鋁電解多功能機組變幅四連桿打殼機構設計改進

劉廣彪 劉紅楓

摘 要:鋁電解多功能機組是大型鋁電解生產的機械化專業操作設備,打殼機構是鋁電解多功能機組中的主要工具之一,結構非常復雜。本文通過對舊式連桿打殼機構在實際應用中產生問題的分析及缺陷的設計改進,重點介紹了一種結構相對簡單、工作效率高、可將電解槽中縫的氧化鋁結殼打碎的新型變幅四連桿打殼結構,經過實踐運用,效果良好,是一種極具推廣價值的新型結構。

關鍵詞:鋁電解多功能機組電解槽打殼機構變幅四連桿打殼機構

中圖分類號:TF821 文獻標識碼:A 文章編號:1674-098X(2012)05(b)-0021-02

1 前言

鋁電解多功能機組是大型預焙陽極鋁電解生產的關鍵設備,主要由大車、工具小車、出鋁小車、氣動、液壓系統和電控系統等部分組成,是集打殼、加料、更換陽極及測高裝置、清理陽極鏟、出鋁等功能為一體的機械、液壓、氣動、電氣控制的高科技產品。打殼機構安裝在工具小車上,是電解鋁多功能機組中的主要工具之一,其作用是:將電解槽中的氧化鋁表面結殼打碎,為下道工序更換新、舊陽極做準備。而氧化鋁結殼被打碎范圍的大小,直接影響更換陽極的速度,同時也影響著其它工具的工作周期和效率,從而影響整個電解鋁的生產效率。以往電解鋁多功能機組的打殼機構多為:舊式連桿打殼機構,由于打殼范圍受連桿局限性限制及打殼破碎程度有限,而且由于破碎范圍小、破碎不徹底,嚴重制約了打殼破碎效率,給下道工序新、舊陽極的更換帶來種種工作隱患,因此對現有連桿打殼機構進行結構設計改進,使之適應現代化、高效率的制鋁需要,勢在必行。

2 新、舊連桿打殼機構結構比較及分析

2.1 舊式連桿打殼機構

舊式連桿打殼機構主要由:伸縮油缸、打殼機、連桿等部件組成,下圖1為舊式連桿打殼機構結構示意圖。

由圖1可以看出,舊式連桿打殼機構比直立式打殼機構簡單,打殼錘頭可以行進到電解槽中縫進行打殼作業。工作時,打擊頭靠油缸伸縮隨連桿上下移動,但因連桿在水平方向尺寸超長,強度較低,當遇電解槽殼面局部較硬打不透,需要打殼機頻繁鎮打時,與油缸聯接的下部連桿強度略顯不足,極易發生變形;而且在非工作狀態時,打殼機構與可回轉的操作室相干涉,因此這種連桿式打殼機構不適用于由操作室控制的鋁電解多功能機組。目前鋁電解多功能機組的所有控制,均采用操作室控制,如改變控制方式,必須增加地面無線全程遙控,每臺無線遙控器價值約10-20萬元,改變控制方式無形中增加了生產成本,故這種方式也不可行。

2.2 新型變幅四連桿打殼機構

新型四連桿打殼機構是在總結以上兩種打殼機構的基礎上,吸收了原結構設計中合理的部分,通過優化結構設計,將伸縮油缸直徑由原來的φ63增加到φ80,對連桿結構進行了設計改進,增設兩段補強板,彌補了原結構設計中剛性的不足,解決了電解槽中縫打殼與干涉問題,為鋁電解多功能機組打殼和更換陽極提供了便捷、高效的操作服務。

下圖2為新型變幅四連桿打殼機構結構示意圖。

3 新型變幅四連桿打殼機構結構分析及工作原理

3.2 結構分析

新型變幅四連桿打殼機構主要由:連桿打殼機、固定機架、活動框架等組成,固定機架安裝在工具小車的回轉機構上,活動框架可以沿著固定機架做上下運動;四連桿打殼機是由連接架、連桿、油缸、打殼機頭及連接銷軸等組成,它通過減振裝置既螺栓與活動框架相連,連桿Ⅰ、Ⅱ與連接架及打殼機機頭組成變幅式四連桿機構,其打擊頭收起后垂直向下,減少了回轉空間,四連桿機構的動力源為安裝在連接架兩側的兩個雙作用油缸,通過油缸雙作用力來控制四連桿機構的工作狀態和非工作狀態,避免了干涉現象的發生。

3.3 工作原理

新型變幅四連桿打殼機構在進行打殼作業時,打殼機構的主油缸活塞在系統工作壓力作用下伸出,連接在主油缸活塞端部的活動框架和連桿打殼機隨活塞一起下降,當活動框架下降到固定位置時,連桿打殼機上的兩個雙作用油缸開始動作,油缸活塞在機組系統工作壓力作用下收回,通過油缸的作用使四連桿打殼機的連桿Ⅰ、Ⅱ繞固定銷軸向下運動,連桿帶動打殼機機頭開始伸出,傾斜角度也隨之發生變化,當油缸活塞桿處于完全收回狀態時,打殼機機頭達到了相應的工作位置及要進行打殼作業時所需要的角度,開始進行打殼作業;打殼作業完成后,工具小車反向運行,打殼機構遠離氧化鋁結殼,到一定位置后,連桿打殼機雙作用油缸開始動作,活塞在系統壓力作用下伸出,打殼機構住油缸活塞收回,打殼機機頭收回,如圖2中非工作位置狀態,主油缸活塞帶動活動框架和連桿打殼機上升,離開操作地平到達上限位。

4 結語

改進后的鋁電解多功能機組變幅式四連桿打殼機構,運行更加靈活、安全、可靠,克服了以往各式結構打殼機構的缺點,解決了如下幾個問題:

(1)電解槽中縫氧化鋁結殼打擊瓶頸問題,實現了電解槽中縫打殼無殘留、高效率作業;

(2)解決了打殼機構處于非工作狀態位置時,打擊頭收起垂直向下,避免了操作室與打殼機構相互干涉或抵觸的現象;

(3)實現了在現有操作室控制下的低成本高效率的打殼作業,極具使用和推廣價值廣泛。

參考文獻

[1] 成大先主編.機械設計手冊.化學工業出版社,2005年.

[2] 張質文主編.起重機設計手冊.中國鐵道出版社,1998年.