燒結(jié)廠簡易取樣裝置的研究與設(shè)計

【摘要】針對現(xiàn)階段全國各鋼鐵企業(yè)燒結(jié)廠取樣裝置的調(diào)查發(fā)現(xiàn)，目前取樣裝置呈現(xiàn)兩極分化，大型鋼鐵企業(yè)都購買價格昂貴，取樣效果好的高科技自動化取樣裝置，而中小型企業(yè)仍然采用人工取樣或者人工操作取樣的方式。大型鋼企的方式不容否認，但是如何更實用、更經(jīng)濟的解決中小型鋼企取樣的問題是我們應(yīng)該攻關(guān)的課題。

【關(guān)鍵詞】燒結(jié)廠；取樣裝置；實用；經(jīng)濟

引言

對于燒結(jié)廠而言，工作人員生產(chǎn)的產(chǎn)品指標是否合格，參數(shù)是否有波動，物料是否正常，操作人員都必須拿燒結(jié)礦經(jīng)過化驗測試才可以知道。在這個機械高度發(fā)展，自動化突飛猛進的時代中，如果讓操作人員直接在運轉(zhuǎn)皮帶上取料，不僅增加了工作強度還降低了取樣的準確性，這是非常不可取的。但是，中小型燒結(jié)廠又沒必要和能力去花費高昂的費用去買高科技取樣裝置，此時，我們就迫切需要自主研究并設(shè)計制造一種簡易可靠自動化程度高的取樣裝置。本文從我廠對自動取樣裝置的構(gòu)思，選型，制作實踐到優(yōu)化的過程進行論述。

一、方案設(shè)計與研究

燒結(jié)廠取樣裝置設(shè)計的目的是從運轉(zhuǎn)的皮帶上在不停機耽誤生產(chǎn)的情況下取到現(xiàn)時的物料經(jīng)過研磨做成樣品進行化驗，以便更好的分析指導(dǎo)生產(chǎn)，我們需要實現(xiàn)的就是用一個容器，定時的將一部分皮帶上的物料取下來，然后放進化驗機里。根據(jù)經(jīng)濟性要求，利用鋼廠的原料方便原則，將取料容器定為200槽鋼，一端固定在軸上，將電機的旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)化為槽鋼繞固定軸的旋轉(zhuǎn)，實現(xiàn)槽鋼前部升降動作從而實現(xiàn)槽鋼的接料放料動作。為此，設(shè)計三個方案供選擇。

二、工作原理和選型

（一）連桿式：制作兩個轉(zhuǎn)動臂將槽鋼和電機軸上的圓盤連接起來，組成為一個四連桿低副結(jié)構(gòu)，電機的旋轉(zhuǎn)帶動轉(zhuǎn)動臂的運動，帶動槽鋼圍繞槽鋼尾部下軸做旋轉(zhuǎn)運動，進而實現(xiàn)需要的取料和放料過程。此方案電機可以連續(xù)正向運轉(zhuǎn)，持續(xù)不斷的取放料，不需要限位開關(guān)，方便可靠。但是轉(zhuǎn)動臂的規(guī)格需要經(jīng)過大量計算和推演，同時連桿和轉(zhuǎn)動軸的精度要求比較高，粗加工不易實現(xiàn)。

（二）滾輪杠桿式：在電機軸端圓盤上制作一個可旋轉(zhuǎn)滾輪，同時將槽鋼尾部下底面做成斜面，槽鋼尾部做兩個配重塊。電機旋轉(zhuǎn)帶動滾輪旋轉(zhuǎn)，當滾輪與槽鋼尾部下斜面接觸時，將槽鋼提平取料，滾輪轉(zhuǎn)過斜面時，槽鋼利用配重在杠桿原理下將槽鋼壓起放料。此方案電機可以連續(xù)反向運轉(zhuǎn)，持續(xù)不斷的取放料，不需要限位開關(guān)，但是配重塊重量需求較大且要遠離槽鋼軸，即動力臂要長，使用過程中碰撞磨損大，壽命短。

（三）鋼絲繩杠桿式：用一條鋼絲繩通過中上部滑輪將電機軸和槽鋼頭部連接，電機軸的正反轉(zhuǎn)動將鋼絲繩纏繞放開，使得槽鋼圍繞軸正反轉(zhuǎn)動，實現(xiàn)取放料過程。此方案材料簡單，運轉(zhuǎn)可靠，易修理更換，但是電機不可以單一方向轉(zhuǎn)動需要用限位開關(guān)控制。

通過對比三種方案的實用性，可靠性和經(jīng)濟性等多方面平衡比較，選擇鋼絲繩杠桿式。

三、制作實踐

當輸送機輸送物料時，測量皮帶稱上每單位長度的載荷值q（Kg/M）與皮帶在同一時刻的運行速度V（M/S）相乘，所得結(jié)果即物料的瞬時流量：q*v（Kg/S）.因物料輸送的不均勻性和皮帶速度隨時間的變化，所以在T時間間隔的累積流量可以用以下積分式表示：

同時由動量定理（F-mg）t=mv

按照燒結(jié)機最大上料量1000t/h，皮帶長度為100m，皮帶最大運輸速度1m/s，粗略估計沖擊力折算重量不足3t，選用可以承受4t的φ10鋼絲繩。槽鋼軸前部距離為1m，滑輪高度為1m，槽鋼與電機軸距離為1m，按三角形法則粗略計算得到所需鋼絲繩長3m，實際選取4m，預(yù)留1m。電機通過裝變頻器，速度為30r/min，軸直徑100mm，走過的行程為0°～60°，計算可以知道一次取放樣過程需要14s。

初步制作實踐后發(fā)現(xiàn)，取樣過程可以實現(xiàn)，但是由于所有部件都是粗加工，槽鋼在軸上左右上下擺動幅度較大，接近開關(guān)難以選擇合適的位置，故而給槽鋼增加導(dǎo)軌，控制槽鋼的左右擺動，最終實現(xiàn)了自動取樣，但仍然偶有失控現(xiàn)象。

四、優(yōu)化

（一）由于取樣希望得到皮帶最中心部分的物料，故而將槽鋼頭部做斜30°，實現(xiàn)了取到皮帶中心位置物料的要求。

（二）限位開關(guān)位置一直難以精確，直接影響到自動控制的效率，經(jīng)過改進，最終選擇一條φ5鋼絲繩，一端與原鋼絲繩用卡子連接，另一端懸掛重錘，重錘在上下含有接近開關(guān)的預(yù)設(shè)軌道中上下運動，合理解決了限位失靈現(xiàn)象。見圖四。

五、結(jié)束語

機械設(shè)計的精髓在于通過合理的平衡機構(gòu)實用性，可靠性和經(jīng)濟性，用最簡單的方案設(shè)計制作出符合我們需求的機構(gòu)。在此理論的指導(dǎo)下，成功制作運行了取樣裝置，取樣效果良好，具有非常好的企業(yè)使用價值，實現(xiàn)了用最低的代價解決了燒結(jié)廠物料自動取樣化驗的難題，更有效合理的指導(dǎo)生產(chǎn)，提高企業(yè)效率。