玻璃粉自動(dòng)添加裝置的設(shè)計(jì)

沈曉軍，杜興吉，柴東京

(1.浙江久立特材科技股份有限公司，浙江湖州313028;2.浙江省特種設(shè)備檢驗(yàn)研究院，浙江杭州310020)

在鋼管熱擠壓生產(chǎn)工藝過(guò)程中，在鋼管坯料—經(jīng)加熱的棒料進(jìn)入擠壓機(jī)前，通常需在棒料表面涂敷一層玻璃粉作為潤(rùn)滑劑。其涂敷方法是: 當(dāng)從退火爐出來(lái)的高于1 000 ℃的棒料運(yùn)行到涂粉臺(tái)前時(shí)，在行走小車的推動(dòng)下棒料從涂粉臺(tái)上滾過(guò)，從而使棒料的外表面涂上均勻的玻璃粉，然后再進(jìn)入下面的工序。

目前，涂粉臺(tái)上玻璃粉的添加是人工操作，因添加頻繁，比較費(fèi)時(shí)、費(fèi)力，勞動(dòng)效率低; 而且人工添加不易保證鋪設(shè)在涂粉臺(tái)上的玻璃粉厚度均勻，從而影響棒料表面玻璃粉的均勻附著; 另外，涂粉臺(tái)環(huán)境溫度高，工人勞動(dòng)強(qiáng)度大。

自動(dòng)加料過(guò)程通常采用垂直落料、水平輸送和斜坡輸送方式［1］。垂直落料方式往往用在儲(chǔ)料倉(cāng)斗底部開(kāi)口，靠重力或其他外力作用，使物料沿垂直方向排出。玻璃粉由于其顆粒極小、外形不規(guī)則、堆密度與緊實(shí)密度差異較大，造成其內(nèi)摩擦因數(shù)較大、堆錐角和吸附力較小，使加料過(guò)程變得比較困難。

玻璃粉末為無(wú)定型硬質(zhì)顆粒，其物理特性為: 比重為2.7 g/mL，平均粒徑為(2.5 ±0.5) μm，吸油量為(28 ±2.5) g/100 g，外觀為白色粉末，白度不不小于93，PH 值為6 ～7，莫氏硬度為7.8，化學(xué)成分為硅酸鹽類。

1 總體方案設(shè)計(jì)

玻璃粉自動(dòng)添加裝置主要由傳動(dòng)機(jī)構(gòu)、行走小車、加粉裝置和涂粉臺(tái)等組成，如圖1 所示。

圖1 坯料加粉總體結(jié)構(gòu)示意圖

加粉裝置主要包括加粉料斗組件、擋板、轉(zhuǎn)筒和振動(dòng)器等，如圖2 所示。加粉料斗組件用于完成儲(chǔ)料、垂直落料等功能。

圖2 自動(dòng)添加裝置示意圖

料斗的落料方式主要有自然落料、攪動(dòng)、吹氣、振動(dòng)等方式。自然落料方式只能用于流動(dòng)性好、不會(huì)產(chǎn)生起拱阻流的物料。攪動(dòng)、吹氣方式因攪動(dòng)物或空氣直接與物料接觸，對(duì)于封閉加料，其結(jié)構(gòu)要求比較復(fù)雜，且容易產(chǎn)生靜電，而僅適于開(kāi)放式落料及不會(huì)產(chǎn)生飛揚(yáng)的物料。振動(dòng)加料方式具有破拱阻流作用強(qiáng)、相對(duì)運(yùn)動(dòng)構(gòu)件不與物料直接接觸、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、工作可靠、全密封等優(yōu)點(diǎn)。綜合玻璃粉的特性和使用工況的要求，采用在自然落料基礎(chǔ)上加振動(dòng)的落料方式，選取了噪聲相對(duì)較低的氣動(dòng)轉(zhuǎn)輪式振動(dòng)。

2 加料斗設(shè)計(jì)

加料斗的設(shè)計(jì)需要考慮一次存放量等因素，作者將加粉料斗直接安裝在原有的推動(dòng)捧料在涂粉臺(tái)上滾動(dòng)的行走小車的后面，借助行走小車的運(yùn)動(dòng)帶動(dòng)加粉料斗進(jìn)行下料布粉，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，節(jié)約動(dòng)力。

