CN103302440B - 大型筒体加工可拆卸组合支撑装置 - Google Patents

Abstract

大型筒体加工可拆卸组合支撑装置属于大型回转设备球磨机筒体的辅助加工设备技术领域。本发明提供了一种大型筒体加工可拆卸组合支撑装置，该组合支撑装置在试验生产中，使用效果良好，为高质量、高效率、低成本的筒体加工提供了技术保障。本发明包括可调节活支撑装置和圆度支撑装置，可调节活支撑装置是由可调节活支撑和可拆卸斜支撑构成，可拆卸斜支撑设置在相对的两个可调节活支撑之间；圆度支撑装置是由筒体圆度支撑架和筒口可调节活支撑构成，所述的筒口可调节活支撑有两个，分别设置在筒体的进料端和出料端，所述的筒体圆度支撑架位于两筒口可调节活支撑之间，且每个筒节内至少设置一个筒体圆度支撑架。

Description

大型筒体加工可拆卸组合支撑装置

技术领域

本发明属于大型回转设备球磨机筒体的辅助加工设备技术领域，具体地说，是涉及一种广泛应用于冶金、矿山类各种回转窑、磨机、混合机等大型圆筒回转设备中筒体卷制效形、转序、筒体及筒体法兰、轮带加工过程的防变形支撑装置结构的改进。

背景技术

球磨机是大型磨、破设备之一，广泛应用于选矿工业中。其结构主要由筒体部、给矿部、排矿部、轴承部、传动部和润滑***六部分组成；其工作原理是电动机通过传动部带动回转部的筒体转动，装在筒体内的研磨介质-钢球在摩擦力和离心力作用下运动到一定高度，然后按一定的线速度抛落，矿石受下落钢球的撞击，以及借助钢球与钢球之间，及钢球与磨机之间的附加压碎和磨剥作用而粉碎，并借助于水的冲力，将磨碎的合格物料送出筒体外。筒体作为传动部的主要大型回转部件，其筒体的制造质量直接影响着磨机的工作质量和使用寿命，也决定磨机整体设备连续平稳运转的关键。

近年来，随着磨机类设备总体设计规格的大型化和复杂化，对磨机整体的制造和加工质量有了更高的要求。因此，保持筒体卷制、转序、外圆车削加工过程中的圆度和变形，是决定磨机工作状态下是否连续平稳运转的前提。目前，现有的大型磨机筒体直径达φ=6500mm，筒体有效长度为L=9000mm。随着筒体直径的增大、长度的增加，筒体加工使用的设备也趋于大型化，而大型设备的购买价格昂贵，无形中提高了筒体加工成本；同时由于筒体制造的圆度直接影响磨机整体回转过程转速，因此筒体的制造问题是目前磨机制造的亟待解决的瓶颈问题。

筒节是组成筒体的基本单元，它是由δ=40-60mm厚规格的钢板，预卷制成型后焊接而成；筒体它是由若干个焊接成型后的筒节拔节而成，在筒体的两端焊接有固定端法兰，端法兰分别与左右两端的进、出料部连接，形成统一回转整体。筒体作为球磨机中最大的部件，回转部件，它在筒节的卷制、筒体的拔节、端法兰的加工、筒体吊运、转序过程中的一系列大型组合防变形治具的结构优化设计、使用的合理性和制造的经济性，直接影响着磨机的工作质量、使用寿命及制造成本，因此严格控制筒体部个筒节制作过程的每个环节至关重要。

