焦爐搗固機的改進優(yōu)化

曹 帥， 雷英豪， 賈玉生

（山西焦煤西山煤電集團煤氣化公司 焦化二廠，山西 太原 030200）

引言

搗固煉焦技術是近年來煉焦行業(yè)新興的煉焦技術，搗固煉焦是將裝爐煤在入爐前采用搗固機械搗實成略小于炭化室的煤餅，然后推入炭化室煉焦。焦爐搗固機是直接影響焦化廠產(chǎn)能的關鍵性設備，現(xiàn)有搗固機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)費用不斷增加。為節(jié)約生產(chǎn)成本，提高生產(chǎn)效率，對現(xiàn)有的偏心輪式搗固機進行了分析，采用結構緊湊的減速電機傳動裝置和彈性輪式搗固機的提錘裝置對搗固機進行改進優(yōu)化，以保證搗固機運行的穩(wěn)定性和可靠性，進一步提高搗固煉焦產(chǎn)品的質量。

1 現(xiàn)有搗固機

1.1 現(xiàn)有偏心輪式搗固機的工作原理及主要技術性能參數(shù)

現(xiàn)有搗固小車，布置在布煤車的兩側。搗固車可方便地與布煤車對接或拆開。搗固小車由布煤車拖動。單臺搗固小車設有6個夾板錘，橫列成單排。其工作采用電機－減速機驅動夾緊凸輪，借偏心輪偏轉產(chǎn)生的彈性壓緊力夾持并提升錘桿，錘桿上升到一定高度，錘桿脫離凸輪夾持，錘靠自重下落搗固煤餅。6個搗固落錘分別由2臺電機和2套減速機驅動。每臺電機帶動3個搗固錘，交錯提升、搗固。錘桿設有導向裝置，同時錘頭可借夾錘裝置懸掛于機架上。偏心輪裝置是搗固機的核心部分，主要通過一對內外齒輪嚙合帶動偏心軸轉動，產(chǎn)生壓緊力帶動搗固錘運動。其中壓緊力由壓緊裝置中的兩彈簧提供，可單錘調節(jié)。

單排搗固錘功率2×22kW，單排搗固錘數(shù)量6個，搗固小車行走速度7.4m／min，搗固錘重量420kg，搗固錘沖程450mm，搗固錘頻率66r／min。

1.2 現(xiàn)有偏心輪式搗固機設備存在的問題

這種結構的搗固機雖然可完成對煤餅的搗固，但存在如下問題：

1）搗固系統(tǒng)通過電機—減速機（圓柱齒輪減速器）—傳動齒輪箱—偏心摩擦輪組和摩擦輪組傳動裝置來提升搗固錘，完成煤餅的搗固。通過近幾年的運行，發(fā)現(xiàn)搗固系統(tǒng)的傳動裝置常出現(xiàn)故障，主要表現(xiàn)在：搗固電機燒毀、減速機齒輪磨損大、減速機軸承損壞、傳動齒輪箱漏油，要經(jīng)常對其進行維護保養(yǎng)與維修，這樣使工作量增大，且增加維護保養(yǎng)及維修成本，降低了企業(yè)的生產(chǎn)效率。

2）偏心摩擦輪組是用偏心套來定位偏心輪，再通過壓緊裝置調節(jié)偏心套（偏心輪），以實現(xiàn)2個偏心輪的壓緊調節(jié)。通過近幾年的運行，發(fā)現(xiàn)偏心摩擦輪組多出現(xiàn)偏心套潤滑不良，齒輪和偏心套磨損嚴重，且偏心輪摩擦輪組重量大，更換極不方便。摩擦輪組與搗固錘之間經(jīng)常有潤滑油，出現(xiàn)打滑。出現(xiàn)打滑，多采用增加壓緊力的方式，搗固錘摩擦片磨損嚴重，不得不經(jīng)常更換搗固錘。

可見，現(xiàn)有偏心輪式的搗固機不僅結構復雜，而且設備故障率高，維護工作量大，為保證設備能夠正常使用，日常需儲備大量備件，費用高，生產(chǎn)成本高，且會導致企業(yè)生產(chǎn)效率低下。

2 設備故障問題原因分析

1）搗固系統(tǒng)的傳動裝置復雜，機構尺寸大，傳動鏈長，加之累積誤差，且由于驅動偏心摩擦輪組，有沖擊特性，這樣一旦裝配不良，就會造成電機燒毀、減速機磨損大、軸承損壞等問題。

2）偏心摩擦輪組是用偏心套來定位偏心輪，再通過壓緊裝置調節(jié)偏心套（偏心輪）來實現(xiàn)兩個偏心輪的壓緊調節(jié)。偏心摩擦輪組和摩擦輪組內部采用鋼或者鑄銅制作，使摩擦輪組質量增大，增加了驅動裝置的運動的不平衡性。由于偏心套與外側的偏心輪為面接觸，潤滑不良，增大了偏心輪裝置的阻力；加上運動的不平衡性，使偏心輪與偏心套的軸瓦磨損嚴重，降低了偏心輪裝置的使用壽命。由于偏心輪裝置的潤滑系統(tǒng)不好，潤滑油極易竄入偏心輪與搗固錘的結合面，使搗固錘打滑，然后調節(jié)壓緊裝置調節(jié)壓緊力，壓緊力增大，降低了搗固錘的使用壽命。

