鋅合金用攪拌機的改進

蔡啟春

(韶關冶煉廠,廣東韶關 512024)

鋅合金用攪拌機的改進

蔡啟春

(韶關冶煉廠,廣東韶關 512024)

文章針對鋅合金生產用攪拌機存在一些問題進行了分析,并提出了改進意見,改進后的攪拌機有效地減少了維修時間,提高了生產效率,節(jié)約了生產成本。

攪拌;擺線針輪減速機;變頻器

韶關冶煉廠年產鋅合金產品近5萬t。鋅合金生產是基于鋅與一定量的鋁、鉛、銻或銅金屬在液態(tài)或固態(tài)都能完全互溶,根據工藝要求,在純鋅中加鋁、鉛、銻或銅等并在一定溫度下攪拌均勻后,按不同的物理規(guī)格澆鑄而制得。

攪拌機是合金生產線的主要設備之一,合金各種成分通過攪拌機充分攪拌,使比重不同的合金各成分互溶,保證鋅合金產品的成分均勻性。攪拌機主要由電機、擺線針輪減速箱、攪拌漿等組成。在工作時,攪拌漿被伸進合金液面中,動力由電機轉給擺線針輪減速機,帶動攪拌漿轉動,從而達到攪拌的目的。攪拌機能否正常運轉直接影響合金的產品質量。原合金攪拌機使用在溫度高達500℃以上的合金爐上,導致其故障率較高。該機需連續(xù)運行4～5 h,部件因溫度高而失效,導致了攪拌機不能正常運行,且擺線針輪減速機機構復雜,維修較為不便,維修時間較長。隨著鋅合金產能的進一步擴大,攪拌機的維修保養(yǎng)問題已經嚴重制約了鋅合金的生產,急需對其進行改造。

1 原合金攪拌機現狀分析

1.1 原合金攪拌機的主要參數

電動機型號:Y132S-4;功率:5.5 kW;轉速: 1 440 r/min;擺線針輪減速機型號:BL Y13-17-5.5;速比:17。

1.2 原合金攪拌機存在的缺陷分析

改造前的合金攪拌機如圖1所示,電動機輸出經由擺線針輪減速機減速,帶動攪拌漿。其存在如下缺陷:

1.擺線針輪減速機結構復雜,在高溫下運轉,輸出軸上的軸承密封圈容易被燒毀,減速箱內的潤滑脂也被熔化,順著輸出軸向外流,在缺少潤滑油的情況下,銷軸和銷套間的摩擦阻力增大,溫度升高,銷軸和銷套易變形,導致銷軸與銷套間無相對運動。

2.軸承在無潤滑油的條件下轉動,保持架與滾動體間的摩擦阻力增大,保持架很容易被損,沒有保持架,相鄰滾動體將直接接觸,且相對摩擦速度是表面速度的兩倍,軸承容易被卡死,導致減速箱不能正常工作。因銷軸與銷套變形發(fā)生故障,則無法修理而報廢;因軸承失效發(fā)生的故障,就要更換軸承。經過高溫后,各螺絲和軸相應地發(fā)生熱變形,不易拆卸。基于以上的原因需要對攪拌機進行改造。

圖1 改造前攪拌機結構圖

2 攪拌機改造思路

針對攪拌機在目前工作和維修中的種種弊端,經過探討與試驗證明:省去減速機構,電機直接由中間軸過渡與攪拌漿聯(lián)接,使用變頻器控制電機轉速。

2.1 改造內容

2.1.1 選擇電機

根據鋅合金攪拌情況分析,可采用與改造前相同電動機:型號:Y132S-4;功率:5.5 kW;轉速: 1 440 r/min。

2.1.2 選用變頻器

根據攪拌時間、攪拌強度等因素選用變頻器型號:FRN7.5G11S-4CXJ,輸出電壓:380～460 V,輸出頻率:0.1～400 Hz。

2.1.3 中間機構設計

改造后攪拌機結構如圖2所示。

圖2 改造后攪拌機結構圖

考慮到拆卸方便,電機輸出軸與中間軸用軸套聯(lián)接(它們之間的配合都是過度配合),中間軸上有雙螺母卡住軸承內圈,軸承座卡軸承外圈,攪拌槳及中間軸的重力靠軸承來支撐。在選擇軸承的時候,通過計算軸向力,最后選7212E。中間軸與攪拌槳用聯(lián)軸器聯(lián)接。

2.2 裝配原理

先把軸承安裝在中間軸上,并用螺母擰緊,再把中間軸放入軸承座內,放好后鎖緊壓蓋,裝入聯(lián)接套,然后固定軸承座在電機架上,最后安裝攪拌漿。經過改進后裝配圖如圖2所示。

2.3 運行原理

根據電機轉速與頻率的公式:

式中n為電機的轉速/r·min-1;f為電源頻率/Hz;p為電機旋轉磁場的極對數。

電機根據攪拌的需要經過變頻調速后,以一定的轉速傳入中間軸,中間軸以同樣的速度傳遞給攪拌槳,其傳動比為:I=1。一般情況下變頻器頻率選擇為5.5 Hz,電機轉速在150 r/min,實際操作可視不同情況適當調整頻率,但不可將電機轉速調得太快,以防鋅液飛濺傷人。

3 試用效果

改造后的兩臺攪拌機裝配好,分別在二系統(tǒng)熱鍍鋅合金爐和壓鑄合金爐上試使用,從使用情況看改造后攪拌機具有以下優(yōu)點:

1.故障率低。從2003年7月至2004年1月,在熱鍍鋅合金爐上使用的攪拌機使用后未出現一次故障;而在壓鑄合金爐上使用的攪拌機,僅出現過一次故障。攪拌機的使用壽命由原先的平均1個月延長到平均6～9個月檢修一次。

2.維修時間大大縮短,提高了生產效率。出現故障的攪拌機故障原因:中間軸上的軸承失效后,中間軸被卡死,電機不能轉動引起跳閘。查明原因后再進行檢修,換中間軸上的軸承,整個檢修過程只花費一個多小時,與原先使用擺線針輪減速機相比維修時間也大大縮短了5～6 h,基本不影響正常生產,有效地提高了生產效率。

3.節(jié)約了生產成本。改造后的攪拌機以現有8臺計算,僅更換減速機一項可節(jié)約生產成本約1.2萬元以上。

在試用過程中,也發(fā)現一些問題:如因減速機重量減輕導致攪拌機運行穩(wěn)定性受到一些影響等,有待在實際應用中加以解決。

4 結束語

改造后的攪拌機經過試用后,,故障率大大降低,保障了正常生產,達到了預期的效果,具有很好的推廣使用價值。因此將所有鋅合金使用的攪拌機都按照上述方法進行了改造,效果顯著。

[1] 成大先.機械設計手冊[M].北京:化學工業(yè)出版社,1993.

[2] 邱懷憲.機械設計[M].北京:高等教育出版社,1997.

Improvement on the Stirrer Used for the Production of Zinc Alloys

CAI Qi-chun
(Shaoguan S melter,Shaoguan512024,China)

This paper covers the analysis on the existing problems of the stirrer used for the production of Zinc alloys and proposes suggestions for improvement.The improved stirrer effectively reduced the maintenance time, improved production efficiency and saved the production cost.

stirring;cycloid pin gear decelerator;frequency converter

TF351.5+2

A

1003-5540(2010)02-0059-03

蔡啟春(1976-),男,工程師,主要從事冶金機械設計與管理工作。

2009-12-25