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1、密闭电石炉环行加料机结构分析计算密闭电石炉环行加料机结构分析计算2010 年第 3 期总第 27 期重工与起重技术HEAVYINDUSTRIALH0ISnNGMACHINERYNO.32010SerialNo_27密闭电石炉环行加料机结构分析计算大连重工?起重集团有限公司设计研究院李晓桐摘要:阐述了密闭电石炉环行加料机装置的结构特点,重点对其主要工作参数进行了力学计算,并对气动机构进行了优化设计,使环形加料机部件选型更加合理,运行可靠稳定.关键词:密闭电石炉;环行加料机,参数计算;优化设计1 引言电石炉是生产电石的一种冶炼设备,通常采用埋弧方式,其特点为用碳质(或镁质)耐火材料作炉衬,使用自焙
2、电极,电极插入炉料里实行埋弧操作,陆续加料,间歇式出炉(出渣),连续式作业.电石炉工作流程如图 1 所示.净 1 匕玲亩 7图 1 电石炉工作流程1.石灰焦炭来自配料站 2.炉顶加料胶带输送机3.环形加料机 4.电极糊,电极壳 5.电极柱 6.炉顶料仓 7.电石炉8.净炉气烟道 9.出炉烟罩及烟道 10.出炉挡屏 11.荒炉气烟囱12.厂房排烟烟囱 13.烧穿装置及悬挂轨道 14.炉底风冷装置15.出炉烟气除尘系统 16.出炉排烟机 17.炉前排烟烟囱密闭电石炉是指电石生产的电化学反应在密闭的容器中进行.由于炉内隔绝了空气,其反应生成的 CO 气体不会在料面上发生燃烧反应,故此炉型较以往电炉在
3、操作环境,设备使用寿命及自动化程度等方面显示出很大优越性.环形加料机是密闭电石炉生产中的一个重要一6 一组成部分,其作用主要是为缺料料仓及时准确地加料,使上料系统的间歇上料和电石炉的连续生产达到协调,并实时保证对有毒炉气 C0 的料封.近年来,随着国内对电石需求的不断扩大,电石工业迅猛发展.电石炉呈密闭式,大型化及自动化发展趋势.而环形加料机装置其自身结构特点与功能又成为实现这一发展方向的重要保证.本文旨在通过密闭电石炉环形加料机装置结构特点,对主要工作参数进行力学计算,对刮料机构进行优化设计.2 环行加料机结构特征及工作原理环行加料机由机架,密封罩,传动装置,刮料装置及气动系统组成,如图 2
4、 所示.图 2 环形加料机1.机架 2.刮料装置 3.密封罩 4.传动装置 5.气动系统环形加料机各主要组成装置功能见表 1.2.1 结构特征环形加料机具有如下特征:加料及时,准确,安全性能大大提高;密封性好,故障率低,易于实现自动化上料,提高了矿热炉的开动率,具有环保,节能及降耗的多重功效;有利于提高电石炉生产的整体技术水平.重工与起重技术HEAVYINDUSTRIALH0ISTINGMACHINERY表 1 环形加料机主要组成装置功能序号名称功能描述1 机架支撑密封罩及框架2 密封罩封闭加料,起防尘作用3 传动装置提供料盘旋转动力4 刮料装置将炉料刮人料仓5 气动系统推动刮料装置伸出与缩回
5、2.2 工作原理工作原理大致为:冶炼过程中,高温炉料不断在炉膛内反应产出电石,当炉顶料仓上的料位仪发出求料信号时,通过气路阀站为系统内的气缸提供动力源,从而推动刮料装置伸到指定料仓顶部进行加料.当完成该批次加料,警报消除后,将气缸收回.3 环形加料机重要装置参数分析计算下面以我公司为某厂设计的 40.5MVA 密闭电石炉环形加料机为例,对其传动装置重要部件的参数选择进行分析计算.3.1 传动装置电机选型3.1.1 输出力矩传动装置承载的重量主要由设备自身重量和物料重量两部分组成.自身重量即为机架重量:ITI=13.018t;物料重量受皮带运输能力,上料速度,环形加料机运行速度及配料比调整等多方
6、面影响,可近似等于单个料仓上料位仪加满料时的重量:1m2=1+7r:2.14t(1)J式中:r料仓半径,m,广料仓圆柱段高度,m;厂料仓圆锥段高度,m;料比重,按 lg/cm.考虑;(注:物料安息角取 38.)传动装置承载总重为:m=m1+ma=13.018+2.1415.2t(2)设计选用三点支撑,则每个输出轴上承受的载荷:m67.1kN式中 0一冲击载荷系数,k=1.35.传动装置输出轴处的转矩:-F?r=2013N?in(4)式中:一轨道与传动轮之间的摩擦系数,=0.15;卜一传动轮半径,Ill.3.1.2 减速比受炉型影响,环形加料机运输能力约为 120m3/h,轨道处圆周线速度约为
