专利名称：副枪小车防坠落机构的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种冶炼机械设备，特别是一种氧气顶吹转炉上的供氧设备。
背景技术：
氧气转炉设备包括副枪机械设备，副枪又称检测枪，是氧气顶吹转炉 上直接测定钢水温度、碳含量和取样的装置，转炉炼钢过程中依靠副枪测 量来调节氧枪吹氧量和熔剂添加量。副枪固定在升降小车上，升降小车沿 导轨上下移动。小车用钢丝绳与平衡锤连接。当卷扬机提起平衡锤时，副
枪和升降小车因自重而下降；放下平衡锤时，靠其重量将副枪提起。
转炉在炼钢过程中，副枪坠枪现象时有发生， 一旦出现坠枪事故，副 枪体下端将插入炉体高温钢水内被熔化损坏，不仅造成直接的设备损失， 而且花费大量的时间更换和调整设备， 一炉钢水约有100 ~ 300吨，少炼 一炉或几炉钢水将间接造成更大的经济损失；尤其是副枪体内通入高压冷 却水，对转炉安全生产构成潜在威胁，甚至使转炉炉体可能产生爆炸。 因此，避免发生副枪坠枪事故对炼钢生产具有重大意义。
发明内容
为了防止由于轨道变形、小车快速升降动载荷增加、钢丝绳疲劳等原 因所引起的坠枪问题，避免坠枪事故的发生，本发明提供一种副枪小车防 坠落机构，可以较好地解决上述问题。
本发明所述目的是通过如下方案实现的
一种副枪小车防坠落机构，它包括钢丝绳，钢丝绳带动小车在轨道上 上下运动，其特征在于，还包括旋转臂、连杆和制动爪，所述旋转臂中间 位置铰接在小车车架上，旋转臂的两端分别与钢丝绳的端头、连杆的端头 铰接，与连杆端头连接的旋转臂下端设置有弹簧，旋转臂旋转后可以压缩
此弹簧；制动爪两端分别与小车车架、连杆的另一个端头铰接；与连杆连 接侧的制动爪端面通过上述结构可以实现与轨道的接触。
对上述结构优化方案为，可与轨道接触的制动爪边缘设置为粗糙端面, 从而增加制动爪与轨道之间的磨擦力。同时，该粗糙端面与轨道间的磨擦
系数"需满足下述公式<formula>formula see original document page 5</formula><formula>formula see original document page 5</formula>
其中，f2为制动爪与轨道的摩擦系数，^为制动爪工作中心线与水平线
的夹角，f为铰轴的摩擦系数，d为铰轴直径，Li为铰轴中心到制动点轨背 面的水平距离。
对上述结构进一步的优化方案为，所述连杆具有长度可调结构。调节 连杆的长度，既可以调节制动爪与轨道之间的距离，又可以调节制动爪工 作中心线与水平线的夹角，从而实现更好地制动。
为了避免制动爪突然制动对轨道造成损坏，进一步设计的方案为，与 制动爪相对应位置的轨道另一侧设置有背轮，所述背轮通过小车车架进行 相对位置固定，从而使轨道受力平衡。
对背轮结构优选方案为，在背轮的轮轴上安装偏心套，并通过偏心套 的偏心轴连接在小车车架上，从而方便调整背轮与轨道之间的距离。
为了增加弹簧的使用寿命，本发明还提供一种优化方案，即在旋转臂 侧下方的小车车架上固定止动块，旋转臂旋转压缩弹簧后可碰触该止动块, 止动块起到控制旋转臂进一步压缩弹簧的目的。
为了更好地控制弹簧的弹力，将所述弹簧设置具有压缩力大小可调节 结构，具体结构包括通过弹簧套接的弹簧上套和弹簧下套，所述弹簧上套 铰接在旋转臂的尾部，所述弹簧下套固定在弹簧铰滑座上，所述弹簧铰滑 座设置在小车车架的导向槽上，所述弹簧铰滑座的下端设有与小车车架螺 紋连接的螺杆套，位于小车车架下端的螺杆套上套接有锁紧螺母。
另外，对于小车轮子，本发明提供一种优选方案，即在小车一侧轨道 的轮子上安装偏心套，并通过偏心套的偏心轴连接在小车车架上。
本发明通过四连杆机构及弹簧的配合，有效地避免了钢丝绳发生断裂
