焦?fàn)t搗固機(jī)的改進(jìn)

梅興旺，石云紅，何 穎

（1.哈爾濱泰富電氣有限公司 ，黑龍江 哈爾濱 150060；2.哈爾濱軸承集團(tuán)公司 工具分廠，黑龍江 哈爾濱 150036；3.哈爾濱哈軸精密軸承制造有限公司，黑龍江 哈爾濱 150036）

1 前言

搗固機(jī)是焦?fàn)t設(shè)備中的一部分，其主要作用是將落入煤槽內(nèi)的散煤料夯實(shí)成具有一定強(qiáng)度的煤餅，便于裝煤車從焦?fàn)t機(jī)側(cè)將煤餅送入炭化室。焦?fàn)t搗固機(jī)是直接影響焦化廠產(chǎn)能的關(guān)鍵性設(shè)備，現(xiàn)有搗固機(jī)存在的一些問題不僅制約著企業(yè)產(chǎn)能的提高，還使日常生產(chǎn)費(fèi)用不斷增加。為了節(jié)約生產(chǎn)成本、提高生產(chǎn)效率，對現(xiàn)有搗固機(jī)進(jìn)行了分析改進(jìn)，闡述了改進(jìn)后直線電機(jī)驅(qū)動(dòng)搗固機(jī)的工作原理和優(yōu)勢，并對改進(jìn)前后兩種形式的搗固機(jī)作了簡要對比。

2 現(xiàn)有搗固機(jī)介紹

2.1 現(xiàn)有搗固機(jī)基本結(jié)構(gòu)形式及工作原理

現(xiàn)有焦?fàn)t搗固機(jī)搗固錘提錘動(dòng)作均為機(jī)械傳動(dòng)式，主要分為偏心輪式和彈性輪式兩種，這兩種方式都是用旋轉(zhuǎn)電機(jī)提供動(dòng)力，經(jīng)減速機(jī)傳動(dòng)到偏心輪或彈性輪使其旋轉(zhuǎn)，通過旋轉(zhuǎn)輪子與錘體兩側(cè)的摩擦片相互夾緊摩擦，將搗固錘提到固定高度后自由落體落下，實(shí)現(xiàn)將煤餅搗固夯實(shí)。根據(jù)焦?fàn)t容量的不同，搗固機(jī)可有3錘或多錘等多種形式。

現(xiàn)以彈性輪式搗固機(jī)為例，介紹其工作原理，結(jié)構(gòu)如圖1 所示。搗固機(jī)工作時(shí)，將搗固機(jī)驅(qū)動(dòng)電機(jī)1的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)通過減速機(jī)2及彈性凸輪3轉(zhuǎn)化為搗固錘5的上下直線運(yùn)動(dòng)。當(dāng)彈性凸輪機(jī)構(gòu)3中的凸輪4與搗固錘5接觸時(shí)，依靠凸輪4與搗固錘5之間的摩擦力克服搗固錘5的自重，使得搗固錘5向上運(yùn)動(dòng)，當(dāng)凸輪4與搗固錘5不接觸時(shí)，搗固錘依靠自重向下運(yùn)動(dòng)，如此搗固錘5循環(huán)上下運(yùn)動(dòng)，完成對煤餅的夯實(shí)。

圖1 旋轉(zhuǎn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)搗固機(jī)示意圖

2.2 現(xiàn)有搗固機(jī)存在的不足

這種結(jié)構(gòu)的搗固機(jī)雖然可完成對煤餅的夯實(shí)，但存在如下不足：

（1）搗固錘提錘高度由旋轉(zhuǎn)輪的直徑?jīng)Q定，設(shè)備出廠后不可調(diào)整，搗固速度由驅(qū)動(dòng)電機(jī)與減速機(jī)速比決定，設(shè)備出廠后不可調(diào)整。搗固頻次一般為60～65次/分。

（2）由于啟動(dòng)頻率高，工作環(huán)境惡劣，傳動(dòng)機(jī)構(gòu)中的多級齒輪極易磨損甚至毀壞，要經(jīng)常其進(jìn)行維護(hù)保養(yǎng)與維修，這樣使工作量增大，且增加維護(hù)保養(yǎng)及維修成本。

（3）在使用過程中，由于要通過高頻率的凸輪4與搗固錘5兩側(cè)摩擦片摩擦實(shí)現(xiàn)一定的搗固頻率，使得搗固錘5兩側(cè)的摩擦片磨損很快，基本國產(chǎn)的摩擦片6個(gè)月更換一次，外國進(jìn)口的摩擦片耐用些，也得約12個(gè)月更換一次。因此，正常生產(chǎn)情況下，每個(gè)錘的的機(jī)械維護(hù)費(fèi)用約10萬元/年。