以往在筒体的制造过程中，单个筒节的焊接、筒节间的组立焊接成筒体的过程是在焊接车间完成，通常使用定制的组合支撑治具，即仅限于特定规格筒体使用的组合固定死支撑。例如，筒节在钢板预卷制焊接成型后，为防止钢板卷制后张力作用在筒节焊接连接处，焊缝受张力作用导致断裂，及保证预制筒节的圆度要求，需要制作固定米字支撑装置焊接在筒节内壁。在筒体的拔节组立（指相连筒节间的组合焊接）过程中，由于单个筒节高度约为2-3米，单个筒节焊缝为直线焊缝，采用米字支撑防止变形，然而筒节在组立时是单个筒节的组合组焊过程，焊缝为圆周的环形焊缝，因此组立后的筒节有可能会产生变形；当筒体拔节组立焊接好大段节后，将整个筒体吊运到下道工序，进行法兰的焊接和加工，这时需要将之前焊接好的支撑体全部割掉、拆除。由于米字支撑在设计时，考虑刚性问题，全部采用]20a槽钢拼装组成，φ=6500mm的米字支撑重量达1吨多，在拆卸割除的过程中，只能采用火焰切割进行破坏性切割，拆除后的米字支撑不能重复利用，浪费严重；同时由于切割过程中，火焰的高温对筒体内表面形成局部淬火，使筒体局部应力集中，产生变形，严重影响了产品的内在质量。

当组立成筒体成型后，加工方式发生了改变，由原来的筒节焊接加工变成筒体的机床的切削加工，为保证筒体在法兰端面及外圆的车削加工及定位需要，原有防变形的固定死支撑已不能满足现在的加工要求，故采用一种新型结构的支撑装置。此时，该支撑装置焊死在筒体的一侧，支撑装置上的顶尖座将筒体一端固定于大型车床床头上，另一端利用机床尾座的顶尖装置，将顶尖与支撑装置稳固连接，形成一体，进行端法兰的外圆加工。加工完成后，需要利用人工火焰切割，将焊死的支撑装置切割掉；这个过程，重复了上述破坏现象，切割后的支撑装置无任何利用价值，浪费严重，且生产效率低下。

发明内容

为有效解决上述制约大型筒体制造过程的诸多瓶颈问题，提高产品制造质量和加工效率，降低生产成本，经过多年实践摸索和现场经验积累，本发明提供了一种大型筒体加工可拆卸组合支撑装置，该组合支撑装置在试验生产中，使用效果良好，为高质量、高效率、低成本的筒体加工提供了技术保障。

为实现本发明的上述目的，本发明采用如下技术方案。

本发明包括可调节活支撑装置和圆度支撑装置，其结构要点是：所述的可调节活支撑装置是由可调节活支撑和可拆卸斜支撑构成，可拆卸斜支撑设置在相对的两个可调节活支撑之间；所述的可调节活支撑包括固定连接盘，以该固定连接盘为中心，在固定连接盘上设置有若干呈散射状的连接支撑，相邻两连接支撑的夹角相等，连接支撑与固定连接盘通过螺栓把合；在连接支撑的外端部上通过螺栓把合的方式设置有滑动定位块，滑动定位块的外端设置有调节弧板，调节弧板与滑动定位块侧方的凹槽采用过渡配合，在调节弧板的两侧还设置有微调顶丝；所述的可拆卸斜支撑是由第一支撑杆和第一支撑杆两端的斜支撑连接板构成，两个斜支撑连接板通过螺栓把合的方式分别设置在位于同一平面内相平行的两连接支撑的外端。

所述的圆度支撑装置是由筒体圆度支撑架和筒口可调节活支撑构成，所述的筒口可调节活支撑有两个，分别设置在筒体的进料端和出料端，所述的筒体圆度支撑架位于两筒口可调节活支撑之间，且每个筒节内至少设置一个筒体圆度支撑架；筒体圆度支撑架包括定位环和中心连接盘，定位环和中心连接盘之间固定设置有连接板，相邻两连接板之间的夹角相等，在定位环的圆周上通过点焊的方式设置有若干搭接块；所述的筒口可调节活支撑包括中心顶盘，每个筒口可调节活支撑的中心顶盘上均设置有一个与机床尾座顶尖相应的顶尖座，中心顶盘上固定设置有四个第二支撑杆，相邻两第二支撑杆垂直，在每个第二支撑杆的外端设置有具有调节顶丝的定位块。

具体地，所述的固定连接盘采用δ=50mm的钢板制成，在固定连接盘上具有把合孔，用于把合散射状的连接支撑；连接支撑采用[16a槽钢制成，滑动定位块镶嵌在所述槽钢的通槽内。