时小车的坠落，大大提高了副枪和小车工作的可靠性；同时，本发明还保 证了小车在起动和停车时具有一定的缓冲作用，从而减轻对卷扬机的惯性 冲击，使钢丝绳突然产生的张力减小，从而提高副枪小车的安全性，避免 出现坠落事故，因此利于推广应用。
图i是本发明结构示意图2是图1的恻视图3是图1的A-A局部剖视图；图4是图1的B-B剖视图5是连杆6的结构示意图6是止动块部分的结构示意图。
其中，钢丝绳l,平衡连接板2，销轴3,中间连接梁4，旋转臂5，连 杆6,螺柱6-l，可调螺栓6-2,锁紧螺母6-3,制动爪与小车车架铰接的 销轴7,制动爪8，小车车架9，制动爪边缘IO，背轮ll,副枪12,螺母 13，导向细长拉杆14，锁紧螺母15,螺杆套16，弹簧铰滑座17,导向槽 18，弹簧下套19,弹簧20，中心孔21，弹簧上套22,止动块23,小车24, 轨道25。
具体实施例方式
下面结合附图详细阐述本发明优选的实施方式。
一种副枪小车防坠落机构，它包括钢丝绳1,钢丝绳1可以带动小车 24在轨道25上上下运动。本专利的创新点在于，参照图l、图2，在钢丝 绳1与小车24之间连接有旋转臂5、连杆6和制动爪8，具体连接结构为， 所述旋转臂5中间位置通过销轴3铰接在小车车架上，钢丝绳1的下端头 通过平衡连接板2和中间连接梁4与旋转臂5的一端连接，旋转臂5的另 一端与连杆6的一个端头铰接，连杆6的另 一个端头与制动爪8的一端铰 接，制动爪8的另一端与小车车架9铰接。同时，在"与连杆6端头相连 接一侧"的旋转臂5的下端还设置有弹簧20,旋转臂5绕销轴3旋转后可 以压縮此弹簧20;与连杆6连接侧的制动爪8的端面通过上述结构可以实 现与轨道25的接触，从而实现对坠落小车的制动。
具体实现过程为
当钢丝绳l突然发生断裂事故时，副枪体12和小车24将自由落体地快 速下降，钢丝绳1的张力F为零，本装置上的压缩弹簧20力此时作为原动 力，驱动旋转臂5绕销轴3逆时针旋转一定角度，同时带动连杆6使制动 爪8逆时针旋转一定角度，制动爪8与轨道面开始接触并产生强大的正压 力，制动爪8与轨道间产生足够大的摩檫力，将小车24迅速制动在轨道25 上，阻止副枪体12和小车24继续坠落。
增加制动爪8与轨道25间摩檫力的具体方案可以为，与轨道25接触 的制动爪边缘10设置为粗糙端面，可以将制动工作面加工成稠密的细波紋, 或网状紋路，都可以实现所述目的。
上述防坠落机构能够实现对小车制动的必要条件是公知的。在此简单阐述如下
小车制动自锁的必要条件为
<formula>formula see original document page 7</formula>
即<formula>formula see original document page 7</formula>(因为 <formula>formula see original document page 7</formula>很小，可忽略不计)
其中，f2为制动爪与轨道的摩擦系数，^为制动爪工作中心线与水平线
的夹角，f为铰轴的摩擦系数，d为铰轴直径，L为铰轴中心到制动点轨背
面的水平距离，L2为铰轴中心到制动点轨背面的垂直距离。
因此，在实际使用中，需使制动爪满足上述条件才能实现制动。
本装置上的压缩弹簧20具有两方面作用 一方面作用如上所述，当钢 丝绳l断裂时作为原动力，驱动旋转臂5旋转继而带动制动爪8产生制动， 另一方面，在钢丝绳l正常工作情况下，弹簧20起到缓冲作用，在起动和 停车时可减轻对钢丝绳和卷扬机的惯性冲击。
附图1所示连杆6和制动爪8都设置在旋转臂5的下方，制动爪8可 以制动在轨道非工作面上。但本发明并不限于这一种技术方案，实际使用 中，还可以将连杆6和制动爪8设置在旋转臂5的上方，但制动爪8需要 制动在轨道工作面上，这样，当钢丝绳l突然断裂，弹簧20依靠弹力都可 以使制动爪8制动在轨道上。
