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[摘 要]本文设计一种高速升降可旋转清渣装置，可应用于电解铝生产中，论述了工作原理及结构。此装置可提高工作效率，减轻工人的劳动强度，提高生产效率。
[关键词]清渣装置 高速升降 提高效率
中图分类号：THll33.3 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2016）11-0348-01
一、引言
铝电解多功能起重机是预焙阳极电解铝生产的关键设备，它承担着电解槽生产的主要工艺作业。清渣装置是铝电解多功能起重机的主要工具之一，当电解铝车间将烧损的残极拔出时，有残留的碳块和覆盖料等杂物落的阳极坑内，清渣装置可以代替人工将阳极坑内的杂物清理，可以降低工人的劳动强度，提高生产效率。
随着电解槽的增大，电解铝的生产效率提高，用户反馈电葫芦带动斗体升降的清渣装置在大型电解车间中升降速度慢、斗体晃动大、导向架变形、钢丝绳断裂等现象，影响电解车间的生产效率。本项目在结构上进行了创新，结合国内外技术和用户的使用情况，设计出升降装置采用油缸和链条传动，并自身可旋转的清渣机构，在清渣装置中部增加平衡弹簧，提高整个机构的稳定性。本次设计的产品可以满足电解铝技术的发展要求，保证现代化、高效平稳的生产需要，技术性能指标达到国内首创，国际先进水平。
二、主要内容和原理
此次设计的关键在于旋转装置和多级升降装置的设计。旋转装置主要由液压回转装置、平衡弹簧装置等组成。多级升降装置由固定架、中间移动架、内移动架、导向装置、比例放大装置等部装组成。油缸带动中间移动架升降，中间移动架通过链条与固定动架和内移动架连接，使内移动架的升降速为油缸速度的2倍，达到提高工作速度的目的，并可通过液压比例控制系统改变油缸速度，从而得到一个满意的速度。内移动架下部带有气缸控制开闭的斗体，液压马达驱动回转框架在360度范围任意旋转。气动系统、电气系统辅助完成电解槽两个面的残渣清理工作。
三、主要机构介绍
3.1 旋转装置
此装置安装在料仓的方型钢管上， 液压马达驱动回转轴承外圈旋转。清渣装置通过螺栓与回轴承的下盖连接，从而使清渣装置旋转，旋转角度为180度，旋转的起点和终点安装接近开关，通过旋转完成电解槽的两个面的捞渣工作。在旋转装置与料仓之间有绝缘装置，防止捞渣时，电解槽的直流电与天车的交流电混电。
3.2 抓斗升降装置
此装置主要由固定杆、中间杆、内杆三部分组成，由油缸带动中间杆升降，中间杆用链条和链轮连接内杆，利用动滑轮的原理使内杆的移动速度是中间杆的2倍，行程也是中间杆的2倍。油缸带动中间杆的移动速度是8m/min，通过链条传动后内杆的速度达16m/min。固定杆、中间杆、内杆之间由铜销定位，铜销起导向作用，当铜销磨损时，可减少铜销的垫片调整间隙而继续使用，增加铜销的使用寿命。
3.3 平衡弹簧
升降装置与旋转装置是用转轴柔性连接的，天车开动时或清渣装置工作时，清渣装置可绕转轴轻微摆动，在摆动的方向安装两组平衡弹簧，平衡弹簧在安装前预设一定压紧力，安装在升降装置的中间位置，弹簧可以顶住升降装置的固定杆，减轻清渣装置在工作时的摆动，对位更加快速、准确。
3.4 抓斗装置
两瓣斗体通过连杆连接，气缸带动一瓣斗体运动，连杆带动另一瓣斗体运动，完成斗体的开闭。斗体大小和开闭尺寸根据碳块的尺寸设计，斗体的长度比碳块的宽度少100mm，斗体的打开尺寸比碳块的长度少100mm。开闭气缸带自锁装置，即使气源突然关闭，也可保证斗体不会打开，防止危险发生。在斗体上方有绝缘装置，防止捞渣时，斗体刮碰槽底，电解槽阴阳极混电。
3.5 安全保护装置
旋转装置：上、下盖有机械档，可以防止限位开关失灵时，旋转装置一直旋转将气管和油管拉断。
升降装置：在内杆和中间杆、中间杆与固定杆之间都有机械挡块，即使链条断裂，也可以通过油缸提升将斗体从铝水中捞出。
四、结论
本项目的成功研制，将满足大型电解槽电解铝工艺的要求，具有投资省、工作效率高、性能安全可靠、技術先进、功能全等优点。本项目将填补国内高速升降自回转清渣装置的空白。对进一步推进铝电解设备的科技创新，增强国际市场竞争力，实现高可靠性、高运转率、适应目前铝电解多功能机组发展方向都具有十分重要的意义。
1.目前已完成100余套清渣装置的改造， 成台电解车带此清渣装置的也有50余台，600ka电解车配有此清渣装置。
2.此清渣装置重量比固定式清渣装置（电葫芦卷扬）减轻1000kg，制造成本低。斗体的升降速度比电葫芦卷扬式清渣装置提高一倍（16m/min） 。
3. 此清渣装置可以安装在新合同中，也可以在以前生产的天车改造安装，特别是高度较小的厂房也可安装 。
参考文献
[1] 成大先主编.机械设计手册.第四版 第2卷. 化学工业出版社.2002.
