旋转吊钩在冶金起重机上的应用

2021-12-29 10:40张生存马一波时清明常永慧陆小明
铸造设备与工艺 2021年5期
关键词:滑轮组起重机齿轮

张生存,乔 根,马一波,时清明,常永慧,陆小明

(共享铸钢有限公司,宁夏 银川 750021)

1 背 景

大型铸钢件在浇注作业时,是由冶金起重机吊运盛满钢水的钢包至砂箱上方,由于钢包的滑动水口与冒口需要对正才能进行浇注作业,所以需要将钢包进行转动。目前的转包措施主要是采用人力转动钢包,即在钢包上插一根铁杆,由人推动铁杆来实现钢包的转动,达到对齐的目的。但是由于钢包非常重,需要多人进行才能转动,而且惯性较大,对准非常困难,而且工人距离钢包非常近,安全隐患巨大。

2 不同专利方案的对比分析

针对上述问题,通过查阅相关专利资料发现,目前有两个解决问题的相关发明专利:1)一种用于大型钢包浇注的转包对准装置(专利号:CN107685146B);2)一种横轴式旋转吊钩(专利号:CN202625611U).

2.1 一种用于大型钢包浇注的转包对准装置(专利号:CN107685146B)

如图1 所示,通过制作专用的钢包转动调节机构(5),然后在钢包上安装外齿圈(4),通过旋转装置的电机带动主动齿轮(12)转动,通过齿轮啮合,带动钢包上的外齿圈(4)转动,进而带动钢包旋转。

图1 一种用于大型钢包浇注的转包对准装置专利图

仔细研究该技术方案并且咨询相关厂家,要在钢包外围安装一个大齿圈,难度非常大。首先,钢包外径达到3.7 m,制作如此大的齿圈成本很高,而且钢包盛满钢水之后外壁温度也会很高,普通齿圈无法使用。另外,钢包高度较高,钢包转动调节机构也需要在相应的高度上,才能保证齿轮与齿圈的啮合,钢包转动机构的高度怎样平稳保持也是难题,起重机已经在吊运钢包,无法使用,预计需要制作工装。但是,由于本公司生产的产品多为单件、小批量、大吨位的,这就导致产品的浇注位置不定,是每次都在变化的,如果应用此装置,则需要经常移动,而且支撑钢包转动调节机构用的工装也需要可以调节高度。

照此案例实施的话,将存在多个需要配合的环节:首先是将钢包转动调节机构和其支撑工装吊运至浇注区域放置,然后吊运钢包过来调整好高度,根据钢包上外齿圈的高度调节转动机构的工装高度,待高度一样后,需要再次调节主动齿轮及外齿圈的距离,使其啮合,完成这一系列操作后,才能启动转动机构,对钢包进行旋转,这期间如果有哪一步耽误时间的话,将会造成钢水温度偏低,影响铸件质量。

2.2 一种横轴式旋转吊钩

一种横轴式旋转吊钩(专利号:CN202625611U),主要部件如图2 所示,包括滑轮组(1)、吊钩总成(2)、配电块(3)、大齿轮(4)、电机减速器(5)、摩擦式扭矩限制器(6)、小齿轮(7)、横轴(8)等。

图2 横轴式旋转吊钩专利图

该方案主要受力为横轴(8),横轴(8)的两端设有滑轮组(1),横轴(8)中部位置设置有吊钩总成(2),在吊钩总成(2)钩头上部安装大齿轮(4),在吊钩总成(2)左右两侧,方向与横轴(8)垂直,一端设置电机减速器(5)、小齿轮(7)、摩擦式扭矩限制器(6)等传动机构,另一端设置有配重块(3).其中,通过电机减速器(5)旋转,带动小齿轮(7)、大齿轮(4)旋转,进而与驱动吊钩旋转。另外,设置了摩擦式扭矩限制器(6),旋转过程中,如果吊钩遇到阻碍停止转动,摩擦片就会自动打滑,防止电机因堵转而损坏。

结构上,该发明案例结构简单、紧凑,而且是将旋转装置集成在起重机吊钩上,可以随时随地跟随起重机移动,满足使用要求。在使用方面,控制吊钩旋转即可控制钢包旋转,中间没有多余步骤,可以非常快速地达到对包要求,方案可行。

该方案由于是在冶金起重机上使用,对其安全性要进行深入研究。首先,吊钩旋转机构能否在高温环境正常运转,在设计时是否有隔热保护,该专利案例没有详细叙述。另外改造之后吊钩的承载能力是否有所变化也没有展开讲解。对于这些内容进一步和厂家进行讨论。针对高温情况,在制造旋转吊钩时,使用的配件都是耐高温的,而且设备工况也仅是在浇注时刻存在高温情况,多方研讨之下,得出结论,旋转吊钩式可以在冶金起重机上应用。

3 旋转吊钩在冶金起重机中应用方案的实施

调研发现,该旋转吊钩专利已经经过优化转化为实际产品,并且在一些小吨位起重机上得到了应用,使用单位反馈效果很好,向厂家反馈了公司起重机基本参数后,厂家给出设计结构图,如图3 所示。与上述专利对比发现,仅在与动滑轮组连接处有点差异,原专利是利用一根横轴受力,将吊钩的钩柄传过横轴,以此来固定吊钩。而改进后的结构是与起重机原吊钩组结构一样,是将吊钩安装在一个箱体上,箱体再与动滑轮组连接,这样做的优点在于既保证吊钩受力均匀,也使得安装吊钩非常简单。其他结构均没有变化,旋转功能也可以正常实现。

另外,与厂家沟通,旋转吊钩能否在冶金起重机上使用,主要原因就是悬挂盛满钢水的钢包时,温度会升高,担心电机等原件故障。厂家也给出了解决方案:1)将原有电机更换为高等级防爆电机,保证其安全性、可靠性;2)加厚箱体的厚度,并在箱体里面增加隔热保护。

图3 旋转吊钩产品结构图

多次论证之后,最终决定试用一下旋转吊钩,随即与厂家沟通最终设计方案并且制作,由于旋转吊钩与动滑轮组配合没有发生变化,所以只用安装旋转吊钩即可。安装完成后,再对吊钩及固定底座进行无损探伤检测,确保各项标准符合国家规定后开始使用。使用结果与最初的结论相符,旋转吊钩可以很好地应用于钢包旋转,可以实现轻松对包工作。

4 旋转吊钩应用的优点

旋转吊钩相比于转包装置来说,旋转吊钩更适用于大型铸造企业。在整体结构上,旋转吊钩结构紧凑、简单明了、易安装;在操作方面,更是简洁,可以跟随起重机走到任意位置,不会受到浇注位置的制约,而且快速、有效完成对包工作;在改造成本上,旋转钩头也是非常经济。

5 结论

通过对比分析以及实际使用可以看出,电动旋转吊钩非常适合冶金起重机在大型浇注现场使用,不仅可以轻松转包,而且可以精确对包,高效解决了浇注操作难度大的问题,同时在一些较大砂箱、铸件旋转时也非常适用。为了降低安全风险,要继续研究旋转吊钩的应急处理,比如吊运钢包浇注时旋转吊钩的电机、减速机或其他部件故障无法转动时,怎么使旋转装置与吊钩脱离,紧急人工转动,进行浇注;或者能否再安装一套旋转装置,以作备用。

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