Доронин С.В. Проектные расчеты конструкций металлургического оборудования

Подождите немного. Документ загружается.

150

тре днища максимальные напряжения равны 420 МПа, это значение

близко к пределу прочности, которое для материала ковша равно σ

= 470

МПа. Зона максимальных напряжений в центре днища имеет очень ма-

лую площадь.

По результатам анализа принимается решение о совершенство-

вании ковша, т.е. усилении днища стопорного ковша емкостью 16 т.

Предложение по усилению днища стопорного ковша емкостью

16 т (рис. 80) заключается в следующем: два уголка 9 (уголок 808–Б по

ГОСТ 8509–93, Ст3 по ГОСТ 535–88) длиной 1678 мм и массой 15,9 кг

установить по обе стороны ребра 8 к днищу 10 ковша и закрепить уголки

9 к ребру 8 и к днищу 10 при помощи сварки. Перпендикулярно ребрам 7

и 8 вдоль центра днища установить четыре ребра (полоса 20120 по

ГОСТ 103–76, Ст3 по ГОСТ 535–88): два ребра 6 длиной 515 мм и два

ребра 5 длиной 324 мм, общая масса ребер 30,8 кг. Закрепить ребра 5, 6 к

ребра 7, 8 и к днищу 10 при помощи сварки.

Рис. 80. Усиленный узел днища стопорного ковша емкостью 16 т: 1 – скоба; 2 –

кожух; 3 – уголок; 4 – пояс нижний; 5 – ребро; 6 – ребро; 7 – ребро; 8 – ребро; 9 –

уголок; 10 – днище

Численное моделирование напряженного состояния элементов

несущих конструкций в настоящее время оказывается наиболее быстро

151

развивающимся направлением инженерного проектирования. При этом

получаемые результаты дают возможность как уточнить количественные

значения параметров напряженного состояния, так и более глубоко про-

анализировать классические аналитические методы проектных расчетов.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Сложный и многоэтапный процесс проектирования технических

систем, в том числе изделий металлургического машиностроения может

рассматриваться как постановка и решение ряда взаимосвязанных задач:

выбор технологического процесса получения и обработки металла, обос-

нование его количественных параметров; принятие принципиальных ре-

шений о принципах действия и типах оборудования; конструирование и

расчет узлов и элементов конструкций. Именно при решении последней

задачи принимаются конкретные инженерные решения, позволяющие в

полном объеме реализовать качественное ведение технологических про-

цессов и преимущества принятых на этапе эскизного проектирования

принципиальных конструктивных схем оборудования.

В настоящем учебном пособии сделана попытка осветить как со-

временное состояние классических проектных расчетов металлургиче-

ского оборудования, так и основные направления их совершенствования,

связанные с развитием алгоритмов математического и имитационного

моделирования физических, химических, термодинамических, механиче-

ских процессов в элементах и узлах оборудования.

В основе указанных алгоритмов лежат численные методы реше-

ния задач математической физики, отражающих закономерности как тех-

нологических процессов, так и поведения конструкционных материалов в

реальных условиях металлургического производства. Развитие этих ме-

тодов и алгоритмов в настоящее время характеризуется весьма высокими

темпами имеет приоритетный характер. Это позволяет довольно быстро

сокращать применение эмпирических подходов при решении производ-

ственных задач и переходить к научно обоснованным методикам обосно-

вания проектных параметров как технологических процессов, так и обо-

рудования.

Перспектива ближайшего будущего в области проектных расче-

тов металлургического оборудования в значительной степени связана с

развитием комплексных математических моделей условий работы и по-

ведения деталей и элементов конструкций, формированием системы рас-

четного обоснования параметров оборудования в рамках автоматизиро-

ванного проектирования аппаратурно-технологических схем металлурги-

152

ческого производства. Изучение этих математических моделей и числен-

ных методов применительно к конкретным производственным задачам

является обязательным условием подготовки квалифицированного инже-

нера в области техники и технологии металлургического производства.

ЛИТЕРАТУРА

1. Кокорин В.С., Смирнов И.И. Расчеты металлургического оборудования на

ЭВМ при проектировании производства тяжелых цветных металлов: Мето-

дические указания по курсовому и дипломному проектированию. – Красно-

ярск: КИЦМ, 1984. – 44 с.

2. Диомидовский Д.А. Металлургические печи. – М.: Металлургия, 1970. – 704

с.

3. Белянчиков Л.Н. Основы расчета дуговых вакуумных печей. – М.: Металлур-

гия, 1968. – 112 с.

