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行业动态

钢铁厂行车上电子秤传感器安装的改进及其设计

时间:2017-09-20 11:26 来源: 点击数:

文章针对钢铁厂和铸造厂韦运钢()水的起重机(行车)上的电子秤存在容易失灵的问题进行了实地观察 分析,并提出了切实有效的改进措施。

钢铁厂和铸造厂吊运钢()水的起重机(行车)上都安装有 电子秤。传感器是电子秤的感应部件也是主要部件之一,为 使称量准确,传感器应安装在能够准确感受吊物重量引起的压 力的地方比如行车定滑轮轴的正下方)

一些小钢铁厂和铸造厂反映吊运钢()水的小吨位行车 上的电子秤比别的行车上的电子秤更容易失灵,生产常常因此 受到影响。到现场查看后我们发现,行车的定滑轮轴及传感 器安装在小车架的上平面以下(见图1),暴露在温度很高的钢 ()水的正上方,没有任何遮挡,传感器直接被钢()水高温 烘烤。很明显电子秤容易失灵,是传感器被钢()水高温烘 烤所致。

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因此,要彻底解决这个问题,必须把传感器的安装位置移 至小车架的上平面之上,使传感器能够被小车架遮挡住,避免 ()水的直接高温烘烤。为此,我们对整套定滑轮组进行了 改造(见图2)

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1.定滑轮组的结构改进

(1)传感器的安装位置的改变。首先,传感器(见图1和图2中的序号4)的安装位置改变了,这是最根本的改进。

即,改进前传感器安装在小车架上平面之下,改进后传感器 安装在小车架上平面之上。为此,必须进行下面(2)3) (4)3项改进。

2)增加4块侧板(见图2中的序号2),侧板的材料采 用Q235-B,侧板尺寸为:厚度50 mm,宽度500mrt,长度 900 mm;每块侧板上下各加工1个通孔上下通孔的直径分 别为:$ 150mm$ 110mm, 2个通孔的中心距离为510mm; 4块侧板分为2组,每组2块,在每组侧板下面装配一根定滑 轮轴(定滑轮轴2端的轴径均为¢ 110 mm),在每根定滑轮轴 上装配2个定滑轮(见图2中的序号6),即定滑轮和滑轮轴 悬挂在侧板的下面,不与其他零部件接触。

3)增加1根长轴(见图2中的序号1),长轴的材料采用 40 Cr,长轴的总长度为864 mm,长轴的直径为¢150 mm; 长轴穿进4块侧板上面¢150 mm的孔中,即4块侧板吊挂在 长轴的下面,长轴两端的下面均压着传感器,传感器则安装在 小车架上平面之上。为使侧板能够定位,每一组侧板的两板之 间的长轴上还要安装一个挡圈见图2中的序号3)

4)定滑轮轴(见图2中的序号5)的加工改造:把2 定滑轮轴两端的直径加工为$110 mm,使之与侧板下面的通 孔直径¢110mm) 致,以使2者能够装配在一起。定滑 轮轴的中间段无需改变,和改进前一样。

2.长轴的设计与计算

由于固定滑轮组的下面通过钢丝绳直接连接的是吊钩组和 吊物一~()水包,因此,上述长轴和侧板的安全直接关系 ()水包的安全,必须对两者进行详细的设计与计算。

因侧板的设计与计算比较简单,本文不作详述。以下仅对 长轴的设计与计算进行详述以额定起重量63 t为例)

2.1长轴的截面几何性质

根据图2可确定:

长轴的直径D = 150 mm = 0.15 m;

长轴的总长为864 mm;

长轴的跨度(计算长度)L = 758 mm = 0.758 m;

长轴的截面积A = πD2/4= tt x0.152/4 = 0.017 662 5 m2;

长轴的抗弯截面模量(根据《机械设计手册》,化学工业出 版社出版)W, = πDV32 = x 0.153/32 = 0.000 331 2 m30 

2.2长轴的受力分析与计算

长轴的受力为简支梁受力模式(见《机械设计手册》,化学 工业出版社出版),长轴两端的2个传感器为简支点,中间4 块侧板为4个集中载荷P,P2PP4,见图3)。为偏于 安全计算,并且简化计算,把4个集中载荷简化为一个集中 载荷(P),这一个集中载荷为4个集中载荷之和P = P1+P2 + P3+ P4),其位置在长轴的跨中(见图4)

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2.2.1长轴受到的集中栽荷(P)的计算

起重机(行车)的额定起重量:Q = 63t = 63OOOON (含吊 具钢水包的重量);

动载系数:K = 1.1;

计算载荷:Q = KQ=l.lx630 000 = 693 000N;

滑轮组的倍率为5,受力钢丝绳总支数为5 x 2 = 10; 定滑轮数量为4个,定滑轮组上受力钢丝绳总支数为4x 2 = 8

长轴的集中载荷:计 X 8/10=693 000x8/10 = 554 400No

2.2.2长轴受到的最大弯矩(Mmax)的计算

根据《机械设计手册》(化学工业出版社出版),计算过程如

下:

Mmax=PL/4 = 554 400 x 0.758/4 = 105 058.8 N-m 最大弯矩的位置在长轴的跨中。弯矩(JW)图见图5

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2.2.3长轴受到的最大剪力Qmax)的计算

根据《机械设计手册》(化学工业出版社出版)计算过程如

下:

Qmax = P/2 = 554 400/2 = 277 200 N 剪力(0)图见图6

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2.3长轴的强度计算

2.3.1长轴跨中受到的最大正应力的计算

根据《材料力学》(高等教育出版社出版)长轴跨中受到的 最大正应力为:

trm = = 105 058.8/0.000 331 2 = 317 206 522 N/m2 = 317.2 MPa

2.3.2长轴受到的最大剪应力(Tmax)的计算

根据《材料力学》(高等教育出版社出版),计算过程如下: Tmax=4Qm/( 3A) = 4x277 200/( 3x0.017 662 5)

=20 925 691 N/m2 = 20.9 MPa

2.3.3长轴跨中受到的最大合应力(o)的计算

a=V317.22 +20.92 = 317.9 MPa

2.3.4长轴的强度校验

长轴的材料选用40Cr根据《材料力学》(高等教育出版 社出版)及《起重机设计手册》(中国铁道出版社出版),40 Cr 的屈服强度为o'. = 500 MPa,安全系数取U.5,则容许应 力为:[o'] = (tJK, = 500/1.5 = 333.3 MPa aBP长轴的强度足够。

长轴的刚度计算本文不作详述。

3.结语

经过上述的改进设计钢铁厂和铸造厂吊运钢()水行车上的电子秤可以像别的行车上的电子秤一样正常工作了 容易出现失灵。因为改进后,电子秤的传感器处在小车架上 平面之上了,传感器被小车架遮挡住,不会被高温钢(铁)水 直接烘烤。

其中的2项主要的结构改变(长轴和侧板)也很安全,没有 任何变形。这说明这样的改进设计是成功的。

 


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