李隨軍

（山鋼股份萊蕪分公司煉鐵廠，山東 萊蕪 271104）

摘 要：山鋼新疆有限公司150 m²燒結(jié)機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì)制作擺動(dòng)布料裝置取代原梭式布料器，通過計(jì)算，設(shè)計(jì)確定了曲柄搖桿機(jī)構(gòu)各參數(shù)和減速機(jī)機(jī)型。應(yīng)用表明，布料裝置消除了布料盲區(qū)，使布料更均勻，提升了燒結(jié)礦產(chǎn)量和質(zhì)量，年創(chuàng)經(jīng)濟(jì)效益322.56 萬元。

關(guān) 鍵 詞：燒結(jié)機(jī)；布料裝置；曲柄搖桿；減速機(jī)

1   前言

梭式布料器是燒結(jié)生產(chǎn)布料的傳統(tǒng)設(shè)備，多數(shù)的鋼企的燒結(jié)機(jī)長(zhǎng)期以來均采用梭式布料器與泥輥、多輥布料器相結(jié)合的方式進(jìn)行布料，但在實(shí)際布料過程中，都面臨行業(yè)的共同難題：小礦槽中形成堆尖，大顆粒向堆角滾落，最終導(dǎo)致燒結(jié)臺(tái)車上料層偏析不均，透氣性變差，從而影響了燒結(jié)礦的產(chǎn)量和質(zhì)量^[1]。同時(shí)，傳統(tǒng)布料器故障率較高，亦對(duì)燒結(jié)生產(chǎn)有較大的影響。山鋼新疆有限公司150 m²燒結(jié)機(jī)系統(tǒng)的布料采用SB-1200型梭式布料器，上述問題同樣十分突出。在當(dāng)前鋼鐵企業(yè)所面臨的空前嚴(yán)峻形勢(shì)下，對(duì)現(xiàn)有設(shè)備進(jìn)行改造或采取新的布料方法解決現(xiàn)存問題已是迫在眉睫，為此，對(duì)該布料系統(tǒng)進(jìn)行了改造，取得了較為理想的效果。

2   布料器改造前狀況

原梭式布料器布料過程如圖1所示。

由圖1 可知，梭式布料器在、之間做往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)，物料通過梭式布料器皮帶沿拋物線落入小礦槽內(nèi)、之間區(qū)域，則隨著物料隨小礦槽內(nèi)料堆的升高，、處勢(shì)必形成堆角，且處右側(cè)為布料盲區(qū)，物料在堆角處自由滑落，造成物料偏析，最終導(dǎo)致燒結(jié)臺(tái)車上料層偏析不均，透氣性變差，從而影響了燒結(jié)礦的產(chǎn)量和質(zhì)量。

傳統(tǒng)梭式布料器故障率較高，主要表現(xiàn)在行走機(jī)構(gòu)故障較多。現(xiàn)用梭式布料器的行走機(jī)構(gòu)是由電機(jī)直聯(lián)型的擺線針輪減速機(jī)帶動(dòng)主動(dòng)鏈輪，然后通過鏈條及被動(dòng)鏈輪，帶動(dòng)主動(dòng)車輪軸。該種傳動(dòng)型式存在著以下幾方面的問題：1）由于梭式布料器不到1 min 就要往復(fù)運(yùn)動(dòng)1 次，反復(fù)地起動(dòng)、反轉(zhuǎn)、制動(dòng)，經(jīng)常造成瞬間過載，頻繁的瞬間過載造成鏈輪、鏈條過早損壞，有時(shí)甚至發(fā)生鏈條沖擊破斷。2）現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境較差，限位開關(guān)布置與軌道一側(cè)的地面上，容易失效、碰壞等，同時(shí)在布料時(shí)混合料中高溫、潮濕的氣體大量溢出，使得傳動(dòng)電機(jī)的工作環(huán)境極度惡化，造成傳動(dòng)電機(jī)頻繁損壞。

3   布料系統(tǒng)改造

1）設(shè)計(jì)制作1 套擺動(dòng)布料裝置取代原梭式布料器。該裝置的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)采用四連桿機(jī)構(gòu)中的曲柄搖桿裝置，電機(jī)減速機(jī)驅(qū)動(dòng)，其他依據(jù)現(xiàn)場(chǎng)情況制作安裝。改造后的擺動(dòng)布料裝置見圖2。機(jī)構(gòu)工作原理：連桿機(jī)構(gòu)采用正置曲柄搖桿機(jī)構(gòu)，k=1（k 為速度變化系數(shù)）。機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)圖如圖3所示。

