液壓開口機(jī)的改進(jìn)實(shí)踐

供稿|吳現(xiàn)軍,劉俊鋼/WU Xian-jun, LIU Jun-gang

內(nèi)容導(dǎo)讀

針對(duì)安鋼煉鐵廠6號(hào)、7號(hào)高爐液壓開口機(jī)運(yùn)行中存在的主要問(wèn)題:調(diào)整開口機(jī)鉆孔傾角非常困難、確定好的開口機(jī)鉆孔傾角工作過(guò)程中經(jīng)常發(fā)生變化、傾動(dòng)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的零部件經(jīng)常發(fā)生失效損壞、軌梁及送進(jìn)機(jī)構(gòu)繞轉(zhuǎn)心軸多次發(fā)生斷裂等.通過(guò)分析和研究,分別提出了切合實(shí)際的改造方案,改造后液壓開口機(jī)運(yùn)行狀況良好,節(jié)省了大量備品備件費(fèi)用,保障了高爐正常出鐵.

安鋼煉鐵廠6號(hào)、7號(hào)高爐使用的是 YYZ2010TZ型液壓開口機(jī),它主要由回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)、傾動(dòng)機(jī)構(gòu)、軌梁及送進(jìn)機(jī)構(gòu)、鉆沖機(jī)構(gòu)等四部分組成.當(dāng)需要打開出鐵口時(shí),旋轉(zhuǎn)油馬達(dá)供油,開鐵口機(jī)從非工作位置旋轉(zhuǎn)到開鐵口位置,即軌梁處于主鐵溝正上方時(shí)停止,傾動(dòng)機(jī)構(gòu)動(dòng)作,軌梁繞吊掛心軸擺動(dòng),軌梁端部的錨鉤下降至勾住錨鉤座為止.此時(shí),軌梁尾部的送進(jìn)油馬達(dá)供油,鉆沖小車帶著鉆桿前進(jìn),同時(shí)啟動(dòng)鉆沖小車上的鉆沖油馬達(dá)和沖擊器打開出鐵口.

存在的主要問(wèn)題

◆ 由于工藝等原因,當(dāng)需要傾動(dòng)機(jī)構(gòu)調(diào)整開口機(jī)鉆孔傾角時(shí)非常困難;

◆ 傾動(dòng)機(jī)構(gòu)所確定好的開口機(jī)鉆孔傾角在實(shí)際工作過(guò)程中經(jīng)常發(fā)生變化,造成開口機(jī)鉆沖角度壓不到位,嚴(yán)重影響了正常生產(chǎn);

◆ 傾動(dòng)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的零部件經(jīng)常發(fā)生失效損壞,主要有:傳動(dòng)軸斷、 推桿開裂、平鍵聯(lián)接壓潰、油缸漏油等.圖 1、圖 2 為部分損壞零部件.

軌梁及送進(jìn)機(jī)構(gòu)既要執(zhí)行傾動(dòng)機(jī)構(gòu)對(duì)鉆沖角度的調(diào)整定位,又要保證鉆沖小車沿著軌梁軌道順利前進(jìn)后退.然而,在使用過(guò)程中,軌梁繞轉(zhuǎn)心軸卻多次發(fā)生斷裂,致使軌梁及軌梁上鉆沖小車、鑿巖機(jī)等全部掉下來(lái),有時(shí)還落在了鐵溝里,造成了很大損失,嚴(yán)重阻礙了高爐正常生產(chǎn).

圖 1 損壞的推桿及與推桿相連的平鍵聯(lián)接

圖 2 損壞的花鍵軸套及挑梁軸

傾動(dòng)機(jī)構(gòu)問(wèn)題的原因分析及改進(jìn)

◆ 調(diào)整開口機(jī)鉆孔傾角的機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)就高爐生產(chǎn)工藝和爐前作業(yè)環(huán)境來(lái)說(shuō)很不合理,是靜連接花鍵設(shè)計(jì),其特點(diǎn)是內(nèi)花鍵固定在花鍵軸上,并有一定過(guò)盈,因此調(diào)整開口機(jī)鉆孔傾角時(shí)須拆掉配合較緊的帶內(nèi)花鍵的傳動(dòng)臂重新調(diào)齒,而該機(jī)構(gòu)的位置在開口機(jī)轉(zhuǎn)臂和大梁之間,作業(yè)空間狹小調(diào)整非常困難,為了一次準(zhǔn)確調(diào)好角度,常把開口機(jī)開到鐵溝正上方對(duì)準(zhǔn)爐門進(jìn)行調(diào)整,調(diào)整時(shí)須多工種配合,環(huán)境溫度高作業(yè)難度大;

◆ 傾動(dòng)機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)軸離開口機(jī)大梁心軸距離近,力臂短,比較費(fèi)力;

從動(dòng)力元件油缸到執(zhí)行元件大梁,中間經(jīng)過(guò)五個(gè)運(yùn)動(dòng)副鏈接,而且多為低副,又由于現(xiàn)場(chǎng)工作環(huán)境惡劣,溫度高,粉塵大,爐前工經(jīng)常給鐵溝及泥炮打水的噴濺,致使傾動(dòng)機(jī)構(gòu)機(jī)械效率低,功率損失大,零部件易磨損、變形,薄弱環(huán)節(jié)甚至折斷.變形、磨損的零部件也造成確定好的開口機(jī)鉆孔傾角在實(shí)際工作過(guò)程中發(fā)生變化.