更具体地，所述的第一支撑杆为四根，分别是连接位于同一平面内相平行的两连接支撑外端的两根，以及连接位于与前述平面垂直的平面内相平行的两连接支撑外端的两根。筒节在组立时的变形是沿轴向和径向的，两个单独的可调节活支撑间加可拆卸斜支撑，解决了筒体轴向变形问题；径向变形必须通过加约束来实现，常规情况是约束越多，变形越小，但过多约束会导致支撑与筒体间接触调节的困难，同时由于受力不均导致支撑变形，四个斜拉筋约束了圆周的四个方向，既满足了抗变形要求又简单易行，时间证明效果最好。

当筒体由四个筒节构成时，所述的可调节活支撑装置是由四个可调节活支撑和一个可拆卸斜支撑构成；在筒节组立之前，可调节活支撑设置于每个筒节的中部，筒节组立后，只保留首尾两筒节内的可调节活支撑；所述的圆度支撑装置是由两个筒体圆度支撑架和四个筒口可调节活支撑构成，每个筒节内设置一个筒体圆度支撑架。

经反复试验和实践经验的积累，确认如下方式能够最有效抵消和防止车削加工阶段的筒体变形，即当单个筒节长度为：L+L1+L2=2000-2500mm时，圆度支撑架在筒节的位置距单个筒节环缝焊接边缘处L2=300mm为最佳，L为筒口可调节活支撑与圆度支撑架之间的距离，L1为圆度支撑架与筒口端法兰之间的距离，通常为300mm。

与现有技术相比本发明的有益效果。

（1）降低筒体加工成本：中国有色（沈阳）冶金机械有限公司的原筒节焊接过程采用的米字支撑、固定死支撑和筒体内拉筋均为一次性支撑，设计上述支撑所用材料重量约为1.5吨，公司正常吨位的生产成本为1万元/吨，发生费用约1.5万元，现每年生产冶备产品中筒体数量约100台/年，发生总费用为：100×1.5万元=150万元；采用可调节支撑后，设计上述支撑所用材料重量约为0.5吨，公司正常吨位的生产成本为1万元/吨，发生费用约0.5万元，由于公司冶备产品生产规格变化不是很大，通过调节各种支撑就可以满足不同规定筒体加工需要，这样筒体加工用支撑设计减少2/3，发生总费用为：100×1/3×0.5万元=16.67万元，每年降低成本为：150万元－16.67万元=133.33万元。

（2）简化加工程序：减少了筒节支撑的焊接和切割和修磨工序，活支撑顶尖座的使用，减少了车削过程的筒体找正时间，简化了筒体加工。

（3）提高了筒体加工质量：避免了在拆卸割除原有支撑装置的过程中，火焰的高温对筒体内表面形成局部淬火，使筒体局部应力集中，产生的变形；以及在筒体内壁上残留焊点的去除问题；甚至由于可能发生的操作失误，切割过多而需要补焊产生的质量问题。

附图说明

图1是本发明可调节活支撑装置的结构示意图。

图中，1为可调节活支撑装置、2为可调节活支撑、3为可拆卸斜支撑、4为固定连接盘、5为连接支撑、6为第一支撑杆。

图2是图1的局部放大图。

图中，7为调节弧板、8为微调顶丝、9为滑动定位块、10为斜支撑连接板。

图3是拔节组立后，筒体与可调节活支撑装置相结合的示意图。

图4是本发明圆度支撑架的结构示意图。

图中，12为筒体圆度支撑架、13为中心连接盘、14为定位环、15为连接板、16为搭接块。

图5是本发明筒口可调节活支撑的结构示意图。

图中，17为筒口可调节活支撑、18为中心顶盘、19为顶尖座、20为第二支撑杆、21为调节顶丝、22为定位块。

图6是本发明圆度支撑装置与筒体相结合的结构示意图。

图7是图6的A-A剖视图。

图中，11为筒节、23为筒体、24为圆度支撑装置、25为法兰、26为环缝。

具体实施方式

本发明包括可调节活支撑装置1和圆度支撑装置24。筒节11卷制用、转序用的的可调节活支撑装置1主要由可调节活支撑2和可拆卸斜支撑3两部分组成，可调节活支撑2用于单个筒节11卷制使用，与可拆卸斜支撑3组合，用于筒节11拔节、组立时使用。