3 改進后的搗固機介紹

3.1 改進后的搗固機的結構形式和工作原理

搗固機的動力通過減速電機，由聯(lián)軸器傳遞到對開嚙合齒輪，由對開齒輪帶動主從動軸的彈性凸輪組，彈性凸輪組按照120°均勻分布，來帶動搗固錘運動，從而完成交錯提升、搗固煤餅。其傳動系統(tǒng)簡圖如圖1所示。

圖1 改進后的搗固機傳動系統(tǒng)簡圖

根據(jù)傳動安裝布置形式，選用傘齒輪減速電機，電機和減速機做成一體；聯(lián)軸器的選用，由于空間的限制，減速機電機布置在此位置，聯(lián)軸器的尺寸不能太長，且在整個傳動裝置中，無彈性聯(lián)軸器，故選用彈性柱銷聯(lián)軸器；對開齒輪的選用，參照原有的傳動裝置的布置型式，傳動裝置齒輪箱內有一對相互嚙合的齒輪，偏心摩擦輪組和摩擦輪組需要相同的轉速。動力和轉矩經(jīng)過電機減速機由聯(lián)軸器傳遞到主動和從動彈性凸輪組，需要加裝一對嚙合對開齒輪。

彈性凸輪的選用，根據(jù)搗固機的鋼結構骨架，參照現(xiàn)有的彈性凸輪的結構，進行彈性凸輪組的改進加工。彈性凸輪內部通過彈力球聯(lián)接，帶動外側的偏心片做夾錘和提錘運動。

3.2 改進后的搗固機的優(yōu)勢

1）通過分析搗固機傳動系統(tǒng)的速比傳動，發(fā)現(xiàn)主要的速比改變在電機—減速機（圓柱齒輪減速器）—開式齒輪上，傳動齒輪箱主要起分解轉矩的作用。因此在保證所需的傳動的速比和轉矩的條件下，無需采用復雜的傳動裝置，優(yōu)先選用結構緊湊的電機—減速機傳動裝置，結構尺寸緊湊，同時縮短了傳動鏈，提高了傳動穩(wěn)定性和可靠性，改善傳動，易于維護。每年單臺搗固機可減少電機、齒輪、減速機的購置加工費用3萬元。

2）將偏心輪改為彈性凸輪式提錘。內部采用彈力球聯(lián)接，彈性凸輪組的重量大為減輕，且彈性球起緩沖作用，使工作環(huán)境噪音大為減小，可以使搗固錘的使用壽命大大延長。每年可節(jié)省大修搗固機的偏心輪費用10萬元，更換一批搗固錘和摩擦片費用27萬元，搗固錘每一個月更換一次，需要摩擦板100塊。且偏心輪和小減速機易損壞，設備維修繁瑣，增大維修工人的體力勞動，影響出焦生產(chǎn)，并且存在很大的安全隱患。

3）現(xiàn)有的彈性凸輪式搗固機，其中每個夾板錘的彈性凸輪組不與其他彈性凸輪組共軸，通過絲杠調節(jié)單個的摩擦輪組的軸承支座來提供壓緊力，每個夾板錘調節(jié)互不影響。但對于現(xiàn)有的偏心輪式搗固機要進行壓緊調節(jié)裝置的改造，則必須進行所有軸承瓦座和鋼梁結構的改造，程序復雜，費用較大。實際搗固錘體的使用，若按照摩擦片磨損到5～10mm時，搗固錘報廢，運行狀況可以按照30mm的調節(jié)余量。實際進行調節(jié)的范圍不大，且調節(jié)的周期較長。因此可以通過設計調整彈力球的彈性緩沖量和更換彈性凸輪的偏心片來滿足夾錘和提錘運動，以減少搗固錘的更換頻率。

4 結語

由上述分析可見，在保證所需的傳動的速比和轉矩的條件下，無需采用復雜的傳動裝置，優(yōu)先選用減速機行業(yè)先進結構緊湊的電機—減速機傳動裝置，易于維護，且故障率低，可以提高搗固機傳動系統(tǒng)的可靠性和穩(wěn)定性。通過改造偏心輪和壓緊調節(jié)裝置，選用改進后的彈性凸輪和偏心片來改善偏心輪與搗固錘的接觸摩擦傳動，更換偏心片簡單方便，無需增加復雜的壓緊裝置，節(jié)省改造費用，提高搗固錘的使用壽命。改進后的搗固機，搗固工藝穩(wěn)定可靠高效，降低了企業(yè)的生產(chǎn)維護成本和維護難度，從而為焦化企業(yè)的安全生產(chǎn)創(chuàng)造良好的條件。