电石炉圆环输送统设计

(整期优先)网络出版时间:2018-12-22
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电石炉圆环输送统设计

张森崔兰

大连华锐重工集团股份有限公司工程技术设计院116000

摘要:电石炉圆环出炉系统从电石出炉到电石冷却运输,在远程操纵条件下,全程实现高度机械化、自动化的电石出炉作业,可极大地改善现场的工作环境,提高工作效率,保障作业安全,并且可以极大地节省冷却车间面积。

关键词:电石;出炉;圆环;

1方案设计

1.1工艺流程

电石炉出炉口3个,按圆周方向在120°间隔处布置,每个出炉口有相应的出炉操作平台。在电石炉外有一个与电石炉同心布置的圆盘,圆盘底部均匀布置6个支承轮和3个水平导向轮。在圆盘上均匀布置45个电石锅。圆盘驱动方式为销齿传动,驱动装置设计为随动形式以保证销齿的良好啮合。在圆盘远离出炉口的一个固定位置安装倾翻机构,当电石冷却后运动到倾翻机构所在位置时,进行翻锅。锅中翻出的电石由链板输送机输送到下一工作位置。如果发生电石与电石锅粘连情况,启动倾翻机构处的振动卸料装置,将电石由电石锅中振出。

1.2系统特点

整个系统有以下特点:

1)电石锅均匀布置在整个圆盘上,随圆盘绕电石炉转动,整体圆盘强度高、耐高温;

2)设计倒置支撑,支承轮、水平轮和驱动随动装置全部在圆盘下方工作,有效地避免了高温、粉尘等恶劣工作条件的影响;

3)可随动的驱动装置采用销齿传动,适用于低速、重载、粉尘大、润滑条件差的恶劣环境;随动机构保证销齿啮合良好;

4)设计定点自锁倾翻机构,倾翻机构与振动卸料装置配合工作,确保凝固的电石顺利出锅。

2主要设备及特点

2.1电石锅

电石锅为长锥体,本体采用铸钢材料,吊耳支腿为焊接,用于承装刚出炉的熔融电石。电石锅三侧倾斜角度为110°,单侧135°。电石锅通过销轴与圆盘连接在一起,可绕销轴旋转90°。

2.2圆盘装配

圆盘装配由圆盘分瓣、连接板、高强螺栓、耐火材料等组成。圆盘上部通过销轴与电石锅相连,下部带有销轮与驱动机构的齿轮啮合。圆盘底部焊接圆环形矩形截面轨道,保证与支承轮、水平轮形成滚动副。圆盘表面设置一层耐火砖,电石锅放在耐火砖上,起到较好的隔热作用。圆盘共分为5瓣,瓣与瓣之间通过高强螺栓把接在一起。每个圆盘分瓣由钢板焊接而成,内部设置有腹板以保证圆盘强度和刚度,

2.3传动装置

传动装置主要是为圆盘转动提供动力来源,由传动装置底座、电机底座、电机、随动水平轮组成。传动装置共有2套,分别布置在两个烧穿平台之间,圆盘外侧,一用一备。

由于圆盘的制造和装配的误差、间歇运动冲击、热变形,使得圆盘会发生径向窜动,为保证销齿的啮合,设置了具有随动功能的传动装置

驱动电机、驱动齿轮安装在减速机上,减速机和随动水平轮均与可随动的减速机座固定,减速机座与随动传动装置底座通过竖直方向的销轴连接。两个随动水平轮与圆盘上的环板接触,保证传动装置随圆盘径向移动时,自动保持正常啮合状态。

为提高驱动的可靠性,设置了“一用一备”两套传动装置。由于减速机速比很大,处于备用状态的随动传动装置会影响圆盘的驱动,因此应拆下处于备用状态的随动传动装置的随动水平轮,并使其驱动齿轮脱离销齿。

