劉軍正

(錦州新華龍鉬業(yè)股份有限公司, 遼寧 錦州 121000)

0 引 言

爐外法冶煉時(shí)冶煉爐移動(dòng)，收塵罩不動(dòng)，這兩者之間必須預(yù)留一定量的縫隙，為減少漏風(fēng)，在縫隙處設(shè)置煙帽。爐外法冶煉一般有多個(gè)冶煉爐殼，爐殼沿著固定的軌道運(yùn)行，煙帽只有一個(gè)，冶煉前把煙帽放在第一個(gè)爐殼上，第二個(gè)爐殼在冶煉間門口等待，當(dāng)?shù)谝粻t冶煉完畢從冶煉間移出后，用吊車把煙帽從第一個(gè)爐殼上吊下來(lái)，通過(guò)吊車吊運(yùn)，把煙帽挪到第二個(gè)爐殼上，第二個(gè)爐殼進(jìn)入冶煉間，等冶煉完畢第二個(gè)爐殼移出冶煉間后，用吊車把煙帽吊走，放到在冶煉間門口等待的第三個(gè)爐殼上，如此反復(fù)。從上一個(gè)爐殼頂端把煙帽吊走，到放到下一個(gè)爐殼上，要經(jīng)歷把天車開到爐殼上方，工人通過(guò)爐殼側(cè)面的梯子爬到爐殼上，掛4個(gè)吊鉤，起吊，天車?yán)@過(guò)冶煉間，挪到下一個(gè)爐殼上方，工人通過(guò)爐殼側(cè)面梯子爬到爐殼上，依次摘下4個(gè)吊鉤。整個(gè)過(guò)程用時(shí)大約10 min，用時(shí)較長(zhǎng)。

1 改進(jìn)思路及要求

不用天車吊裝煙罩，煙罩在冶煉間內(nèi)只做上下移動(dòng)，為保證平穩(wěn)運(yùn)行要求上升及下落速度小于0.4 m/min。某廠已知煙帽及槽鋼架自重3.8 t，要求所用機(jī)構(gòu)或設(shè)備故障率低，耐300 ℃以上高溫，耐粉塵。

初選方案3個(gè)：(1)液壓升降。(2)氣動(dòng)升降。(3)用卷?yè)P(yáng)做動(dòng)力升降。方案(1)可以滿足煙帽重量要求，也可以滿足升降速度要求，因液壓系統(tǒng)最高工作溫度最好不要超過(guò)+65 ℃，油管、液壓缸等無(wú)法滿足現(xiàn)場(chǎng)高溫要求。方案(2)空氣的壓縮性大，氣動(dòng)系統(tǒng)的穩(wěn)定性差，效率低；輸出功率小[5]；如滿足重量要求，氣缸做得非常大，速度不可精確控制，氣管、氣缸等現(xiàn)場(chǎng)無(wú)法滿足現(xiàn)場(chǎng)高溫及粉塵要求;方案(3)通過(guò)減速機(jī)減速可以滿足速度要求，通過(guò)計(jì)算電機(jī)功率及轉(zhuǎn)速可滿足起重量要求，通過(guò)在高溫區(qū)用鏈條，其他區(qū)域用鋼絲繩可滿足高溫及粉塵要求。通過(guò)比較選擇方案(3)。

2 鋼絲繩及鏈條布置

現(xiàn)場(chǎng)條件如圖1，冶煉煙帽中心線上部為冶煉間，不能通過(guò)中心點(diǎn)上部吊裝，只能四角吊裝。四角吊裝后在煙帽中心點(diǎn)上方不能匯集。利用鋼絲繩在滑輪處折彎的原理可解決此問(wèn)題。

圖1 冶煉間示意圖1-收塵罩 ；2-架子 ；3-煙帽

2.1 總體思路

4根鏈條各吊裝外框的一個(gè)角，鏈條長(zhǎng)度一致，連接到動(dòng)滑輪上，鋼絲繩一頭固定，一頭穿過(guò)動(dòng)滑輪，通過(guò)一個(gè)定滑輪改變方向，再通過(guò)第二個(gè)定滑輪改變方向，把兩側(cè)的鋼絲繩匯集在一起，鋼絲繩通過(guò)地面換向輥與地面卷?yè)P(yáng)機(jī)連接。

2.2 繞鏈及繞繩方法(圖2)

