真空抬包設(shè)計(jì)抬包結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)說(shuō)明書【帶CAD裝配圖】

中原工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 1 第 I 條 Abstract Graduate design of the entire contents is the design of a large -scale absorption of aluminum vacuum ladle of the mai n design features and technical difficulties. With electrolysis technical transformation of the expansion project completed ,To solve molten alumi num suction operating inefficiencies, molten aluminum heat loss big issue ,we need to develop bulk density of 4 -6 tons without interim Ladle unlucky vacuum ladle. With the domestic large prebaked electrolyzer successfully developed, the current was gradually increased to 160 KA, 200KA. 280KA, 320KA, electrolyzer resulted i n a significant i ncrease i n production of alumi num, aluminum vacuum suction small ladle has been unable to meet production needs. Sealing performance through the use of good, strong ability to prevent deformation of the ladle structure, High Life package and suction tubes li ni ng and reasonably ascertai n the location of shaft, so we will be able to achieve more satisfactory results. Papers used by the design of large aluminum vacuum suction Ladle institutions is conducive not only to better meet the needs of production, further improve the production efficiency and greatly enhance the production progress and hence i nvolves the production proceeds. It as a production of i ntermediate process for the production of essential progress is essential to the production part. Key words: Ladle structure， vacuum， jet 中原工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 2 第 II 條 摘 要 畢業(yè)設(shè)計(jì)的全部?jī)?nèi)容設(shè)計(jì)為大型吸鋁真空抬包設(shè)計(jì)的主要特點(diǎn)與技術(shù)難點(diǎn)。 隨著電解技改擴(kuò)建項(xiàng)目的完成 , 為解決鋁液抽吸運(yùn)轉(zhuǎn)效率低下、鋁液熱量損失大的問(wèn)題，需要研發(fā)容重為 4-6 噸無(wú)需中轉(zhuǎn)澆包倒運(yùn)的真空抬包。 隨著國(guó)內(nèi)一些大型預(yù)焙電解槽的研發(fā)成功， 電流已陸續(xù)提高至 160KA、200KA、 280KA、 320KA，電解槽產(chǎn)鋁量大增，小型吸鋁真空抬包已不能滿足生產(chǎn)的需要。 通過(guò)采用密封性能好、防變形能力強(qiáng)的抬包結(jié)構(gòu)，使用壽命高的包襯和吸鋁管以及合理地確定轉(zhuǎn)軸的位置，這樣 就能達(dá)到較為滿意的效果。 采用論文中所設(shè)計(jì)的大型吸鋁真空抬包機(jī)構(gòu)不僅 有利于更好地滿足生產(chǎn)的需求，進(jìn)一步提高產(chǎn)品的生產(chǎn)效率，大大地提高生產(chǎn)進(jìn)度以及由此而牽扯到的生產(chǎn)收益問(wèn)題。它做為一個(gè)生產(chǎn)的中間過(guò)程，對(duì)于生產(chǎn)的進(jìn)度來(lái)說(shuō)至關(guān)重要，是生產(chǎn)所必不可少的一部分 。 關(guān)鍵詞：抬包結(jié)構(gòu)，真空度，噴射器 中原工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 3 目 錄 摘要 . Abstract . 前言 . 5 1.我國(guó)鋁冶煉技術(shù)現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì) . 5 1.1 概況 . 6 1.1.1 氧化鋁生產(chǎn)所取得的主要技術(shù)成就 . 6 1.1.2 存在的主要問(wèn)題 . 7 1.1.3 氧化鋁冶煉技術(shù)的發(fā)展方向 . 7 1.2 電解 鋁生產(chǎn)技術(shù) . 8 1.2.1 電解鋁所取得的主要技術(shù)成績(jī) . 8 1.2.2 存在的技術(shù)問(wèn)題 . 9 1.2.3 鋁電解技術(shù)的發(fā)展方向 . 10 2.研發(fā)大型真空抬包在國(guó)民經(jīng)濟(jì)中的實(shí)用價(jià)值和 需要解決的主要問(wèn)題 . 10 2. 1. 大型吸鋁真空抬包的研發(fā) . 11 2.2有待解決的主要關(guān)鍵問(wèn)題 . 11 2.3解決這些問(wèn)題所采用的方法 . 11 3. 研發(fā)工作的前提及進(jìn)行的條件 . 12 3.1研究的前提與假設(shè) . 12 3.2. 實(shí)驗(yàn)方案的擬定 . 12 3.3基本概念和理論基礎(chǔ) . 13 4主要部分的設(shè)計(jì)計(jì)算與校核 . 17 4 1 抬包結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)校核 . 