刘军正

(锦州新华龙钼业股份有限公司, 辽宁 锦州 121000)

0 引 言

炉外法冶炼时冶炼炉移动，收尘罩不动，这两者之间必须预留一定量的缝隙，为减少漏风，在缝隙处设置烟帽。炉外法冶炼一般有多个冶炼炉壳，炉壳沿着固定的轨道运行，烟帽只有一个，冶炼前把烟帽放在第一个炉壳上，第二个炉壳在冶炼间门口等待，当第一炉冶炼完毕从冶炼间移出后，用吊车把烟帽从第一个炉壳上吊下来，通过吊车吊运，把烟帽挪到第二个炉壳上，第二个炉壳进入冶炼间，等冶炼完毕第二个炉壳移出冶炼间后，用吊车把烟帽吊走，放到在冶炼间门口等待的第三个炉壳上，如此反复。从上一个炉壳顶端把烟帽吊走，到放到下一个炉壳上，要经历把天车开到炉壳上方，工人通过炉壳侧面的梯子爬到炉壳上，挂4个吊钩，起吊，天车绕过冶炼间，挪到下一个炉壳上方，工人通过炉壳侧面梯子爬到炉壳上，依次摘下4个吊钩。整个过程用时大约10 min，用时较长。

1 改进思路及要求

不用天车吊装烟罩，烟罩在冶炼间内只做上下移动，为保证平稳运行要求上升及下落速度小于0.4 m/min。某厂已知烟帽及槽钢架自重3.8 t，要求所用机构或设备故障率低，耐300 ℃以上高温，耐粉尘。

初选方案3个：(1)液压升降。(2)气动升降。(3)用卷扬做动力升降。方案(1)可以满足烟帽重量要求，也可以满足升降速度要求，因液压系统最高工作温度最好不要超过+65 ℃，油管、液压缸等无法满足现场高温要求。方案(2)空气的压缩性大，气动系统的稳定性差，效率低；输出功率小[5]；如满足重量要求，气缸做得非常大，速度不可精确控制，气管、气缸等现场无法满足现场高温及粉尘要求;方案(3)通过减速机减速可以满足速度要求，通过计算电机功率及转速可满足起重量要求，通过在高温区用链条，其他区域用钢丝绳可满足高温及粉尘要求。通过比较选择方案(3)。

2 钢丝绳及链条布置

现场条件如图1，冶炼烟帽中心线上部为冶炼间，不能通过中心点上部吊装，只能四角吊装。四角吊装后在烟帽中心点上方不能汇集。利用钢丝绳在滑轮处折弯的原理可解决此问题。

图1 冶炼间示意图1-收尘罩 ；2-架子 ；3-烟帽

2.1 总体思路

4根链条各吊装外框的一个角，链条长度一致，连接到动滑轮上，钢丝绳一头固定，一头穿过动滑轮，通过一个定滑轮改变方向，再通过第二个定滑轮改变方向，把两侧的钢丝绳汇集在一起，钢丝绳通过地面换向辊与地面卷扬机连接。

2.2 绕链及绕绳方法(图2)

(1)拿2根φ14 mm链条，分别一头固定在烟帽槽钢架上，一头固定在动滑轮的固定端上，对面两根铁链照此方案固定。

(2)拿1根φ12.5 mm钢丝绳，一头固定在顶端固定架上，另一头先绕过动滑轮，再绕过定滑轮1，定滑轮2，绳头垂下。

(3)对面同长度钢丝绳按图2缠绕，绳头垂下。

(4)拿1根φ18.5 mm钢丝绳，一头与步骤2、步骤3垂下的2根钢丝绳固定，另一头先绕过换向辊，再缠绕固定在卷扬机上。

现场效果如图3。

图2 绕链及绕绳方法

图3 现场效果图

3 传动系统选择及计算

3.1 卷扬选择

为降低成本，选用标准卷扬机。由于烟帽及吊装架的总重量小于4 t，即卷扬拉力最小为4 t，由于现场绕绳时采用1对动滑轮，卷扬拉力减少一半，选用JM2卷扬机。JM2卷扬机自带减速机速比为1∶54.9，卷筒直径φ219 mm。

标准JM2卷扬机提升速度为16 m/min，速度太快。把标准卷扬机电机卸掉更换为摆线针轮减速机。选用减速机的速比27 r/min,功率2.2 kW，型号BWD3-27-2.2。

已知电机转速1 430 r/min，卷筒实际转速1 430/27/54.9=0.965 r/min，卷扬提升速度为：0.965×3.14×0.219=0.664 m/min。

由于冶炼烟罩上设置动滑轮，实际烟帽起升速度0.664 /2=0.332 m/min。

0.332 m/min<0.4 m/min

速度满足要求。

3.2 吊装链条选择

现场如图4。

图4 侧面受力图

链条夹角78.9度。

选择φ14 mm链条,查表可知试验负荷150 000 N，安全系数K=150 000/12 305.7=12.2。

可以满足需要。

链条重量忽略不计。

F3=G/2=38 000/2=19 000 N

F5=F4=F3/2=9 500 N

3.3 分钢丝绳选择

现场如图5。

图5 正面受力图

可知每根钢丝绳拉力F6=F7=F5=9 500 N

选6×19φ12.5 mm查表可知钢丝绳破断拉力总和大于80 100 N。

安全系数K=80 100/9 500=8.43

可以满足需要。

3.4 卷扬钢丝绳选择

F6、F7钢丝绳夹角3.9度。

F8=2×F6×cos 3.9/2=2×9 500 cos 3.9/2=18 989 N

选择6×19φ18.5 mm查表可知钢丝绳破断拉力总和大于180 000 N。

安全系数K=180 000/18 989=9.48

可以满足需要。

3.5 卷扬机校核

卷扬实际拉力

m=Fh

式中：m—力矩，Nm； Np—功率，kW；n—转速，r/min； F—力 ， N；h—力臂， m。

(1)改造后卷扬机最大拉力196 937 N，卷筒上钢丝绳实际拉力F8=18 989 N。

196 937 N>18 989 N

可见把标准卷扬机电机更换为摆线针轮减速机后拉力可满足需要。

(2)卷筒上钢丝绳实际拉力F8=18 989 N,卷扬机原始额定拉力20 000 N。

20 000 N>18 989 N

卷扬机额定拉力大于实际钢丝绳拉力，2 t标准卷扬机结构及制动满足需要。

3.6 限 位

为保证安全，在架子下侧焊接托角，防止抱闸失灵或出现其他意外时，烟罩脱落砸到人或设备。托角如图6。

图6 限位安装示意图

4 结束语

某厂每天冶炼20炉，原来挪烟罩时间20炉×10 min=200 min。采用此方案后每次升降仅需要2 min，20炉×2 min=40 min，200-40=160 min，每天节约时间2.6 h，劳动效率大幅提高。

此方案通过钢丝绳可在任意平面内卷绕的原理，通过动滑轮与定滑轮组合，通过对标准卷扬机的改造，达到烟帽的提升效果，降低挪烟罩时间，大幅提高劳动效率。

参考文献

[1] 机械设计手册联合编写组.机械设计手册[M]. 北京：化学工业出版社,1987:1314.

[2] 机械设计手册联合编写组.机械设计手册[M]. 北京：化学工业出版社, 1987:1375.

[3] 范钦珊.工程力学[M].北京：中央广播电视大学出版社,1991:22.

[4] 辛一行.现代机械设备设计手册[M]北京：机械工业出版社,1996：3.

[5] 袁子荣.液气压传动与控制[M].重庆：重庆大学出版社,2002:4.