电解多功能机组的诸多使用功能中,进行电解槽壳面的破碎并更换阳极是重要功能之一。执行并完成该功能的是打壳机构和扭拔机构,无论是早期的低位天车,还是现在引进的德国NOELL天车或法国的ECL天车,这两个机构均布置在电解多功能机组工具小车的回转盘下。工具可采用上部吊挂或中间铰接的方式固定,但不管那种电解多功能天车,都无一例外地设置了工具平衡装置。

1.1 平衡装置作用

1)通过对平衡装置的中间杆的位置调整,改变工具的吊挂状态 使工具保持垂直

2)通过调整平衡装置弹簧的压缩量,使工具具有一定的摆动刚度 限制工具在天车运行的惯性摆动量。

3)吸收打壳机构在打壳时所受的侧向力,限制打壳机构的摆动量 并防止工具受到水平力后发生机构弯曲变形。

1.2 平衡装置使用场合

我公司电解多功能机组采用的是EC 车的工具固定方式 打壳机构和扭拔机构对称地吊挂在回转盘的摇篮架下,工具的吊挂点与摇篮架的铰接点在同一平面上, 相互垂直,构成十字万向铰, 工具可以在X 、Y 方向任意摆动。打壳机与回转盘间安装有两套弹簧平衡装置,两机构用连杆相连。

2.1弹簧平衡装置简介

弹簧平衡装置主要由弹簧架、弹簧座、中心杆、轴套、弹簧等构成。弹簧的上下弹簧座穿装在中心杆上,由杆两端的轴套、螺母固定,弹簧架的两端板紧贴弹簧座,并通过四根螺杆将弹簧压紧。弹簧的初始状态由弹簧架确定,机构的状态由中心杆上轴套的位置确定。

2.2工作原理

弹簧平衡装置通过弹簧的压紧力控制机构的摆动。当机构向一方摆动时,假定中心杆向上运动,此时中心杆拉动下弹簧座压缩弹簧,上弹簧座紧贴弹簧架上端板,将弹簧力传递到弹簧架;当机构向另一方向摆动时,中心杆向下运动,此时中心杆推动上弹簧座压缩弹簧,下弹簧座紧贴弹簧架下端板,将弹簧力传递到弹簧架。因此,弹簧平衡装置可以承受上下两个方向的压力,控制机构的双向摆动,两套平衡弹簧装置可以全方位控制机构的摆动。

工具的力平衡分析

工具在静止时,设定打壳机构和扭拔机构保持垂直状态,初始状态由平衡装置中间杆的位置确定;在机组或工具小车运行时,工具由于惯性的作用发生摆动,使平衡弹簧压缩,产生的弹簧力控制工具的摆动量不超过4°;在打壳机构打壳时,电解槽壳面的反弹力使打壳机构摆动其摆动量控制在7°以下。前述的三种状态,通过直接观察电解多功能机组工作中机构状态,可以确定对平衡装置弹簧力要求最大的是打壳状态,这也可以通过计算证明。因此,仅对打壳状态的工具平衡进行分析。打壳时工具的力平衡图为了方便,可对电解多功能机组的打壳机构和扭拔机构系统进行简化,并假设:

a)打壳机构打壳时,机构看作为一刚性构件;

b)连杆的重力忽略不计;

c)仅考虑打壳力方向的摆动

弹簧平衡装置安装到机组上后,为了保证工具的初始状态和工作状态,必须对平衡装置进行调整。但由于平衡装置安装在高空,弹簧力也很大,如果没有合理的调整方法,将无法完成调整工作。

4.1弹簧压缩量的调整

弹簧平衡装置在机组试运行时,必需对弹簧的压缩量进行调整;或在工作一段时间后,弹簧机械性能会发生变化,此时需调整弹簧压缩量。此时中心杆拉动下弹簧座压缩弹簧,弹簧座紧贴弹簧架上端板,将弹簧力传递到弹簧架。

1)将平衡装置上、下端板的固定螺栓拧松,然后拧紧中心杆的下端螺母,通过轴套推弹簧座移动,压紧弹簧,得到弹簧的初始压缩量。

2)将平衡装置上、下端板的固定螺栓拧紧,使弹簧力通过弹簧座作用在上、下端板上,得到弹簧的状态为最小工作状态。

4.2工具位置的调整

调整完成弹簧的压缩量后,并不能保证工具处于铅垂状态,应对机构的初始状态进行调整。

4.3平衡装置的检验

工具平衡装置调整完成后,需在实际使用中进行检验,确保机构的状态符合电解多功能机组的技术要求。经过对平衡装置的弹簧力调整和对工具位置的调整,能保证工具的工作状态,发挥工具的性能,延长打壳机构和扭拔机构的使用寿命。

通过对弹簧平衡装置的使用情况介绍,工作原理分析及弹簧力的受力计算,使工程技术人员对正确使用及设计弹簧平衡装置有了一个理性认识,采取正确的调正弹簧方法,以保证工具的正常工作。对经常使用带有此种装置的机组人员可提供良好的借鉴作用。