制动爪8与轨道25的间隙量应控制在合理范围内，如果间隙量S1太 小，制动爪8与轨道25容易接触，使小车升降不顺畅；如果间隙量S1过 大，使小车升降制动防坠不可靠。因此，试验发现此间隙量应控制在 51=3.5~4.5mm，根据实际情况通过调节连杆6的长度就可调节间隙量达到 目标距离，同时，调节连杆6的长度又可以调节制动爪8工作中心线与水 平线的夹角，从而实现更好地制动。本实施方式提供一种连杆长度的调节 机构，如图5所示，连杆6的两端(图5中的a部分和b部分)通过螺柱 6-l进行螺紋连接，螺柱6-1上设有可调螺栓6-2和锁紧螺母6-3，通过可 调螺栓6-2旋转带动螺柱6-1旋转就可以调整连杆a部分和b部分的距离， 再经锁紧螺母6-3锁紧，即可实现连杆的长度调节。
当制动爪8突然制动时，小车24及副枪12的重力都突然作用在制动 爪8所在位置的轨道25上，因此会对轨道局部产生很大的正压力，极易使轨道25变形。为了避免这种情况发生，本发明提供一种可以在突然制动时
使轨道25受力平衡的结构，即在与制动爪8相对应位置的轨道另一侧设置 背轮11,背轮11通过小车车架进行与制动爪8的相对位置固定。在小车正 常行走时，背轮11同样沿着轨道25滚动，当制动爪8与轨道非工作面接 触开始制动时，制动爪8对轨道25非工作面产生很大的正压力，而安装在 轨道工作面上的背轮11同时产生相应的正压力，二者相互抵消，确保轨道 工作面平直不变形。
对背轮ll的结构优选方案为，在背轮的轮轴上安装偏心套，并通过偏 心套的偏心轴连接在小车车架上；这样，用扳手旋转偏心套，就可调整背 轮与轨道工作面的间隙量使之趋近于零，以更好地保证轨道工作面平直不 变形。
为了增加弹簧20的使用寿命，本发明还提供一种优化方案，即在旋转 臂5侧下方的小车车架上固定止动块23。参照图1和图6，当小车在下降 过程中，钢丝绳l的张力小，旋转臂5尾部与止动块23之间有间距h;当 小车在上升或加速过程中，钢丝绳1的张力大，旋转臂5旋转，其尾部压 缩弹簧20到一定程度后就可以碰触该止动块23,即旋转臂5的尾部与止动 块23之间的间距h-0，止动块23起到阻止旋转臂5进一步压缩弹簧20的 作用，这样，弹簧20的压缩力大小不再增加，从而使弹簧20始终在弹性 范围内工作，因此止动块23可延长弹簧20的使用寿命。
为了使弹簧20的弹力达到目标要求，本发明提供一种压縮力大小可调 节的弹簧结构，参照图l,具体结构包括弹簧上套22和弹簧下套19，所述 弹簧上套22铰接在旋转臂5的尾部，所述弹簧下套19固定在弹簧铰滑座 17上，上套22和下套19之间套接有弹簧20,所述弹簧铰滑座17设置在 小车车架的导向槽18上，所述弹簧铰滑座17的下端设有与小车车架螺紋 连接的螺杆套16，位于小车车架下端的螺杆套16上套接有锁紧螺母15。 需要调整弹簧20的压缩量时，首先松开锁紧螺母15，用扳手拧螺杆套16， 使铰滑座17在导向槽18内上升或下降就可以调整弹簧20的压缩量。
由于小车设置有三个方向的轮子分别在三个方向的轨道上行走，因此， 三方向的轮子位置及三方向的轨道位置需要整体配合，这对于施工安装来 说具有一定难度。因此，本发明提供一种优选方案，即在与一侧轨道配合 的小车轮子上安装偏心套，并通过偏心套的偏心轴连接在小车车架上。这 样，用扳手旋转偏心套，就可调整小车轮子的位置，在另外两侧轮子已设置在轨道上后，使第三方向的轮子实现与轨道工作面的间隙量趋近于零， 从而提高小车运行的安全性。
同时，本发明设计了导向细长拉杆14,并在所述弹簧上套22、弹簧下 套19、铰滑座17及螺杆套16中心都设有供导向细长拉杆14通过的中心孔 21。当小车初步装配时，用扳手拧螺母13,此导向细长拉杆14一方面就可 压缩弹簧20,另一方面对弹簧/弹簧套起导向作用。
上述实施例只是从结构上对防坠落机构的具体描述，而在使用中，所 述部件并不限于只有一组，试验时，在小车的两侧对称设置这样一组防坠 落机构，可以起到更好的制动效果。当对称设置所述防坠落机构时，制动 爪与小车车架铰接的销轴7可以使用一根长销轴，这样， 一来可以使两个 制动爪8的位置一致，又可以在需要制动时同时启动工作从而产生双倍磨 擦力，从而使制动防坠更可靠。
