产品说明：详细介绍了直齿轮铸造钢包传动和自锁原理，包含传统蜗轮钢包。
直齿轮铁水包的详细解释
以及蜗轮钢包
直齿轮铁水包：手轮由直齿轮驱动。手拉葫芦制动器在不知不觉中被锁定和打开，并旋转以倾倒铁水。 操作简单，磨损少，不“磕头”。手拉葫芦的齿轮，不坏。在你对准浇口时，若包体抬起头部，您的力小于蜗轮。一些直齿轮铁水包已经使用了十多年。
传统的蜗轮钢包效率低下。 使用后，会产生磨损和碰撞。 如果磨损很严重，齿轮会断裂并发生意外。
CLC number: TG232.7； Reference identification code: B； articlenumber: 1006—9658(2017)02—0069—02
DOI：10.3969/j.issn.1006—9658.2017.02.023
中图分类号：TG232.7；文献标识码：B；文章编号：1006—9658(2017)02—0069—02
丁衍德.直齿轮铁液包与传统铁液包介绍[J].中国铸造装备与技术.2017(02).
1、铁水包重心与旋转轴心
铁水包搪衬和铁板组成空的铁水包重心；额定铁水加上空包组成一个满包合成重心。要确定铁水包的一个位置做旋转轴心，来焊接浇包轴；这轴通过吊杆下面的轴承孔，加装齿轮。
图1铁 水包重心和轴心图。
1.安全直齿轮钢包的轴心; 2.额定铁水和空钢包的复合重心; 3.便携式蜗轮钢包轴心; 4.便携式正齿轮钢包车轴轴心; 5.空铁水包的重心。
1.1、安全包
这个旋转轴轴心高于空铁水包重心和满包合成重心。譬如安全直齿轮钢包的轴心，象水桶的吊攀，它的轴心高。倒水时，对于转轴位置，重量始终想竖直包体；当自锁失效，铁水不会流出来。这样的钢包称作安全包。
包体重心重力想竖直铁水包包体的力矩，称作正力矩；重力想倾倒铁水包的力矩，称作负力矩。由铸造钢包的重力引起的倾倒扭矩称为负扭矩。
由铸造钢包的重力引起的，竖直它的身体的扭矩，称为正扭矩。
面对包体的减速机，习惯上逆时针操作浇铁水。假设轴心齿轮上方齿受力，像钟表的12点位置，旋转手轮，上方齿右侧面逆时针受力。包体重力始终想竖直包体，所以整个浇注过程，都是齿面逆时针受力。齿轮齿传动时连续不会抖动。减速机一个方向一个制动器自锁即可，它不会出现“碰撞”现象。
小直齿包采用安全包，它的操作力大。一般蜗轮包效率低，它不采用这种转轴。
它的操作力较大，蜗轮钢包效率低，所以不使用安全轴。 齿轮的效率高，小直齿轮钢包使用安全钢包，其操作力增加不多。
1.2、轻便包
旋转轴轴心选在满包合成重心下面，空铁水包重心上面，它操作力小，称作轻便浇包。传统蜗轮包和大中型直齿包，都采用这种轴心。
铁水包的磕头问题：轻便包浇注铁水时，面对包体的减速机，习惯逆时针浇铸件。先旋转手轮离开竖直位置时，轴心齿轮上方齿右侧面逆时针受力。包体离开竖直面后，满包组成的合成重心，
它的重力自己就想倾倒。这样包体快速进入另一个啮合齿，它的反方向的齿面位置，钢包向前一“磕头”（齿轮磨薄间隙大时，“磕头”现象就厉害）。上方齿的左侧面顺时针受力，减速机的自锁力起到制衡作用。钢包轴的齿轮逆时针转，继续浇注铁水。
