电石炉圆环输送统设计

电石炉圆环输送统设计

张森崔兰

大连华锐重工集团股份有限公司工程技术设计院116000

摘要：电石炉圆环出炉系统从电石出炉到电石冷却运输，在远程操纵条件下，全程实现高度机械化、自动化的电石出炉作业，可极大地改善现场的工作环境，提高工作效率，保障作业安全，并且可以极大地节省冷却车间面积。

关键词：电石；出炉；圆环；

1方案设计

1.1工艺流程

电石炉出炉口3个，按圆周方向在120°间隔处布置，每个出炉口有相应的出炉操作平台。在电石炉外有一个与电石炉同心布置的圆盘，圆盘底部均匀布置6个支承轮和3个水平导向轮。在圆盘上均匀布置45个电石锅。圆盘驱动方式为销齿传动，驱动装置设计为随动形式以保证销齿的良好啮合。在圆盘远离出炉口的一个固定位置安装倾翻机构，当电石冷却后运动到倾翻机构所在位置时，进行翻锅。锅中翻出的电石由链板输送机输送到下一工作位置。如果发生电石与电石锅粘连情况，启动倾翻机构处的振动卸料装置，将电石由电石锅中振出。

1.2系统特点

整个系统有以下特点：

1）电石锅均匀布置在整个圆盘上，随圆盘绕电石炉转动，整体圆盘强度高、耐高温；

2）设计倒置支撑，支承轮、水平轮和驱动随动装置全部在圆盘下方工作，有效地避免了高温、粉尘等恶劣工作条件的影响；

3）可随动的驱动装置采用销齿传动，适用于低速、重载、粉尘大、润滑条件差的恶劣环境；随动机构保证销齿啮合良好；

4）设计定点自锁倾翻机构，倾翻机构与振动卸料装置配合工作，确保凝固的电石顺利出锅。

2主要设备及特点

2.1电石锅

电石锅为长锥体，本体采用铸钢材料，吊耳支腿为焊接，用于承装刚出炉的熔融电石。电石锅三侧倾斜角度为110°，单侧135°。电石锅通过销轴与圆盘连接在一起，可绕销轴旋转90°。

2.2圆盘装配

圆盘装配由圆盘分瓣、连接板、高强螺栓、耐火材料等组成。圆盘上部通过销轴与电石锅相连，下部带有销轮与驱动机构的齿轮啮合。圆盘底部焊接圆环形矩形截面轨道，保证与支承轮、水平轮形成滚动副。圆盘表面设置一层耐火砖，电石锅放在耐火砖上，起到较好的隔热作用。圆盘共分为5瓣，瓣与瓣之间通过高强螺栓把接在一起。每个圆盘分瓣由钢板焊接而成，内部设置有腹板以保证圆盘强度和刚度，

2.3传动装置

传动装置主要是为圆盘转动提供动力来源，由传动装置底座、电机底座、电机、随动水平轮组成。传动装置共有2套，分别布置在两个烧穿平台之间，圆盘外侧，一用一备。

由于圆盘的制造和装配的误差、间歇运动冲击、热变形，使得圆盘会发生径向窜动，为保证销齿的啮合，设置了具有随动功能的传动装置

驱动电机、驱动齿轮安装在减速机上，减速机和随动水平轮均与可随动的减速机座固定，减速机座与随动传动装置底座通过竖直方向的销轴连接。两个随动水平轮与圆盘上的环板接触，保证传动装置随圆盘径向移动时，自动保持正常啮合状态。

为提高驱动的可靠性，设置了“一用一备”两套传动装置。由于减速机速比很大，处于备用状态的随动传动装置会影响圆盘的驱动，因此应拆下处于备用状态的随动传动装置的随动水平轮，并使其驱动齿轮脱离销齿。

