反應釜升降翻轉設備分析與設計

鄒成宇　吳澤權　張宇　朱鈺輝　古麗司坦·買買吐爾地

摘? ?要：物料轉移貫穿于工業生產的每一個角落，國內外關于升降翻轉機構有著不同的研究，國內的發展存在著各種問題。文章對反應釜轉運過程中的翻轉和升降機構進行研究并提出設計方法。

關鍵詞：物料轉移;升降翻轉機構;研究

1? ? 當前反應釜翻轉傾倒機構概述

在工業生產中，物料轉移是一個常見的過程，貫穿于工業生產的每一個角落。物料的提升和翻轉傾倒是常用的物料轉運方式，目前國內存在各種類型的類似裝備，但大多是人工操作，勞動強度較大，且每一種尺寸規格的反應釜必須對應專用的翻轉傾料設備才能工作，設備不能通用，且目前的翻轉機構缺少提升裝備，無法調節翻轉倒料的高度，為工人工作帶了諸多不便。

2? ? 研究內容與目的

文章以圓筒形反應釜為對象，分析了國內外升降翻轉機構的研究概況，對反應釜轉運過程中的翻轉和升降機構進行研究并提出設計方法，目的在于解決上述物料轉運過程存在的問題，使轉運過程簡單化、快捷化，降低工人的勞動強度，提升設備的安全可靠程度，實現只用一種翻轉傾倒設備就能夠對多種規格反應釜進行搬運傾料。

提出使用可編程邏輯控制器（Programmable Logic Controller，PLC）和氣動傳動兩種方式實現反應釜的傾料過程，包括定位、翻轉、傾料，達到了工業生產中反應釜傾倒翻轉過程的遠程控制，提高了自動化程度和安全可靠程度。

3? ? 設備分析與設計

3.1? 傳動方式選擇

傳動系統是工業生產中的重要環節，其中液壓傳動、氣動傳動、電氣傳動、機械傳動使用頻率較高。

（1）液壓傳動。優點是能夠使傳動平穩，出現過載時具有保護整個系統的功能，操作較為簡單;缺點是液壓系統對油壓的自身性質較為敏感，不能保持準確的傳動比，現場工作時容易出現油液泄漏的問題，使工作難度增大，泄漏的油液若可燃則會成為危險因素，此種傳動不宜在化工廠內使用。

（2）電氣傳動。優點是傳遞的能量較大，傳動易于控制和實現自動化，傳動中的各個過程能夠對遠程發出的信號迅速做出生產動作;缺點是電氣傳動啟動制動消耗的能量大于其他傳動方式，因此不適于用在反應釜翻轉倒料的過程中，此外，電氣傳動對環境要求較為嚴格，不能使用在防爆場合，且對環境中的溫度、濕度等因素要求較高。

（3）氣動傳動。優點是有良好的防火、防爆、防電磁干擾、抗沖擊、振動和輻射的特點，結構簡單;缺點是穩點性差，不宜用于重載場合。

綜合上述討論，此設備最宜選用氣動傳動方式。

3.2? 翻轉機構設計分析

反應釜在定位板上定位好，再由升降機構提升到指定工作點，由翻轉機構使反應釜按照一定的反轉速度和最大的傾倒角度進行倒料。該氣動傳動可以選擇兩種方案，氣動馬達或是氣缸驅動。當使用氣缸作為驅動原件時，需要將氣缸的直線運動轉化為反應釜的旋轉運動，但氣缸的速度不易控制，會給翻轉過程帶來不安全性。因此選用氣動馬達作為驅動元件。翻轉機構具體結構如圖1所示，動力由馬達發出之后經過蝸輪蝸桿減速，再經過行星輪輸出到翻轉架上。反應釜通過蝸耳固定在翻轉機構上，從而實現反應釜的傾倒、回位等動作。

3.3? 升降機構設計與分析

升降機構的作用是將反應釜提高到準確的工作高度，為下一翻轉過程做準備。經過上述的討論，驅動元件有氣缸和氣動馬達兩種方式，但由于氣缸的穩定性差，承載越大缸徑也就越大，這為設計帶來很大困難，此外若使用左右兩側氣缸驅動提升反應釜，很難保證兩端提升工作的同步性，因此升降機構的元件仍然使用氣動馬達，但必須使氣動馬達的旋轉運動轉化為直線運動。為了保證升降的平穩性，使用單個氣動馬達進行驅動，采用分動箱輸出到兩端，實現左右升降的同步性。升降機構的工作過程為氣動馬達輸出動力，由齒輪減速，再經過分動箱使動力輸入到兩側的直角減速器。絲桿一段連接減速器的輸出口，另一端連接導柱的頂端平臺，實現升降平臺沿著導柱運動。

3.4? PLC分析與設計

此機構中PLC的作用是監控反應釜升降翻轉機構的工作狀態，并進行遠程控制，提高生產工作的自動化程度，減少工人的勞動強度和危險因素。在遠程控制室中設置兩個三位開關，第一個控制升降機構的上升、停止、下降;第二個控制翻轉機構的翻轉、停止、回位。為了監測工作時的狀態，同時在現場設備上設置行程開關，通過對氣動傳動壓力和開關位置的檢測來確定反應釜的動作狀態。這些動作和狀態會在控制室中以指示燈的形式來表現。

4? ? 結語

文章以傾轉倒料為目標，根據幾種傳動方式在工作中的對比，確定了氣動傳動為該機構的傳動方式。工作過程為遠程操作柜→遠程控制柜→現場操作柜，通過PLC柜的按鈕控制電磁閥切換氣路，并使設備做出相應操作。

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