论文-铝电解槽用打壳机的设计过程.docx

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1、众所周知，铝合金在人们的日常生活中及工业生产中有着非常重要的作用。目前铝的生产是用铝电解槽。其在生产过程中会产生残渣，需要定时进行去除。目前普遍使用人力与气动打壳机共同完成打壳作业，但是铝电解槽的温度高达960度，不便于人工作业，所以迫切需要实现全机械化的打壳作业。本论文主要讨论了铝电解槽用打壳机的设计过程，其主要包括：机械臂局部、液压系统局部、回转机构局部以及行走机构四大局部。主要以调整冲击器位置的机械臂局部以及为机械臂的运动提供动力的液压系统为核心展开设计。在设计过程中，根据查阅的资料，参照凿岩车及起重机的机械结构，首先初步确定铝电解槽打壳机的机械结构，然后进行各个机构的设计。机械臂和液压

2、系统的设计是本次设计的根底，其中液压系统由于主要是为大臂及机头局部的运动提供动力，所以把机械臂设计及液压系统设计作为一个整体来设计。通过前一段时间的计算和校核，确定了机构的主要参数，在此根底上，初步绘制铝电解槽用打壳机的结构草图，草图绘制完成后，又进行了一系列的校核，包括：机械臂的强度校核、齿轮的校核以及车体的倾覆稳定性计算，计算完这些，打壳机的整体机构设计就根本完成了，最后再完成图纸，图纸全部采用CAD绘制，到此电解槽用打壳机的设计全部结束。关键词：打壳机；机构设计；强度校核AbstractItiswellknown,thealuminumalloyhasaveryimportantrole

3、inpeople,sdailylifeandtheindustrialproduction.Atpresent,aluminumcellisusedtoproducethealuminum.Itcanproducetheresiduaintheprocessofproduction,sotoclearawayresiduaisneededatfixedtime.Atpresent,thewidespreadusingofhumanandaerodynamicShellercompletesShelleroperations.Butwhenthetemperaturereachesashigha

4、s960degreecentigrade,itisinconveniencetooperation.Thereforeitneedstoachievefullmechanizationtohittheshellwork.Thisthesismainlydealswiththedesigningofaluminumshell-breakingmachineusedinaluminumelectrobaths.Thisprojectmainlyconsistsofthedesignofmachinearms,hydraulicsystem,gyrationsystemandhoofsystem,o

5、fwhichthelasttwocomposethefoundationofthisproject.Mainlyitisdesignedbythecoreoftakingadjuststheimpactpositionthemechanicalarmtobepartialaswellasprovidesthepowerasthemechanicalarmmovementthehydraulicsystem.Intheprocessofdesign,accordingtothereferencematerials,therockdrillingvehicleandthehoistcranemec

6、hanismisconsidered.Firstlythealuminumcellthrasherthemechanismisdetermined,theneachorganizationisdesigned.Thebasicofdesignisthemechanicalarmandthehydraulicsystem.Becausehydraulicsystemmainlyprovidesthepowerforthebigarmandthenosesectionmovement,itisawholetodesignthemechanicalarmandthehydraulicsystem.M

7、ostparametersofthemachineweredeterminedbycalculationandexamination.Onthisbasis,theinitialstructuremapofectrolytictankshellwascompleted.Afterthat,adequateexaminationsweredoneincludingtheintensitycheckofthemachinearms,themoduluscheckingcomputationofthegears,andthestabilitycheckingcomputationofthebodyw

8、ork.Thenitwasroughlyfinished.AtlasttheblueprintprotractionwasmappedbyCAD.Alltheaforementionedworkofthisprojectwasfinished.Keywords:aluminumshell-breakingmachine；organizationdesign；intensitycheck目录摘要IAbstractI第1章引言1第2章设计任务与总体方案32.1 设计任务32.1.1 课题提供的资料32.1.2 课题提出的设计要求42.2 总体方案确实定4第3章机械臂及液压系统设计63.1 机械臂的

9、设计63.1.1 机械臂设计的依据63.1.2 机械臂尺寸确实定73.1.3 机械臂的受力分析83.1.4 机械臂的强度校核103.1.5 刚度校核133.2 液压系统设计143.2.1 液压缸局部143.2.2 泵及驱动电机的选择21第4章回转机构设计234.1 电动机的选取234.1.1 选择电动机系列234.2 减速机构设计244.2.1 确定总传动比254.2.2 减速机构设计25第5章行走机构设计315.1 行走机构介绍315.2 驱动电动机及减速系统的选择315.2.1 驱动电动机315.2.2 减速机构与车轮32第6章结论34参考文献35致谢36第1章引言目前国内铝行业开展如雨后

10、春笋般突飞猛进，老企业也不断地改造扩大生产能力，特别是大型预焙电解槽的出现，对铝电解多功能机组的要求也越来越高，各企业都视先进的设备为第一生产力，作为企业开展竞争的首要优势。铝电解多功能机组是预焙阳极铝电解生产的专用、关键设备。它能完成预焙阳极铝电解槽的打壳和覆盖氧化铝、更换阳极、出铝及辅助提升阳极母线等工艺操作。预焙槽在电解车间的配置方式有横向配置和纵向配置两种，预焙槽按进电方式可分为两点进电槽和大面多点进电槽。合理设计的多点进电槽具有较好的三场分布，生产指标好，因而得到了广泛应用。目前，横向配置多用于新建铝厂；纵向配置国外多见。根据工艺配置和电解槽进电方式的需要，铝电解多功能机组可分成电解

