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翻转设备电液推杆推力计算的方法

编辑:扬州中悦机械有限公司时间:2020-08-17

搅拌锅使用电液推杆翻转卸料,阻力主要源自于锅体及物料自身的重力矩、转动锅体与静止机体之间产生的摩擦转矩和静止状态下的锅体在转动前一刻需克服的惯性矩。文章从理论上对搅拌锅翻转卸料需要克服的阻力进行分析,通过以上三部分阻力矩之和与电液推杆推力矩平衡,计算出设备翻转需要的推力,为电液推杆的设计选型提供了依据。此外,对惯性矩的详细分析,是较以往计算方法进行了重要的补充。


搅拌锅是电解槽修筑期间阴极糊料的加工设备,阴极糊料是煅后冶金焦与沥青的混合产品,为保持沥青的粘接性糊料在 100℃ 偏高的温度下混合,锅体外壁布置了电加热管,锅体内糊料在搅刀的旋转作用下均匀混合,出料时,搅拌锅受到电液推杆伸缩杆的推动,产生翻转以便于人工铲料,之 后,搅拌锅又随着电液推杆伸缩杆的收回又恢复原位。该文以 2 000 L 搅拌锅为原型,对电液推杆的额定推力做出演算。 

1 带负荷的搅拌锅的重心计算

已 知: 搅 拌 锅 容 积 2900 L,搅 拌 锅 长 度1980 mm,倾翻转动部分搅拌锅重量 G壳 为 2 735 kg,糊料体积 2 000 L,糊料比重 1. 3 kg /dm3,搅拌锅的倾翻角度为 110°,电液推杆的行程 1100 mm。

电液推杆与搅拌锅的相对位置见图 1。

通过立体三维图工具求得搅拌锅空载的重心

位置在 X 轴上 35 mm,搅拌锅负载下的重心位置

应是其空载重心与糊料重心的合成重心。

首先计算糊料的重心位置,设料顶面距 X 轴 h mm,糊料体积的平衡方程式为:

带负载的搅拌锅的合成重心:

2、电液推杆的推力计算。

设: 电液推杆的推力( kN) : P

搅拌锅的惯性力偶( N·m) : M1

转动副的摩擦力矩( N·m) : Mf

搅拌锅的重力矩( N·m) : Mg 则,力矩平衡方程式为: P × L = M1 + Mf + Mg

式中: L = 380 mm 1) 搅拌锅惯性力偶 M1 的计算

设: 搅拌锅绕质心轴 OS 的转动惯量为

Js( kg·m2 )

如图 1,选定电液推杆的额定速度 Vs = 0. 01 m /s,假设推杆从静止状态达到额定速度所需

要的时间 t = 0. 01 s,那么,搅拌锅的惯性力矩等于

锅体对 OS 轴的转动惯量与角加速度的乘积

M1 = Js·a a 为锅体的角加速度

a = Vsrt = 0. 01 0. 38 × 0. 015 = 1. 75 rad /s2 设: 搅拌锅两端盖板的转动惯量为 Ja,

锅体的圆弧底的转动惯量为 Jb,

锅体的两侧板的转动惯量为 Jc,

锅内糊料的转动惯量为 J 料,

则绕 OS 轴 Js = Ja + Jb + Jc + J料

产生转动惯量的旋转物体图,见图 2。



从电液推杆的推力计算部分看出∶ 搅拌锅的惯性力偶 M1 计算复杂,相对摩擦力矩 Mf 和重力矩 Mg 数值偏小,是以往设计计算过程中常常被忽略的部分,理论上应给予补充,此外,摩擦力矩的计算涵盖了每个摩擦副,Mf 数据结果准确,该文电液推杆推力计算的公式推演完整,可作为此类翻转设备标准计算方法。