4. Плановский А.Н., Николаев П.И. Процессы и аппараты химической и нефте-

химической технологии. – М.: Химия. 1987. – 496 с.

5. Набойченко С.С., Юнь А.А. Расчеты гидрометаллургических процессов. –

М.: МИСИС, 1995. – 428 с.

6. Теплотехнические расчеты при автоматизированном проектировании нагре-

вательных и термических печей: Справочник / В.Л.Гусовский, А.Е.Лифшиц,

В.Г.Масалович, А.Б.Усачев; Под ред. А.Б.Усачева. – М.: Черметинформация,

1999. – 185 с.

7. Гребеник В.М., Иванченко Ф.К., Ширяев В.И. Расчет металлургических ма-

шин и механизмов. – К.: Выща школа, 1988. – 448 с.

8. Лукашкин Н.Д., Кохан Л.С., Якушев А.М. Конструкция и расчет машин и

агрегатов металлургических заводов. – М.: ИКЦ «Академкнига», 2003. – 456

с.

9. Краткий справочник конструктора нестандартного оборудования. В 2-х т. Т.

2 / В.И.Бакуменко, В.А.Бондаренко, С.Н.Косоруков и др.; Под общ. ред.

В.И.Бакуменко. – М.: Машиностроение, 1997. – 524 с.

10. Тылкин М.А., Яловой Н.И., Полухин П.И. Температуры и напряжения в де-

талях металлургического оборудования. – М.: Высшая школа, 1970. – 428 с.

11. Нагруженность, несущая способность и долговечность прокатного оборудо-

вания / Б.Н.Поляков, Ю.И.Няшин, Н.Ф.Волегов, А.Ф.Трусов. – М.: Метал-

лургия, 1990. – 320 с.

12. Прикладные задачи металлургической теплофизики / В.И.Тимошпольский,

Н.М.Беляев, А.А.Рядно и др. – Минск: Навука i тэхнiка, 1991. – 320 с.

13. Любин А.Е., Медведенко А.А., Шаломов Б.Я. Исследование напряженно-

деформированного состояния лещади доменной печи // Надежность и долго-

вечность машин и сооружений. – 1989. – Вып. 15. – С. 85–90.

14. Левин Я.М. Сталеразливочные ковши. – М.: Металлургия, 1968. – 148 с.

15. Механическое оборудование металлургических заводов и строительная ме-

ханика: Cб. статей / Под ред. Б.А.Ободовского. – М.: Высшая школа, 1971. –

434 с.

16. Арутюнов В.А., Бухмиров В.В., Крупенников С.А. Математическое модели-

рование тепловой работы промышленных печей. – М.: Металлургия, 1990. –

153

239 с.

17. Соколов В.И. Современные промышленные центрифуги. – М.: Машино-

строение, 1967. – 524 с.

ОГЛАВЛЕНИЕ

Введение 3

1. Взаимосвязь технологических режимов и конструктивных пара-

метров при проектировании металлургического оборудования

1.1. Общая характеристика задач проектирования и расчетов ме-

таллургического оборудования

1.2. Расчеты гидрометаллургического оборудования 9

1.3. Расчеты пирометаллургического оборудования 21

1.4. Расчеты электрометаллургического оборудования 32

2. Расчеты рабочих режимов, кинематических и энергосиловых пара-

метров

2.1. Приводы, режимы работы и нагрузки металлургических ма-

шин

2.2. Расчеты механического оборудования подготовки материалов

и шихты

2.3. Расчеты механизмов печей 54

2.4. Расчеты оборудования для уборки и разливки жидкого метал-

ла

3. Прочностные расчеты при проектировании несущих конструкций 75

3.1. Расчетные схемы элементов несущих конструкций 76

3.2. Особенности расчета на тепловые воздействия 82

3.3. Расчеты металлургических ковшей 92

3.4. Расчеты вращающихся обжиговых печей 103

3.5. Расчеты несущих конструкций печей 111

3.6. Расчеты элементов несущих конструкций конвертеров 117

3.7. Расчеты элементов и деталей центрифуг 122

4. Методы математического моделирования в проектных расчетах

металлургического оборудования

130

4.1. Теоретические основы математического моделирования ме-

таллургического оборудования

130

4.2. Моделирование температурных полей при работе металлурги-

ческого оборудования

135

4.3. Моделирование напряженного состояния несущих конструк-

ций

140

Заключение 151

Литература 152