2.4支承轮

支承轮由轮子、轴承座、支承座、底座组成。主要用来支承圆盘、电石锅、电石的重量。支承轮共有6套,环形均布布置在圆盘轨道下平面。

支承轮单侧轮缘,由于踏面有2.877°圆锥面,圆盘底部的轨道踏面水平,支撑座与水平面有2.877°斜度,以保证支承轮与圆盘轨道形成面接触滚动摩擦,同时通过底座斜面保证与土建固定连接,车轮两侧安装对称轴承箱,轴承箱固定到底座上。

3结构受力分析及强度校核

3.1圆盘受力分析及强度校核

圆盘上表面温度180℃,下表面60℃。假设圆盘上45个电石锅中30个电石锅装满电石,集中分布于倾覆边右侧,其中每个电石锅重1.35t,电石锅中电石重0.6t。最大vonMises应力192.329MPa,强度满足要求。

3.2支承轮受力分析及强度校核

(1)许用轮压

选取起重机车轮[1],直径630mm,宽度210mm。单侧轮缘,车轮材料为65Mn,抗拉强度为735MPa;轨道踏面宽度为104mm,材料为Q345B,抗拉强度为470MPa,圆盘转速为0.29r/min,允许轮压为:

式中:PL——正常工作起重机车轮或滚轮的许用轮压,N;

k——车轮或滚轮的许用臂压,N/mm2,钢制车轮或滚轮为5.6[2];

D——车轮或滚轮的踏面直径,mm;

L——车轮或滚轮与轨道承压面的有效接触宽度,mm;

C——计算系数:

进行车轮或滚轮踏面疲劳校验时,C=C1C2;

进行车轮或滚轮强度校核时,C=Cmax;

C1——转速系数,取为1.16[2];

C2——车轮所在机构的工作级别系数,取为1.25[2];

(2)等效工作轮压计算

由于系统在厂房内工作,无风载,,按3点支撑校核轮压,等效轮压为:

式中:——电石搬运系统空载时确定的所验算车轮的最小轮压,N;

——电石搬运系统空载时确定的所验算车轮的最小轮压,N;

根据以上计算,,因此,支承轮的疲劳强度满足要求。

参照GB/T3811-2008起重机设计规范,车轮的静强度为:

式中:——最大轮压,N;

根据计算,1.9kDl=71t,最大轮压为50t,显然支承轮满足静强度要求。

3.3支承轮座受力分析及强度校核

支承轮所受的最大支反力为490.5kN,由于支承轮轴有2.877°倾角,因此在支承轮座还要施加24.6kN的水平力,方向沿轮轴向。最大vonMises应力22.125MPa,强度满足要求。

3.4水平轮座强度校核

水平轮受力较为特殊,它既对圆盘的转动起到导向作用,又能防止圆盘在转动过程中发生径向窜动。考虑到支承轮安装平面可能存在的倾斜,因此,对水平轮的作用力即包括圆盘重力因安装偏斜引起的水平力,也包括阻止径向窜动的力,最不利情况是两个力同向作用。最大vonMises应力188.9MPa,强度满足要求。

4结论

综上所述,电石炉圆环输送系统能够适应低速、重载、高温、粉尘的环境,完全可以替代现有的传统输送系统,而且此系统更加安全、可靠。目前此系统已经通过冷试试验,完全能够满足要求。

参考文献:

[1]《起重机设计手册》编写组.起重机设计手册[M].北京:机械工业出版社,1980.

[2]起重机设计规范编写组.起重机设计规范(GB/T3811-2008)[M].北京:中国标准出版社.

[3]成大先.机械设计手册[S].北京:化学工业出版社,2007.

[4]熊谟远.电石生产及其深加工产品.化学工业出版社,2001年.

作者简介:

第一作者姓名:张森,性别:男,民族:汉,籍贯:黑龙江省克东县,出生年月日:1984年10月22日

第二作者姓名:崔兰,性别:女,民族:汉,籍贯:辽宁省盖州市,出生年月日:1985年09月17日

研究方向:冶金工程机械设计