图2由间隙引起的“头部碰撞”图。
1、钢包轴上的齿轮或蜗轮；2、啮合齿轮或蜗杆截面齿条；3、磨损后,满包重心促使它倾倒，另一啮合齿抗住；4、钢包轴齿轮未磨损，其反向齿面；5、 离开竖直位置，钢包轴齿轮受力；6、磨损后啮合齿的实际齿面位置；7、离开竖直位置磨损齿轮受力。
浇注后期铁水少了，实际重心下降到旋转轴的下面；你要推动其逆时针转动，继续浇铁水。原来钢包的重心，重力引起的倾倒力，现在变成了竖直力。钢包轴齿轮上方齿左侧面，退到上方齿的右侧面。它是逆时针受力。包体快速退到另一个啮合齿，它的反方向的齿面位置。由于齿轮之间存在间隙，所以包体就向后一“磕头”。若安装和磨损间隙大了，“磕头”现象就严重。
1.3.、空包
不论安全包还是轻便包，其旋转轴轴心都高于空铁水包重心。空钢包都和安全钢包一样，钢包轴齿轮上方齿一个方向受力，它不存在“磕头”现象。
2. 直齿轮自锁铁水包
直齿轮自锁铁水包(简称直齿包)。该包的自锁采用手拉葫芦式螺旋载荷制动器，能在不知不觉中自锁和开启。制动器中的棘轮棘爪摩擦片，都是采用的手拉葫芦的标准件。直齿轮传动近似滚动摩擦，效率可以达到97％。它好安装磨损少，使用广泛。
2.1、小型直齿安全包
高转轴安全不出现“磕头”现象，操作力不大时采用安全转轴好；人习惯一个方向浇注铁水，小型直齿包就设一个制动器二级齿轮传动。由于是一个方向自锁，它可按照习惯浇注铁水，不会出现“磕头”现象。朝另一方向转动时，没有自锁；因此，只设一个浇包嘴，防止误操作。用户考虑到有个别情况，它也可以再加个浇包嘴。
图3、手拉葫芦
图4、直齿轮小铁水包
2.2、大中型的直齿轻便包
大中型的直齿轻便包设两个制动器，可以自动转换，倾倒和竖直力矩都能自锁。直齿轮制作间隙小，滚动摩擦磨损少，基本没有“磕头”现象。摩擦片磨损间隙是可调的。为了防止制动器工作不合理，只设一个浇包嘴。用户要求，做两个浇包嘴也可以。大型直齿包可不用电机电缆线，手动就行。
2.3、注意事项
直齿包和手拉葫芦的制动器相同，借力打力，力矩愈大自锁力愈大。空包和力矩小时，自锁力小，请注意，力量小了不稳定；这时手不要离开操作主动位置，不离开手轮；你扳动包体或吊杆，会破坏自锁容易出事故。
2.4、实际应用
目前0.5t、1t、2t、5t直齿轮铁水包都有实际使用，有的产品已使用十几年。直齿包自锁和开启，天衣无缝；齿轮没坏的，摩擦片很少更换。我绘制了10t和20t图纸，可丢掉铸造环境的大辫子——电机电缆线。直齿包按照中国国家标准，GB/T25714-2010标准钢包的铁板和衬里和技术条件设计，包体按JBT 5771-1991铁液包参数生产。承重的吊攀是锻件，下面的挂台和吊攀本体是整体锻件；吊杆下面的轴承孔，是焊后镗孔。
图5直齿轮小浇包减速机：
①浇包轴;②棘爪; ③棘轮; ④摩擦片;
⑤螺母式手轮。
3 传统蜗轮铁水包
3.1、传统蜗轮铁水包
传统蜗轮铁水包(简称蜗轮包)。它的翻转机构，一般是蜗轮加伞齿轮转向；也有二级蜗轮传动的。大浇包就是电动了。蜗轮有较大的传动比，还有自锁特性，所以被广泛应用。