[2] 张质文等主编.起重机设计手册.中国铁道出版社.1997.
[关键词]清渣装置 高速升降 提高效率
中图分类号：THll33.3 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2016）11-0348-01
一、引言
铝电解多功能起重机是预焙阳极电解铝生产的关键设备，它承担着电解槽生产的主要工艺作业。清渣装置是铝电解多功能起重机的主要工具之一，当电解铝车间将烧损的残极拔出时，有残留的碳块和覆盖料等杂物落的阳极坑内，清渣装置可以代替人工将阳极坑内的杂物清理，可以降低工人的劳动强度，提高生产效率。
随着电解槽的增大，电解铝的生产效率提高，用户反馈电葫芦带动斗体升降的清渣装置在大型电解车间中升降速度慢、斗体晃动大、导向架变形、钢丝绳断裂等现象，影响电解车间的生产效率。本项目在结构上进行了创新，结合国内外技术和用户的使用情况，设计出升降装置采用油缸和链条传动，并自身可旋转的清渣机构，在清渣装置中部增加平衡弹簧，提高整个机构的稳定性。本次设计的产品可以满足电解铝技术的发展要求，保证现代化、高效平稳的生产需要，技术性能指标达到国内首创，国际先进水平。
二、主要内容和原理
此次设计的关键在于旋转装置和多级升降装置的设计。旋转装置主要由液压回转装置、平衡弹簧装置等组成。多级升降装置由固定架、中间移动架、内移动架、导向装置、比例放大装置等部装组成。油缸带动中间移动架升降，中间移动架通过链条与固定动架和内移动架连接，使内移动架的升降速为油缸速度的2倍，达到提高工作速度的目的，并可通过液压比例控制系统改变油缸速度，从而得到一个满意的速度。内移动架下部带有气缸控制开闭的斗体，液压马达驱动回转框架在360度范围任意旋转。气动系统、电气系统辅助完成电解槽两个面的残渣清理工作。
三、主要机构介绍
3.1 旋转装置
此装置安装在料仓的方型钢管上， 液压马达驱动回转轴承外圈旋转。清渣装置通过螺栓与回轴承的下盖连接，从而使清渣装置旋转，旋转角度为180度，旋转的起点和终点安装接近开关，通过旋转完成电解槽的两个面的捞渣工作。在旋转装置与料仓之间有绝缘装置，防止捞渣时，电解槽的直流电与天车的交流电混电。
3.2 抓斗升降装置
此装置主要由固定杆、中间杆、内杆三部分组成，由油缸带动中间杆升降，中间杆用链条和链轮连接内杆，利用动滑轮的原理使内杆的移动速度是中间杆的2倍，行程也是中间杆的2倍。油缸带动中间杆的移动速度是8m/min，通过链条传动后内杆的速度达16m/min。固定杆、中间杆、内杆之间由铜销定位，铜销起导向作用，当铜销磨损时，可减少铜销的垫片调整间隙而继续使用，增加铜销的使用寿命。
3.3 平衡弹簧
升降装置与旋转装置是用转轴柔性连接的，天车开动时或清渣装置工作时，清渣装置可绕转轴轻微摆动，在摆动的方向安装两组平衡弹簧，平衡弹簧在安装前预设一定压紧力，安装在升降装置的中间位置，弹簧可以顶住升降装置的固定杆，减轻清渣装置在工作时的摆动，对位更加快速、准确。
3.4 抓斗装置
两瓣斗体通过连杆连接，气缸带动一瓣斗体运动，连杆带动另一瓣斗体运动，完成斗体的开闭。斗体大小和开闭尺寸根据碳块的尺寸设计，斗体的长度比碳块的宽度少100mm，斗体的打开尺寸比碳块的长度少100mm。开闭气缸带自锁装置，即使气源突然关闭，也可保证斗体不会打开，防止危险发生。在斗体上方有绝缘装置，防止捞渣时，斗体刮碰槽底，电解槽阴阳极混电。
3.5 安全保护装置
旋转装置：上、下盖有机械档，可以防止限位开关失灵时，旋转装置一直旋转将气管和油管拉断。
升降装置：在内杆和中间杆、中间杆与固定杆之间都有机械挡块，即使链条断裂，也可以通过油缸提升将斗体从铝水中捞出。
四、结论
本项目的成功研制，将满足大型电解槽电解铝工艺的要求，具有投资省、工作效率高、性能安全可靠、技術先进、功能全等优点。本项目将填补国内高速升降自回转清渣装置的空白。对进一步推进铝电解设备的科技创新，增强国际市场竞争力，实现高可靠性、高运转率、适应目前铝电解多功能机组发展方向都具有十分重要的意义。
1.目前已完成100余套清渣装置的改造， 成台电解车带此清渣装置的也有50余台，600ka电解车配有此清渣装置。
2.此清渣装置重量比固定式清渣装置（电葫芦卷扬）减轻1000kg，制造成本低。斗体的升降速度比电葫芦卷扬式清渣装置提高一倍（16m/min） 。
3. 此清渣装置可以安装在新合同中，也可以在以前生产的天车改造安装，特别是高度较小的厂房也可安装 。
参考文献
[1] 成大先主编.机械设计手册.第四版 第2卷. 化学工业出版社.2002.
[2] 张质文等主编.起重机设计手册.中国铁道出版社.1997.