17 4.2 真空度分析 . 19 4.3 電動(dòng)機(jī)的選擇 . 20 4.31 選擇電動(dòng)機(jī)的種類，類型和結(jié)構(gòu)形式 . 21 4.32 選擇電動(dòng)機(jī)的功率 (容量 ) . 21 4.33 確定電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速 . 21 中原工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 4 5結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)部分 . 21 6. 工藝及性能參數(shù) . 24 7. 技術(shù)經(jīng)濟(jì)性分析 . 25 8. 方案的校驗(yàn) . 25 總 結(jié) . 26 致 謝 . 27 參考文獻(xiàn) . 28 附 錄 . 29 評(píng) 語(yǔ) . 錯(cuò)誤 !未定義書簽。 評(píng) 語(yǔ) . 錯(cuò)誤 !未定義書簽。 中原工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 5 前言 隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展 , 機(jī)器的發(fā)展速度也較快。但對(duì)原有的設(shè)備進(jìn)行工藝和技術(shù)的改造 , 使其能滿足生產(chǎn)的需要 , 這樣不僅造價(jià)合理、上 馬快 , 而且還可彌補(bǔ)設(shè)備的不足 , 減少投資 .用戶希望提供滿足生產(chǎn)需求 ,更為合理的生產(chǎn)設(shè)備。隨著機(jī)械產(chǎn)品國(guó)內(nèi)外市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)的日趨激烈 , 產(chǎn)品更新?lián)Q代速度進(jìn)一步加快 , 新產(chǎn)品開發(fā)周期大大縮短 , 使制造業(yè)向多品種、小批量生產(chǎn)方式發(fā)展。不管是哪個(gè)國(guó)家哪個(gè)集團(tuán) , 要想在這場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)中取勝 , 就必須使自己的制造業(yè)盡早適應(yīng)這個(gè)大市場(chǎng)的變化 , 將自己的制造業(yè)改造成具有精密、柔性、高效的現(xiàn)代自動(dòng)化制造業(yè)。當(dāng)前 , 現(xiàn)代自動(dòng)化制造業(yè)的水平已成為衡量一個(gè)國(guó)家工業(yè)化水平和綜合實(shí)力的重要標(biāo)志。 真空抬包是電解鋁冶煉過(guò)程中的一個(gè)重要設(shè)備，其主要 功能是將電解槽中的電解鋁液吸出并倒運(yùn)至混合爐。中國(guó)鋁業(yè)河南分公司電解廠原電解槽為 65KA 自焙槽，年產(chǎn)鋁量為 3 萬(wàn)噸，采用容重為 2 噸的真空抬包來(lái)吸鋁，并配合 5 噸的敞口包來(lái)倒運(yùn)即可滿足生產(chǎn)的需要。隨著電解技改擴(kuò)建項(xiàng)目的完成，電解槽變?yōu)?85KA 預(yù)焙槽，電解廠年產(chǎn)鋁量為 5 萬(wàn)噸，為解決鋁液抽吸運(yùn)轉(zhuǎn)效率低下、鋁液熱量損失大的問(wèn)題，需要研發(fā)容重為 4-6 噸無(wú)需中轉(zhuǎn)澆包倒運(yùn)的真空抬包。隨著國(guó)內(nèi)一些大型預(yù)焙電解槽的研發(fā)成功， 電流已陸續(xù)提高至160KA、 200KA、 280KA、 320KA，電解槽產(chǎn)鋁量大增，小型吸鋁真空抬包已不 能滿足生產(chǎn)的需要。 所以 , 解決這個(gè)問(wèn)題的辦法只能是 :一方面要采用大型的真空抬包，以擴(kuò)大鋁液的容量，另一方面提高機(jī)器的自動(dòng)化水平，采用電動(dòng)式和手動(dòng)式的傾轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)，使得操作更為方便。 本論文就作者對(duì)真空抬包的容量以及抬包結(jié)構(gòu)等進(jìn)行說(shuō)明，由于水平有限不免有錯(cuò)誤和遺漏之處，望請(qǐng)?jiān)彙?1.我國(guó)鋁冶煉技 術(shù)現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì) 我國(guó)的鋁冶煉工業(yè)經(jīng)過(guò)幾十年的發(fā)展 ,取得了前所未有的成績(jī) ,2000 年氧化鋁產(chǎn)量達(dá) 429 萬(wàn) ,鋁錠 283 萬(wàn) ,我國(guó)已成為世界鋁生產(chǎn)和消費(fèi)的大國(guó)。這一成績(jī)的取得 ,與科技的貢獻(xiàn)是不可分的。現(xiàn)就我國(guó)氧化鋁和電 解鋁方面所取得的成績(jī)作一回顧 ,并就我國(guó)氧化鋁生產(chǎn)技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)作一分析。 中原工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 6 1.1 概況 氧化鋁生產(chǎn)技術(shù) 我國(guó)鋁土礦資源絕大多數(shù)為一水硬鋁石 ,高鋁、高硅、低硫、低鐵、中低鋁硅比 ,AL2O3 含量一般在 40% 75%,SiO2 含量一般在 4% 18%,鋁硅比小于 4 的占 7.42%,4 7 的占 59. 53%,7 10的占 26.08%,大于 10 的僅占 6.97%。由于我國(guó)鋁土礦資源的這一顯著特點(diǎn) ,國(guó)內(nèi)氧化鋁生產(chǎn)大多采用混聯(lián)法 ,此外 ,還有拜耳法和燒結(jié)法。 