图6：传统蜗轮浇包减速机。
①锥齿轮; ②手轮; ③浇包轴; ④蜗轮。
3.2、蜗轮包的缺点
蜗轮机械效率低，手工操作，用力较大。牵扯蜗轮蜗杆伞齿轮垂直度相交性，所以安装难度大；间隙大就有“磕头”现象。蜗杆转一圈,拨动蜗轮一个齿，蜗轮是滑动摩擦。磨损间隙增加，“磕头”也增加。如果磨损严重，齿轮会断裂发生意外。蜗轮螺旋角小于摩擦角，蜗轮才能自锁，所以它传动比大、效率低、磨损厉害。自锁蜗轮效率都低于40％，一般是30%。
如果天天开炉，铜蜗轮用不了三年；维修更换蜗轮，很麻烦。
4 铁水包的移位浇注
轻便铁水包的减速机设计，浇注前期和后期，倾倒铁水时最大操作力相等。操作蜗杆的力量，在被动和主动时它差别很大，被动时小主动时却很大。在铁水包准备浇注第二个铸件时，防止铁水流出，包体要抬头，这时蜗杆要主动它的操作力就大了。操作控制直齿轮，在被动和主动时它差别小，直齿轮包抬头操作力就小。
在您对准浇注门时，如果钢包需要抬起头部，齿轮力小于蜗轮。
这两种情况，你会感觉到直齿包好用。
5 结语
虽然手拉葫芦原理不好解释，可相同结构原理的直齿轮钢包，确实好用。
美国有了直齿包，它预示直齿轮加制动器的浇包，是发展方向。直齿轮加制动器的手拉葫芦，它已淘汰了蜗轮起重机；同理直齿包，会取代蜗轮包。直齿轮包比蜗轮包好用，一定会受到铁水包包市场的欢迎。
图7、美国直齿轮钢包减速机
图8、美国蜗轮钢包
直齿轮钢包的发展：编高等学校教材的孟繁玉教授，和《中国铸造装备与技术》杂志李专政主编,他们支持了我，在此我表示感谢。
作者丁衍德（1947—）d1947.com 高级工程师，一直从事机械设计制造和工艺工作。
参 考 文 献
[1]董超主编，孟繁玉专题。高等学校试用教材铸造设备设计[M],专题二 锥桶形倾注式浇包设计，北京:机械工业出版社,1980。
[2]. 丁衍德.手拉葫芦式直齿自锁浇包[J].中国铸造装备与技术.1998(05)
DOI: cnki:ISSN:1006-9658.0.1998-05-007.
直齿轮铁水包能
代替蜗轮包
工厂都使用直齿轮减速器，它的传动效率高和磨损少。蜗轮减速器用在空间狭窄地方，或只传输信号的地方。 它效率低，磨损厉害。
直齿轮铁水包：手轮由正齿轮驱动。手拉葫芦制动器在不知不觉中被锁定和打开，并旋转以倾倒铁水。 操作轻便，磨损小，不“磕头”。在您对准浇注口时，如果钢包需要抬起头部，齿轮力小于蜗轮。浇注机构没手拉葫芦的链条，没有爬轮现象，比手拉葫芦还可靠。
直齿轮效率97%。制动器采用手拉葫芦标准件，好更换。小型直齿轮钢包可用较高的安全转轴，一个制动器控制竖直力矩，根本不存在磕头现象。中型直齿轮钢包采用轻便转轴，两个制动器分别控制竖直力矩倾倒力矩，磕头很轻，磨损了能补偿。因效率高，大直齿轮钢包可不用电机电缆线，手动就行，省去了蜗轮钢包的大辫子。
自锁蜗轮效率30%。新的蜗轮包碰撞轻点，使用磨损后碰撞就厉害了。轮齿磨尖了，怕折断出事故。包体需要抬头时，用力大。如果天天开炉，铜蜗轮也就用三年，用球墨铸铁的，一年就得换一次蜗轮。
