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多功能天车打壳机的工作原理及常见故障分析
摘要：为了降低电解多功能天车打壳机头的故障率，全面了解造成打壳机故障的原因，通过对多功能天车打壳机头的振动原理进行了阐述，并对其常见的几种故障进行了分析，有效的提升维修质量，从而降低对电解生产的延误。
关键词：打壳机头；振动原理；故障分析；
引言
电解多功能天车（PTM）是大型预培电解槽专用的关键工艺加工作业设备，其用于铝电解生产的换极、出铝、抬母线、打壳、添加氧化铝、覆盖阳极及厂房内设备检修、安装的物品吊运等工作。在电解铝生产中，自焙电解槽中电解质的表面会凝固一层妨碍下料和熄灭阳极效应的硬壳，必须定时将其打掉，才能保持生产的正常进行。多功能天车打壳机被运用于此，完成电解换极作业时的壳面打洞作业，打壳机头是其中的一个关键部件，其使用频率高，维护保养难以跟上，使得故障率较高。而在实际工作中，许多维修工对其振动原理不甚了解，不能很好的对故障原因进行判断，这既延误生产的正常进行又加大备件的消耗。本文通过对打壳机头的振动原理进行阐述，并对其常见的几种故障进行分析，以促进维修工作质量的提高。
1打壳机结构特点及工作参数分析
1.1结构特点
如图1所示，四连杆式打壳装置包括固定机架

图1四连杆打壳示意图
1、倾斜液压缸2、上连杆3、下连杆4、打壳机5、打壳机头
四连杆打壳机构的固定机架安装在工具小车的回转装置上，活动框架设置在固定机架上，连接架的上端通过螺栓与活动框架下端相连接，连接架的下端通过销轴与上、下连杆的后端相连接，上、下连杆的前端与打壳机相连接，连接架上设置有升降液压缸和倾斜液压缸，升降液压缸通过缸筒轴与固定机架相连接，倾斜液压缸的活塞杆通过销轴与下连杆相连接。固定机架在升降液压缸与倾斜液压缸之间，使打壳机构整体重心位于固定机架中心;连接架的下端连接上、下连杆的2个销轴均位于固定机架下方。
1.2工作参数分析
四连杆打壳机工作特点，打壳机头高频打击，每分钟打击铝硬壳1200次，即打击频率为20Hz;打击功率为110J，打击行程26mm，打击气压为0.4～0.8MPa。据此分析，打壳机的工作力并不是很大，静力不足于把四连杆机构、打壳机构及固定架座等损坏。
1.3打壳机头简介
打壳机头主要由配气机构、气缸、活塞及缓冲块、锤头等组成。配气机构由上盖、阀体、阀片及挡板组成。
1.4打壳机振动原理
打壳机头的振动主要是利用其配气机构对压缩空气流向的改变使得活塞上下高速往复运动形成的。配气机构工作的好坏，直接影响打壳机头振动的好坏。先就配气机构如何工作进行介绍。图1为打壳机头结构示意图，图中虚线为活塞上升位置。打壳机头开始工作时，压缩空气从上盖1的进风口a进入上盖内，这时阀片3（振动片）因重力作用落在挡板的气缸上腔进风口b上，靠平面密封将其关闭。压缩空气经上盖小孔e通过挡板进入气缸f孔，f孔直通气缸下缸，此时气缸下腔由活塞、中间套、缓冲块形成一个密闭区间。孔d被活塞挡住，气缸上腔通过孔c排空。

1-上盖2-阀体3-阀片4-挡板5-汽缸6-活塞7-缓冲块8-中间套9-锤头图2打壳机头结构示意图
活塞在压缩空气的推动下向上运动，当活塞上升至c孔位置时，上腔形成密闭空间，随着活塞继续上升，上腔内气压不断上升。当活塞通过d孔时，从e孔进入下腔的压缩空气通过d孔一部分向上排空，一部分向下吹向缓冲块、锤头，防止料灰进入气缸。这时阀片3在上腔压力作用下向上运动，打开b孔，关闭e孔，于是压缩空气进入气缸上腔，活塞向下运动。当活塞通过c孔时，上腔排空，活塞在惯性作用下高速冲击缓冲块，缓冲块再将冲击功传递给锤头，作用在壳面上。同时阀片在下腔气流及重力作用下向下运动，关闭b孔，开启e孔。压缩空气从e孔进入气缸下腔，活塞新一轮往复运动开始。当压缩空气不断从a孔进入打壳机头中时，活塞在气缸中不断上下往复运动，冲击缓冲块，于是便形成了振动。这就是打壳机头的振动原理。
2常见故障分析
2.1打壳机四连杆断裂变形
打壳机裂纹主要出在四连杆的上连杆拐弯处，裂纹使马蹄螺丝、打壳升降液压缸、机头座子及固定架等受到破坏，打壳机震动缸伸缩间距过小，不能完成震动作业，打壳机是在高频下工作，打击力并不大。根据四连杆机构销轴铰链联接的特点，可能是由于高频下共振导致零部件损坏。根据四连杆的工作特点及倾斜液压缸的工作范围，在四连杆拐弯处附近设置一加强筋板，以提高拐弯处的水平弯折共振频率，方案如图5所示。加强筋板的实际形状根据四连杆振形特点及倾斜液压缸工作空间设计，焊接在连杆厚度的中心位置，加强筋板的厚度由实际工作情况及分析所决定，厚度为12mm。
2.2打壳机头不振动
根据打壳机头机构及振动原理分析，配气机构故障最有可能造成打壳机头不振动，尤其是阀片由于其在压缩气的作用下长期高频振动，难免会因材料及制造原因产生破损，不能正常工作。在实际维修中，也