1.1.1 氧化鋁生產(chǎn)所取得的主要技術(shù)成就 (1)礦石均化和多碎少 磨技術(shù) ,包括礦山塊礦石及進(jìn)廠碎礦石均化 ,多碎少磨提高了磨礦效率 ,降低了磨礦成本 ； (2)燒結(jié)法熟料燒成強(qiáng)化技術(shù) ,包括高品位鋁土礦強(qiáng)化燒結(jié)技術(shù)、鋁土礦浮選精礦強(qiáng)化燒結(jié)技術(shù)、生料漿配料、非飽和配方、石灰配料和高濃度碳酸化分解 ,生料加煤排硫、窯體改造及操作改進(jìn)、單槍喂料 ； (3)燒結(jié)法熟料溶出技術(shù) ,包括低苛性分子比溶出、高碳酸鈉濃度二段磨溶出、低碳酸鈉濃度一段磨溶出 ； (4)粗液脫硅技術(shù) ,包括高壓釜間接加熱連續(xù)脫硅、管道化間接加熱連續(xù)脫硅、深度脫硅 ； (5)拜耳法強(qiáng)化溶出技術(shù) ,包括管道化溶出、單管預(yù)熱 高壓釜溶出 、管道 停留罐溶出、混聯(lián)法中的拜耳法不平衡溶出、新型高壓隔膜泵 ； (6)一水硬鋁石選礦 拜耳法生產(chǎn)氧化鋁技術(shù) ,該技術(shù)將選礦技術(shù)和拜耳法有機(jī)結(jié)合 ,有效地利用了我國(guó)大量的中低品位鋁土礦 ,降低了氧化鋁的生產(chǎn)成本 ； (7)赤泥分離技術(shù) ,包括絮凝沉降分離、 42 6大型鋼索扭矩沉降槽、 100輥?zhàn)有读险婵辙D(zhuǎn)鼓過(guò)濾機(jī)、 385單筒凱利葉濾機(jī) ； (8)分解技術(shù) ,包括連續(xù)碳酸化分解、 4400 大型平底分解槽、 245立盤過(guò)濾機(jī)、 51水平盤式過(guò)濾機(jī)、 270大型板式換熱器、 27水平帶式真空過(guò)濾機(jī) ； (9)氧化鋁閃速焙燒技術(shù) ,包括美國(guó)閃速焙燒爐、丹麥氣體懸浮燃燒爐 ； (10)蒸發(fā)技術(shù) ,包括降膜蒸發(fā)器 ,高效閃蒸器等。此外 ,在多品種氧化鋁生產(chǎn) ,赤泥綜合利用、鎵回收、儀表及生產(chǎn)過(guò)程自動(dòng)控制等方面也取得了很大的成績(jī)。 中原工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 7 1.1.2 存在的主要問(wèn)題 (1)原料質(zhì)量差、鋁土礦 /低我國(guó)鋁土礦資源與國(guó)外三水鋁石和一水軟鋁石相 比 ,原料質(zhì)量差 ,鋁土礦 /低 ,需要高溫高壓溶出 ,這給氧化鋁生產(chǎn)帶來(lái)了困難。 (2)能耗高由于混聯(lián)法既有完整的拜耳法系統(tǒng) ,又有完整的燒結(jié)法系統(tǒng) ,流程異常復(fù)雜。接踵而來(lái)的是能耗很高 ,就是處理鋁硅比約為 10 的優(yōu)質(zhì)礦石 ,能耗仍高達(dá) 38 /氧化鋁 ,是國(guó)外一般拜耳法的 3 倍多。很顯然 ,隨著礦石品位下降 ,經(jīng)濟(jì)的拜耳法比例減少 ,昂貴的燒結(jié)法比例增加 ,能耗還要增加。 (3)產(chǎn)品質(zhì)量不高 ,多為中間狀氧化鋁目前國(guó)內(nèi)冶金級(jí)氧化鋁產(chǎn)品多為中間狀氧化鋁 ,產(chǎn)品粒度較細(xì) ,產(chǎn)品的磨損指數(shù)較大 ,要很好滿足現(xiàn)代電解鋁工業(yè)大型預(yù)焙槽的要求 ,還要加快砂狀氧化鋁的開發(fā)。 (4)產(chǎn)品結(jié)構(gòu)不合理目前我國(guó)氧化鋁廠多以生產(chǎn)冶金級(jí)氧化鋁產(chǎn)品為主 ,產(chǎn)量達(dá) 406 萬(wàn) ,而非冶金級(jí)氧化鋁產(chǎn)品的年產(chǎn)量 23 萬(wàn)左右 ,與市場(chǎng)需求相比差距很遠(yuǎn)。 (5)技術(shù)的產(chǎn)業(yè)化程 度需要進(jìn)一步提高這幾年 ,鋁行業(yè)開發(fā)了不少先進(jìn)技術(shù) ,但是推廣應(yīng)用的程度還不夠 ,今后要進(jìn)一步在項(xiàng)目立項(xiàng)、研發(fā)和產(chǎn)業(yè)化的各個(gè)環(huán)節(jié)加強(qiáng)與生產(chǎn)的結(jié)合 ,提高技術(shù)成果的產(chǎn)業(yè)化率 1.1.3 氧化鋁冶煉技術(shù)的發(fā)展方向 (1)加速鋁土礦選礦工藝的產(chǎn)業(yè)化步伐鋁土礦選礦工藝研究通過(guò)“九五”科技攻關(guān) ,已經(jīng)完成了工業(yè)試驗(yàn) ,形成了一套完整的工藝路線 ,“十五”期間要加快該技術(shù)的產(chǎn)業(yè)化 ,并開展鋁土礦的反浮選技術(shù)研究。 (2)強(qiáng)化和革新現(xiàn)有生產(chǎn)方法溶出是拜耳法的關(guān)鍵工序。我國(guó)現(xiàn)在已經(jīng)有了 3 種強(qiáng)化溶出技術(shù) : 、長(zhǎng)城鋁業(yè)公司引進(jìn)的德國(guó)管道化溶 出 ； 、山西鋁廠引進(jìn)的法國(guó)單管預(yù)熱 高壓釜溶出 ； 、我國(guó)自行開發(fā)的管道 停留罐溶出。應(yīng)該在總結(jié)生產(chǎn)實(shí)際效果的基礎(chǔ)上 ,盡快推廣應(yīng)用。強(qiáng)化熟料燒結(jié)過(guò)程 ,如降低燒成溫度 ,改變供料方式 ,改進(jìn)窯體結(jié)構(gòu)等 ,其次是提高溶液濃度 ,強(qiáng)化濕法各工序。采用各種添加劑 ,例如沉降絮凝劑、過(guò)濾助濾劑、分解添加劑、溶出添加劑等 ,可以顯著強(qiáng)化生產(chǎn)過(guò)程 ,而且很容易被工業(yè)上采用。種子攪拌分解是氧化鋁生產(chǎn)中貯存液量最多 ,時(shí)間最長(zhǎng)的工序 ,它的強(qiáng)化必將顯著提高工廠的生產(chǎn)能力。 中原工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 8 (3)加快砂狀氧化鋁生產(chǎn)技術(shù)的攻關(guān) ,提高我國(guó)氧化鋁產(chǎn)品質(zhì)量我國(guó)氧化鋁 工業(yè)由于以一水硬鋁石型鋁土礦為主要生產(chǎn)原料 ,致使種分和碳分分解原液的氧化鋁濃度高、苛性比值也較高 ,生產(chǎn)砂狀氧化鋁的技術(shù)難度較大?！笆濉逼陂g要重點(diǎn)解決鋁酸鈉溶液分解過(guò)程粒子成核控制技術(shù)、鋁酸鈉溶液分解過(guò)程產(chǎn)品粒度控制技術(shù)、鋁酸鈉溶液分解過(guò)程產(chǎn)品強(qiáng)度控制技術(shù)和添加劑強(qiáng)化分解技術(shù)等。通過(guò)科技攻關(guān) ,形成一套適合我國(guó)砂狀氧化鋁生產(chǎn)技術(shù)。 (4)加快氧化鋁技術(shù)成果的產(chǎn)業(yè)化加快石灰拜耳法、雙流法新技術(shù)、間接加熱連續(xù)脫硅、高效沉降槽、降膜蒸發(fā)技術(shù)等技術(shù)在氧化鋁生產(chǎn)過(guò)程中的產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用 ,進(jìn)一步降低生產(chǎn)能耗和生產(chǎn)成本。 1.2 電解鋁生產(chǎn)技術(shù) 目前鋁全部采用熔鹽電解方法生產(chǎn) ,其生產(chǎn)設(shè)備從較早的單一側(cè)插自焙槽 ,發(fā)展到擁有側(cè)插自焙、上插自焙、預(yù)焙槽等各種槽型。我國(guó)已完成了180、 280和 320的現(xiàn)代化預(yù)焙槽的工業(yè)試驗(yàn)和產(chǎn)業(yè)化。