11、多功能机组和地面小车两大类。电解多功能机组按功能的配备可分为全功能电解多功能机组和简易电解天车两大类，其区别主要在于前者具有全自动更换阳极装置和自己配备有打壳动力源，而后者只有阳极提升、下降机构，同时兼作出铝用。铝电解多功能机组按操纵方式可分为驾驶室操纵机组和遥控机组两种形式。驾驶室操纵机组按驾驶室及工具的配置位置又有高位机组和低位机组之分。地面小车有：打壳换极车、加料车、出铝车等。打壳机构目前国内大局部铝厂使用的打壳机构为气动结构，该结构振动频率高，但本世纪初在云南、焦作铝厂使用的打壳机构为全液压结构，该结构力量大，频率低，但对低位天车来说不易采用，对回转和击头悬挂主架破坏性较大。尽管我国在

12、铝电解生产实践中研究开发了一系列专用设备，如多功能联合机组、地爬打壳机、筒式下料器等，但与国际先进水平相比，机械化装备水平尚需进一步提高。电解多功能机组普遍采用桥式起重机的桥架作为机组机构，在桥架上配置有多个工具机构的工具小车、出铝小车、电葫芦等。电解多功能机组是大型预焙阳极铝电解生产的关键设备,随着大型预焙阳极电解槽的日趋开展，电解槽操作设备PTM即铝电解多功能机组也逐步开展并得到广泛的应用。由于电解作业是在高温、多粉尘、多腐蚀性气体、强磁场等极为恶劣的环境下进行打壳、更换阳极、下料、出铝及计量、阳极母线转接等工作,所以必须进行机械化作业。国外的电解技术主要集中在欧美等国。法国EeL公司推出

13、了ECL版型的PTM,德国NOELL公司推出了NOELL版型的PTM,都能实现上述功能,并且两公司在世界上都占有较大的份额，目前ECL是全球最大的PTM供给商。山由于横向配置预焙槽可以提高单位面积产量，具有综合经济效益好等优点，目前国内在建的铝厂大多项选择用200KA以上的槽型，多点进电。这就给铝电解多功能机组开展起到推动作用。车间的特殊环境对电解多功能机组在可靠性及运转率等方面提出了更高要求。由于驾驶室玻璃的防腐问题和能适合于电解车间环境的高可靠性的空调机尚无法解决，机组作业时，驾驶室处于烟气和热辐射中，司机的视场很不好高位机组更差），靠地面人工引导作业，严重影响操作和生产效率的提高。因而，

14、未来最有开展前途的铝电解多功能机组的品种应是：高可靠性、高运转率、减轻操作工劳动强度、轻而小的多功能机组。电解多功能机组的技术开展方向为：轻型化、小型化；功能扩大化；功能机构全液压化；电子化；电气化；调速方式采用变频调速，调速性能好；控制方式采用PLC、LOGO,可以减少中间继电器，降低故障率，提高机组的可靠性和运转率；操纵方式采用无线电遥控；设备集中润滑。第2章设计任务与总体方案2.1设计任务由于本次设计的铝电解槽打壳机是提供给铝厂的铝电解槽车间现场使用,所以设计的结构要尽量符合车间的使用要求。课题提供的资料1）总体构思图，如图2T：图2-1打壳机总体结构图2）车间现场环境：车间内部空间宽阔

15、，所以打壳机的运行及回转在空间方面所受限制较小。13）本次设计的打壳机的应用范围：本打壳机应用于长9m,宽3m,深1.6m的铝电解槽的残渣清理工作，电解槽槽底残渣厚度为300450mmo2.1.2课题提出的设计要求机头压紧力：1015KN。车体移动速度：8-10mmino2.2总体方案确实定根据课题提供的构思图，另外参照凿岩台车及起重机等典型相关机械的结构，初步确定铝电解槽打壳机的结构如图2-2：1、2、3、4-回转机构减速齿轮组，5-同转平台，6-机身底座，7-车轮，8-轴图2-2打壳机机构示意图本次设计的打壳机主要机构包括机械臂局部、液压系统、回转机构、行走机构四大局部，其中各局部的主要功能如下：11）机械臂局部：机械臂主要是带动机头局部包括冲击器导轨及机头冲击器）运动，以使其能实现空间位置的变化，能够彻底清理槽底的残渣。12）液压系统：其主要功能是为机械臂的举升机头整体角度的调整以及为机头冲击器提供压紧力。3回转机构：其主要作用是带动回转平台及其上的机械臂局部回转。4）行走机构：是打壳机车身移动必不可少的局部，主要作用是带动打壳机整体在电解槽槽面导轨上运行。以上表达的四个主要结构局部将在以后的章节中详细阐述它们的设计过程。其中液压系统由于主要是为大臂及机头局部的运动提供动力，所以把机械臂设计及液压系统设计作为一个整体来设计。在结构草图2-2中，没有