可見，現(xiàn)有的搗固機(jī)不僅結(jié)構(gòu)復(fù)雜，而且設(shè)備故障率高，維護(hù)工作量大，為保證設(shè)備能夠正常使用，日常需儲備大量備件，費(fèi)用高，生產(chǎn)成本高。

3 改進(jìn)后的搗固機(jī)介紹

3.1 改進(jìn)后搗固機(jī)的結(jié)構(gòu)形式和工作原理

現(xiàn)有旋轉(zhuǎn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)的搗固機(jī)改進(jìn)為用直線電機(jī)驅(qū)動(dòng)的搗固機(jī)，結(jié)構(gòu)如圖2 所示。架體2采用型材組焊而成，直線電機(jī)4對稱安裝在架體2上，在錘體長度方向上每隔一段距離設(shè)置一組導(dǎo)向裝置3，直線電機(jī)4在錘桿1兩面對稱布置，中間錘桿1截面是H型鋼凹面兩側(cè)貼鋁板，形成直線電機(jī)4工作所需次級。如圖3 所示，導(dǎo)向裝置3由兩個(gè)小導(dǎo)向輪5和兩個(gè)大導(dǎo)向滑輪6構(gòu)成。錘桿1四面均有滾動(dòng)體作限位和導(dǎo)向組件布置。兩個(gè)小導(dǎo)向輪5和兩個(gè)大導(dǎo)向滑輪6對稱布置在錘桿1（次級）兩側(cè)，且與錘桿1（次級）間設(shè)定一定的間隙。這樣，錘桿1（次級）在直線電機(jī)4驅(qū)動(dòng)下上下運(yùn)動(dòng)時(shí)，小導(dǎo)向滑輪5保證電機(jī)氣隙在合理范圍內(nèi)波動(dòng)，大導(dǎo)向滑輪6保證錘桿1（次級）側(cè)擺位移，控制錘桿1（次級）不與直線電機(jī)4側(cè)面相接觸。錘桿1（次級）在兩側(cè)直線電機(jī)4通電后，受到一定推力，推動(dòng)錘桿1向上運(yùn)動(dòng)，電機(jī)斷電時(shí)，錘桿1依靠自重或直線電機(jī)4給予的推力加速下落，實(shí)現(xiàn)搗固機(jī)的搗固運(yùn)動(dòng)。試驗(yàn)中采用PLC作為搗固機(jī)的控制中心，可以編制出多種搗固模式來滿足不同用戶的生產(chǎn)需要。

圖2 直線電機(jī)驅(qū)動(dòng)搗固機(jī)簡圖

圖3 A-A 截面剖視圖

3.2 改進(jìn)后直線電機(jī)驅(qū)動(dòng)搗固機(jī)的優(yōu)勢

（1）用戶可以根據(jù)需要調(diào)整搗固錘的提錘高度和搗固頻次。提錘越高搗固出的煤餅密度就越大，同時(shí)煉出的焦炭塊形就越大，質(zhì)量越好，裝煤車在裝煤操作時(shí)煤餅就不易倒塌，即可減輕裝煤工人的勞動(dòng)強(qiáng)度；再則搗固頻次增加，單個(gè)煤餅的搗固時(shí)間縮短，生產(chǎn)效率自然得到提高。試驗(yàn)證明，直線電機(jī)驅(qū)動(dòng)搗固機(jī)的搗固頻次可到達(dá)70次/分以上，同等條件下，單個(gè)煤餅搗固時(shí)間減少10%以上。

（2）直線電機(jī)驅(qū)動(dòng)搗固錘運(yùn)動(dòng)，是電磁推力直接作用在錘體上的，避免了使用復(fù)雜的減速機(jī)結(jié)構(gòu)，可靠性大大提高，且錘體上下運(yùn)動(dòng)的導(dǎo)向裝置均為滾輪結(jié)構(gòu)，使得搗固錘在搗固機(jī)工作過程中磨損大大降低，從而搗固機(jī)的使用壽命得到極大提高，使用成本也隨之降低，每錘可為企業(yè)節(jié)約維護(hù)費(fèi)用5萬元/年以上。

4 結(jié)束語

由上述分析可見，直線電機(jī)驅(qū)動(dòng)的搗固機(jī)與旋轉(zhuǎn)電機(jī)帶減速機(jī)驅(qū)動(dòng)的搗固機(jī)相比不僅整體結(jié)構(gòu)簡單，安裝方便，而且具有明顯的優(yōu)勢，搗固頻次可調(diào)，搗固高度可調(diào)，錘體壽命長，生產(chǎn)效率高，部件不易損壞，維修率低，維護(hù)成本低，連續(xù)作業(yè)能力強(qiáng)，這樣使得企業(yè)的運(yùn)行成本大大降低，并具有很好的市場前景。