2.4支承轮

支承轮由轮子、轴承座、支承座、底座组成。主要用来支承圆盘、电石锅、电石的重量。支承轮共有6套，环形均布布置在圆盘轨道下平面。

支承轮单侧轮缘，由于踏面有2.877°圆锥面，圆盘底部的轨道踏面水平，支撑座与水平面有2.877°斜度，以保证支承轮与圆盘轨道形成面接触滚动摩擦，同时通过底座斜面保证与土建固定连接，车轮两侧安装对称轴承箱，轴承箱固定到底座上。

3结构受力分析及强度校核

3.1圆盘受力分析及强度校核

圆盘上表面温度180℃，下表面60℃。假设圆盘上45个电石锅中30个电石锅装满电石，集中分布于倾覆边右侧，其中每个电石锅重1.35t，电石锅中电石重0.6t。最大vonMises应力192.329MPa，强度满足要求。

3.2支承轮受力分析及强度校核

（1）许用轮压

选取起重机车轮[1]，直径630mm，宽度210mm。单侧轮缘，车轮材料为65Mn，抗拉强度为735MPa；轨道踏面宽度为104mm，材料为Q345B，抗拉强度为470MPa，圆盘转速为0.29r/min，允许轮压为：

式中：PL——正常工作起重机车轮或滚轮的许用轮压，N；

k——车轮或滚轮的许用臂压，N/mm2，钢制车轮或滚轮为5.6[2]；

D——车轮或滚轮的踏面直径，mm；

L——车轮或滚轮与轨道承压面的有效接触宽度，mm；

C——计算系数：

进行车轮或滚轮踏面疲劳校验时，C=C1C2；

进行车轮或滚轮强度校核时，C=Cmax；

C1——转速系数，取为1.16[2]；

C2——车轮所在机构的工作级别系数，取为1.25[2]；

（2）等效工作轮压计算

由于系统在厂房内工作，无风载，，按3点支撑校核轮压，等效轮压为：

式中：——电石搬运系统空载时确定的所验算车轮的最小轮压，N；

——电石搬运系统空载时确定的所验算车轮的最小轮压，N；

根据以上计算，，因此，支承轮的疲劳强度满足要求。

参照GB/T3811-2008起重机设计规范，车轮的静强度为：

式中：——最大轮压，N；

根据计算，1.9kDl=71t，最大轮压为50t，显然支承轮满足静强度要求。

3.3支承轮座受力分析及强度校核

支承轮所受的最大支反力为490.5kN，由于支承轮轴有2.877°倾角，因此在支承轮座还要施加24.6kN的水平力，方向沿轮轴向。最大vonMises应力22.125MPa，强度满足要求。

3.4水平轮座强度校核

水平轮受力较为特殊，它既对圆盘的转动起到导向作用，又能防止圆盘在转动过程中发生径向窜动。考虑到支承轮安装平面可能存在的倾斜，因此，对水平轮的作用力即包括圆盘重力因安装偏斜引起的水平力，也包括阻止径向窜动的力，最不利情况是两个力同向作用。最大vonMises应力188.9MPa，强度满足要求。

4结论

综上所述，电石炉圆环输送系统能够适应低速、重载、高温、粉尘的环境，完全可以替代现有的传统输送系统，而且此系统更加安全、可靠。目前此系统已经通过冷试试验，完全能够满足要求。

参考文献：

[1]《起重机设计手册》编写组.起重机设计手册[M].北京：机械工业出版社，1980.

[2]起重机设计规范编写组.起重机设计规范（GB/T3811-2008）[M].北京：中国标准出版社.

[3]成大先.机械设计手册[S].北京：化学工业出版社，2007.

[4]熊谟远.电石生产及其深加工产品.化学工业出版社，2001年.

作者简介：

第一作者姓名：张森，性别：男，民族：汉，籍贯：黑龙江省克东县，出生年月日：1984年10月22日

第二作者姓名：崔兰，性别：女，民族：汉，籍贯：辽宁省盖州市，出生年月日：1985年09月17日

研究方向：冶金工程机械设计