第4期 罗金良等：高炉堵渣机的结构分析与优化设计 .425 住渣口，而具有呈现为静定或超静定的零或负自由 循环分为四个阶段，即升降阶段、平移阶段、调整阶 度结构 段及渣口闭锁阶段， 该机构主要是依靠由摆杆、滚子及重锤所构成 (1)升降阶段，即立臂与滚子接触的工作段 的高副封闭结构来实现自适应功能的，如图1所示， 当立臂运动到与滚子接触时，将原与机架之间的高 这些高副“约束”具有可在一定的条件下施加或释 副“取消”，重新与立臂形成新的高副L,并推动摆 放、可与不同构件形成封闭约束的结构特征，其稳定 杆绕F转动，拉杆与摆杆在滚子中心处形成铰链 性是保证机构实现自适应功能的关键之 联接，从而使整个系统成为带高副的七杆一自由度 机构，并由此增大了堵渣杆、拉杆间的相对转动范 围.通过这一结构的自适应改变，达到提升高度的 要求，如图2(a)所示（字母A等后括号中的数字表 示相应运动副的级别，下同)，此时，高副L接触的 稳定性是影响机构稳定的重要因素、 (2)平移阶段，即滚子脱离立臂与机架挡块接 触的工作段，为了使堵渣杆在堵渣过程中实现近似 的平移运动，堵头W作近似的直线运动以便能顺 利的进入渣口，在结构上采用了近似于平行四边形 的CDEG四杆机构，这时，重锤摆杆一滚子系统与 机架形成固定的高副，G成为固定铰链，如图2(b) 所示，整个系统又变成ATBCDEG六杆一自由度机 1,2一液压缸；3一立臂：4一堵渣杆；5一拉杆：6一摆杆：7一滚子； 构.其中，四杆机构CDEG的尺寸参数是直接影响 8一机架：9-重锤 堵头运动轨迹的重要因素 图1堵渣机的机构简图 Fig.I Scheme of a stopper (③)调整阶段，也称为自适应变自由度阶段，即 堵头进入渣口的最后阶段，由于温度、变形、磨损及 按照堵渣机的工作要求与特征，将其一个工作 更换渣口等所造成不可避免的尺寸误差，堵头不可 (a) A(V) AN) (b) B(V) FV) C(V G(V) CV) LK(V) DV) E(V) B(VY R D(V) E(V) D(V)E(V) (a)升降阶段；(b)平移阶段；(c)调整阶段；(d)闭锁阶段 图2堵渣机各阶段机构简图 Fig.2 Scheme of different phases of a stopper住渣口‚而具有呈现为静定或超静定的零或负自由 度结构． 该机构主要是依靠由摆杆、滚子及重锤所构成 的高副封闭结构来实现自适应功能的‚如图1所示． 这些高副“约束”具有可在一定的条件下施加或释 放、可与不同构件形成封闭约束的结构特征‚其稳定 性是保证机构实现自适应功能的关键之一． 1‚2—液压缸；3—立臂；4—堵渣杆；5—拉杆；6—摆杆；7—滚子； 8—机架；9—重锤 图1 堵渣机的机构简图 Fig．1 Scheme of a stopper 按照堵渣机的工作要求与特征‚将其一个工作 循环分为四个阶段‚即升降阶段、平移阶段、调整阶 段及渣口闭锁阶段． （1） 升降阶段‚即立臂与滚子接触的工作段． 当立臂运动到与滚子接触时‚将原与机架之间的高 副 “取消”‚重新与立臂形成新的高副 L‚并推动摆 杆绕 F 转动．拉杆与摆杆在滚子中心处形成铰链 联接‚从而使整个系统成为带高副的七杆一自由度 机构．并由此增大了堵渣杆、拉杆间的相对转动范 围．通过这一结构的自适应改变‚达到提升高度的 要求‚如图2（a）所示（字母 A 等后括号中的数字表 示相应运动副的级别‚下同）．此时‚高副 L 接触的 稳定性是影响机构稳定的重要因素． （2） 平移阶段‚即滚子脱离立臂与机架挡块接 触的工作段．为了使堵渣杆在堵渣过程中实现近似 的平移运动‚堵头 W 作近似的直线运动以便能顺 利的进入渣口‚在结构上采用了近似于平行四边形 的 CDEG 四杆机构．这时‚重锤—摆杆—滚子系统与 机架形成固定的高副‚G 成为固定铰链‚如图2（b） 所示‚整个系统又变成 A TBCDEG 六杆一自由度机 构．其中‚四杆机构 CDEG 的尺寸参数是直接影响 堵头运动轨迹的重要因素． （3） 调整阶段‚也称为自适应变自由度阶段‚即 堵头进入渣口的最后阶段．由于温度、变形、磨损及 更换渣口等所造成不可避免的尺寸误差‚堵头不可 （a） 升降阶段；（b） 平移阶段；（c） 调整阶段；（d） 闭锁阶段 图2 堵渣机各阶段机构简图 Fig．2 Scheme of different phases of a stopper 第4期 罗金良等： 高炉堵渣机的结构分析与优化设计 ·425·