以節(jié)能增產(chǎn)和環(huán)保達(dá)標(biāo)為中心的技術(shù)改進(jìn)與改造 ,促進(jìn)自焙槽生產(chǎn)技術(shù)向預(yù)焙槽轉(zhuǎn)化 ,獲得了巨大成功。我國(guó)已經(jīng)成為大型預(yù)焙槽開發(fā)的先進(jìn)國(guó)家。 1.2.1 電解鋁所取得的主要技術(shù)成績(jī) (1)大型預(yù)焙槽的開發(fā) 1992年完成 180預(yù)焙槽工業(yè)試驗(yàn) ,電流效率達(dá)到 93%,鋁直流電耗達(dá) 13800 /左右 ,生產(chǎn)工 藝技術(shù)條件與 160槽基本相同。 1996年完成了 280預(yù)焙槽工業(yè)試驗(yàn) ,這一技術(shù)已成功地應(yīng)用于焦作萬(wàn)方鋁業(yè)集團(tuán)公司。目前電流效率達(dá)到 93%以上 ,鋁直流電耗達(dá) 13400 /左右 ,生產(chǎn)運(yùn)行平穩(wěn)。 2000 年完成了 320大型預(yù)焙槽工業(yè)試驗(yàn) ,電流效率達(dá) 94 92%,平均鋁直流電耗 13192 / ,達(dá)到了法國(guó)鋁業(yè)公司開發(fā)的 -30 大型電解槽的技術(shù)指標(biāo) ,最近已和印度一家公司簽定了技術(shù)轉(zhuǎn)讓合同 ,實(shí)現(xiàn)了技術(shù)的輸出。 (2)計(jì)算機(jī)控制技術(shù)目前我國(guó)主要電解鋁廠均采用了計(jì)算機(jī)控制。自適應(yīng)控制技術(shù)、模糊控制技 術(shù)和智能模糊控制技術(shù)的開發(fā)應(yīng)用使噸鋁節(jié)電在100左右。 (3)采用添加劑電解質(zhì)中添加氟化鎂、氟化鋁和鋰鹽等物質(zhì)可以改善電解質(zhì)的某些物化性能 ,從而提高電解過(guò)程中電流效率 (約 2%左右 )。降低電中原工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 9 解成本。在電解質(zhì)中加入添加劑目前已被廣泛應(yīng)用。 (4)電解槽結(jié)構(gòu)的改進(jìn)電解槽結(jié)構(gòu)的改進(jìn)已先后完成了槽殼結(jié)構(gòu)的改進(jìn)、槽底保溫結(jié)構(gòu)的改進(jìn)、陰極結(jié)構(gòu)及材料的改進(jìn)、陽(yáng)極系統(tǒng)的改進(jìn)和點(diǎn)下料系統(tǒng)的試驗(yàn)和應(yīng)用。此外 ,在電解工藝制度和煙氣凈化方面也取得了顯著成績(jī)。 1.2.2 存在的技術(shù)問(wèn)題 (1)整體機(jī)械化裝備水平尚待提高盡管我 國(guó)在鋁電解生產(chǎn)實(shí)踐中研究開發(fā)了一系列專用設(shè)備 ,如多功能聯(lián)合機(jī)組、地爬打殼機(jī)、筒式下料器等 ,但與國(guó)際先進(jìn)水平相比 ,機(jī)械化裝備水平尚需進(jìn)一步提高 ,主要表現(xiàn)在 : 、國(guó)產(chǎn)多功能聯(lián)合機(jī)組故障頻繁 ,制造質(zhì)量還不高 ,關(guān)鍵部件需要進(jìn)一步開發(fā) ,如扭拔機(jī)構(gòu) ,空壓系統(tǒng)及電氣控制部分。 、相配套的供料系統(tǒng)和槽上部下料系統(tǒng)跑、冒、漏現(xiàn)象嚴(yán)重 ,多功能機(jī)組受料問(wèn)題需改進(jìn)提高 ；對(duì)閘刀式下料和插板式下料裝置應(yīng)改造成點(diǎn)式下料。 、與工藝操作相配套的設(shè)備需研究開發(fā) ,如出鋁及清理抬包的機(jī)械化 ,與電子計(jì)算機(jī)控制相適應(yīng)的打殼下料電磁閥的質(zhì)量及工 作性能提高等。 、保證大型預(yù)焙鋁電解槽生產(chǎn)用的壓縮空氣水分較大 ,這是目前全國(guó)各大鋁廠普遍存在的問(wèn)題 ,盡管設(shè)有氣水分離器 ,但效果不理想 ,極易損壞各種電磁閥 ,造成一系列設(shè)備故障而影響生產(chǎn)。 、與鋁電解工藝操作相配套的其它設(shè)備需開發(fā) ,如陽(yáng)極更換設(shè)備 ,要求不僅能準(zhǔn)確地拆卸和安裝 ,而且在更換時(shí)能處理殘極周圍的結(jié)殼及掉入槽中的電解質(zhì)塊 ,現(xiàn)場(chǎng)衛(wèi)生清理設(shè)備及電解槽一系列技術(shù)測(cè)試設(shè)備等。 (2)鋁電解槽壽命短現(xiàn)在國(guó)際上的大型預(yù)焙鋁電解壽命在 7 年以上 ,有的已達(dá) 10 年 ,而我國(guó)鋁電解槽平均壽命僅 4 年左右。盡管經(jīng)過(guò)幾年的生產(chǎn)實(shí)踐 ,采取了一系列技術(shù)措施 ,基本克服了電解槽早期破損問(wèn)題 ,但槽壽命仍與世界先進(jìn)水平差距較大。 (3)自動(dòng)控制水平尚待進(jìn)一步提高盡管我國(guó)大部分鋁電解廠采用了電解槽槽控技術(shù) ,但整體的自動(dòng)控制水平仍然不高 ,與國(guó)外相比差距較大 ,主要表現(xiàn)在控制電解槽生產(chǎn)過(guò)程的信息取樣不完整 ,電解槽專家系統(tǒng)不完備 ,與計(jì)算機(jī)控制技術(shù)相配套的設(shè)備故障較多以及綜合的動(dòng)態(tài)研究不充分等。 中原工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 10 1.2.3 鋁電解技術(shù)的發(fā)展方向 (1)完善大型預(yù)焙槽技術(shù)在現(xiàn)有開發(fā)成功的 180、 280和 320大型預(yù)焙槽的基礎(chǔ)上 ,逐步完善。使其各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)進(jìn)一步提 高 ,達(dá)國(guó)際領(lǐng)先水平。 (2)自焙槽改造技術(shù)自焙槽目前約占我國(guó)鋁的總產(chǎn)能的一半左右 ,鑒于我國(guó)目前的經(jīng)濟(jì)狀態(tài) ,在短期內(nèi)全部淘汰是不可能的 ,因此 ,對(duì)自焙槽進(jìn)行技術(shù)改造是勢(shì)在必行的。 (3)加強(qiáng)“三場(chǎng)”技術(shù)研究只有認(rèn)真進(jìn)行“三場(chǎng)”技術(shù)研究 ,才能從根本解決目前電解槽結(jié)構(gòu)的不足 ,提高鋁電解技術(shù)水平?？傊?,我國(guó)鋁冶煉技術(shù)水平近些年來(lái)得到了迅速的發(fā)展 ,縮短了與發(fā)達(dá)國(guó)家的差距 ,但我們還應(yīng)該看到 ,我國(guó)加入 ,鋁冶煉工業(yè)所面臨的挑戰(zhàn) ,加快技術(shù)進(jìn)步 ,提高鋁冶煉企業(yè)的競(jìng)爭(zhēng)力是我們迫切的任務(wù)。 2.