РАБОЧИЙ ОРГАН МАШИНЫ ДЛЯ ПРОБИВКИ КОРКИ ЭЛЕКТРОЛИТА В ЭЛЕКТРОЛИЗЕРЕ ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ АЛЮМИНИЯ

Предлагаемое техническое решение относится к цветной металлургии и может быть использовано в машине для пробивки корки электролита в электролизере для получения алюминия.
Известна машина для пробивки корки электролита МПК-5У, серийно выпускаемая Бузулукским заводом тяжелого машиностроения им. В.В.Куйбышева (копия паспорта МПК 00.00.000 ПС и инструкция по эксплуатации МПК 00.00.000 ТО прилагаются). Конструкторское решение рабочего органа данной машины вызывает значительные технологические трудности при обработке электролизеров для получения алюминия. Предлагаемое техническое решение направлено на совершенствование конструкции данного рабочего органа, в связи с чем МПК-5У выбрана в качестве ближайшего аналога.
Рабочий орган серийной машины для пробивки корки представляет собой кривошипно-шатунный механизм с системой смазки, состоящий из шатуна с пробойником и коленчатого вала, установленного в опорных втулках боковых крышек герметичного корпуса рабочего органа и на консолях которого посредством торцевых фланцев установлены два шкива, соединенные ременной передачей с двигателем. Шкивы также устанавливаются в опорных втулках, расположенных на боковых крышках корпуса, и разъемно соединены с торцевыми фланцами с помощью пальцев. Шкивы соединены с двигателем ременной передачей, вращение на коленчатый вал от шкивов передается посредством фланцев, снабженных шлицами. Передача вращения на фланец осуществляется упругими втулками, установленными в пальцевых соединениях. Система смазки рабочего органа выполнена централизованной и точка централизованной смазки расположена в корпусе рабочего органа.
К техническим недостаткам рабочего органа данной машины следует отнести следующее:
- коленчатый вал установлен в опорных втулках, две из которых жестко посажены на коленчатом валу, а две - в боковых крышках корпуса, при этом сопрягаемые втулки установлены с возможностью скольжения относительно друг друга. Для снижения трения предусмотрена централизованная смазка. На практике данный узел является наиболее слабым узлом в силу значительного износа втулок при скорости вращения вала двигателя более 500 об/мин. Это приводит к необходимости частой замены изношенных втулок, увеличивая тем самым затраты на восстановительный ремонт и снижая сроки межремонтной эксплуатации;
- монтаж шкивов осуществляется посредством опорных втулок по типу опорных втулок коленчатого вала, то есть одна из сопрягаемых втулок жестко посажена на боковую крышку корпуса, а вторая жестко посажена на шкив и торцом сопряжена с торцевым фланцем. Таким образом, имеет место вторая пара трения скольжения, для которой также предусматривается смазка. Но помимо этого, возникает трение в сопряжении торцов втулки шкивов и торцевых фланцев, что приводит к износу фланцев;
- использование в передаче вращения упругих втулок, установленных в пальцевых соединениях, вызывает быстрый износ втулок, что, во-первых, приводит к быстрому износу шлицов, а значит ухудшению передачи вращения на коленчатый вал, во-вторых, требует постоянного контроля за состоянием втулок и частой их замены;
- использование централизованной системы смазки в данной конструкции рабочего органа оказалось мало эффективным, так как не обеспечивалась качественная смазка пар трения.
Задачей данного технического решения является повышение надежности и срока службы рабочего органа, упрощение его конструкции и повышения качества смазки узлов трения.
Техническим результатом является сокращение количества пар трения, снижение сил трения в сопрягаемых поверхностях, снижение расхода смазочных материалов и повышение межремонтной эксплуатации рабочего органа.
Технический результат достигается тем, что в рабочем органе машины для пробивки корки, включающем кривошипно-шатунный механизм с системой смазки, состоящий из шатуна с пробойником и коленчатого вала, установленного в опорных втулках боковых крышек герметичного корпуса рабочего органа и на консолях которого посредством торцевых фланцев, снабженных разъемным соединением, установлены два шкива, соединенные ременной передачей с двигателем, при этом боковые крышки корпуса снабжены снаружи монтажными втулками, опорные втулки коленчатого вала снабжены подшипниками качения, разъемное соединение торцевых фланцев со шкивами выполнено в виде резьбового соединения, а монтажные втулки, сопряженные с наружными стенками боковых крышек корпуса, установлены с зазором относительно шкивов и торцевых фланцев, причем, зазор между торцевыми фланцами и монтажными втулками выполнен не менее 2 мм, при этом, кривошипно-шатунный механизм снабжен индивидуальной системой смазки.