加粉料斗內(nèi)設(shè)置了撥料轉(zhuǎn)筒，并在料斗下部沿倉(cāng)高1/4 處裝有振動(dòng)器。在倉(cāng)內(nèi)鋪設(shè)有振動(dòng)板，振動(dòng)器固定在振動(dòng)板上，并一起堅(jiān)固在料倉(cāng)上。振動(dòng)板上裝有二個(gè)振動(dòng)器，二個(gè)振動(dòng)器不是對(duì)稱安裝，而是交叉安裝，邊下料邊振動(dòng)，不至于玻璃粉堵住下料口，使下料順暢、均勻。

3 振動(dòng)器選擇

確定用什么振動(dòng)器需要考慮噪聲以及初裝成本和長(zhǎng)期運(yùn)行成本，通常要考慮以下幾個(gè)因素: 空氣消耗量、噪聲、安裝空間、頻率、振幅/振動(dòng)能、成本/維護(hù)成本、空氣供給/潤(rùn)滑情況等［2］。

氣動(dòng)振動(dòng)器包含氣動(dòng)轉(zhuǎn)輪振動(dòng)器、氣動(dòng)滾珠式振動(dòng)器、氣動(dòng)活塞式振動(dòng)器等，是解決堵料、架橋和破拱的最有效方式，同時(shí)對(duì)設(shè)備的器壁不會(huì)產(chǎn)生任何損傷。

選擇振動(dòng)器時(shí)，需綜合考慮物料特性，如密度、安息角，以及料倉(cāng)板厚、斜度等參數(shù)。根據(jù)實(shí)際情況選擇氣動(dòng)振動(dòng)器的數(shù)量、振動(dòng)力的大小，而振動(dòng)力在使用過(guò)程中可以調(diào)節(jié)，具體可通過(guò)調(diào)節(jié)壓縮空氣的壓力大小來(lái)改變小鋼珠的轉(zhuǎn)動(dòng)頻率及離心力，從而達(dá)到使用要求。

首先根據(jù)料倉(cāng)的金屬板的厚度選用，金屬壁厚的選用振動(dòng)力大的或規(guī)格大的振動(dòng)器，金屬壁薄的選用振動(dòng)小的或規(guī)格小的振動(dòng)器。若要求無(wú)油工作則不要選擇T-型振動(dòng)器、DAR-型轉(zhuǎn)子振動(dòng)器和FP-型氣動(dòng)活塞振動(dòng)器。若要求耗氣量小，則不要選擇K-型球式、R-型滾子式和DAR-型轉(zhuǎn)子振動(dòng)器。GT-型轉(zhuǎn)輪振動(dòng)器可以完成兩個(gè)球式振動(dòng)器的工作，長(zhǎng)期來(lái)講GT-型轉(zhuǎn)輪振動(dòng)器的成本低。通常情況下，最好是使用兩個(gè)小振動(dòng)器而非一個(gè)大的。兩個(gè)振動(dòng)器應(yīng)在料斗上相對(duì)安裝，這樣可以防止一點(diǎn)上受力過(guò)大。此裝置中兩臺(tái)振動(dòng)器安裝于同一加強(qiáng)筋上，這樣可以使它們很快進(jìn)入共振狀態(tài)，并使力加以放大。

作者選用了GT-型轉(zhuǎn)輪振動(dòng)器中的GT-8，因?yàn)檫@種振動(dòng)器可以在無(wú)潤(rùn)滑的情況下工作，而且它們的球軸承帶有防護(hù)圈。這樣可以防止玻璃粉進(jìn)入對(duì)軸承產(chǎn)生損害。啟動(dòng)振動(dòng)器需要較高壓力。

4 工作過(guò)程

開(kāi)始對(duì)第一根棒料進(jìn)行鋪粉前，行走小車在傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的帶動(dòng)下，先從涂粉臺(tái)前端空運(yùn)行到涂粉臺(tái)后端。

