铸造铝坯吊运工具发展现状简析

赵法宾 冯丽

摘要：近几年我国有色加工行业迅猛发展，同时铝坯生产设备要求吊运铝锭的吊具必须具有安全可靠的吊运性能，主要说明几种吊运立式铝坯吊具的结构特点，对有色金属吊装做了简明扼要的阐述。

关键词：液压铸造；启闭机构；磁粉离合器；保压回路

引言

随着铝材广泛应用于航天、航空、建筑、交通、运输、包装、电子、等众多的国防和民用领域。使我国有色金属生产能力、铝加工技术得到了迅速的发展和提高。新铸造设备主要是立式半连续液压铸造，铝扁锭的铸造通过结晶器在铸造井内完成，铸造铝锭长度最长达到9.3米，铸锭的重量也是逐渐增加到40吨左右。铸造设备深埋在地面下，顶升油缸行程大，该油缸大部分都是国外制造，造价昂贵，要求吊运铝锭的吊具必须具有可靠的吊运性能。在我国铝厂熔铸车间吊运立式铝锭主要应用三种类型吊具，分别是机械铝锭翻转吊具、电动铝锭翻转吊具、液压铝锭翻转吊具。一些铝厂的铸造生产设备自带翻转功能，所用吊具不需要翻转功能。

1.机械铝锭翻转吊具

机械铝锭吊具是利用杠杆增力工作原理，依靠起重机的起升，靠被吊物自重与吊具之间产生的摩擦力来起吊铝坯。通过转锁式启闭机构的起落，来完成机械吊具的夹取过程。启闭机构中转锁头圆柱部分铣削加工四段螺旋槽并连接，导向圆柱销限制转锁头在导向筒内旋转，转锁头在吊具起落时上下移动并做旋转完成吊具的开闭动作。机械铝锭吊具结构简单、夹紧力较大、便于维护，此类吊具的主要缺点是吊具靠被吊物自重产生磨擦力来夹紧工件，在翻转铝锭时，需要被吊物接触物体借助外力来完成翻转动作，极可能瞬间失重，造成夹紧力不稳定，易出现铝锭掉落事故。需要相当熟练行车操作人员来完成吊装翻转过程。

2.电动铝锭翻转吊具

电动铝锭翻转吊具通过电机转动，磁粉离合器滞后闭合，保证电机空载起动；通过联轴器、磁粉离合器、电磁制动器、减速器、链轮、链条传给丝杠螺母，丝杠螺母实现夹钳的快速闭合。吊具钳腿和铝锭接触后，电机的输出扭距迅速增大，达到一个定值时，磁粉离合器滑移，零速开关动作，电磁制动器制动，电机立即停止转动，这时夹钳对板坯产生一个预紧力。起重机提升夹钳，初始的预紧力不足以夹起铝锭，钳腿下面带滑板的楔形机构由于铝锭重量的作用，使得钳牙沿斜面下滑一个行程。该吊具就是通过钳腿的楔形机构夹紧铝锭。斜面角度通常是7-8度，角度需小于摩擦自锁角；通过调节磁粉离合器励磁电流的大小来改变钳牙对板坯的初始夹紧力，保证吊具对铝坯有足够的预紧力。该类型吊具有的工程师简化了传动机构，去掉了磁粉离合器、电磁制动器、零速开关等零件，直接使用变频器控制和保护电机。此类吊具的主要缺点是钳腿下滑量不一致；弹簧经常反复压缩容易失效；传动部分和下滑装置加工复杂，不利于维修等。

3.液压铝锭翻转吊具

液压铝锭翻转吊具由液压缸来实现吊具的夹紧和松开，可以通过调节液压系统压力来控制夹紧力的大小，通常液压系统最高工作压力小于25Mpa。其结构形式分为两种形式，如图1、图2所示，两种吊具类型结构完全不同，图1所示吊具液压缸通过杠杆作用达到增力的效果，图2所示吊具直接传递液压缸的作用力。此处针对图1所示吊具说明，吊具机械部分利用双曲柄机构中的特殊机构平行四边形机构，两对边构件长度相等并且平行，始终使钳腿保持平行移动，钳牙顶尖始终保持水平移动。

图1 国内厂家制造 图2 德国Carl Stahl制造

液压系统采用保压回路（如图3所示），从液压系统中不难看出，液控式单向阀及液压缸密封件来保证液压系统压力不下降，确保出现故障及断电时能保持夹紧力大小基本不变。吊具的液压缸压力由压力变送器直接数字显示，可随时监控系统的压力变化。

图3

液压铝锭翻转吊具的主要缺点：液压装置及液压缸油液泄露。液压缸的泄漏分为内泄漏和外漏两种情况，内泄漏是主要影响液压缸的技术性能，使之出现出力不足、运动速度缓慢和工作不平稳等现象。

4.结论

上述三种吊具在国内铝厂均有应用，目前大多数铝厂都使用液压铝锭翻转吊具，主要该吊具占用空间小，应用范围广，使用安全性强，在工件吊运及翻转过程中，夹紧力始终保持不变等特点。前期该类吊具多采用国外产品，我国国内吊具厂家致力于产品质量的提高，正逐步替代国外的同类产品吊具。

当今加工手段的提高及液压装备技术的提升，设备趋向于自动化和智能化发展方向，以及使用单位对设备的安全性、可靠性要求提高等等，液壓铝锭翻转吊具必将得到广泛的应用。

参考文献：

[1]范存德.液压技术手册[M].辽宁科学技术出版社，2004：1951-1963

[2]唐剑，王德满，刘静安.铝合金熔炼与铸造技术[M].冶金工业出版社 2009：103-108

[3]徐灏.机械设计手册[M].机械工业出版社，1992：1442-1448

[4]孟宪源.现代机构手册[M].机械工业出版社，1994：90-95

作者简介：赵法宾（1975-） 男，河北保定人，巨力索具股份有限公司，主要研究方向：吊装设备及工具设计与研发。

冯丽（1984-） 女，河北保定人，巨力索具股份有限公司，主要研究方向：吊装方案制定、吊具研发。