研發(fā)大型真空抬包在國(guó)民經(jīng)濟(jì)中的 實(shí)用價(jià)值和需要解決的主要問(wèn)題 隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展 , 機(jī)器的發(fā)展速度也較快。但對(duì)原有的設(shè)備進(jìn)行工藝和技術(shù)的改造 , 使其能滿足生產(chǎn)的需要 , 這樣不僅造價(jià)合理、上馬快 , 而且還可彌補(bǔ)設(shè)備的不足 , 減少投資 .用戶希望提供滿足生產(chǎn)需求 ,更為合理的生產(chǎn)設(shè)備。隨著機(jī)械產(chǎn)品國(guó)內(nèi)外市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)的日趨激烈 , 產(chǎn)品更新?lián)Q代速度進(jìn)一步加快 , 新產(chǎn)品開發(fā)周期大大縮短 , 使制造業(yè)向多品種、小批量生產(chǎn)方式發(fā)展。不管是哪個(gè)國(guó)家哪個(gè)集團(tuán) , 要想在這場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)中取勝 , 就必須使自己的制造業(yè)盡早適應(yīng)這個(gè)大市場(chǎng)的變化 , 將自己的制造業(yè)改造成具有精密、柔性 、高效的現(xiàn)代自動(dòng)化制造業(yè)。 當(dāng)前 , 現(xiàn)代自動(dòng)化制造業(yè)的水平已成為衡量一個(gè)國(guó)家工業(yè)化水平和綜合實(shí)力的重要標(biāo)志。 真空抬包是電解鋁冶煉過(guò)程中的一個(gè)重要設(shè)備，其主要功能是將電解槽中的電解鋁液吸出并倒運(yùn)至混合爐。中國(guó)鋁業(yè)河南分公司電解廠原電解槽為 65KA 自焙槽，年產(chǎn)鋁量為 3 萬(wàn)噸，采用容重為 2噸的真空抬包來(lái)吸鋁，并配合 5 噸的敞口包來(lái)倒運(yùn)即可滿足生產(chǎn)的需要。隨著電解技改擴(kuò)建項(xiàng)目的完成，電解槽變?yōu)?85KA 預(yù)焙槽，電解廠年產(chǎn)鋁量為 5 萬(wàn)噸，為解決鋁液抽吸運(yùn)轉(zhuǎn)效率低下、鋁液熱量損失大的問(wèn)題，需要研發(fā)容重為 4-6 噸無(wú)需中轉(zhuǎn)澆包倒運(yùn)的真空抬包。 隨著國(guó) 內(nèi)一 些大 型預(yù) 焙電解 槽的 研發(fā) 成功 ， 電流已 陸續(xù) 提高至160KA、 200KA、 280KA、 320KA，電解槽產(chǎn)鋁量大增，小型吸鋁真空抬包已不能滿足生產(chǎn)的需要。 所以 , 解決這個(gè)問(wèn)題的辦法只能是 :一方面要采用大中原工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 11 型的真空抬包，以擴(kuò)大鋁液的容量，另一方面提高機(jī)器的自動(dòng)化水平，采用電動(dòng)式和手動(dòng)式的傾轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)，使得操作更為方便。 2. 1. 大型吸鋁真空抬包的研發(fā) 有利于更好地滿足生產(chǎn)的需求，進(jìn)一步提高產(chǎn)品的生產(chǎn)效率，大大地提高生產(chǎn)進(jìn)度以及由此而牽扯到的生產(chǎn)收益問(wèn)題。它做為一個(gè)生產(chǎn)的中間過(guò)程，對(duì)于生產(chǎn)的進(jìn)度來(lái)說(shuō)至關(guān)重要，是生產(chǎn)所必不可少的一部分。 2.2有待解決的主要關(guān)鍵問(wèn)題 隨著國(guó)內(nèi)一些大型預(yù)焙電解槽的研發(fā)成功，需研發(fā)出相應(yīng)的大型吸鋁真空抬包以滿足生產(chǎn)的需要。 有待解決的主要關(guān)鍵問(wèn)題有以下幾個(gè)： （ 1）包蓋與包體的密封及防變形措施。 （ 2）包襯及吸鋁管使用壽命。 （ 3）轉(zhuǎn)軸位置的確定及傾轉(zhuǎn)力矩的計(jì)算。 2.3解決這些問(wèn)題所采用的方法 而需解決這些問(wèn)題所采用的方法是： （ 1）包蓋與包體的密封及防變形措施。對(duì)于大型吸鋁真空抬包，包體直徑較大，包蓋與包體法蘭采用凸凹止口密封，密封件 為石棉盤根。由于包蓋與包體受熱不均以及包體在起吊時(shí)的受力不均，容易導(dǎo)致包蓋與包體法蘭止口錯(cuò)位，從而引起密封不嚴(yán)。對(duì)于這個(gè)問(wèn)題，一方面要加強(qiáng)包體與包蓋強(qiáng)度，包體與包蓋均需加筋，采用厚法蘭。另一方面要采用合理的密封方式，可將包蓋法蘭嵌入至包體法蘭內(nèi)，形成雙重止口密封，一旦小止口密封失效，可啟用大止口密封。 （ 2）包襯及吸鋁管使用壽命。對(duì)于小型吸鋁真空抬包，由于其直徑小、高度低，采用耐火磚砌包襯，其強(qiáng)度足可滿足其使用壽命，對(duì)于大型吸鋁真空抬包，由于其容積大，包襯必需采用澆注料整體澆注，其強(qiáng)度才可滿足使用壽命。吸 鋁管屬耗損件 ,為提高其使用壽命 ,可采用耐溫 900 以上的耐熱鐵鑄造，并需進(jìn)行熱處理，耐熱鐵材質(zhì)中 Si含量不可過(guò)高，以防止和中原工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 12 電解槽中的氟化鹽發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，影響吸鋁管使用壽命。 （ 3）轉(zhuǎn)軸位置的確定及傾轉(zhuǎn)力矩的計(jì)算。對(duì)于大型吸鋁真空抬包，由于采用電動(dòng)操作，從操作安全的觀點(diǎn)出發(fā)，轉(zhuǎn)軸位置應(yīng)高于空包和滿包的重心。抬包傾轉(zhuǎn)力矩 M 包括空抬包包體所引起的轉(zhuǎn)矩 M1，以及在澆注過(guò)程中由于鋁液不斷傾出，余留在抬包內(nèi)的鋁液所引起的轉(zhuǎn)矩 M2，此外還有轉(zhuǎn)軸與其軸頸的摩擦力矩 M3，三者均為轉(zhuǎn)角的函數(shù)。 M=M1+M2+M3 3. 研發(fā)工作的前提及進(jìn)行的條件 3.1研究的前提與假設(shè) 本次的設(shè)計(jì)課題是由指導(dǎo)老師提出，并對(duì)已有的產(chǎn)品進(jìn)行參觀實(shí)習(xí)，在此基礎(chǔ)上，而得來(lái)的一些基本前提。如 中國(guó)鋁業(yè)河南分公司電解廠原電解槽為 65KA 自焙槽，年產(chǎn)鋁量為 3 萬(wàn)噸，采用容重為 2 噸的真空抬包來(lái)吸鋁，并配合 5 噸的敞口包來(lái)倒運(yùn)即可滿足生產(chǎn)的需要。