固定连接盘4采用δ=50m钢板制作而成。固定连接盘4上设计有专用把合孔，用于把合散射状的连接支撑5，连接支撑5采用[ 16a槽钢制造；选用槽钢的关键是既可减轻连接支撑5的重量，又可在槽钢的通槽内镶嵌滑动定位块9；滑动定位块9的位置根据筒节11内径规格确定，槽钢、滑动定位块9通过螺栓把合形成统一整体。滑动定位块9上端设计有与调节弧板7一致的凹槽，调节弧板7和凹槽采用过渡配合，即将调节弧板7插接在滑动定位块9顶部的凹槽内，使调节弧板7定位在滑动定位块9上，调节弧板7与筒体23内壁的接触处的调整，采用微调顶丝8实现。当单个筒节11卷制焊接完成后，将可调节活支撑2按预制筒体23内径大小，调整好、放置于筒体23内，通过微调顶丝8的微调作用，实现筒体23内壁与可调节活支撑装置1的最佳配合。

当筒节11进行拔节组立时，这时单个的可调节活支撑装置1已不能满足拔节组立后筒体23圆度控制需要；因为每个筒节11高度在2-3米，整个筒体23一般由4个筒节11拔节组立而成，因此要控制拔节组立后筒体23圆度，去掉当中两个筒节11内的可调节活支撑2，设计在首尾两个筒节11内的可调节活支撑2之间设置可拆卸斜支撑3，可拆卸斜支撑3的第一支撑杆6与焊接固定在散射状的连接支撑5上的斜支撑连接板10把合，形成稳定连接支撑。

当整个筒体23焊接完成后，由焊接到车削加工的转序过程中，为防止筒体23运输变形，需要带着可调节活支撑装置1将筒体23运输到下道工序；在进行筒体23的法兰25加工前，通过拆卸可调节活支撑装置1上的连接螺栓，将调节弧板7、滑动定位块9等拆卸，以备重复使用。

筒体23法兰25车削加工时用的圆度支撑装置24主要由：由筒体圆度支撑架12和筒口可调节活支撑17两部分组成。由于筒体23焊接完成后长度达9000mm多，为确保筒体23在大头车削加工过程中，各筒节11间圆度避免筒体23受力变形，每个筒节11采用一个筒体圆度支撑架12，其由中心连接盘13、连接板15、定位环14、搭接块16四部分组成。车削加工前，根据筒体23直径选用定位环14直径，通常情况下遵循如下原则：φ定位环=φ筒体直径-100 mm，定位环14与筒体23内壁的连接通过搭接块16实现，通过调整搭接块16的规格，实现不同筒体23内径筒体圆度支撑架12的支撑防变形作用。通过实践经验积累后，确认如下方式最有效抵消和防止车削加工变形，即：当单个筒节11长度为：L+L1+L2=(2000-2500)mm，筒体圆度支撑架12的摆放位置距单个筒节11环缝26焊接边缘处L2=300mm。

筒口可调节活支撑17主要由：中心顶盘18、顶尖座19、第二支撑杆20、调节顶丝21、定位块22等部分组成，中心顶盘18中心设计有与机床尾座顶尖一致的顶尖座19，第二支撑杆20与中心顶盘18焊接形成一体，第二支撑杆20结构采用方钢，顶端设计长螺纹孔，调节顶丝21通过螺纹与第二支撑杆20形成一体，并可通过调节螺纹实现筒口可调节活支撑17直径的变化，为防止筒口可调节活支撑17在车削加工过程，受切削力作用发生轴向位移，在筒体23内侧设计了定位块22，使用时先将定位块22点焊在筒体23上，调整好筒口可调节活支撑17的位置后，将调节顶丝21锁死；由四个筒节11组成的筒体23设置两个筒口可调节活支撑17，分别位于筒体的进料端和出料端。

可以理解地是，以上关于本发明的具体描述，仅用于说明本发明而并非受限于本发明实施例所描述的技术方案，本领域的普通技术人员应当理解，仍然可以对本发明进行修改或等同替换，以达到相同的技术效果；只要满足使用需要，都在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.大型筒体加工可拆卸组合支撑装置，本发明包括可调节活支撑装置（1）和圆度支撑装置（24），其特征在于：

