多功能天车打壳机的工作原理及常见故障分析

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1、多功能天车打壳机的工作原理及常见故障分析摘 要：为了降低电解多功能天车打壳机头的故障率，全面了解造成打壳机故障的原因，通过对多功能天车打壳机头的振动原理进行了阐述，并 对其常见的几种故障 进行了分析，有效的提升 维修质量，从而降低对电解生产的延误。关键词： 打壳机头； 振动原理； 故障分析；引言电解多功能天车（PTM）是大型预培电解槽专用的关键工艺加工作业设备，其用于铝电解生产的换极、出铝、抬母线、打壳、添加氧化 铝、覆盖阳极及厂房内 设备检修、安装的物品吊运等工作。在 电解铝生产中，自焙电解槽中电解质 的表面会凝固一层妨碍下料和熄 灭阳极效应的硬壳，必 须定时将其打掉，才能保持生产的正常进行

2、。多功能天 车打壳机被运用于此，完成电解换极作业时的壳面打洞作业，打壳机头是其中的一个关键部件，其使用 频率高， 维护保养难以跟上，使得故障率较高。而在实际工作中，许多维修工对其振动原理不甚了解，不能很好的 对故障原因 进行判断， 这既延误生产的正常进行又加大备件的消耗。本文通过对打壳机 头的振动原理进行阐述，并 对 其常见的几种故障进行分析，以促进维修工作质量的提高。1 打壳机结构特点及工作参数分析1.1 结 构 特 点如 图 1 所 示 ，四 连 杆 式 打 壳 装 置 包 括 固 定 机 架图 1 四 连 杆 打 壳 示 意 图1、倾 斜 液 压 缸 2、上 连 杆 3、下 连 杆 4、

3、打 壳 机 5、打 壳 机 头四 连 杆 打 壳 机 构 的 固 定 机 架 安 装 在 工 具 小 车 的 回 转 装 置 上 ，活 动 框 架 设 置 在 固 定 机 架 上 ，连 接 架 的 上 端 通 过 螺 栓 与 活 动 框 架 下 端 相 连 接 ，连 接 架 的 下 端 通 过 销 轴 与 上 、下 连 杆 的 后 端 相连 接 ，上 、下 连 杆 的 前 端 与 打 壳 机 相 连 接 ，连 接 架 上 设 置 有 升 降 液 压 缸 和 倾 斜 液 压 缸 ，升 降 液压 缸 通 过 缸 筒 轴 与 固 定 机 架 相 连 接 ，倾 斜 液 压 缸 的 活 塞 杆 通 过

4、销 轴 与 下 连 杆 相 连 接 。固 定 机 架在 升 降 液 压 缸 与 倾 斜 液 压 缸 之 间 ，使 打 壳 机 构 整 体 重 心 位 于 固 定 机 架 中 心 ; 连 接 架 的 下 端 连接 上 、下 连 杆 的 2 个 销 轴 均 位 于 固 定 机 架 下 方 。1.2 工 作 参 数 分 析四 连 杆 打 壳 机 工 作 特 点 ，打 壳 机 头 高 频 打 击 ，每 分 钟 打 击 铝 硬 壳 1 200 次 ，即 打 击 频 率 为 20 Hz;打 击 功 率 为 110 J，打 击 行 程 26 mm，打 击 气 压 为 0. 4 0. 8 MPa。据 此 分

5、析 ，打 壳 机 的 工 作力 并 不 是 很 大 ，静 力 不 足 于 把 四 连 杆 机 构 、打 壳 机 构 及 固 定 架 座 等 损 坏 。1.3 打 壳 机 头 简 介打 壳 机 头 主 要 由 配 气 机 构 、气 缸 、活 塞 及 缓 冲 块 、锤 头 等 组 成 。配 气 机 构 由 上 盖 、阀 体 、阀片 及 挡 板 组 成 。1.4 打 壳 机 振 动 原 理打 壳 机 头 的 振 动 主 要 是 利 用 其 配 气 机 构 对 压 缩 空 气 流 向 的 改 变 使 得 活 塞 上 下 高 速 往 复 运动 形 成 的 。配 气 机 构 工 作 的 好 坏 ，直 接

6、影 响 打 壳 机 头 振 动 的 好 坏 。先 就 配 气 机 构 如 何 工 作 进 行介 绍 。图 1为 打 壳 机 头 结 构 示 意 图 ，图 中 虚 线 为 活 塞 上 升 位 置 。打 壳 机 头 开 始 工 作 时 ，压 缩 空 气从 上 盖 1的 进 风 口 a进 入 上 盖 内 ，这 时 阀 片 3（振 动 片 ）因 重 力 作 用 落 在 挡 板 的 气 缸 上 腔 进 风 口 b上 ，靠 平 面 密 封 将 其 关 闭 。压 缩 空 气 经 上 盖 小 孔 e通 过 挡 板 进 入 气 缸 f孔 ，f孔 直 通 气 缸 下 缸 ，此时 气 缸 下 腔 由 活 塞 、中