而現(xiàn)在隨著電解技改擴(kuò)建項(xiàng)目的完成，電解槽變?yōu)?85KA 預(yù)焙槽，電解廠年產(chǎn)鋁量為 5 萬(wàn)噸，為解決鋁液抽吸運(yùn)轉(zhuǎn)效率低下、鋁液熱量損失大的問(wèn)題，需要研發(fā)容重為4-6 噸無(wú)需中轉(zhuǎn)澆包倒運(yùn)的真空抬包。隨著國(guó)內(nèi)一些大型預(yù)焙電解槽 的研發(fā)成功， 電流已陸續(xù)提高至 160KA、 200KA、 280KA、 320KA，電解槽產(chǎn)鋁量大增，小型吸鋁真空抬包已不能滿足生產(chǎn)的需要。為此我們需要對(duì)原有的產(chǎn)品進(jìn)行改進(jìn)，以滿足生產(chǎn)要求。原有的產(chǎn)品是為 2 噸左右的小型抬包機(jī)構(gòu)，并且需要中轉(zhuǎn)澆包進(jìn)行倒運(yùn)，我們對(duì)此進(jìn)行假設(shè)，如果可以撤去中轉(zhuǎn)澆包，與小型抬包合為一體，這樣不僅方便，而且簡(jiǎn)化了操作，便利了生產(chǎn)管理。同時(shí)還考慮到需解決的一系列問(wèn)題，例如盛鋁液的容量要變大，減少熱量的損失，撇渣的效果要好，檢修方便等等問(wèn)題。 3.2. 實(shí)驗(yàn)方案的擬定 從以上對(duì)真空抬包機(jī)構(gòu)的 分析與假設(shè)中，并考慮到一些關(guān)于抬包結(jié)構(gòu)中可能存在的問(wèn)題，如抬包體的使用壽命，吸鋁管的使用壽命，包體的密封以及轉(zhuǎn)軸位置的確定及傾轉(zhuǎn)力矩的計(jì)算等，綜合以上幾種情況，設(shè)計(jì)出了適合生產(chǎn)需要的真空抬包機(jī)構(gòu)。 中原工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 13 3.3基本概念和理論基礎(chǔ) 真空泵是由一個(gè)水封式的葉輪 ,在密閉的鐵殼內(nèi)迅速旋轉(zhuǎn)來(lái)達(dá)到連續(xù)抽氣的作用。真空泵放置在專門的室內(nèi) ,它的抽氣管與通往電解槽前的真空管道相連 ,出鋁時(shí)真空包上的抽氣管與真空管道上的一個(gè)接頭之間接上膠管 ,就形成真空通路 ,這樣 ,隨著真空泵運(yùn)轉(zhuǎn) ,產(chǎn)生 60的負(fù)壓 ,通過(guò)插入鋁電解槽內(nèi)的吸管把鋁 水源源不斷的吸入到真空包內(nèi) ,完成出鋁程序。在出鋁過(guò)程中 ,有幾個(gè)問(wèn)題長(zhǎng)期困繞著電解生產(chǎn) : (1)真空管道管路長(zhǎng)且每個(gè)槽前都設(shè)有一個(gè)開啟閥門 ,這樣就造成整個(gè)系統(tǒng)密封點(diǎn)多 ,每個(gè)廠房動(dòng)密封點(diǎn) 120 余個(gè) ,靜密封點(diǎn) 300 余個(gè)。密封性能很難保證 ,且查找泄漏點(diǎn)比較困難 ,影響出鋁。 (2)每個(gè)槽前都設(shè)有開啟閥門 ,在開啟閥門過(guò)程中 ,極易吸進(jìn)灰塵及氧化鋁粉 ,造成管道堵塞現(xiàn)象 ,再就是在吸鋁過(guò)程中 ,易將電解質(zhì)顆粒吸進(jìn)造成堵塞 ,影響出鋁。 (3)管道中有一部分需通過(guò)電解槽底部地溝穿過(guò) ,管道中須有“ ”形 ,管路中的水分遇寒冷的空氣易結(jié)冰 ,堵塞管道 ,影響出鋁。 (4)由于電解系列電流磁場(chǎng)比較大 ,因此要求電解廠房地坪與電解槽以及槽與槽之間的絕緣都要好 ,如不注意 ,很容易造成真空管道帶電 ,打火花擊穿管道 ,造成漏氣。再一個(gè)就是易造成觸電傷人。 (5)真空泵運(yùn)轉(zhuǎn) ,需要大量動(dòng)力消耗、人員及檢修工時(shí)和備件消耗。 改進(jìn)方案設(shè)計(jì)新型射流器 ,用電解加工用壓縮空氣出鋁 ,代替老真空出鋁系統(tǒng)。新工藝裝置見(jiàn)圖 1,關(guān)鍵部件 射流器見(jiàn)圖 2。此方法 中原工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 14 既節(jié)約又安全 ,并且提高出鋁速度 ,而且投資少、維修簡(jiǎn)便 ,不用專門設(shè)備和管路 ,利用現(xiàn)有廠房?jī)?nèi)壓縮空氣即可。射流器制作簡(jiǎn)單 ,成本低 ,性能可靠 ,使用周期長(zhǎng) ,每臺(tái)射流器正常使用時(shí)間可達(dá) 8 至 10 年 ,消耗能量少 ,每出鋁100， 5 105壓縮空氣 600。 中原工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 15 負(fù)壓發(fā)生裝置用壓縮空氣作動(dòng)力的出鋁抬包 ,其罐體、罐蓋的結(jié)構(gòu)與真空抬包相同 ,只是在罐蓋上設(shè)置了一個(gè)負(fù)壓發(fā)生裝置。其結(jié)構(gòu)如圖 1 所示。 在負(fù)壓發(fā)生裝置中 ,三通 5 固定于出鋁抬包的罐蓋上。噴嘴 4 與喉管 3之間的相對(duì)位置可以調(diào)節(jié) ,消音排氣管 2 上附有聯(lián)接法蘭 ,可以聯(lián)接一個(gè)閥門。負(fù)壓發(fā)生裝置的工作原理依據(jù)的是射流技術(shù)。射流技術(shù)是用流體作工作介質(zhì) ,可以不受放射性物質(zhì)輻射、強(qiáng)電場(chǎng)、磁場(chǎng)的 干擾 ,對(duì)溫度變化和振動(dòng)也幾乎不受影響。并且具有經(jīng)濟(jì)、可靠、壽命長(zhǎng)、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、制造容易、成本低等優(yōu)點(diǎn)。 凡是流體 (氣體或液體 )噴射成一束的流動(dòng)就叫射流。一束流體從噴管中噴出的流動(dòng)是無(wú)規(guī)則、雜亂的擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)。在流動(dòng)過(guò)程中必然會(huì)撞擊射流周邊的靜止空氣或其它流體 ,隨之帶著它們一起向前運(yùn)動(dòng)。這種現(xiàn)象叫做卷吸作用 ,或稱抽氣作用。 負(fù)壓發(fā)生裝置 ,就是利用射流過(guò)程抽氣作用的特性 ,當(dāng)壓縮空氣從進(jìn)氣管接頭 6 引入負(fù)壓發(fā)生裝置后 ,經(jīng)噴嘴 4 噴射出去 ,高速的氣流穿過(guò)喉管 3,進(jìn)入消聲器 1,由消音排氣管 2 排入大氣。由于射流流動(dòng)過(guò)程的抽氣作用 ,造成了射流周邊壓力的降低 ,于是三通 5 空腔內(nèi)的氣流補(bǔ)充進(jìn)來(lái) ,形成了附加流動(dòng) ,流入的氣體量等于同一時(shí)間內(nèi)抽走的氣體量。