现代铸造用单梁翻箱机的研发与设计

吴 剑

（江阴智铭铸造装备应用技术设计室，江苏江阴 214400）

0 引言

现代铸造工艺技术，应用智能化、自动化的技术装备不断更新，各铸造工部的机械化水平也不断提高。造型工部大型砂箱的成型、翻箱、合箱的工序流程也得到安全可靠的机械化操作。

传统的翻箱机是一种固定式的，由减速机驱动（直联驱动或者链传动），曾在九十年代设计应用过。其缺点是载荷重量小，翻转到90 度时有失重的不稳定性，而且受砂箱长宽尺寸的局限。

另一种辊道式翻箱机，类似于树脂砂铸造工艺的翻转起模机，同样受到砂箱尺寸大小的局限性，只能应用于单一砂箱。

近年来，研发设计的单梁翻箱机可应用于铸造实型砂箱翻转、合箱翻转、脱箱翻转、空箱翻转（单边双把形式）以及表面喷涂（流涂）工部的翻转、倾转或者控制合箱平衡作业（长型砂箱有偏重的情况时）。应用无线遥控操作系统，可方便实时操作，具有一定的安全性、可靠性。

单梁翻箱机在操作应用上，基本克服了传统翻箱机的缺陷。可应用于不同的砂箱尺寸，载荷重量可调（额定载重内），翻转时可调速，在90°翻转的临界状态时减速，可避免失重倾向。

单梁翻箱机看似简单，恰是铸造成型工艺的一种机械化措施、重要手段，可方便大型成型砂箱的翻转与合型[1，2]。

1 主要技术特点

近年，研发设计了额定3t、10t 二种规格的单梁翻箱机，可配套应用于铸造生产的不同砂箱尺寸，型式上基本相同。主要技术特点：

（1）单梁上部安装可移动挂钩（可配套挂在单梁吊、龙门吊和5t 或者15t 行车吊钩上），和调整平衡用的电动推杆及电气控制箱。

（2）单梁下部安装采用直联电机的减速器，构成环链轮拖车机构。

（3）采用起重环链轮结构是实现翻箱的主要功能。环链轮拖车安装六个导轮，其中正上方分布有四个。环链轮拖车受力主要在这四个导轮上，这样受力平稳、移动可靠。

（4）环链轮受力较大，所以采用双平键减速机轴头驱动，制造时有一定难度。并注意选型与技术要求，有条件可选用花键连接。

（5）环链轮拖车的开、合同步由传动牵引链条实现。同步传动链轮安装在单梁的一端，拉杆张紧的从动链轮安装在另一端。环状牵引链条按设计定位在两个拖车的内测面位置，实现同步开合。

图1 3t 单梁翻箱机型式与结构

（6）环链轮拖车在移动到端部时，设置有二个弹性缓冲器（橡胶块），缓冲器可更换，以避免硬性碰撞（同时可设置限位开关）。

（7）大梁进行绕度计算，最大绕度不大于1.0mm/m（主要针对焊接构件的检验）。。

（8）按承重保险系数2 倍，选择起重环链（标准件），环链两端连接在一个闭环上，形成闭式环形圈结构。这个闭环很重要，它既是一个定位环，也是一个轴向支撑环。翻箱时扣在砂箱的手把上。向左翻扣在左把上，向右翻扣在右把上，返回不变（必须重视这个操作）[1]。

（9）电气控制箱安装于单梁上（不宜过大），位置可调整，使得总体重心位于二个开合拖车的中心线上。

（10）设计电气控制应考虑安全与可靠，操作形式可考虑：采用有线按钮或者无线遥控（电气控制应由专业人员设计）。

2 设计技术参数（3t 规格）

（1）最大额定起吊重量3000kg。

（2）环链拖车跨裆（以环链轮中心线计）最小900mm，最大2500mm。

（3）吊具拖车移动行程400mm（电动推杆行程）。

（4）吊具拖车移动速度42.0mm/s（电动推杆速度）。

（5）环链轮拖车移动速度（同步牵引链线速度）0.66m/s（根据电机和减速机速比计算选择确定）。

（6）起重环链直线速度0.636m/s（根据电机和减速机速比计算选择确定），可采用变频器实现调速，小速度可调至0.50m/s[3]。

（7）环链拖车跨裆调整采用16A 单排牵引链条驱动。

（8）环 链 采 用d12.5 焊 接 起 重 环 链（GB5802-86），长度按生产要求确定。

3 注意事项

单梁翻箱机翻转形式如图2 所示，在应用时，注意以下几个事项：

图2 单梁翻箱机的砂箱翻转形式

（1）铸造成型砂箱的总重量不宜超过额定3000kg。

（2）铸造砂箱的单边为双把形式结构，工作时方便翻转、倾转和控制合箱平衡工作（长型砂箱有偏重时）。

（3）砂箱翻转时由于载荷重心偏移，单梁翻箱机有明显晃动的现象，注意减速（空箱和实箱都有这种现象，注意速度控制）。

（4）确定砂箱吊把宽度尺寸，调整环链轮拖车位置，保持环链在垂直起吊线上。起吊后不能再调整环链轮拖车。

（5）操作时注意工况细节，注意安全与可靠性。

（6）关于维护和保养，各采购件（轴承、减速器、电动推杆）均按其提供的使用说明书执行。环链轮拖车牵引链条需要定期检修、润滑。

（7）本单梁翻箱机不宜在高温环境的工作区作业（影响减速机寿命）。

（8）本单梁翻箱机不宜在落砂工部的落砂机上吊运翻箱（粉尘影响翻箱机的使用）。