鋁電解多功能機(jī)組變幅四連桿打殼機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)改進(jìn)

劉廣彪 劉紅楓

摘 要:鋁電解多功能機(jī)組是大型鋁電解生產(chǎn)的機(jī)械化專業(yè)操作設(shè)備,打殼機(jī)構(gòu)是鋁電解多功能機(jī)組中的主要工具之一,結(jié)構(gòu)非常復(fù)雜。本文通過(guò)對(duì)舊式連桿打殼機(jī)構(gòu)在實(shí)際應(yīng)用中產(chǎn)生問(wèn)題的分析及缺陷的設(shè)計(jì)改進(jìn),重點(diǎn)介紹了一種結(jié)構(gòu)相對(duì)簡(jiǎn)單、工作效率高、可將電解槽中縫的氧化鋁結(jié)殼打碎的新型變幅四連桿打殼結(jié)構(gòu),經(jīng)過(guò)實(shí)踐運(yùn)用,效果良好,是一種極具推廣價(jià)值的新型結(jié)構(gòu)。

關(guān)鍵詞:鋁電解多功能機(jī)組電解槽打殼機(jī)構(gòu)變幅四連桿打殼機(jī)構(gòu)

中圖分類號(hào):TF821 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A 文章編號(hào):1674-098X(2012)05(b)-0021-02

1 前言

鋁電解多功能機(jī)組是大型預(yù)焙陽(yáng)極鋁電解生產(chǎn)的關(guān)鍵設(shè)備,主要由大車、工具小車、出鋁小車、氣動(dòng)、液壓系統(tǒng)和電控系統(tǒng)等部分組成,是集打殼、加料、更換陽(yáng)極及測(cè)高裝置、清理陽(yáng)極鏟、出鋁等功能為一體的機(jī)械、液壓、氣動(dòng)、電氣控制的高科技產(chǎn)品。打殼機(jī)構(gòu)安裝在工具小車上,是電解鋁多功能機(jī)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(jié)殼打碎,為下道工序更換新、舊陽(yáng)極做準(zhǔn)備。而氧化鋁結(jié)殼被打碎范圍的大小,直接影響更換陽(yáng)極的速度,同時(shí)也影響著其它工具的工作周期和效率,從而影響整個(gè)電解鋁的生產(chǎn)效率。以往電解鋁多功能機(jī)組的打殼機(jī)構(gòu)多為:舊式連桿打殼機(jī)構(gòu),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(yán)重制約了打殼破碎效率,給下道工序新、舊陽(yáng)極的更換帶來(lái)種種工作隱患,因此對(duì)現(xiàn)有連桿打殼機(jī)構(gòu)進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)改進(jìn),使之適應(yīng)現(xiàn)代化、高效率的制鋁需要,勢(shì)在必行。

2 新、舊連桿打殼機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)比較及分析

2.1 舊式連桿打殼機(jī)構(gòu)

舊式連桿打殼機(jī)構(gòu)主要由:伸縮油缸、打殼機(jī)、連桿等部件組成,下圖1為舊式連桿打殼機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)示意圖。

由圖1可以看出,舊式連桿打殼機(jī)構(gòu)比直立式打殼機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)單,打殼錘頭可以行進(jìn)到電解槽中縫進(jìn)行打殼作業(yè)。工作時(shí),打擊頭靠油缸伸縮隨連桿上下移動(dòng),但因連桿在水平方向尺寸超長(zhǎng),強(qiáng)度較低,當(dāng)遇電解槽殼面局部較硬打不透,需要打殼機(jī)頻繁鎮(zhèn)打時(shí),與油缸聯(lián)接的下部連桿強(qiáng)度略顯不足,極易發(fā)生變形;而且在非工作狀態(tài)時(shí),打殼機(jī)構(gòu)與可回轉(zhuǎn)的操作室相干涉,因此這種連桿式打殼機(jī)構(gòu)不適用于由操作室控制的鋁電解多功能機(jī)組。目前鋁電解多功能機(jī)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(wú)線全程遙控,每臺(tái)無(wú)線遙控器價(jià)值約10-20萬(wàn)元,改變控制方式無(wú)形中增加了生產(chǎn)成本,故這種方式也不可行。

2.2 新型變幅四連桿打殼機(jī)構(gòu)

新型四連桿打殼機(jī)構(gòu)是在總結(jié)以上兩種打殼機(jī)構(gòu)的基礎(chǔ)上,吸收了原結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中合理的部分,通過(guò)優(yōu)化結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),將伸縮油缸直徑由原來(lái)的φ63增加到φ80,對(duì)連桿結(jié)構(gòu)進(jìn)行了設(shè)計(jì)改進(jìn),增設(shè)兩段補(bǔ)強(qiáng)板,彌補(bǔ)了原結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中剛性的不足,解決了電解槽中縫打殼與干涉問(wèn)題,為鋁電解多功能機(jī)組打殼和更換陽(yáng)極提供了便捷、高效的操作服務(wù)。

