鑄造鋁坯吊運工具發展現狀簡析

趙法賓 馮麗

摘要：近幾年我國有色加工行業迅猛發展，同時鋁坯生產設備要求吊運鋁錠的吊具必須具有安全可靠的吊運性能，主要說明幾種吊運立式鋁坯吊具的結構特點，對有色金屬吊裝做了簡明扼要的闡述。

關鍵詞：液壓鑄造；啟閉機構；磁粉離合器；保壓回路

引言

隨著鋁材廣泛應用于航天、航空、建筑、交通、運輸、包裝、電子、等眾多的國防和民用領域。使我國有色金屬生產能力、鋁加工技術得到了迅速的發展和提高。新鑄造設備主要是立式半連續液壓鑄造，鋁扁錠的鑄造通過結晶器在鑄造井內完成，鑄造鋁錠長度最長達到9.3米，鑄錠的重量也是逐漸增加到40噸左右。鑄造設備深埋在地面下，頂升油缸行程大，該油缸大部分都是國外制造，造價昂貴，要求吊運鋁錠的吊具必須具有可靠的吊運性能。在我國鋁廠熔鑄車間吊運立式鋁錠主要應用三種類型吊具，分別是機械鋁錠翻轉吊具、電動鋁錠翻轉吊具、液壓鋁錠翻轉吊具。一些鋁廠的鑄造生產設備自帶翻轉功能，所用吊具不需要翻轉功能。

1.機械鋁錠翻轉吊具

機械鋁錠吊具是利用杠桿增力工作原理，依靠起重機的起升，靠被吊物自重與吊具之間產生的摩擦力來起吊鋁坯。通過轉鎖式啟閉機構的起落，來完成機械吊具的夾取過程。啟閉機構中轉鎖頭圓柱部分銑削加工四段螺旋槽并連接，導向圓柱銷限制轉鎖頭在導向筒內旋轉，轉鎖頭在吊具起落時上下移動并做旋轉完成吊具的開閉動作。機械鋁錠吊具結構簡單、夾緊力較大、便于維護，此類吊具的主要缺點是吊具靠被吊物自重產生磨擦力來夾緊工件，在翻轉鋁錠時，需要被吊物接觸物體借助外力來完成翻轉動作，極可能瞬間失重，造成夾緊力不穩定，易出現鋁錠掉落事故。需要相當熟練行車操作人員來完成吊裝翻轉過程。

2.電動鋁錠翻轉吊具

電動鋁錠翻轉吊具通過電機轉動，磁粉離合器滯后閉合，保證電機空載起動；通過聯軸器、磁粉離合器、電磁制動器、減速器、鏈輪、鏈條傳給絲杠螺母，絲杠螺母實現夾鉗的快速閉合。吊具鉗腿和鋁錠接觸后，電機的輸出扭距迅速增大，達到一個定值時，磁粉離合器滑移，零速開關動作，電磁制動器制動，電機立即停止轉動，這時夾鉗對板坯產生一個預緊力。起重機提升夾鉗，初始的預緊力不足以夾起鋁錠，鉗腿下面帶滑板的楔形機構由于鋁錠重量的作用，使得鉗牙沿斜面下滑一個行程。該吊具就是通過鉗腿的楔形機構夾緊鋁錠。斜面角度通常是7-8度，角度需小于摩擦自鎖角；通過調節磁粉離合器勵磁電流的大小來改變鉗牙對板坯的初始夾緊力，保證吊具對鋁坯有足夠的預緊力。該類型吊具有的工程師簡化了傳動機構，去掉了磁粉離合器、電磁制動器、零速開關等零件，直接使用變頻器控制和保護電機。此類吊具的主要缺點是鉗腿下滑量不一致；彈簧經常反復壓縮容易失效；傳動部分和下滑裝置加工復雜，不利于維修等。

3.液壓鋁錠翻轉吊具

液壓鋁錠翻轉吊具由液壓缸來實現吊具的夾緊和松開，可以通過調節液壓系統壓力來控制夾緊力的大小，通常液壓系統最高工作壓力小于25Mpa。其結構形式分為兩種形式，如圖1、圖2所示，兩種吊具類型結構完全不同，圖1所示吊具液壓缸通過杠桿作用達到增力的效果，圖2所示吊具直接傳遞液壓缸的作用力。此處針對圖1所示吊具說明，吊具機械部分利用雙曲柄機構中的特殊機構平行四邊形機構，兩對邊構件長度相等并且平行，始終使鉗腿保持平行移動，鉗牙頂尖始終保持水平移動。

圖1 國內廠家制造 圖2 德國Carl Stahl制造

液壓系統采用保壓回路（如圖3所示），從液壓系統中不難看出，液控式單向閥及液壓缸密封件來保證液壓系統壓力不下降，確保出現故障及斷電時能保持夾緊力大小基本不變。吊具的液壓缸壓力由壓力變送器直接數字顯示，可隨時監控系統的壓力變化。

圖3

液壓鋁錠翻轉吊具的主要缺點：液壓裝置及液壓缸油液泄露。液壓缸的泄漏分為內泄漏和外漏兩種情況，內泄漏是主要影響液壓缸的技術性能，使之出現出力不足、運動速度緩慢和工作不平穩等現象。

4.結論

上述三種吊具在國內鋁廠均有應用，目前大多數鋁廠都使用液壓鋁錠翻轉吊具，主要該吊具占用空間小，應用范圍廣，使用安全性強，在工件吊運及翻轉過程中，夾緊力始終保持不變等特點。前期該類吊具多采用國外產品，我國國內吊具廠家致力于產品質量的提高，正逐步替代國外的同類產品吊具。

當今加工手段的提高及液壓裝備技術的提升，設備趨向于自動化和智能化發展方向，以及使用單位對設備的安全性、可靠性要求提高等等，液壓鋁錠翻轉吊具必將得到廣泛的應用。

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作者簡介：趙法賓（1975-） 男，河北保定人，巨力索具股份有限公司，主要研究方向：吊裝設備及工具設計與研發。

馮麗（1984-） 女，河北保定人，巨力索具股份有限公司，主要研究方向：吊裝方案制定、吊具研發。