当拆卸时，卷扬机钢丝绳1往上提小车，使制动爪8顺时针旋转脱离 轨道，正压力/制动力已自动撤除，即不需要额外的提升力，制动爪8即可 自行松散。使小车方便快速地恢复工作，制动后的拆卸性能很好。
另外，上述实施方式只是对本发明的示例性说明而并非限定它的保护 范围，本领域人员可以对本发明做局部结构的等同替换，都在本专利的保 护范围之内。
权利要求
1. 一种副枪小车防坠落机构，它包括钢丝绳，钢丝绳带动小车在轨道上上下运动，其特征在于，还包括旋转臂、连杆和制动爪，所述旋转臂中间位置铰接在小车车架上，旋转臂的两端分别与钢丝绳的端头、连杆的端头铰接，与连杆端头连接的旋转臂下端设置有弹簧，旋转臂旋转后可以压缩此弹簧；制动爪两端分别通过铰轴与小车车架、连杆的另一个端头铰接；与连杆连接侧的制动爪端面通过上述结构可以实现与轨道的接触。
2. 根据权利要求l所述的副枪小车防坠落机构，其特征在于可与轨道 接触的制动爪边缘设置为粗糙端面，且该端面与轨道间的磨擦系数。需满 足下述公式<formula>formula see original document page 2</formula>其中，f2为制动爪与轨道的摩擦系数，^为制动爪工作中心线与水平线的夹角，f为铰轴的摩擦系数，d为铰轴直径，Li为铰轴中心到制动点轨背 面的水平距离。
3. 根据权利要求l所述的副枪小车防坠落机构，其特征在于所述连杆 具有长度可调结构。
4. 根据权利要求l所述的副枪小车防坠落机构，其特征在于与制动爪 相对应位置的轨道另一侧设置有背轮，所述背轮通过小车车架进行相对位 置固定。
5. 根据权利要求4所述的副枪小车防坠落机构，其特征在于所述背轮 的轮轴上安装偏心套，并通过偏心套的偏心轴连接在小车车架上。
6. 根据权利要求l-5任一项所述的副枪小车防坠落机构，其特征在于它还包括止动块，所述止动块固定在旋转臂侧下方的小车车架上，旋转臂 旋转压缩弹簧后可碰触该止动块。
7. 根据权利要求l-5任一项所述的副枪小车防坠落机构，其特征在于所述弹簧具有压缩力大小调节结构。
8. 根据权利要求7所述的副枪小车防坠落机构，其特征在于压缩力大 小调节结构包括通过弹簧套接的弹簧上套和弹簧下套，所述弹簧上套铰接在旋转臂的尾部，所述弹簧下套固定在弹簧铰滑座上，所述弹簧铰滑座设 置在小车车架的导向槽上，所述弹簧铰滑座的下端设有与小车车架螺紋连接的螺杆套，位于小车车架下端的螺杆套上套接有锁紧螺母。
9. 根据权利要求8所述的副枪小车防坠落机构，其特征在于所述弹簧 上套、弹簧下套、铰滑座及螺杆套中心都设有供导向细长拉杆通过的中心 孔。
10. 根据权利要求1-5任一项所述的副枪小车防坠落机构，其特征在 于小车一恻轨道的轮子上安装偏心套，并通过偏心套的偏心轴连接在小车 车架上。
全文摘要
副枪小车防坠落机构，涉及一种氧气顶吹转炉上的供氧设备。为了防止副枪小车坠落，本发明提供一种副枪小车防坠落机构，它包括钢丝绳，钢丝绳带动小车在轨道上上下运动，其特征在于，还包括旋转臂、连杆和制动爪，所述旋转臂中间位置铰接在小车车架上，旋转臂的两端分别与钢丝绳的端头、连杆的端头铰接，与连杆端头连接的旋转臂下端设置有弹簧，旋转臂旋转后可以压缩此弹簧；制动爪两端分别与小车车架、连杆的另一个端头铰接；与连杆连接侧的制动爪端面通过上述结构可以实现与轨道的接触。本发明有效地避免了钢丝绳发生断裂时小车的坠落，大大提高了副枪和小车工作的可靠性，利于推广应用。
文档编号C21C5/46GK101285110SQ200810047970
公开日2008年10月15日 申请日期2008年6月11日 优先权日2008年6月11日
发明者徐祖敦 申请人:中冶南方工程技术有限公司