針對(duì)以上兩點(diǎn)原因,在原來(lái)油缸箱體靠近大梁后端小平臺(tái)上,焊一個(gè)倒 L 形懸臂梁,把油缸鉸鏈裝在懸臂梁上,油缸活塞桿直接與開口機(jī)大梁后端鏈接,直接對(duì)大梁進(jìn)行傾動(dòng)作業(yè).既消除了中間多個(gè)低副鏈接的機(jī)械功率損失,又使驅(qū)動(dòng)力臂變長(zhǎng),由原來(lái) 1100 mm 加長(zhǎng)為 1630 mm,油缸工作也更省力.而且,不需要人工進(jìn)行開口機(jī)鉆孔傾角調(diào)整,靠油缸自身行程就能自動(dòng)對(duì)開口機(jī)鉆孔傾角進(jìn)行調(diào)整定位.圖 3 為改造前原理圖:傾動(dòng)油缸 (1) 驅(qū)動(dòng),帶動(dòng)連桿 (2) 擺動(dòng),連桿 (2) 通過(guò)平鍵與花鍵軸 (4) 連接并帶動(dòng)其轉(zhuǎn)動(dòng),花鍵軸 (4) 通過(guò)靜連接花鍵與連桿 (5) 連接并帶動(dòng)其擺動(dòng),連桿 (5) 與挑梁軸 (6) 直接連接并帶動(dòng)其擺動(dòng),最后挑梁軸 (6) 驅(qū)動(dòng)開口機(jī)大梁擺動(dòng)完成傾動(dòng)作業(yè);圖 4 為改造后原理圖:傾動(dòng)油缸 (2) 鉸鏈裝在懸臂梁 (1) 上,傾動(dòng)油缸 (2) 的活塞桿與開口機(jī)大梁鏈接,傾動(dòng)油缸 (2) 伸縮帶動(dòng)開口機(jī)大梁擺動(dòng)完成傾動(dòng)作業(yè).

圖 3 改造前原理圖

圖 4 改造后原理圖

軌梁及送進(jìn)機(jī)構(gòu)問(wèn)題的原因分析及改進(jìn)

開口機(jī)大梁軸是懸臂軸,承受負(fù)荷大,易撓曲,應(yīng)力集中嚴(yán)重,而且在鑿巖機(jī)鉆開鐵口后,為防止鐵水噴到開口機(jī)上造成燒損,大梁旋轉(zhuǎn)后退速度較大,也即大梁后退慣性較大,因此造成了開口機(jī)大梁懸臂軸多次發(fā)生斷裂事故.

針對(duì)以上原因,通過(guò)仔細(xì)分析現(xiàn)場(chǎng)開口機(jī)大梁軸及支座結(jié)構(gòu)、尺寸,在原支座上設(shè)計(jì)加裝了一個(gè)懸臂梁,在懸臂梁外端下方安裝了一個(gè)軸承座,將原開口機(jī)大梁懸臂軸懸在外面一端加長(zhǎng) 100 mm 裝入新安裝軸承座,于是開口機(jī)大梁軸由單點(diǎn)懸臂支撐改成了雙點(diǎn)兩端支撐,強(qiáng)度提高了一倍,也基本消除了應(yīng)力集中.改造前開口機(jī)大梁懸臂軸組件圖 5 與改造后現(xiàn)場(chǎng)使用圖 6 .

圖 5 改造前開口機(jī)大梁懸臂軸組件

圖 6 改造后現(xiàn)場(chǎng)使用圖

改進(jìn)效果

自 2011 年 6 月對(duì) 6 號(hào)、7 號(hào)高爐液壓開口機(jī)進(jìn)行以上改進(jìn)以來(lái),開口機(jī)傾動(dòng)機(jī)構(gòu)運(yùn)行狀況良好,零部件沒(méi)有損壞失效現(xiàn)象,也徹底告別了人工調(diào)整開口機(jī)鉆孔傾角的繁重工作,開口機(jī)軌梁繞轉(zhuǎn)心軸至今也未發(fā)生一起斷裂事故.以上改進(jìn)簡(jiǎn)單易行,節(jié)省了大量備品備件費(fèi)用和檢修時(shí)間,為高爐正常出鐵提供了保障.