Техническая сущность предлагаемого технического решения заключается в следующем.
Для снижения сил трения в опорном узле коленчатого вала установлены подшипники качения, снабженные индивидуальными точками смазки. Также упрощена конструкция боковой крышки корпуса, изготовление которой более технологично и дешево, так как боковая крышка выполнена в виде сварной конструкции, состоящей из втулки и приваренного к ней фланца.
В ближайшем аналоге усилие трения, возникающее при передаче вращения от шкива к коленчатому валу было распределено между двумя парами трения, что снижало нагрузку на каждую из них. При установке
подшипников качения усилие трения максимально снижается, что позволило провести конструктивное изменение в монтаже шкивов и торцевых фланцев:
- ликвидирована пара трения «втулка шкива-боковая крышка корпуса»;
- ликвидировано трение между торцом монтажной втулки и фланцем за счет выполнения зазора, величина которого не менее 2 мм. Минимальный размер зазора обусловлен точностью выполнения деталей узла;
- позволило отказаться от посадки шкивов в опорных втулках;
- позволило перейти к жесткому соединению шкивов с торцевыми фланцами, в результате чего количество точек крепления сокращено в два раза.
Установка подшипников качения, ликвидация второй пары трения, установка шкивов с зазором позволяет работать на более оборотистых двигателях.
В предлагаемом решении выполнена индивидуальная система смазки, как для подшипников качения, так и для шейки шатуна.
Общими признаками данного предложения и ближайшего аналога является следующее:
- рабочий орган выполнен в виде кривошипно-шатунного механизма, снабженного системой смазки, и заключенного в герметичный корпус;
- на шатуне закреплен пробойник;
- рабочий орган снабжен шкивами с ременной передачей;
- шкивы соединены с коленчатым валом посредством торцевых фланцев, снабженных шлицами;
- соединения шкивов и торцевых фланцев выполнены разъемными.
Отличительными признаками предлагаемого решения являются следующие признаки:
- пара трения скольжения заменена узлом трения-качения;
- сокращено количество узлов трения-скольжения;
- разъемное соединение торцевых фланцев со шкивами выполнено в виде резьбового соединения;
- монтажные втулки, сопряженные с наружными стенками боковых крышек корпуса, установлены с зазором относительно шкивов и торцевых фланцев, причем, зазор между торцевыми фланцами и монтажными втулками выполнен не менее 2 мм;
- кривошипно-шатунный механизм снабжен индивидуальной системой смазки.
Предлагаемое техническое решение характеризуется признаками, как сходными с признаками ближайшего аналога, так и отличительными признаками, что позволяет сделать вывод о его соответствии условию патентоспособности полезной модели - «новизна».
Сущность предлагаемого технического решения поясняется графическим изображением, где показан рабочий орган в разрезе.
Рабочий орган машины для пробивки корки электролита выполнен в виде кривошипно-шатунного механизма, состоящего из шатуна 1 с пробойником 2 и коленчатого вала 3, установленного в подшипниках качения 4, установленных в боковых крышках корпуса, состоящих из втулки 5 и фланца 6. На консолях коленчатого вала установлены два шкива 7, соединенные ременной передачей с двигателем. Установка шкивов осуществлена посредством торцевых фланцев 8, снабженных резьбовым разъемным соединением 9. Боковые крышки корпуса снабжены снаружи монтажными втулками 10. Рабочий орган снабжен индивидуальной системой смазки 11.
Устройство работает следующим образом.
Шкивы 7, соединенные ременной передачей с двигателем, передают вращение посредством соединенных с ними торцевых фланцев 8, снабженных шлицами, коленчатому валу 3, соединенному с шатуном 1. Шатун 1 преобразует вращательное движение коленчатого вала в возвратно-поступательное движение, передаваемое пробойнику 2.
Предлагаемое техническое решение позволяет повысить срок службы рабочего органа, упростить его конструкцию, а также снизить расход смазочных материалов.
В настоящее время машина для пробивки корки электролита, снабженная рабочим органом предлагаемой конструкции, успешно проходит опытно-промышленные испытания на Волгоградском алюминиевом заводе.