Рама тележки конвейерной машины

Отрасль применения - черная металлургия, а именно: тележки для агломерационных и обжиговых конвейерных машин, а также тележки для изготовления абразива. Суть полезной модели. Рама тележки включает боковины и продольные балки, состоящие, по крайней мере, из двух элементов, соединенных между собой с образованием зазора. Зазор расположен между вертикальными и горизонтальными элементами, между двумя частями горизонтального элемента, соединенными по торцам или по плоским поверхностям, между сварными швами, соединяющими элементы. Ширина и длина зазора лимитируется соотношениями с толщиной вертикального элемента. Элементы выполнены из материалов с различными коэффициентами линейного расширения, а также с различными показателями жаропрочности. Технический результат: уменьшение прогиба тележек и их коробления в горизонтальной плоскости.

Полезная модель относится к черной металлургии и может быть использована в тележках агломерационных и обжиговых машин, а также при производстве абразива.

Известна тележка конвейерной обжиговой машины с цельнолитой рамой (а.с. СССР №1522014, МПК ⁴ 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.

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, МПК⁶ 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.

1. Рама тележки конвейерной машины, включающая соединенные между собой боковины и продольные балки, состоящие, по крайней мере, из одного верхнего и одного нижнего элемента, отличающаяся тем, что, по крайней мере, в одной балке между элементами имеется зазор.

2. Рама по п.1, отличающаяся тем, что элементы соединены между собой сварными швами.

3. Рама по п.1, отличающаяся тем, что зазор выполнен между нижним вертикальным и верхним горизонтальным элементом.

4. Рама по п.1, отличающаяся тем, что зазор выполнен вдоль всей длины ближайших друг к другу поверхностей элементов.

5. Рама по п.2, отличающаяся тем, что зазор выполнен в виде размещенных между элементами продольных щелей, чередующихся со сварными швами.

6. Рама по п.3, отличающаяся тем, что ширина зазора составляет 0,025-0,5 толщины вертикального элемента.

7. Рама по пп.2 и 4, отличающаяся тем, что зазор расположен между сварными швами.

8. Рама по пп.3 и 5, отличающаяся тем, что длина щелей составляет 0,5-200 толщин вертикального элемента.

9. Рама по пп.3 и 5, отличающаяся тем, что, по крайней мере, один горизонтальный элемент состоит вдоль длины, по крайней мере, из двух частей, расположенных напротив друг друга с зазором между торцовыми поверхностями, сообщающимся с продольной щелью.

10. Рама по п.3, отличающаяся тем, что, по крайней мере, один верхний горизонтальный элемент состоит вдоль толщины, по крайней мере, из двух, преимущественно, плоских частей, расположенных плоскими поверхностями одна напротив другой с зазором между ними.

11. Рама по п.10, отличающаяся тем, что в зазоре размещен теплоизоляционный материал, например, муллитокремнеземовая вата.

12. Рама по п.10, отличающаяся тем, что зазор выполнен вакуумированным.

13. Рама по п.10, отличающаяся тем, что верхняя часть выполнена из материала, коэффициент линейного расширения которого меньше, чем у материала нижней части.

14. Рама по п.10, отличающаяся тем, что верхняя часть выполнена из более жаропрочного материала, чем нижняя часть.

15. Рама по п.3, отличающаяся тем, что горизонтальный элемент выполнен из материала, коэффициент линейного расширения которого меньше, чем у материала вертикального элемента.

16. Рама по п.3, отличающаяся тем, что горизонтальный элемент выполнен из более жаропрочного материала, чем вертикальный элемент.

17. Рама по п.3, отличающаяся тем, что, по крайней мере один горизонтальный элемент состоит вдоль толщины, по крайней мере, из двух частей, верхняя из которых выполнена в виде желоба, а нижняя часть расположена в желобе, при этом между ее верхней поверхностью и поверхностью дна желоба выполнен зазор.