下圖2為新型變幅四連桿打殼機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)示意圖。

3 新型變幅四連桿打殼機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)分析及工作原理

3.2 結(jié)構(gòu)分析

新型變幅四連桿打殼機(jī)構(gòu)主要由:連桿打殼機(jī)、固定機(jī)架、活動(dòng)框架等組成,固定機(jī)架安裝在工具小車的回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)上,活動(dòng)框架可以沿著固定機(jī)架做上下運(yùn)動(dòng);四連桿打殼機(jī)是由連接架、連桿、油缸、打殼機(jī)頭及連接銷軸等組成,它通過(guò)減振裝置既螺栓與活動(dòng)框架相連,連桿Ⅰ、Ⅱ與連接架及打殼機(jī)機(jī)頭組成變幅式四連桿機(jī)構(gòu),其打擊頭收起后垂直向下,減少了回轉(zhuǎn)空間,四連桿機(jī)構(gòu)的動(dòng)力源為安裝在連接架兩側(cè)的兩個(gè)雙作用油缸,通過(guò)油缸雙作用力來(lái)控制四連桿機(jī)構(gòu)的工作狀態(tài)和非工作狀態(tài),避免了干涉現(xiàn)象的發(fā)生。

3.3 工作原理

新型變幅四連桿打殼機(jī)構(gòu)在進(jìn)行打殼作業(yè)時(shí),打殼機(jī)構(gòu)的主油缸活塞在系統(tǒng)工作壓力作用下伸出,連接在主油缸活塞端部的活動(dòng)框架和連桿打殼機(jī)隨活塞一起下降,當(dāng)活動(dòng)框架下降到固定位置時(shí),連桿打殼機(jī)上的兩個(gè)雙作用油缸開(kāi)始動(dòng)作,油缸活塞在機(jī)組系統(tǒng)工作壓力作用下收回,通過(guò)油缸的作用使四連桿打殼機(jī)的連桿Ⅰ、Ⅱ繞固定銷軸向下運(yùn)動(dòng),連桿帶動(dòng)打殼機(jī)機(jī)頭開(kāi)始伸出,傾斜角度也隨之發(fā)生變化,當(dāng)油缸活塞桿處于完全收回狀態(tài)時(shí),打殼機(jī)機(jī)頭達(dá)到了相應(yīng)的工作位置及要進(jìn)行打殼作業(yè)時(shí)所需要的角度,開(kāi)始進(jìn)行打殼作業(yè);打殼作業(yè)完成后,工具小車反向運(yùn)行,打殼機(jī)構(gòu)遠(yuǎn)離氧化鋁結(jié)殼,到一定位置后,連桿打殼機(jī)雙作用油缸開(kāi)始動(dòng)作,活塞在系統(tǒng)壓力作用下伸出,打殼機(jī)構(gòu)住油缸活塞收回,打殼機(jī)機(jī)頭收回,如圖2中非工作位置狀態(tài),主油缸活塞帶動(dòng)活動(dòng)框架和連桿打殼機(jī)上升,離開(kāi)操作地平到達(dá)上限位。

4 結(jié)語(yǔ)

改進(jìn)后的鋁電解多功能機(jī)組變幅式四連桿打殼機(jī)構(gòu),運(yùn)行更加靈活、安全、可靠,克服了以往各式結(jié)構(gòu)打殼機(jī)構(gòu)的缺點(diǎn),解決了如下幾個(gè)問(wèn)題:

(1)電解槽中縫氧化鋁結(jié)殼打擊瓶頸問(wèn)題,實(shí)現(xiàn)了電解槽中縫打殼無(wú)殘留、高效率作業(yè);

(2)解決了打殼機(jī)構(gòu)處于非工作狀態(tài)位置時(shí),打擊頭收起垂直向下,避免了操作室與打殼機(jī)構(gòu)相互干涉或抵觸的現(xiàn)象;

(3)實(shí)現(xiàn)了在現(xiàn)有操作室控制下的低成本高效率的打殼作業(yè),極具使用和推廣價(jià)值廣泛。

參考文獻(xiàn)

[1] 成大先主編.機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè).化學(xué)工業(yè)出版社,2005年.

[2] 張質(zhì)文主編.起重機(jī)設(shè)計(jì)手冊(cè).中國(guó)鐵道出版社,1998年.