На рис. 2.32 приведены механизмы перемещения простейших дверец печей.
Рис. 2.32. Схемы механизмов подъёма и опускания дверец печей: с ручным приводом и противовесом (а); с пневматическим или гидравлическим приводом (б); с поворотной дверцей (в); с раздвижной дверцей (г)
Рис. 2.33. Усилия при подъеме дверцы
Наибольшее распространение имеют механизмы с вертикальным перемещением дверцы. Эти механизмы могут иметь ручной (рис. 2.32.а), ножной или механизированный (рис. 2.32.6) привод. Для облегчения работы привода, как правило, применяются противовесы, полностью или частично уравновешивающие дверцу.
При необходимости останавливать дверцу в промежуточном положении могут быть применены храповики. Для того чтобы в закрытом состоянии дверца более плотно прилегала к стенке печи, направляющие, в которых она перемещается, изгибаются около ее нижнего положения по направлению к стенке или же плоскость скольжения на раме, по которой движется дверца, делается наклонной (3...12° от вертикали), благодаря чему дверца собственным весом прижимает себя к раме загрузочного окна.
В тех случаях, когда подъём дверцы почему-либо невозможен, применяются раздвижные дверцы, подвешенные на роликах на направляющей балке, установленной над верхним краем загрузочного окна (рис. 2.32.г). Половинки такой дверцы двигаются в противоположные стороны. Очевидно, неплотности при такой конструкции будут больше, чем при подъёмной. На рис. 2.32.в показана поворотная дверца, откидывающаяся вверх. Преимуществом её является большая герметичность и меньшие тепловые потери, поскольку она входит внутрь отверстия, а недостатками — невозможность частичного открытия рабочего окна печи и излучение нагретой внутренне поверхности дверцы в открытом положении непосредственно в сторону обслуживающего их рабочего. Поэтому такого рода конструкции встречаются лишь на небольших печах.
Крышки шахтных печей обычно приподнимаются при помощи рычажного механизма на высоту 40...100 мм и отводятся в сторону. В крупных шахтных печах подъём и поворот крышки осуществляется специальным механизмом с электромеханическим приводом или краном с последующим переносом крышки на специальный стенд.
На рис. 2.33 приведена схема для определения усилий при равномерном подъёме дверцы. По направляющим l, наклонённым под углом α к вертикали, под действием силы Р происходят движение дверцы 2 вверх. Вес дверцы Q раскладывается на две составляющие: вдоль направляющих
(2.21)
и нормально к ним
(2.22)
От нормальной составляющей при движении дверцы к силе Ql добавляется сила трения N*f; тогда сила подъёма
(2.23);
отсюда
(2.24),
где f - коэффициент трения, который следует принимать равным примерно 0,4...0,5; β - коэффициент, учитывающий частичное заклинивание (β = 2,5...3).
Опускание дверцы происходит под действием силы
(2.25).
На рис. 2.34.а представлена схема механизма с ручным приводом. Дверца 1 подвешена на цепи 2, которая огибает отклоняющий ролик 3 и прикреплена к ролику 4, сидящему на одном валу с червячным колесом 5. Колесо 5 приводится во вращение вручную посредством рукоятки 6.
На рис. 2.34.в приведена схема механизма подъёма дверцы с гидроприводом. К штоку гидроцилиндра 1 шарнирно прикреплена цепь, огибающая ролик 2. На одном валу с роликом 2 помещены два ролика 6, к которым прикреплены концы цепей 4, огибающих два отклоняющих ролика 5; свисающие концы целей закреплены за проушины на дверце. Механизм подъема дверцы с цилиндром, расположенным вертикально, представлен на рис. 2.34.г.
На рис. 2.34.б схематически изображен электромеханический привод подъема дверцы. Схема применяется при подъеме дверец весом более 600 кг. Дверца 8 подвешена на цепи 6, перекинутой через два направляющих блока 7. Левый конец цепи прикреплен к зубчатой рейке 1, сцепляющейся с шестерней, сидящей на выходном валу червячного редуктора 5. Ведущий вал редуктора через муфту 4 соединен с валом электродвигателя 3. На валу ротора сидит штурвал 2 для ручного подъема дверцы.
Мощность электродвигателя
(2.26),
где Р определяется из (2.23); ν - скорость подъема дверцы, м/с; η – к.п.д. кинематической схемы привода (направляющих блоков, рейки 1 и червячного редуктора).
При расчете механизмов подъема дверец можно руководствовался следующими зависимостями. Диаметр цепи для подъема дверец
(2.27),
где Р — максимальное усилие на цепи, кг.
Начальный диаметр цепного блока принимается равным Dц = (20...30)dц, где dц - диаметр цепи, мм.
Диаметр оси цепного блока
(2.28),
где Q - вес заслонки, кг; l - расстояние между подшипниками оси блока, см.
Диаметр подшипника берется на 5... 8 мм меньше диаметра цепного блока.
Подшипники подбираются без втулок, так как подъем дверец совершается относительно редко и с малыми скоростями.
Рис. 2.34. Схемы подъема дверцы с ручным (а), электромеханическим (б) приводами и гидро- (пневмо-) приводом с горизонтальным (в) и вертикальным (г) цилиндрами