所述的可调节活支撑装置（1）是由可调节活支撑（2）和可拆卸斜支撑（3）构成，可拆卸斜支撑(3)设置在相对的两个可调节活支撑(2)之间；

所述的可调节活支撑（2）包括固定连接盘（4），以该固定连接盘（4）为中心，在固定连接盘（4）上设置有若干呈散射状的连接支撑（5），相邻两连接支撑（5）的夹角相等，连接支撑（5）与固定连接盘（4）通过螺栓把合；在连接支撑（5）的外端部上通过螺栓把合的方式设置有滑动定位块（9），滑动定位块（9）的外端设置有调节弧板（7），调节弧板（7）与滑动定位块（9）侧方的凹槽采用过渡配合，在调节弧板（7）的两侧还设置有微调顶丝（8）；

所述的可拆卸斜支撑（3）是由第一支撑杆（6）和第一支撑杆（6）两端的斜支撑连接板（10）构成，两个斜支撑连接板（10）通过螺栓把合的方式分别设置在位于同一平面内相平行的两连接支撑（5）的外端；

所述的圆度支撑装置（24）是由筒体圆度支撑架（12）和筒口可调节活支撑（17）构成，所述的筒口可调节活支撑（17）有两个，分别设置在筒体（23）的进料端和出料端，所述的筒体圆度支撑架（12）位于两筒口可调节活支撑（17）之间，且每个筒节（11）内至少设置一个筒体圆度支撑架（12）；

筒体圆度支撑架（12）包括定位环（14）和中心连接盘（13），定位环（14）和中心连接盘（13）之间固定设置有连接板（15），相邻两连接板（15）之间的夹角相等，在定位环（14）的圆周上通过点焊的方式设置有若干搭接块（16）；

所述的筒口可调节活支撑（17）包括中心顶盘（18），每个筒口可调节活支撑（17）的中心顶盘（18）上均设置有一个与机床尾座顶尖相应的顶尖座（19），中心顶盘（18）上固定设置有四个第二支撑杆（20），相邻两第二支撑杆（20）垂直，在每个第二支撑杆（20）的外端设置有具有调节顶丝（21）的定位块（22）。

2.根据权利要求1所述的大型筒体加工可拆卸组合支撑装置，其特征在于：所述的固定连接盘（4）采用δ=50mm的钢板制成，在固定连接盘（4）上具有把合孔，用于把合散射状的连接支撑（5）；连接支撑（5）采用[16a槽钢制成，滑动定位块（9）镶嵌在所述槽钢的通槽内。

3.根据权利要求1所述的大型筒体加工可拆卸组合支撑装置，其特征在于：所述的第一支撑杆（6）为四根，分别是连接位于同一平面内相平行的两连接支撑（5）外端的两根，以及连接位于与前述平面垂直的平面内相平行的两连接支撑（5）外端的两根。

4.根据权利要求1所述的大型筒体加工可拆卸组合支撑装置，其特征在于：当筒体（23）由四个筒节（11）构成时，所述的可调节活支撑装置（1）是由四个可调节活支撑（2）和一个可拆卸斜支撑（3）构成；在筒节（11）组立之前，可调节活支撑（2）设置于每个筒节（11）的中部，筒节（11）组立后，只保留首尾两筒节（11）内的可调节活支撑（2）；所述的圆度支撑装置（24）是由两个筒体圆度支撑架（12）和四个筒口可调节活支撑（17）构成，每个筒节（11）内设置一个筒体圆度支撑架（12）。

5.根据权利要求4所述的大型筒体加工可拆卸组合支撑装置，其特征在于：当单个筒节（11）长度为：L+L1+L2=2000-2500mm时，圆度支撑架（12）在筒节（11）的位置距单个筒节（11）环缝（26）焊接边缘处L2=300mm，L为筒口可调节活支撑（17）与圆度支撑架（12）之间的距离，L1为圆度支撑架（12）与筒口端法兰（25）之间的距离。