7、0.5rids,据此得:n/(订?D):O.5/(3.14x0.4)=23.9r/min(5)式中:输出轴转速,r/minl一线速度,m/sl一传动轮直径,m;选用减速机的输入转速 no=1500r/min,则减速比:=no/n=1500/23.9=62.8对照减速机生产系列,选用减速比为 71,一级.3.1.3 电机功率n/(9550?i=4.8kW(6)式中:尸 l 广电机功率,kW,卵一传动效率.考虑设备工作环境及可靠性要求,选用单级传动效率可达 90%以上的摆线针轮减速机作为其驱动装置.参照前述分析计算结果及该设备生产系列,最终选用环形加料机电机功率为 5.5kW.3.2 轴承选型计算
8、现场反馈,部分输出轴上配套的轴承发生断裂,致使环形加料机无法正常运转,给生产带来很大影响,现对其进行重新选型计算.由 3.1.1 得出,输出轴上承受的最大载荷:F=67.lkN对轴进行危险截面测算,如图 3 所示.受力平衡:=n弯曲力矩平衡:?三=一?厶式中:RA 点承受的载荷,kN;B 点承受的载荷,kN;受力点 F 到轴承 2 支撑点 B 力臂,m;厂受力点 A 到轴承 2 支撑点 B 力臂,m.计算得出:105.2kNFB=38.1kN一7 一重工与起重技术rIDUSTRIALHOISTINGMACHINERY依据轴承选型计算公式:c:.P式中:C 基本额定动负荷计算值;当量动负荷;一寿
9、命系数;广力矩负荷系数;一冲击负荷系数;一速度系数;温度系数;一轴承尺寸及性能表中所列径向基本额定动负荷.根据工况条件选取:=2.30,A=I.5,=1.2,工=1.226,f=l.实际承重计算取 FA=P,则计算得出:C=355.6kN查表选取对应轴承型号为 22224CC/W33.Q轴承 1 支撑F轴承 2 支撑点 rB220(力臂 LA)345(力臂 L)IAB4 环形加料机气动机构优化设计图 3 输出轴力学分析经现场实际运行反馈,环形加料机气动装置三联杆机构问题较大,经常折断或形成铰接死点,致使接近开关与挡铁的感应距离难以保证,从而影响到中控制室无法正确判断刮板是否已经伸出或收回.另外
10、,气缸设于密封罩内侧不易检修,胶管卡箍亦有崩开现象;由于密闭电石炉环形加料机内部常伴随产生有毒可燃性气体 CO,在检修三联杆,气缸或刮板拉紧装置时同样存在着严重的安全隐患,原结构型式如图 4 所示.现对原环形加料机气动结构进行优化如下:将气缸布置到密封罩外侧;取消原整套三联杆装置,在一8 一气缸上增加磁性开关装置,用以为中控制室反馈信号,在气缸活塞杆与密封罩之间设置防尘罩用以密封,如图 5 所示.对比分析优化设计前后气动装置两种结构特点不难看出,改造后的气动机构设计更加合理,且易于操作,检修方便安全.实践证明,故障率也大大降低,从而实现并保障了设备的连续运行.5 结束语通过对环形加料机重要装置
11、参数的分析计算,对问题部件结构的优化设计,使环形加料机部件选型更加合理,运行可靠稳定,资源利用率高且节能环保.提高了密闭电石炉整体装备水平和能源利用效“,.重工与起重技术HEAVYINDUSnUALH0ISNGMACHINERY图 4 原气动机构1.气缸 2.三联杆机构 3.刮板率,促进了电石行业综合效益与节能减排潜力的提升.以某厂 2x40.5MVA 密闭电石炉为例,投产一年多来,运行状况良好,取得了显着的经济效益,受到用户好评.图 5 改进后气动机构1.刮板 2.气缸参考文献11 熊谟远.电石生产及其深加工产品.化学工业出版社,20012熊谟远,岳宏亮.电石生产加工与产品利用及污染防治整改新技术新工艺实用手册.化学工业出版社,20053机械设计手册.化学工业出版社,2004(接第 24图 6 起重机大车状态足.如无线网络速率相对较慢,价格较高,因而它主要参考文献面向有特定需求的工业用户.目前,工业无线局域网1】金纯,陈林星,杨吉云.IEEE802.11 无线局域网.北京:电子(WLAN)还不能完全脱离有线网络(LAN),还只是工工业出版社,2004业有线网络的补充,而不是替换.但近年来,随着适用【2远望图书部.无线局域网点通.北京:人民交通出版社,于无线局域网产品的价格正逐渐下降,相应软硬件也逐渐完善成熟,无线网络系统在工业中的应用前景将十分广阔.一9 一
