鄒成宇　吳澤權(quán)　張宇　朱鈺輝　古麗司坦·買買吐爾地

摘? ?要：物料轉(zhuǎn)移貫穿于工業(yè)生產(chǎn)的每一個角落，國內(nèi)外關(guān)于升降翻轉(zhuǎn)機構(gòu)有著不同的研究，國內(nèi)的發(fā)展存在著各種問題。文章對反應釜轉(zhuǎn)運過程中的翻轉(zhuǎn)和升降機構(gòu)進行研究并提出設計方法。

關(guān)鍵詞：物料轉(zhuǎn)移;升降翻轉(zhuǎn)機構(gòu);研究

1? ? 當前反應釜翻轉(zhuǎn)傾倒機構(gòu)概述

在工業(yè)生產(chǎn)中，物料轉(zhuǎn)移是一個常見的過程，貫穿于工業(yè)生產(chǎn)的每一個角落。物料的提升和翻轉(zhuǎn)傾倒是常用的物料轉(zhuǎn)運方式，目前國內(nèi)存在各種類型的類似裝備，但大多是人工操作，勞動強度較大，且每一種尺寸規(guī)格的反應釜必須對應專用的翻轉(zhuǎn)傾料設備才能工作，設備不能通用，且目前的翻轉(zhuǎn)機構(gòu)缺少提升裝備，無法調(diào)節(jié)翻轉(zhuǎn)倒料的高度，為工人工作帶了諸多不便。

2? ? 研究內(nèi)容與目的

文章以圓筒形反應釜為對象，分析了國內(nèi)外升降翻轉(zhuǎn)機構(gòu)的研究概況，對反應釜轉(zhuǎn)運過程中的翻轉(zhuǎn)和升降機構(gòu)進行研究并提出設計方法，目的在于解決上述物料轉(zhuǎn)運過程存在的問題，使轉(zhuǎn)運過程簡單化、快捷化，降低工人的勞動強度，提升設備的安全可靠程度，實現(xiàn)只用一種翻轉(zhuǎn)傾倒設備就能夠?qū)Χ喾N規(guī)格反應釜進行搬運傾料。

提出使用可編程邏輯控制器（Programmable Logic Controller，PLC）和氣動傳動兩種方式實現(xiàn)反應釜的傾料過程，包括定位、翻轉(zhuǎn)、傾料，達到了工業(yè)生產(chǎn)中反應釜傾倒翻轉(zhuǎn)過程的遠程控制，提高了自動化程度和安全可靠程度。

3? ? 設備分析與設計

3.1? 傳動方式選擇

傳動系統(tǒng)是工業(yè)生產(chǎn)中的重要環(huán)節(jié)，其中液壓傳動、氣動傳動、電氣傳動、機械傳動使用頻率較高。

（1）液壓傳動。優(yōu)點是能夠使傳動平穩(wěn)，出現(xiàn)過載時具有保護整個系統(tǒng)的功能，操作較為簡單;缺點是液壓系統(tǒng)對油壓的自身性質(zhì)較為敏感，不能保持準確的傳動比，現(xiàn)場工作時容易出現(xiàn)油液泄漏的問題，使工作難度增大，泄漏的油液若可燃則會成為危險因素，此種傳動不宜在化工廠內(nèi)使用。

（2）電氣傳動。優(yōu)點是傳遞的能量較大，傳動易于控制和實現(xiàn)自動化，傳動中的各個過程能夠?qū)h程發(fā)出的信號迅速做出生產(chǎn)動作;缺點是電氣傳動啟動制動消耗的能量大于其他傳動方式，因此不適于用在反應釜翻轉(zhuǎn)倒料的過程中，此外，電氣傳動對環(huán)境要求較為嚴格，不能使用在防爆場合，且對環(huán)境中的溫度、濕度等因素要求較高。

（3）氣動傳動。優(yōu)點是有良好的防火、防爆、防電磁干擾、抗沖擊、振動和輻射的特點，結(jié)構(gòu)簡單;缺點是穩(wěn)點性差，不宜用于重載場合。