然后行走小車開(kāi)始后退，并帶動(dòng)行走小車后部加粉料斗上安裝的鏈輪在涂粉臺(tái)一側(cè)支架上的固定鏈條上轉(zhuǎn)動(dòng)，與鏈輪同軸的主動(dòng)齒輪也就隨之轉(zhuǎn)動(dòng)，此時(shí)，氣缸壓下，使活動(dòng)齒輪座上的過(guò)渡齒輪與主動(dòng)齒輪和被動(dòng)齒輪緊密配合，從而使與被動(dòng)齒輪處在同一被動(dòng)軸上的撥料轉(zhuǎn)筒轉(zhuǎn)動(dòng)，同時(shí)氣缸驅(qū)動(dòng)左右推板使圓弧擋板縮回，于是加粉料斗底部的下料控制口便被開(kāi)啟，加粉料斗內(nèi)的玻璃粉在轉(zhuǎn)筒上的葉片及振動(dòng)器的作用下，從長(zhǎng)條形出料口排出，通過(guò)下料控制口均勻落到涂粉臺(tái)上，同時(shí)在后退過(guò)程中行走小車后部下端的水平刮粉板還會(huì)將多余的玻璃粉推入到涂粉臺(tái)后端的長(zhǎng)槽孔中，從而落入集粉斗內(nèi)加以回收利用。

當(dāng)行走小車回到涂粉臺(tái)起始端，氣缸縮回，并在連接于活動(dòng)支座與加粉料斗外壁上的彈簧的作用下，過(guò)渡齒輪與主動(dòng)齒輪、被動(dòng)齒輪脫開(kāi)，同時(shí)氣缸驅(qū)動(dòng)左右推板使圓弧擋板關(guān)閉加粉料斗底部的下料控制口，然后在涂粉臺(tái)起始端等待第一根棒料。

當(dāng)從退火爐出來(lái)的高于1 000 ℃的棒料運(yùn)行到涂粉臺(tái)前時(shí)，行走小車在傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的帶動(dòng)下，推動(dòng)棒料在涂粉臺(tái)上向前滾動(dòng)，從而使棒料表面均勻地涂上玻璃粉，行走小車運(yùn)行到涂粉臺(tái)前端后，棒料進(jìn)入下一工序。

5 結(jié)論

振動(dòng)加粉料斗直接安裝在原有的推動(dòng)捧料在涂粉臺(tái)上滾動(dòng)的行走小車上，借助行走小車的運(yùn)動(dòng)帶動(dòng)加粉料斗下料布粉，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，節(jié)約動(dòng)力; 加粉料斗內(nèi)設(shè)置了撥料轉(zhuǎn)筒及轉(zhuǎn)輪振動(dòng)器，使下料順暢、均勻;還設(shè)有對(duì)涂粉臺(tái)上的粉料自動(dòng)刮平并可控制粉層厚度的水平刮粉板，保證了不同直徑棒料表面都能敷粉均勻; 整體裝置工作穩(wěn)定可靠，自動(dòng)化程度高; 降低勞動(dòng)強(qiáng)度，有效地提高了生產(chǎn)效率和熱擠壓鋼管的質(zhì)量。

［1］易傳云，熊烽，杜潤(rùn)生．輕質(zhì)微細(xì)物料自動(dòng)加料裝置的設(shè)計(jì)［J］．起重運(yùn)輸機(jī)械，2002(1) :13－16．

［2］胡俊，朱景輝．粉末物料自動(dòng)加料裝置的設(shè)計(jì)［J］．上?；ぃ?011，36(9) :23－25．

［3］楊昌炎，姚建中，林偉剛，等．粘性粉料定量連續(xù)加料裝置:中國(guó)，CN200420115359．5［P］．2004－11－23．

［4］楊昌炎，姚建中，林偉剛．生物質(zhì)細(xì)粉加料技術(shù)的改進(jìn)［J］．化學(xué)工程，2006，34(7) :42－45．

［5］楊雄．凈液工序鋅粉連續(xù)加料自動(dòng)計(jì)量［J］．冶金自動(dòng)化，2007(2) :65－67．