反应釜升降翻转设备分析与设计

邹成宇　吴泽权　张宇　朱钰辉　古丽司坦·买买吐尔地

摘   要：物料转移贯穿于工業生产的每一个角落，国内外关于升降翻转机构有着不同的研究，国内的发展存在着各种问题。文章对反应釜转运过程中的翻转和升降机构进行研究并提出设计方法。

关键词：物料转移;升降翻转机构;研究

1    当前反应釜翻转倾倒机构概述

在工业生产中，物料转移是一个常见的过程，贯穿于工业生产的每一个角落。物料的提升和翻转倾倒是常用的物料转运方式，目前国内存在各种类型的类似装备，但大多是人工操作，劳动强度较大，且每一种尺寸规格的反应釜必须对应专用的翻转倾料设备才能工作，设备不能通用，且目前的翻转机构缺少提升装备，无法调节翻转倒料的高度，为工人工作带了诸多不便。

2    研究内容与目的

文章以圆筒形反应釜为对象，分析了国内外升降翻转机构的研究概况，对反应釜转运过程中的翻转和升降机构进行研究并提出设计方法，目的在于解决上述物料转运过程存在的问题，使转运过程简单化、快捷化，降低工人的劳动强度，提升设备的安全可靠程度，实现只用一种翻转倾倒设备就能够对多种规格反应釜进行搬运倾料。

提出使用可编程逻辑控制器（Programmable Logic Controller，PLC）和气动传动两种方式实现反应釜的倾料过程，包括定位、翻转、倾料，达到了工业生产中反应釜倾倒翻转过程的远程控制，提高了自动化程度和安全可靠程度。

3    设备分析与设计

3.1  传动方式选择

传动系统是工业生产中的重要环节，其中液压传动、气动传动、电气传动、机械传动使用频率较高。

（1）液压传动。优点是能够使传动平稳，出现过载时具有保护整个系统的功能，操作较为简单;缺点是液压系统对油压的自身性质较为敏感，不能保持准确的传动比，现场工作时容易出现油液泄漏的问题，使工作难度增大，泄漏的油液若可燃则会成为危险因素，此种传动不宜在化工厂内使用。

（2）电气传动。优点是传递的能量较大，传动易于控制和实现自动化，传动中的各个过程能够对远程发出的信号迅速做出生产动作;缺点是电气传动启动制动消耗的能量大于其他传动方式，因此不适于用在反应釜翻转倒料的过程中，此外，电气传动对环境要求较为严格，不能使用在防爆场合，且对环境中的温度、湿度等因素要求较高。

（3）气动传动。优点是有良好的防火、防爆、防电磁干扰、抗冲击、振动和辐射的特点，结构简单;缺点是稳点性差，不宜用于重载场合。

综合上述讨论，此设备最宜选用气动传动方式。

3.2  翻转机构设计分析

反应釜在定位板上定位好，再由升降机构提升到指定工作点，由翻转机构使反应釜按照一定的反转速度和最大的倾倒角度进行倒料。该气动传动可以选择两种方案，气动马达或是气缸驱动。当使用气缸作为驱动原件时，需要将气缸的直线运动转化为反应釜的旋转运动，但气缸的速度不易控制，会给翻转过程带来不安全性。因此选用气动马达作为驱动元件。翻转机构具体结构如图1所示，动力由马达发出之后经过蜗轮蜗杆减速，再经过行星轮输出到翻转架上。反应釜通过蜗耳固定在翻转机构上，从而实现反应釜的倾倒、回位等动作。

3.3  升降机构设计与分析

升降机构的作用是将反应釜提高到准确的工作高度，为下一翻转过程做准备。经过上述的讨论，驱动元件有气缸和气动马达两种方式，但由于气缸的稳定性差，承载越大缸径也就越大，这为设计带来很大困难，此外若使用左右两侧气缸驱动提升反应釜，很难保证两端提升工作的同步性，因此升降机构的元件仍然使用气动马达，但必须使气动马达的旋转运动转化为直线运动。为了保证升降的平稳性，使用单个气动马达进行驱动，采用分动箱输出到两端，实现左右升降的同步性。升降机构的工作过程为气动马达输出动力，由齿轮减速，再经过分动箱使动力输入到两侧的直角减速器。丝杆一段连接减速器的输出口，另一端连接导柱的顶端平台，实现升降平台沿着导柱运动。

3.4  PLC分析与设计

此机构中PLC的作用是监控反应釜升降翻转机构的工作状态，并进行远程控制，提高生产工作的自动化程度，减少工人的劳动强度和危险因素。在远程控制室中设置两个三位开关，第一个控制升降机构的上升、停止、下降;第二个控制翻转机构的翻转、停止、回位。为了监测工作时的状态，同时在现场设备上设置行程开关，通过对气动传动压力和开关位置的检测来确定反应釜的动作状态。这些动作和状态会在控制室中以指示灯的形式来表现。

4    结语

文章以倾转倒料为目标，根据几种传动方式在工作中的对比，确定了气动传动为该机构的传动方式。工作过程为远程操作柜→远程控制柜→现场操作柜，通过PLC柜的按钮控制电磁阀切换气路，并使设备做出相应操作。

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