锌合金用搅拌机的改进

蔡启春

(韶关冶炼厂,广东韶关 512024)

锌合金用搅拌机的改进

蔡启春

(韶关冶炼厂,广东韶关 512024)

文章针对锌合金生产用搅拌机存在一些问题进行了分析,并提出了改进意见,改进后的搅拌机有效地减少了维修时间,提高了生产效率,节约了生产成本。

搅拌;摆线针轮减速机;变频器

韶关冶炼厂年产锌合金产品近5万t。锌合金生产是基于锌与一定量的铝、铅、锑或铜金属在液态或固态都能完全互溶,根据工艺要求,在纯锌中加铝、铅、锑或铜等并在一定温度下搅拌均匀后,按不同的物理规格浇铸而制得。

搅拌机是合金生产线的主要设备之一,合金各种成分通过搅拌机充分搅拌,使比重不同的合金各成分互溶,保证锌合金产品的成分均匀性。搅拌机主要由电机、摆线针轮减速箱、搅拌浆等组成。在工作时,搅拌浆被伸进合金液面中,动力由电机转给摆线针轮减速机,带动搅拌浆转动,从而达到搅拌的目的。搅拌机能否正常运转直接影响合金的产品质量。原合金搅拌机使用在温度高达500℃以上的合金炉上,导致其故障率较高。该机需连续运行4～5 h,部件因温度高而失效,导致了搅拌机不能正常运行,且摆线针轮减速机机构复杂,维修较为不便,维修时间较长。随着锌合金产能的进一步扩大,搅拌机的维修保养问题已经严重制约了锌合金的生产,急需对其进行改造。

1 原合金搅拌机现状分析

1.1 原合金搅拌机的主要参数

电动机型号:Y132S-4;功率:5.5 kW;转速: 1 440 r/min;摆线针轮减速机型号:BL Y13-17-5.5;速比:17。

1.2 原合金搅拌机存在的缺陷分析

改造前的合金搅拌机如图1所示,电动机输出经由摆线针轮减速机减速,带动搅拌浆。其存在如下缺陷:

1.摆线针轮减速机结构复杂,在高温下运转,输出轴上的轴承密封圈容易被烧毁,减速箱内的润滑脂也被熔化,顺着输出轴向外流,在缺少润滑油的情况下,销轴和销套间的摩擦阻力增大,温度升高,销轴和销套易变形,导致销轴与销套间无相对运动。

2.轴承在无润滑油的条件下转动,保持架与滚动体间的摩擦阻力增大,保持架很容易被损,没有保持架,相邻滚动体将直接接触,且相对摩擦速度是表面速度的两倍,轴承容易被卡死,导致减速箱不能正常工作。因销轴与销套变形发生故障,则无法修理而报废;因轴承失效发生的故障,就要更换轴承。经过高温后,各螺丝和轴相应地发生热变形,不易拆卸。基于以上的原因需要对搅拌机进行改造。

图1 改造前搅拌机结构图

2 搅拌机改造思路

针对搅拌机在目前工作和维修中的种种弊端,经过探讨与试验证明:省去减速机构,电机直接由中间轴过渡与搅拌浆联接,使用变频器控制电机转速。

2.1 改造内容

2.1.1 选择电机

根据锌合金搅拌情况分析,可采用与改造前相同电动机:型号:Y132S-4;功率:5.5 kW;转速: 1 440 r/min。

2.1.2 选用变频器

根据搅拌时间、搅拌强度等因素选用变频器型号:FRN7.5G11S-4CXJ,输出电压:380～460 V,输出频率:0.1～400 Hz。

2.1.3 中间机构设计

改造后搅拌机结构如图2所示。

图2 改造后搅拌机结构图

考虑到拆卸方便,电机输出轴与中间轴用轴套联接(它们之间的配合都是过度配合),中间轴上有双螺母卡住轴承内圈,轴承座卡轴承外圈,搅拌桨及中间轴的重力靠轴承来支撑。在选择轴承的时候,通过计算轴向力,最后选7212E。中间轴与搅拌桨用联轴器联接。

2.2 装配原理

先把轴承安装在中间轴上,并用螺母拧紧,再把中间轴放入轴承座内,放好后锁紧压盖,装入联接套,然后固定轴承座在电机架上,最后安装搅拌浆。经过改进后装配图如图2所示。

2.3 运行原理

根据电机转速与频率的公式:

式中n为电机的转速/r·min-1;f为电源频率/Hz;p为电机旋转磁场的极对数。

电机根据搅拌的需要经过变频调速后,以一定的转速传入中间轴,中间轴以同样的速度传递给搅拌桨,其传动比为:I=1。一般情况下变频器频率选择为5.5 Hz,电机转速在150 r/min,实际操作可视不同情况适当调整频率,但不可将电机转速调得太快,以防锌液飞溅伤人。

3 试用效果

改造后的两台搅拌机装配好,分别在二系统热镀锌合金炉和压铸合金炉上试使用,从使用情况看改造后搅拌机具有以下优点:

1.故障率低。从2003年7月至2004年1月,在热镀锌合金炉上使用的搅拌机使用后未出现一次故障;而在压铸合金炉上使用的搅拌机,仅出现过一次故障。搅拌机的使用寿命由原先的平均1个月延长到平均6～9个月检修一次。

2.维修时间大大缩短,提高了生产效率。出现故障的搅拌机故障原因:中间轴上的轴承失效后,中间轴被卡死,电机不能转动引起跳闸。查明原因后再进行检修,换中间轴上的轴承,整个检修过程只花费一个多小时,与原先使用摆线针轮减速机相比维修时间也大大缩短了5～6 h,基本不影响正常生产,有效地提高了生产效率。

3.节约了生产成本。改造后的搅拌机以现有8台计算,仅更换减速机一项可节约生产成本约1.2万元以上。

在试用过程中,也发现一些问题:如因减速机重量减轻导致搅拌机运行稳定性受到一些影响等,有待在实际应用中加以解决。

4 结束语

改造后的搅拌机经过试用后,,故障率大大降低,保障了正常生产,达到了预期的效果,具有很好的推广使用价值。因此将所有锌合金使用的搅拌机都按照上述方法进行了改造,效果显著。

[1] 成大先.机械设计手册[M].北京:化学工业出版社,1993.

[2] 邱怀宪.机械设计[M].北京:高等教育出版社,1997.

Improvement on the Stirrer Used for the Production of Zinc Alloys

CAI Qi-chun
(Shaoguan S melter,Shaoguan512024,China)

This paper covers the analysis on the existing problems of the stirrer used for the production of Zinc alloys and proposes suggestions for improvement.The improved stirrer effectively reduced the maintenance time, improved production efficiency and saved the production cost.

stirring;cycloid pin gear decelerator;frequency converter

TF351.5+2

A

1003-5540(2010)02-0059-03

蔡启春(1976-),男,工程师,主要从事冶金机械设计与管理工作。

2009-12-25