三通 5 空腔內(nèi)的氣體由出鋁抬包給以補(bǔ)充 ,因而在出鋁抬包內(nèi)造成負(fù)壓。 在鋁電解生產(chǎn)中 ,一般都采用氣動(dòng)工具。電解車間里設(shè)有壓縮空氣管路系統(tǒng)。為 便于統(tǒng) 一用氣 ,負(fù)壓發(fā) 生裝置 的設(shè)計(jì) ,考慮 壓縮空 氣工作 壓力0 .6 0. 7 ,耗氣量為 4 /。負(fù)壓發(fā)生裝置造成的負(fù)壓可達(dá)中原工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 16 到 34。出鋁前 ,把負(fù)壓發(fā)生裝置聯(lián)接在出鋁抬包的罐蓋上 ,在三通與罐蓋之間墊以耐熱密封墊防止漏氣。出鋁時(shí) ,先用膠管把負(fù)壓發(fā)生裝置 的管接頭與電解車間內(nèi)的壓縮空氣管路聯(lián)接好。待出鋁抬包的吸鋁嘴插入鋁電解槽的鋁液后 ,打開壓縮空氣管路上和消音排氣管上的閥門 ,調(diào)節(jié)壓縮空氣流量 ,并將出鋁抬包上的觀察孔蓋住 ,即可實(shí)施出鋁工作。 由于在負(fù)壓發(fā)生裝置上設(shè)有消音器 ,因而消除了壓縮空氣所產(chǎn)生的噪音。使用壓縮空氣出鋁的操作 ,全部由出鋁工完成 ,其工作量與真空出鋁時(shí)相等。生產(chǎn)操作比較簡(jiǎn)單。 中原工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 17 4主要部分的設(shè)計(jì)計(jì)算與校核 4 1 抬包結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)校核 a. 吊鉤處 已知空包體重約 5t，若盛放 4t 的鋁液，則總重為 9t,于是有： 1F=9 10 10N=9 410 N 2F=1F/2=4.5 410 N d=86mm, 其中1F為吊鉤承受的總重， 2F為吊鉤處的吊柄單邊承受的豎直拉力 ， 3F為吊柄承受的實(shí)際拉力。 圖 1 為實(shí)際圖形， 圖 2 為簡(jiǎn)化圖形， 圖 1 圖 2 中原工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 18 AD=532mm, DC=220mm, 由此可知 AC=575mm,于是 Cos DAC=0.924, 可得：3F=4.8 410 N , 又 S=3.14 (43 310- )m=5.8 310- m 可得： P=3F/S=48 10/5.8 310- Pa=8MPa, 而 b=598MPa, 可知約為其 75 倍，符合安全條件。 b. 吊臂處 由于兩端直接盛重，為總重的一半， 圖 3 即 F=45 10N， 而面積為： S=3.14 (50 310- )m=7.85 310- m 可得： P=F/S=45 10/7.85 310- Pa=5.7MPa,而 b=598MPa,約合 105 倍，符合安全條件。 c. 吊臂與包體連接處 ： 圖 4 中原工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 19 已知 F=45 10N,而此處為對(duì)剪切部分的校核，故 S=7.85 310- m, 可得： P=F/S=45 10/7.85 310- Pa=5.7MPa,而 s=300MPa, 約合 53 倍，符合安全條件。 d. 吊鉤處位置的確定 吊鉤處位置的確定是由已有的尺寸進(jìn)行吊試實(shí)驗(yàn) 而確定來(lái)的。其步驟為先將吊鉤焊接在靠近減速機(jī)偏離中心線 90mm 左右，等吊試成功時(shí)，再進(jìn)行打孔，用螺栓連接。如圖 5 所示。 圖 5 4.2 真空度分析 由于該產(chǎn)品是對(duì)已有產(chǎn)品的改進(jìn)，因此很多地方采用了原來(lái)的一些數(shù)據(jù)，或者說(shuō)是在原有的基礎(chǔ)上進(jìn)行的改進(jìn)。中國(guó)鋁業(yè)河南分公司是原來(lái)的廠房設(shè)備來(lái)源于以往的蘇聯(lián)設(shè)備，因而大部分的產(chǎn)品都是在原有的設(shè)備基礎(chǔ)上進(jìn)行的嘗試。特別是有關(guān)真空度這一方面， 在生產(chǎn)過(guò)程中，往往會(huì)遇到這樣的問(wèn)題，比如說(shuō)設(shè)備的真空度取大了，會(huì)嚴(yán)重影響設(shè)備的密封性，這就要求提高產(chǎn)品的密封性能， 同時(shí)也會(huì)帶來(lái)中原工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 20 成本的提高。 對(duì)于現(xiàn)代的經(jīng)濟(jì)觀念來(lái)講，這很不符合要求；如果設(shè)備的真空度取低了，那么生產(chǎn)不能順利進(jìn)行，達(dá)不到生產(chǎn)的條件，也是不可取的。 而往往在現(xiàn)實(shí)生活中，由于各個(gè)廠商的需求不同，需要確定出一個(gè)合理的真空度值，于是就必須對(duì)其進(jìn)行一個(gè)合理的確定。在實(shí)習(xí)過(guò)程中，我們同廠方的技術(shù)人員共同進(jìn)行設(shè)計(jì)，認(rèn)真聽取技術(shù)人員的意見(jiàn)和建議，采取了用類比的方式進(jìn)行真空度的計(jì)算。最終在得到技術(shù)人員認(rèn)可的情況下，我們將數(shù)值確定在 0.04-0.045MPa 之間。因?yàn)檫@不僅是設(shè)計(jì)人員的問(wèn)題，也是客戶所要求的。其確定方式 如圖 6 所示，一般設(shè)計(jì)者希望在 a 點(diǎn)就可以，而廠方則要求在 c 點(diǎn)，廠方希望盡量的大，而大的壓強(qiáng)必然導(dǎo)致密封要求高，技術(shù)要求也高，難度很大，所以經(jīng)雙方協(xié)調(diào)，達(dá)成共識(shí)，取在 b點(diǎn)。這樣最終的方案才能確定下來(lái)。 圖 6 4.3 電動(dòng)機(jī)的選擇 根據(jù)工作負(fù)荷的大小和性質(zhì)，工作機(jī)的特性和工作環(huán)境等，選擇合中原工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 21 適的電動(dòng)機(jī)包括電動(dòng)機(jī)的種類，類型和結(jié)構(gòu)形式，功率和轉(zhuǎn)速，確定電動(dòng)機(jī)的型號(hào)。 4.31 選擇電動(dòng)機(jī)的種類，類型和結(jié)構(gòu)形式 由于生產(chǎn)單位一般多采用三相交流電源，因此無(wú)特殊要求時(shí)應(yīng)選用三相交流電動(dòng)機(jī)， Y 系列三相籠型 異步電動(dòng)機(jī)是一種用途廣泛的全封閉自扇冷式電動(dòng)機(jī)由于結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，價(jià)格低廉，工作可靠，維護(hù)方便，因此選擇這種系列。 