9 с зазором 10 между ними, который к тому же должен сообщаться с зазором 6 (продольной щелью). Ширина t зазора 10 должна быть достаточной, чтобы компенсировать тепловое расширение частей 8, 9 (ликвидировать вероятность коробления частей 8, 9). С другой стороны, ширина t не может быть слишком большой, чтобы не допустить просыпание шихты в зазор 10. С учетом этого оптимальная ширина t зазора 10 равняется 3-8 мм.
Такая конструкция обеспечивает отсутствие коробления как вертикального, так и горизонтального элементов 4, 5.
Для тележек обжиговых машин, которые работают в более тяжелых условиях, целесообразно горизонтальный несущий элемент изготовить составным, например, из двух плоских частей 11, 12 (фиг.5), расположенных одна на другой с зазором 13 между плоскими поверхностями, а эти части 11, 12 соединить сварными швами 14. Такая конструкция продольной балки 2 уменьшает теплопередачу как на границе элементов 5 и 12, так и за счет зазора 13 между частями 11, 12 горизонтального несущего элемента. Интенсивность теплопередачи будет уменьшена еще больше, если:
о в зазор 13 будет помещен теплоизоляционный материал, например, муллитокрем-неземовая вата, асбест и т.п.;
о части 11, 12 соединить по контуру электронно-лучевой сваркой и за счет этого процесса выполнить вакуумирование зазора 13.
Другой вариант конструкции горизонтального элемента предполагает выполнение его верхней части 11 в виде желоба (фиг.6). В желобе располагается нижняя часть 12 горизонтального элемента. Между дном желоба и верхней поверхностью нижней части 12 выполнен зазор 13. Части 11, 12 или свариваются вдоль длины балки (то есть боковые стенки желоба привариваются к боковым участкам нижней части 12), или привариваются только к боковинам 1.
Для того чтобы уменьшить вероятность коробления верхних элементов балки при наличии зазора, целесообразно выполнять их из материала, коэффициент линейного расширения которого меньше, чем у материала нижних элементов. Это относится к:
о части 11 относительно части 12 (фиг.5, 6);
о элементу 4 относительно элемента 5 (фиг.3);
о части 11 относительно части 12, а части 12 относительно элемента 5 (фиг.5, 6).
С таким выбором материалов более нагретые верхние элементы и части изменяют свои размеры в такой же пропорции, что и менее нагретые нижние части и элементы. В связи с этим прогиб и коробление тележки также уменьшаются.
Учитывая более высокую температуру нагрева верхних частей и элементов балок, целесообразно выполнять их из более жаропрочного материала, нежели материал нижних частей и элементов балок. Относится к:
о части 11 относительно части 12 (фиг.5, 6);
о элементу 4 относительно элемента 5 (фиг.3);
о части 11 относительно части 12, а части 12 относительно элемента 5 (фиг.6).
Такой выбор материалов для изготовления балок обеспечивает равнопрочность балок, что также уменьшает вероятность коробления тележки.
Для прокатно-сварного варианта рамы целесообразно ширину т и длину В зазоров б, 13 устанавливать из соотношений:
m=(0,025-0,5)s,
B=(0,5-200)s;
где s - толщина вертикального несущего элемента.
Ширина m<0,025s нецелесообразна, так как практически не влияет на уменьшение теплопередачи. При m>0,025s не обеспечивается требуемое качество соединения элементов 4, 5 и 11,12 сварными швами 7 и 14. Если B<0,5s, уменьшения интенсивности теплопередачи не наблюдается, а равенство В=200s - это вариант выполнения зазора 6 вдоль всей длины элементов 4, 5 для рамы максимальной длины L.
В таблице приведены примеры выполнения зазоров в агломерационных и обжиговых машинах. Прокатно-сварные рамы этих тележек были созданы из двух боковин и четырех продольных балок с размещенными между ними ребрами жесткости. Балки состояли из двух элементов: одной вертикальной несущей стенки и одной горизонтальной полки. Полка была изготовлена в виде или одного отрезка полосового проката, или двух частей, сваренных плоскими поверхностями по контуру между собой с образованием зазора.
Эффект наличия зазоров оценивали уменьшением температуры, которую измеряли вблизи верхнего и нижнего торцов вертикальных несущих стенок.
В сравнении с температурным распределением, зафиксированным для продольных балок тележки-прототипа, конструкция предлагаемой рамы обеспечивает уменьшение:
о температуры вблизи верхнего торца вертикальной стенки в пределах 20-110°;
о градиента температуры между верхним и нижним торцом вертикальной стенки в пределах 10-80°.
Наилучшие результаты достигнуты по варианту 7, минимальный положительный температурный эффект зафиксирован при изготовлении продольной балки по варианту 5.
ТаблицаВарианты изготовления продольной балки с зазорами
№ п
Расположение зазора
Толщина продольной балки L, мм
Толщина вертикальной стенки, s, мм
Ширина зазора, т, мм
m/s
Длина зазора, В, мм
B/s
1.
между горизонтальными и вертикальными элементами
2730
20
8
0,4
50
2,5
2
между горизонтальными и вертикальными элементами вдоль всей их длины
2730
20
4
0,2
2730
136,5
3.
между горизонтальным и вертикальным элементами вдоль всей их длины
5000
25
9
0,36
5000
200
4.
между горизонтальным и вертикальным элементами вдоль всей их длины
2500
30
15
0,5
2500
83,3
5.
между горизонтальным и вертикальным элементами вдоль всей их длины
2500
40
1
0,025
2500
83,3
6.
между горизонтальным и вертикальным элементами
2730
20
4
0,2
10
0,5
7.
между горизонтальным и вертикальным элементами и между двумя частями гори
2730
20
8
0,4
50
2,5
зонтальной полки
90 (равняется ширине горизонтальной полки)
2730