铝电解多功能机组变幅四连杆打壳机构设计改进

刘广彪 刘红枫

摘 要:铝电解多功能机组是大型铝电解生产的机械化专业操作设备,打壳机构是铝电解多功能机组中的主要工具之一,结构非常复杂。本文通过对旧式连杆打壳机构在实际应用中产生问题的分析及缺陷的设计改进,重点介绍了一种结构相对简单、工作效率高、可将电解槽中缝的氧化铝结壳打碎的新型变幅四连杆打壳结构,经过实践运用,效果良好,是一种极具推广价值的新型结构。

关键词:铝电解多功能机组电解槽打壳机构变幅四连杆打壳机构

中图分类号:TF821 文献标识码:A 文章编号:1674-098X(2012)05(b)-0021-02

1 前言

铝电解多功能机组是大型预焙阳极铝电解生产的关键设备,主要由大车、工具小车、出铝小车、气动、液压系统和电控系统等部分组成,是集打壳、加料、更换阳极及测高装置、清理阳极铲、出铝等功能为一体的机械、液压、气动、电气控制的高科技产品。打壳机构安装在工具小车上,是电解铝多功能机组中的主要工具之一,其作用是:将电解槽中的氧化铝表面结壳打碎,为下道工序更换新、旧阳极做准备。而氧化铝结壳被打碎范围的大小,直接影响更换阳极的速度,同时也影响着其它工具的工作周期和效率,从而影响整个电解铝的生产效率。以往电解铝多功能机组的打壳机构多为:旧式连杆打壳机构,由于打壳范围受连杆局限性限制及打壳破碎程度有限,而且由于破碎范围小、破碎不彻底,严重制约了打壳破碎效率,给下道工序新、旧阳极的更换带来种种工作隐患,因此对现有连杆打壳机构进行结构设计改进,使之适应现代化、高效率的制铝需要,势在必行。

2 新、旧连杆打壳机构结构比较及分析

2.1 旧式连杆打壳机构

旧式连杆打壳机构主要由:伸缩油缸、打壳机、连杆等部件组成,下图1为旧式连杆打壳机构结构示意图。

由图1可以看出,旧式连杆打壳机构比直立式打壳机构简单,打壳锤头可以行进到电解槽中缝进行打壳作业。工作时,打击头靠油缸伸缩随连杆上下移动,但因连杆在水平方向尺寸超长,强度较低,当遇电解槽壳面局部较硬打不透,需要打壳机频繁镇打时,与油缸联接的下部连杆强度略显不足,极易发生变形;而且在非工作状态时,打壳机构与可回转的操作室相干涉,因此这种连杆式打壳机构不适用于由操作室控制的铝电解多功能机组。目前铝电解多功能机组的所有控制,均采用操作室控制,如改变控制方式,必须增加地面无线全程遥控,每台无线遥控器价值约10-20万元,改变控制方式无形中增加了生产成本,故这种方式也不可行。

2.2 新型变幅四连杆打壳机构

新型四连杆打壳机构是在总结以上两种打壳机构的基础上,吸收了原结构设计中合理的部分,通过优化结构设计,将伸缩油缸直径由原来的φ63增加到φ80,对连杆结构进行了设计改进,增设两段补强板,弥补了原结构设计中刚性的不足,解决了电解槽中缝打壳与干涉问题,为铝电解多功能机组打壳和更换阳极提供了便捷、高效的操作服务。

下图2为新型变幅四连杆打壳机构结构示意图。

3 新型变幅四连杆打壳机构结构分析及工作原理

3.2 结构分析

新型变幅四连杆打壳机构主要由:连杆打壳机、固定机架、活动框架等组成,固定机架安装在工具小车的回转机构上,活动框架可以沿着固定机架做上下运动;四连杆打壳机是由连接架、连杆、油缸、打壳机头及连接销轴等组成,它通过减振装置既螺栓与活动框架相连,连杆Ⅰ、Ⅱ与连接架及打壳机机头组成变幅式四连杆机构,其打击头收起后垂直向下,减少了回转空间,四连杆机构的动力源为安装在连接架两侧的两个双作用油缸,通过油缸双作用力来控制四连杆机构的工作状态和非工作状态,避免了干涉现象的发生。

3.3 工作原理

新型变幅四连杆打壳机构在进行打壳作业时,打壳机构的主油缸活塞在系统工作压力作用下伸出,连接在主油缸活塞端部的活动框架和连杆打壳机随活塞一起下降,当活动框架下降到固定位置时,连杆打壳机上的两个双作用油缸开始动作,油缸活塞在机组系统工作压力作用下收回,通过油缸的作用使四连杆打壳机的连杆Ⅰ、Ⅱ绕固定销轴向下运动,连杆带动打壳机机头开始伸出,倾斜角度也随之发生变化,当油缸活塞杆处于完全收回状态时,打壳机机头达到了相应的工作位置及要进行打壳作业时所需要的角度,开始进行打壳作业;打壳作业完成后,工具小车反向运行,打壳机构远离氧化铝结壳,到一定位置后,连杆打壳机双作用油缸开始动作,活塞在系统压力作用下伸出,打壳机构住油缸活塞收回,打壳机机头收回,如图2中非工作位置状态,主油缸活塞带动活动框架和连杆打壳机上升,离开操作地平到达上限位。

4 结语

改进后的铝电解多功能机组变幅式四连杆打壳机构,运行更加灵活、安全、可靠,克服了以往各式结构打壳机构的缺点,解决了如下几个问题:

(1)电解槽中缝氧化铝结壳打击瓶颈问题,实现了电解槽中缝打壳无残留、高效率作业;

(2)解决了打壳机构处于非工作状态位置时,打击头收起垂直向下,避免了操作室与打壳机构相互干涉或抵触的现象;

(3)实现了在现有操作室控制下的低成本高效率的打壳作业,极具使用和推广价值广泛。

参考文献

[1] 成大先主编.机械设计手册.化学工业出版社,2005年.

[2] 张质文主编.起重机设计手册.中国铁道出版社,1998年.