美国广告显示了美国的直齿轮钢包。它的结构不合理，但它代表了直齿轮钢包是未来的发展趋势。直齿轮和制动器的手拉葫芦取代了蜗轮起重机。 同样，直齿轮钢包将取代传统的蜗轮钢包。六角形铅笔比圆形铅笔，好用一点，它能占领了圆形铅笔市场。
直齿轮钢包比蜗轮钢包，更好使用，所以工人很愿意使用。它被列入中国铸造机械产品清单，一定会受到铁水包包市场的欢迎。
直齿轮铁水包与
手拉葫芦
手拉链轮螺母，通过螺旋载荷制动器，直齿轮传动减速增力矩；带动起重链轮，直接或加动滑轮，拉起重物。这制动器自锁性好，能在不知不觉中锁定和开启，操作自如。
手拉葫芦。手一拉，重物就提高，你松手它就自锁而停止，再拉继续上。在另一侧拉动，它就降低，你松手就自锁而停，再拉继续降，它操作自如。它被广泛使用，各地都看见。旧的蜗轮起重机由于效率低，容易磨损而被淘汰。
在山东泰安试制手拉葫芦时，它被称做神仙葫芦。这制动器的原理很难叙述，在新的机械设计手册中，就未作描述。它只能意会不好言传。
手拉葫芦
小直齿齿轮铁水包：①铸造钢包轴
②棘爪；③棘轮；④摩擦片；⑤螺母手轮
手拉葫芦和直齿轮小钢包和空钢包，是相同的：手拉葫芦细链条链轮螺母，等于钢包的螺母手轮；手拉葫芦的重物，等于安全钢包和空钢包的竖直力矩。
面对手拉葫芦，手拉着细链条顺时针旋转，链轮螺母夹紧摩擦片和棘轮一块，顺时针旋转（棘爪允许顺时针旋转）；通过齿轮减速增力矩，带动起重链轮顺时针旋转，提起重物。若手不动，重物就企图下降，逆时针旋转；前面夹紧了的棘轮摩擦片已形成一体，棘爪就挡住它逆时针旋转。手不动它就自锁。手再拉链条顺时针转，同样，重物就再次提起。
手拉着另一侧的细链条，链轮螺母松开摩擦片和棘轮，逆时针旋转；重物下落，同时通过齿轮，逆时针跟进到链轮螺母，又加紧摩擦片和棘轮；再想跟进，已经夹紧的棘轮，被棘爪挡住了（棘爪允许顺时针旋转，不能逆时针）；你松多少， 逆时针转多少，它自然锁紧。棘轮摩擦片和齿轮轴是动配合，工作不矛盾。手停止拉动，重物逆时针夹紧着棘轮摩擦片，棘爪挡着棘轮，自锁。手再拉另一侧链条，逆时针转，重物下落；齿轮棘轮正常跟进，正常自锁。
直齿轮铸造钢包的自锁和手拉葫芦是一样的，借力打力。如果重物愈重，就显得自锁更有劲，锁的更牢固。注意：负载小或者空包时，它也自锁；自锁力小，好像不经意似的。
你感兴趣，我可以结合实物，仔细说明。实际自锁，是在不知不觉中锁定和开启；工作流畅，操作自由，你可亲自试试。
蜗轮铁水包
传统蜗轮铁水包(简称蜗轮包)。它的翻转机构，一般是蜗轮加伞齿轮转向；也有二级蜗轮传动的。大浇包就是电动了。蜗轮有较大的传动比，还有自锁特性，所以被广泛应用。
蜗轮机械效率低，手工操作，用力较大。牵扯蜗轮蜗杆伞齿轮垂直度相交性，所以安装难度大；间隙大就有“磕头”现象。蜗杆转一圈,拨动蜗轮一个齿，蜗轮是滑动摩擦。磨损间隙增加，“磕头”也增加。如果磨损严重，齿轮会断裂发生意外。蜗轮螺旋角小于摩擦角，蜗轮才能自锁，所以它传动比大、效率低、磨损厉害。自锁蜗轮效率都低于40％，一般是30%。
如果天天开炉，铜蜗轮用不了三年。球墨铸铁的蜗轮，一年就得换一次蜗轮。维修更换蜗轮，很麻烦。