夾具限位架的結構優化

邢玉華

(中國有色(沈陽)冶金機械有限公司， 遼寧 沈陽 110141)

夾具限位架的結構優化

邢玉華

(中國有色(沈陽)冶金機械有限公司， 遼寧 沈陽 110141)

夾具裝置是堆垛機組中的核心部件。夾具限位架是用于設備檢修、限定夾具夾持位置及控制提升機構減速限位的一個重要部件。本文對原有限位架進行結構優化，可降低設備維修、維護成本，增強產品競爭力，提高碳塊夾持規格的范圍。

堆垛多功能起重機； 夾具裝置； 夾具限位架

0 引言

隨著電解鋁行業對陽極的需求不斷增大，陽極堆垛多功能機組也在進行不斷的發展和創新，從全部國外引進到現在的國產化，機組結構和控制方式都發生了很大變化。

碳塊是鋁電解過程中必不可少的陽極消耗產品，市場上炭素產品呈現出不斷擴大和多樣化的發展趨勢，主要原因是鋁電解槽容量種類較多，碳塊規格范圍也在不斷擴大。堆垛多功能機組夾具裝置是堆垛機組中重要的核心部件，負責最終的碳塊夾持工作，要求夾持過程中夾持力合理、動作準確。然而，夾具限位架是控制夾具開閉動作中限定夾具夾持位置及控制提升機構動作限位的一個重要部件，是保證設備安全及維護的重要部件[1]。

目前的設備雖具有一定的通用性，但由于不同設備的要求偏差較大，碳塊規格各異，在夾具限位架的選擇和應用上存在一定的難度。在沈陽冶金機械公司出口哈薩克斯坦項目上的堆垛多功能機組中，現場反饋因碳塊存在差距，夾具限位架在起落中恰好落在碳塊的斜坡上，造成夾具裝置夾持力不足、爪釘抓取碳塊過程中易造成碳塊過度磨損，影響表面質量、夾具梁剛性不足等問題，致使限位架不能很好的實現其傳遞夾具開關位置控制和減速限位的及自動定位功能。改進前的夾具限位架受碳塊尺寸及夾具梁尺寸限制存在限位不足等問題。鑒于此種情況，基于結構及其布局合理性、加工工藝性能、總體裝配性能等考慮對此限位架進行改進。

1 改進前的夾具限位架

在夾具卷揚機構的運行過程中，夾具的下降減速及夾具的開閉都由夾具限位架承擔，且在設備的維護檢修中起到對夾具梁的支撐作用[2]。為適應碳塊的規格尺寸不斷地加大，夾具限位架的距離也會隨著碳塊的規格尺寸而不斷變化，夾具梁也相應的隨碳塊做出調整，這樣會加重夾具裝置整體重量，造成材料的浪費及制造成本的增加[2]。

原夾具限位架為整體結構，按夾具限位架的功能使用情況分為兩部分(如圖1)：(1)限位架上部分的頂端可做為支撐設備用，同工字梁底部相接觸時，夾具裝置被完全地打開，可用做在設備檢修時使用；(2)限位架下部分的底端同碳塊上表面(平面)相接觸時，夾具卷揚上電機動作，帶動夾具的小鋼絲繩會完全繃緊，用以維持夾具的打開狀態，可作夾具裝置減速限位使用，夾具小鋼絲繩的松弛與繃緊狀態由夾具卷揚裝置完成，依靠旋轉編碼器進行定位控制，且夾具裝置通過夾具四連桿機構進一步動作將碳塊機械式夾緊。

圖1 改進前的夾具限位架

在碳塊規格型號變動較大的情況下，易造成夾具限位架夾持碳塊對位不準，碳塊夾持效率下降、碳塊表面磨損較嚴重等現象，給實際的生產需要帶來隱患。

2 改進后的夾具限位架

根據同一限位架上、下兩個部分不同的功能，考慮其結構及功能、加工工藝性能、總體裝配性能等對此限位架進行改進，將其分解為兩個部分，即上限位架和下限位架。

上限位架只是起到設備在檢修時，充當支撐夾具梁的作用，避免夾具梁直接落在下層夾具裝置上，對夾具起到保護作用。改進后，上限位架可不受碳塊規格尺寸的影響，而是按照夾具梁的尺寸來確定其間距，保證在原有尺寸基礎上不必再隨著碳塊的加長而使限位架的尺寸加長，保證上限位架同工字梁底部完整地接觸，完成承載任務。

下限位架的設計是確保限位架底端同碳塊上表面(平面處)相接觸時，為堆垛多功能起重機運行到至接近預設碳塊定位點處時提供信息，系統將根據機組目前的運行速度自動判斷最佳減速，保證定位碳塊的準確性。機組通過對下限位架信息的采集，配合高度位置檢測碼盤裝置，即可獲取卷揚機構當前的高度位置及速度等相關信息。卷揚機構升降通過脈沖計數值判斷是否接近碳塊位置，并在接近指定位置時降低升降速度，直至脈沖數值達到指定數值并且到位限位動作時，機構停止動作，定位完成，然后實現碳塊的夾取放下等運動的協調。

此夾具限位架改進后可適用不同規格的碳塊需求，碳塊在長度方向也不再受限制。同時，上限位架可不用根據碳塊的變化而變化，下限位架會隨著碳塊尺寸的變化而做相應的間距變化，下限位架同電氣限位配合工作，可作為夾具裝置減速限位使用，即下限位架的鋼板和碳塊接觸后，通過限位開關發出信號，對夾具的卷揚起升機構進行控制，即做減速停止工作。

圖2 改進后的夾具限位架

3 總結

針對夾具限位架的改動，可降低制造成本，降低設備使用維修成本，且對增強設備產品市場競爭力也有一定的作用。限位架的改進更能適應不同碳塊尺寸的夾持，能使整個碳塊夾持過程更加安全可靠，夾具機構運轉自如。在夾具裝置夾取和放下碳塊的瞬間，夾具機構平穩、有效，同時加大碳塊有效夾持范圍，已應用于山東華宇、新疆農六師、云南源鑫、青海百合、哈薩克斯坦二期等多個廠家，得到用戶廣泛認可。

[1] 張質文.起重機設計手冊[M].北京：中國鐵道出版社，1997.

[2] 成大先.機械設計手冊(第五版，第1卷)[M].北京：化學工業出版社，2008：3-11.

Fixture Limit Frame Structure Optimization

XING Yu-hua

Fixture device is the core component of the stacking unit, fixture limit frame is an important component which is used for equipment maintenance, limiting the clamping fixture position and controlling the lifting mechanism. The paper makes an optimization of fixture limit frame used before, the newer fixture limit frame can reduce the cost of equipment maintenance, enhance product competitiveness, improve the scope of the carbon block clamping specifications.

stacking multi-purpose cranes； fixture device； fixture limit frame

2015-05-06

邢玉華(1973-)，女，高級工程師，現任遼寧省沈陽市冶金機械有限公司起重技術部設計審核員。

TF821

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1003-8884(2015)05-0048-02