4.32 選擇電動(dòng)機(jī)的功率 (容量 ) 標(biāo)準(zhǔn)電動(dòng)機(jī)的容量由額定功率表示。電動(dòng)機(jī)的功率選擇是否合適，對(duì)電動(dòng)機(jī)的工作和經(jīng)濟(jì)性都有影響。功率過(guò)小不能保證工作機(jī)的正常工作，或使電動(dòng)機(jī)長(zhǎng)期過(guò)載而提早損壞；功率過(guò)大，則電動(dòng)機(jī)的價(jià)格高，能力不能充分發(fā)揮，經(jīng)常不在滿載下工作，效率和功率因數(shù)都較低，造成浪費(fèi)。 需要電動(dòng)機(jī)的輸出實(shí)際功率 Pd=Pw/ 而 Pw=FV/1000 w 因此： Pd=FV/1000 w 由于電動(dòng) 機(jī)至工作機(jī)之間傳動(dòng)裝置的總效率為： = 聯(lián)軸 器 * 3 蝸輪 * 3 軸承 由機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)可查的蝸輪的嚙合效率： 蝸輪 =0.97；聯(lián)軸器的效率： 聯(lián)軸器 =0.99；滾動(dòng)軸承的效率： 軸承 =0.99 則 =* 3 軸承 聯(lián)軸器 * 3 蝸輪 =0.973*0.99*0.993=0.876 需要電動(dòng)機(jī)輸出的工作效率 Pd 為 Pd=FV/1000 w =3.628 查表，可選擇電動(dòng)機(jī)的額定功率 Ped=4KW。 4.33確定電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速 按推薦的轉(zhuǎn)速以及工廠實(shí)際轉(zhuǎn)速，我選擇了 1000r/min,又查表可選Y132M1-6 型 5結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)部分 即將設(shè)計(jì)出的大型吸鋁真空抬包，主要由包蓋、包體、包襯、吊架、人孔、快開蓋、噴射器、吸鋁管、減速機(jī)、電機(jī)等部件組成。 中原工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 22 主要特點(diǎn)表現(xiàn)在以下幾方面。 （ 1）外形為圓柱狀，方便制作、節(jié)省材料，與同體積錐桶形真空抬包相比，散熱面積小，有利于保溫。雖然錐桶形抬包比圓柱狀抬包更有利于清理熔渣及殘余鋁液，但對(duì)于大容積抬包清除殘?jiān)演^為方便。 （ 2）采用茶壺式澆包的結(jié)構(gòu)形式，鋁液從包底澆出，熔渣被擋在包內(nèi)，撇渣效果好。 （ 3）抬包帶包蓋，包蓋與包體采用活節(jié)螺栓連接，固定方便。包蓋與包底封頭采用平底封頭。抬包 大修、清渣、砌包襯均可開蓋進(jìn)行，十分方便?？紤]到抬包的少量清渣、日常檢修以及解決抬包在使用間歇中自身散熱的問(wèn)題，在包蓋上設(shè)立了人孔。 （ 4）包嘴蓋設(shè)計(jì)成快開的結(jié)構(gòu)形式，包嘴蓋與包口管鉸接，并采用偏心自鎖機(jī)構(gòu)來(lái)控制包嘴蓋的開啟與關(guān)閉，使用安全方便。 中原工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 23 （ 5）采用噴射器利用壓縮空氣抽真空吸鋁。考慮到電解槽工作時(shí)，打殼下料、母線提升等工序均采用壓縮空氣工作，因此可與電解槽共用一個(gè)氣源，減少設(shè)備配置。噴射器工作原理為射吸式原理。 （ 6）減速機(jī)是抬包的傾轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)，由于抬包容積的增大，自重及盛鋁量均增大，抬包 的傾轉(zhuǎn)力矩增大，手動(dòng)傾轉(zhuǎn)費(fèi)力、效率低而且不安全，該減速機(jī)在結(jié)構(gòu)形式設(shè)計(jì)為手動(dòng)與電動(dòng)均可，正常操作為電動(dòng)，手動(dòng)為檢修和突發(fā)事故時(shí)用，手動(dòng)與電動(dòng)的切換采用爪式離合器，切換迅速方便，安全可靠。該減速機(jī)電動(dòng)為三級(jí)蝸輪蝸桿減速，手動(dòng)為兩級(jí)蝸輪蝸桿減速，減速比大。 中原工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 24 6. 工藝及性能參數(shù) 大型吸鋁真空抬包的工藝性能參數(shù)如下： 抬包容重： 4-8t（鋁液）； 鋁液溫度： 900C； 吸鋁能力： =0.4t/min； 傾轉(zhuǎn)角度： =75C； 壓縮空氣消耗量： 4-8m/min； 壓縮空氣壓力： 0.6MPa； 真空度： 0.04-0.045MPa； 電機(jī)功率： 3-5.5KW； 減速比：電動(dòng) 9300； 包襯壽命： =1500 包次 ； 中原工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 25 吸鋁管壽命： =300 包次 。 7. 技術(shù)經(jīng)濟(jì)性分析 開發(fā)研制的大型吸鋁真空抬包具有盛鋁量大、工作效率高、鋁液熱量損失小、設(shè)備配置價(jià)低、操作勞動(dòng)強(qiáng)度低、撇渣效果好、檢修清渣方便等特點(diǎn)，目前，隨著我國(guó)上萬(wàn)臺(tái)自焙槽改造提產(chǎn)的進(jìn)行以及大電流預(yù)焙槽電解鋁廠的建立，市場(chǎng)推廣前景良好。 使用壓縮空氣出鋁是穩(wěn)妥可靠的 ,設(shè)備結(jié)構(gòu)和生產(chǎn)操作都很簡(jiǎn)單 ,也不會(huì)增大空壓站的負(fù)荷量?？梢允∪フ婵障到y(tǒng) ,減少工 作量和勞動(dòng)定員。這對(duì)于各種規(guī)模的新建鋁廠和老廠技術(shù)改造 ,都有實(shí)際意義 ,值得推廣應(yīng)用。 該工藝的改進(jìn) ,投資少 ,效益顯著 ,對(duì)全國(guó)各老電解廠礦具有推廣價(jià)值。 8. 方案的校驗(yàn) 通過(guò)以上對(duì)大型真空抬包結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)以及計(jì)算，和對(duì)包體真空度的分析，能夠滿足生產(chǎn)的要求，適應(yīng)現(xiàn)代社會(huì)的生產(chǎn)形式，達(dá)到了較為理想的設(shè)計(jì)程度，從而我們可以看出此次的設(shè)計(jì)還是比較成功的。不僅做到了包體的良好密封，結(jié)構(gòu)的合理設(shè)計(jì)，真空度合乎要求，同時(shí)也達(dá)到了造價(jià)和成本