綜合上述討論，此設備最宜選用氣動傳動方式。

3.2? 翻轉(zhuǎn)機構(gòu)設計分析

反應釜在定位板上定位好，再由升降機構(gòu)提升到指定工作點，由翻轉(zhuǎn)機構(gòu)使反應釜按照一定的反轉(zhuǎn)速度和最大的傾倒角度進行倒料。該氣動傳動可以選擇兩種方案，氣動馬達或是氣缸驅(qū)動。當使用氣缸作為驅(qū)動原件時，需要將氣缸的直線運動轉(zhuǎn)化為反應釜的旋轉(zhuǎn)運動，但氣缸的速度不易控制，會給翻轉(zhuǎn)過程帶來不安全性。因此選用氣動馬達作為驅(qū)動元件。翻轉(zhuǎn)機構(gòu)具體結(jié)構(gòu)如圖1所示，動力由馬達發(fā)出之后經(jīng)過蝸輪蝸桿減速，再經(jīng)過行星輪輸出到翻轉(zhuǎn)架上。反應釜通過蝸耳固定在翻轉(zhuǎn)機構(gòu)上，從而實現(xiàn)反應釜的傾倒、回位等動作。

3.3? 升降機構(gòu)設計與分析

升降機構(gòu)的作用是將反應釜提高到準確的工作高度，為下一翻轉(zhuǎn)過程做準備。經(jīng)過上述的討論，驅(qū)動元件有氣缸和氣動馬達兩種方式，但由于氣缸的穩(wěn)定性差，承載越大缸徑也就越大，這為設計帶來很大困難，此外若使用左右兩側(cè)氣缸驅(qū)動提升反應釜，很難保證兩端提升工作的同步性，因此升降機構(gòu)的元件仍然使用氣動馬達，但必須使氣動馬達的旋轉(zhuǎn)運動轉(zhuǎn)化為直線運動。為了保證升降的平穩(wěn)性，使用單個氣動馬達進行驅(qū)動，采用分動箱輸出到兩端，實現(xiàn)左右升降的同步性。升降機構(gòu)的工作過程為氣動馬達輸出動力，由齒輪減速，再經(jīng)過分動箱使動力輸入到兩側(cè)的直角減速器。絲桿一段連接減速器的輸出口，另一端連接導柱的頂端平臺，實現(xiàn)升降平臺沿著導柱運動。

3.4? PLC分析與設計

此機構(gòu)中PLC的作用是監(jiān)控反應釜升降翻轉(zhuǎn)機構(gòu)的工作狀態(tài)，并進行遠程控制，提高生產(chǎn)工作的自動化程度，減少工人的勞動強度和危險因素。在遠程控制室中設置兩個三位開關(guān)，第一個控制升降機構(gòu)的上升、停止、下降;第二個控制翻轉(zhuǎn)機構(gòu)的翻轉(zhuǎn)、停止、回位。為了監(jiān)測工作時的狀態(tài)，同時在現(xiàn)場設備上設置行程開關(guān)，通過對氣動傳動壓力和開關(guān)位置的檢測來確定反應釜的動作狀態(tài)。這些動作和狀態(tài)會在控制室中以指示燈的形式來表現(xiàn)。

4? ? 結(jié)語

文章以傾轉(zhuǎn)倒料為目標，根據(jù)幾種傳動方式在工作中的對比，確定了氣動傳動為該機構(gòu)的傳動方式。工作過程為遠程操作柜→遠程控制柜→現(xiàn)場操作柜，通過PLC柜的按鈕控制電磁閥切換氣路，并使設備做出相應操作。

[參考文獻]

[1]張強.料桶提升加料機構(gòu)的研究與設計[D].南京：南京理工大學，2012.

[2]上海機電設計院.斗式提升機與螺旋輸送機[M].北京：機械工業(yè)出版社，1980.

[3]孫毅.對稱驅(qū)動剪式升降平臺設計及研究[D].昆明：昆明理工大學，2012.

[4]聶雅玲.超氧化鉀藥片成型工藝及測試方法的改進[J].煤礦安全，1994（6）：32-34.

[5]李向高，陳涓.用于小型生物艙的新型供氧方法研究[J].航天醫(yī)學與醫(yī)學工程，1996（5）：377-380.

[6]陶金明.鋼包及鋼包回轉(zhuǎn)臺[J].冶金設備，1992（5）：42-47.