铝电解多功能天车打壳四连杆机构优化设计

杨灏

青铜峡铝业股份有限公司宁东铝业分公司 宁夏灵武 750411

铝电解多功能天车又叫作铝电解多功能机组，主要用于预焙阳极铝电解生产工艺中的出铝、更换阳极和抬母线三大作业。其主要由氟化盐小车、工具小车、出铝小车、空压机系统和液压工作站等组成，自动化程度和工作效率高，能有效降低人工劳动强度并提升铝电解生产能力。更换阳极作业主要由工具小车完成，打壳机构则是工具小车的其中组成部分之一，目前，多功能天车打壳机构多为前置式单倾斜油缸布局的四连杆方式，其稳定性差、作业局限性大，给更换阳极工作造成很大困难，为改变现状，提高自动化水平，需对打壳四连杆机构进行优化设计[1]。

1 铝电解多功能天车打壳四连杆机构运行现状

1.1 结构设计不合理

现有多功能天车打壳机构多为前置倾斜式四连杆机构，打壳机头倾斜的极限角度为30° -90°，极具旋转时打壳振动气缸距离清渣铲挡板100mm，距离氧化铝下料管50mm。在打击阳极中缝时，打壳锤杆距离中缝100mm 时，打壳振动气缸就会碰到电解槽集气罩，此时，打壳倾斜油缸活塞杆距离二层挂板150mm。故无法实现打击阳极中缝功能。

1.2 影响更换阳极作业质量且工作效率低

前置倾斜式四连杆机构在打壳作业过程中，打壳振动气缸打击锤头无法打击阳极中缝，低位阳极从电解槽取出后有大量中缝结壳块落入阳极坑池内，需人工将结壳块从中缝位置耙拉至阳极坑池中间位置，再使用清渣铲抓取。使用清渣铲时，为避免清渣铲机构产生较大位移晃动量而损坏渣铲机构，天车大车行走设置为低速运行。清渣铲捞渣一次运行时间为15min，增加员工劳动强度和作业危险系数，严重影响工作效率和更换阳极作业质量[2]。

2 铝电解多功能天车打壳四连杆机构优化设计

2.1 倾斜油缸结构优化

将原有的前置式单倾斜油缸结构布局优化为后置式双倾斜油缸结构布局，新增的2 个倾斜油缸布置在四连杆打壳机构大臂两侧，并设置有防护罩，倾斜油缸不在机构正前方，避免与电解槽二层挂板正面直接接触，增强了打壳力度和打壳四连杆良好的稳定性，延长了倾斜油缸使用寿命。

2.2 四连杆机构尺寸优化

按照后置式双倾斜油缸结构布局，打壳四连杆机构大臂高度可降低115mm，四连杆长度增加175mm。打壳机头倾斜的极限角度可达20° -90°。极具在上限位旋转时，距离渣铲挡板、氧化铝下料管导轨、司机室玻璃均在200mm 以上，完全满足更换阳极作业打击中缝要求，降低清渣铲使用频率，平均每组阳极更换时间可节约15min，极大提高了作业效率并降低员工劳动强度和作业危险系数[3]。

图2 后置式双倾斜油缸布局四连杆（优化后）

图1 前置式单倾斜油缸布局四连杆