7、间 套 、缓 冲 块 形 成 一 个 密 闭 区 间 。孔 d被 活 塞 挡 住 ，气 缸 上 腔 通 过 孔 c排空 。1-上 盖 2-阀 体 3-阀 片 4-挡 板 5-汽 缸 6-活 塞 7-缓 冲 块 8-中 间 套 9-锤 头 图 2 打 壳 机 头 结 构 示意 图活 塞 在 压 缩 空 气 的 推 动 下 向 上 运 动 ，当 活 塞 上 升 至 c孔 位 置 时 ，上 腔 形 成 密 闭 空 间 ，随 着 活塞 继 续 上 升 ，上 腔 内 气 压 不 断 上 升 。当 活 塞 通 过 d孔 时 ，从 e孔 进 入 下 腔 的 压 缩 空 气 通 过 d孔 一部 分 向 上 排

8、 空 ，一 部 分 向 下 吹 向 缓 冲 块 、锤 头 ，防 止 料 灰 进 入 气 缸 。这 时 阀 片 3在 上 腔 压 力 作 用下 向 上 运 动 ，打 开 b孔 ，关 闭 e孔 ，于 是 压 缩 空 气 进 入 气 缸 上 腔 ，活 塞 向 下 运 动 。当 活 塞 通 过 c孔时 ，上 腔 排 空 ，活 塞 在 惯 性 作 用 下 高 速 冲 击 缓 冲 块 ，缓 冲 块 再 将 冲 击 功 传 递 给 锤 头 ，作 用 在 壳面 上 。同 时 阀 片 在 下 腔 气 流 及 重 力 作 用 下 向 下 运 动 ，关 闭 b孔 ，开 启 e孔 。压 缩 空 气 从 e孔 进 入

9、气缸 下 腔 ，活 塞 新 一 轮 往 复 运 动 开 始 。当 压 缩 空 气 不 断 从 a孔 进 入 打 壳 机 头 中 时 ，活 塞 在 气 缸 中不 断 上 下 往 复 运 动 ，冲 击 缓 冲 块 ，于 是 便 形 成 了 振 动 。这 就 是 打 壳 机 头 的 振 动 原 理 。2 常见故障分析2.1 打 壳 机 四 连 杆 断 裂 变 形打 壳 机 裂 纹 主 要 出 在 四 连 杆 的 上 连 杆 拐 弯 处 ，裂 纹 使 马 蹄 螺 丝 、打 壳 升 降 液 压 缸 、机 头 座子 及 固 定 架 等 受 到 破 坏 ，打 壳 机 震 动 缸 伸 缩 间 距 过 小 ，不

10、 能 完 成 震 动 作 业 ，打 壳 机 是 在 高 频 下工 作 ，打 击 力 并 不 大 。根 据 四 连 杆 机 构 销 轴 铰 链 联 接 的 特 点 ，可 能 是 由 于 高 频 下 共 振 导 致 零 部件 损 坏 。根 据 四 连 杆 的 工 作 特 点 及 倾 斜 液 压 缸 的 工 作 范 围 ，在 四 连 杆 拐 弯 处 附 近 设 置 一 加 强 筋板 ，以 提 高 拐 弯 处 的 水 平 弯 折 共 振 频 率 ，方 案 如 图 5 所 示 。加 强 筋 板 的 实 际 形 状 根 据 四 连 杆 振形 特 点 及 倾 斜 液 压 缸 工 作 空 间 设 计 ，焊 接

11、 在 连 杆 厚 度 的 中 心 位 置 ，加 强 筋 板 的 厚 度 由 实 际 工 作情 况 及 分 析 所 决 定 ，厚 度 为 12 mm。2.2 打 壳 机 头 不 振 动根 据 打 壳 机 头 机 构 及 振 动 原 理 分 析 ，配 气 机 构 故 障 最 有 可 能 造 成 打 壳 机 头 不 振 动 ，尤 其是 阀 片 由 于 其 在 压 缩 气 的 作 用 下 长 期 高 频 振 动 ，难 免 会 因 材 料 及 制 造 原 因 产 生 破 损 ，不 能 正 常工 作 。在 实 际 维 修 中 ，也 经 常 发 现 阀 片 碎 裂 现 象 。另 外 ，挡 板 承 受 着 阀