隨著主動(dòng)桿曲柄A 的轉(zhuǎn)動(dòng)，搖桿B 在1、2之間往返擺動(dòng)，當(dāng)處于1、2極限位置時(shí)，其連線通過曲柄A 的軸心。由圖3 可以看出，搖桿B 往返兩行程，曲柄A 相應(yīng)的轉(zhuǎn)角均為180°，無急回特性，保證了漏斗在擺動(dòng)過程中的布料均勻。

2）把上道工序皮帶機(jī)及漏斗進(jìn)行適應(yīng)性改造，皮帶機(jī)加長(zhǎng)，使下料漏斗中心與小礦槽進(jìn)料口中心垂直重合。

3）對(duì)原梭式布料器保留行走機(jī)構(gòu)，置于擺動(dòng)布料裝置另一側(cè)，作為備用驅(qū)動(dòng)裝置。

4）采用行程開關(guān)安裝于擺動(dòng)漏斗兩側(cè)，用以控制設(shè)備的啟停。極限位置延時(shí)根據(jù)實(shí)際情況調(diào)式確定。

4   設(shè)計(jì)計(jì)算及減速機(jī)選型

4.1 曲柄搖桿機(jī)構(gòu)各參數(shù)的確定

假設(shè)曲柄O_AA，連桿AB，搖桿O_BB ，機(jī)架O_AO_B，擺角∠B₁O_BB₂=ψ，根據(jù)正置曲柄搖桿機(jī)構(gòu)特征方程以及裝置現(xiàn)場(chǎng)工位布局^[2]，擺動(dòng)漏斗高度設(shè)定為3 m，下部布料跨度設(shè)定為2.8 m，再依據(jù)擺動(dòng)漏斗結(jié)構(gòu)尺寸測(cè)算出其重心位置。綜上可知，O_AA長(zhǎng)度為700 mm，AB長(zhǎng)度為2 000 mm，O_BB 長(zhǎng)度為1 600 mm ，O_AO_B長(zhǎng)度為2 460 mm。

4.2 減速機(jī)選型

原用梭式布料器行走速度為0.2 m/s，布料跨距為3 m，則往返布料一次所用時(shí)間為15 s。在曲柄搖桿帶動(dòng)的擺動(dòng)漏斗機(jī)構(gòu)中，往返布料1 次，曲柄旋轉(zhuǎn)1 周，則減速機(jī)輸出轉(zhuǎn)速應(yīng)為1 r/（15 s/60 s/m）=4 r/min。普通4 極電機(jī)轉(zhuǎn)速為1 500 r/min，則選用速比i=1 500/4=375。根據(jù)速比較大特點(diǎn)，考慮采用二級(jí)擺線針輪減速機(jī)，速比23×17=391。擺動(dòng)漏斗采用10 mm鋼板制作，自重約800 kg，考慮工作過程中的粘料問題，以總自重1 000 kg計(jì)算。圖3中極限位置B₁、B₂兩點(diǎn)受力，通過繪圖法得連桿垂直方向受力為9 500 N，取工況系數(shù)1.6，則選用輸出轉(zhuǎn)矩為10640 N·m。綜合以上數(shù)據(jù)，根據(jù)機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)可選用BWEY4527-23×17-5.5型^[3]。

5   效果評(píng)價(jià)

通過此改造，根據(jù)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，內(nèi)部返礦可減少3%～5%，相當(dāng)于同樣的加工成本燒結(jié)礦產(chǎn)量增加3%～5%，以3%計(jì)；該燒結(jié)機(jī)目前產(chǎn)量4 200 t/d，加工成本以80元/t計(jì)（依據(jù)新疆公司2015 年數(shù)據(jù)），主機(jī)工作每年以320 d計(jì)算，則效益計(jì)算322.56 萬元/a。通過改造，設(shè)備驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)由原來的皮帶機(jī)、小車2套驅(qū)動(dòng)改為1 套驅(qū)動(dòng)，且驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)架設(shè)在空中，遠(yuǎn)離蒸汽、積料等易造成故障的因素，系統(tǒng)故障率降低50%以上。采用擺動(dòng)漏斗取代梭式布料器，消除布料盲區(qū)，使布料更均勻，邊緣效應(yīng)有一定程度抑制，有利于燒結(jié)礦產(chǎn)量和質(zhì)量的提升。

參 考 文 獻(xiàn)：

[1] 唐賢容，馬篤陽，張清岑，等.燒結(jié)理論與工藝[M].長(zhǎng)沙：中南工業(yè)大學(xué)出版社，1992.

[2] 孫恒，陳作模，葛文.機(jī)械原理[M].北京：高等教育出版社，2006.

[3] 機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)編委會(huì).機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)（新版）[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2004.