(1)拿2根φ14 mm鏈條，分別一頭固定在煙帽槽鋼架上，一頭固定在動(dòng)滑輪的固定端上，對(duì)面兩根鐵鏈照此方案固定。

(2)拿1根φ12.5 mm鋼絲繩，一頭固定在頂端固定架上，另一頭先繞過(guò)動(dòng)滑輪，再繞過(guò)定滑輪1，定滑輪2，繩頭垂下。

(3)對(duì)面同長(zhǎng)度鋼絲繩按圖2纏繞，繩頭垂下。

(4)拿1根φ18.5 mm鋼絲繩，一頭與步驟2、步驟3垂下的2根鋼絲繩固定，另一頭先繞過(guò)換向輥，再纏繞固定在卷?yè)P(yáng)機(jī)上。

現(xiàn)場(chǎng)效果如圖3。

圖2 繞鏈及繞繩方法

圖3 現(xiàn)場(chǎng)效果圖

3 傳動(dòng)系統(tǒng)選擇及計(jì)算

3.1 卷?yè)P(yáng)選擇

為降低成本，選用標(biāo)準(zhǔn)卷?yè)P(yáng)機(jī)。由于煙帽及吊裝架的總重量小于4 t，即卷?yè)P(yáng)拉力最小為4 t，由于現(xiàn)場(chǎng)繞繩時(shí)采用1對(duì)動(dòng)滑輪，卷?yè)P(yáng)拉力減少一半，選用JM2卷?yè)P(yáng)機(jī)。JM2卷?yè)P(yáng)機(jī)自帶減速機(jī)速比為1∶54.9，卷筒直徑φ219 mm。

標(biāo)準(zhǔn)JM2卷?yè)P(yáng)機(jī)提升速度為16 m/min，速度太快。把標(biāo)準(zhǔn)卷?yè)P(yáng)機(jī)電機(jī)卸掉更換為擺線針輪減速機(jī)。選用減速機(jī)的速比27 r/min,功率2.2 kW，型號(hào)BWD3-27-2.2。

已知電機(jī)轉(zhuǎn)速1 430 r/min，卷筒實(shí)際轉(zhuǎn)速1 430/27/54.9=0.965 r/min，卷?yè)P(yáng)提升速度為：0.965×3.14×0.219=0.664 m/min。

由于冶煉煙罩上設(shè)置動(dòng)滑輪，實(shí)際煙帽起升速度0.664 /2=0.332 m/min。

0.332 m/min<0.4 m/min

速度滿足要求。

3.2 吊裝鏈條選擇

現(xiàn)場(chǎng)如圖4。

圖4 側(cè)面受力圖

鏈條夾角78.9度。

選擇φ14 mm鏈條,查表可知試驗(yàn)負(fù)荷150 000 N，安全系數(shù)K=150 000/12 305.7=12.2。

可以滿足需要。

鏈條重量忽略不計(jì)。

F3=G/2=38 000/2=19 000 N

F5=F4=F3/2=9 500 N

3.3 分鋼絲繩選擇

現(xiàn)場(chǎng)如圖5。

圖5 正面受力圖

可知每根鋼絲繩拉力F6=F7=F5=9 500 N

選6×19φ12.5 mm查表可知鋼絲繩破斷拉力總和大于80 100 N。

安全系數(shù)K=80 100/9 500=8.43

可以滿足需要。

3.4 卷?yè)P(yáng)鋼絲繩選擇

F6、F7鋼絲繩夾角3.9度。

F8=2×F6×cos 3.9/2=2×9 500 cos 3.9/2=18 989 N

選擇6×19φ18.5 mm查表可知鋼絲繩破斷拉力總和大于180 000 N。

安全系數(shù)K=180 000/18 989=9.48

可以滿足需要。

3.5 卷?yè)P(yáng)機(jī)校核

卷?yè)P(yáng)實(shí)際拉力

m=Fh

式中：m—力矩，Nm； Np—功率，kW；n—轉(zhuǎn)速，r/min； F—力 ， N；h—力臂， m。

(1)改造后卷?yè)P(yáng)機(jī)最大拉力196 937 N，卷筒上鋼絲繩實(shí)際拉力F8=18 989 N。

196 937 N>18 989 N

可見把標(biāo)準(zhǔn)卷?yè)P(yáng)機(jī)電機(jī)更換為擺線針輪減速機(jī)后拉力可滿足需要。

(2)卷筒上鋼絲繩實(shí)際拉力F8=18 989 N,卷?yè)P(yáng)機(jī)原始額定拉力20 000 N。

20 000 N>18 989 N

卷?yè)P(yáng)機(jī)額定拉力大于實(shí)際鋼絲繩拉力，2 t標(biāo)準(zhǔn)卷?yè)P(yáng)機(jī)結(jié)構(gòu)及制動(dòng)滿足需要。

3.6 限 位

為保證安全，在架子下側(cè)焊接托角，防止抱閘失靈或出現(xiàn)其他意外時(shí)，煙罩脫落砸到人或設(shè)備。托角如圖6。

圖6 限位安裝示意圖

4 結(jié)束語(yǔ)

某廠每天冶煉20爐，原來(lái)挪煙罩時(shí)間20爐×10 min=200 min。采用此方案后每次升降僅需要2 min，20爐×2 min=40 min，200-40=160 min，每天節(jié)約時(shí)間2.6 h，勞動(dòng)效率大幅提高。

此方案通過(guò)鋼絲繩可在任意平面內(nèi)卷繞的原理，通過(guò)動(dòng)滑輪與定滑輪組合，通過(guò)對(duì)標(biāo)準(zhǔn)卷?yè)P(yáng)機(jī)的改造，達(dá)到煙帽的提升效果，降低挪煙罩時(shí)間，大幅提高勞動(dòng)效率。

參考文獻(xiàn)

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