12、 片 高 频 冲 击 ，也 常 因 材 料 、强 度 问 题 产 生 磨 损 ，使 得 阀 片 无 法 关 闭 b孔 ，造 成 不 能 振 动 。这 时 需 要 对 损 坏 零 件 进 行 更 换 。第三 ，由 于 打 壳 机 头 上 盖 、挡 板 及 气 缸 导 向 套 之 间 靠 两 根 螺 杆 压 紧 密 封 ，如 果 螺 杆 松 动 或 者 配 合面 中 夹 有 杂 物 使 得 各 零 部 件 密 封 不 正 常 ，压 缩 空 气 从 配 合 缝 隙 中 逸 出 ，也 会 造 成 不 能 振 动 。检查 时 应 将 手 置 于 上 盖 、挡 板 、气 缸 配 合 面 处 感 应 是 否

13、 有 泄 漏 ，若 有 则 检 查 螺 杆 是 否 松 动 ，或 者打 开 上 盖 ，清 除 异 物 。第 四 ，在 现 场 中 ，由 于 环 境 原 因 ，难 免 会 有 灰 尘 、异 物 进 入 打 壳 机 头 。如果 灰 尘 或 异 物 堵 住 小 孔 造 成 下 腔 进 气 不 畅 ，也 会 产 生 振 动 故 障 ，这 时 必 须 对 各 通 气 孔 进 行 清 理 。第 五 ，在 实 际 工 作 中 ，打 壳 机 头 使 用 频 繁 而 且 高 温 作 业 ，所 以 难 以 保 证 对 其 及 时 润 滑 ，加 上 灰尘 侵 入 ，有 可 能 造 成 活 塞 卡 死 ，此 时 应

14、打 开 气 缸 对 其 清 洗 ，同 时 检 查 气 缸 内 壁 是 否 有 划 痕 ，严重 的 应 更 换 气 缸 。2.3 振 动 时 断 时 续这 种 故 障 主 要 表 现 为 打 壳 头 时 而 振 动 完 好 ，时 而 不 能 振 动 。因 此 ，分 析 其 主 要 问 题 出 现 在配 气 机 构 上 。在 日 常 维 修 中 发 现 挡 板 挡 板 孔 周 围 压 痕 不 均 匀 ，这 说 明 阀 片 不 能 正 常 地 均 匀 地 压在 孔 上 将 孔 关 闭 。由 于 阀 片 同 挡 板 上 b孔 相 对 位 置 发 生 变 化 ，使 得 阀 片 时 而 对 b孔 关 闭

15、正 常 ，时而 不 能 正 常 关 闭 ，造 成 振 动 时 断 时 续 。要 排 除 这 种 故 障 ，必 须 弄 清 楚 阀 片 位 置 发 生 移 动 的 原 因 。在 打 壳 机 头 结 构 中 ，上 盖 、挡 板 及 气 缸 之 间 靠 短 销 定 位 ，阀 片 由 阀 体 定 位 ，阀 体 镶 嵌 在 上 盖 中 ，因 此 ，阀 片 的 位 置 是 由 上 盖 确 定 的 。当 上 盖 与 挡 板 之 间 相 对 位 置 发 生 改 变 时 ，阀 片 与 b孔 相 对位 置 必 然 改 变 。所 以 ，应 检 查 定 位 短 销 是 否 磨 损 严 重 ，若 磨 损 严 重 则 对

16、 其 进 行 更 换 。此 外 ，在 实际 工 作 中 由 于 阀 片 与 挡 板 接 触 面 较 小 ，为 b孔 周 围 2mm宽 的 圆 环 。在 阀 片 打 击 下 ，b孔 边 缘 常 会打 下 一 凹 槽 ，使 得 阀 片 不 能 正 常 关 闭 b孔 。因 此 考 虑 对 挡 板 b孔 的 原 有 设 计 进 行 一 些 改 进 ，例 如将 b孔 内 径 由 原 来 49.5缩 小 到 45，这 样 既 加 大 阀 片 与 挡 板 的 接 触 面 积 ，减 少 对 挡 板 表 面 的冲 击 压 强 ，又 能 补 偿 定 位 短 销 磨 损 造 成 的 阀 片 偏 移 ，同 时 又 不 影 响 气 缸 上 腔 进 气 。保 证 了 打 壳机 头 在 不 利 情 况 下 的 正 常 工 作 。2.4 振 动 无 力在 实 际 工 作 中 ，还 会 出 现 另 外 一 种 情 况 ：打 壳 时 振 动 正 常 ，却 不 能 正 常 打 下 壳 面 ，即 振 动无 力 。对 于 这 种 情 况 应 首 先