一種舊砂再生機(jī)的改進(jìn)

桑飛星，徐世娜，沈 闖

（雙星漯河中原機(jī)械公司，河南漯河 462300）

近年來，由于呋喃樹脂砂在鑄造造型中的優(yōu)異性能，使用這種砂子的工廠越來越多，而且，考慮到用砂資源、成本及環(huán)保，多數(shù)工廠都進(jìn)行了舊砂的循環(huán)處理和再生利用。再生后的舊砂具有粒度均勻、表面光滑、耐熱度好等優(yōu)點(diǎn)，可以提高型砂和鑄件的質(zhì)量。目前的舊砂再生設(shè)備存在再生率低、砂粒破碎率高、耗能大、再生工藝繁瑣、耗時(shí)長等缺點(diǎn)。因此，需要尋找新的方法、開發(fā)新的設(shè)備來提高舊砂再生能力，滿足舊砂再生的要求。

現(xiàn)有再生設(shè)備根據(jù)設(shè)備結(jié)構(gòu)不同，再生方法又可分為氣流沖擊法、離心沖擊法、離心擦磨法、振動(dòng)摩擦法、旋轉(zhuǎn)砂盤搓擦法等多種。渦流再生一般需要多級(jí)再生，需要串聯(lián)2個(gè)以上的再生機(jī)。氣力再生需要配備大功率的羅茨風(fēng)機(jī)，摩擦再生需要摩擦片旋轉(zhuǎn)再生的同時(shí)還需要風(fēng)機(jī)鼓風(fēng)配合，而震動(dòng)摩擦法被證實(shí)再生效果不理想。旋轉(zhuǎn)砂盤搓擦法則被認(rèn)為是一種比較節(jié)能的再生方法。該再生方式也是一種離心再生的方式，代表的機(jī)型是ECO公司的四步再生機(jī)，該機(jī)型達(dá)到每噸舊砂再生功率僅為1kW.該機(jī)型在90年代曾和其他技術(shù)再生線被大量引進(jìn)，但由于先天設(shè)計(jì)不足及不符合我國生產(chǎn)實(shí)際狀況逐漸被淘汰，目前新的再生設(shè)備中已很難見到它的影子。為了發(fā)揮ECO再生機(jī)能耗低的優(yōu)點(diǎn)，通過查閱相關(guān)資料設(shè)計(jì)了一種改進(jìn)型的再生機(jī)，經(jīng)生產(chǎn)試驗(yàn)，運(yùn)行良好。

1 原ECO 再生機(jī)運(yùn)行狀況

ECO的舊砂再生機(jī)是一種離心砂盤搓擦式再生機(jī)，如圖1所示。舊砂從上到下在1～3盤上受離心力的作用撞擊周邊襯板進(jìn)行脫膜再生。落至第4盤上有四只擊錘對(duì)舊砂進(jìn)行打擊，其生產(chǎn)率為10t/h，裝機(jī)容量為15kW.通過資料及廠家反應(yīng)該再生機(jī)使用情況表明：該類型再生機(jī)故障頻繁，再生效果差。引進(jìn)過該類型再生機(jī)的企業(yè)使用時(shí)均進(jìn)行了改動(dòng)以適應(yīng)生產(chǎn)。具體的不足之處表現(xiàn)為如下幾點(diǎn)：

1）再生機(jī)第四層轉(zhuǎn)盤的底面間隙與齒輪馬達(dá)的密封存在嚴(yán)重缺陷，此處漏砂不易排出易造成齒輪箱及電機(jī)的損壞。

圖1 ECO 再生機(jī)結(jié)構(gòu)圖

2）傳動(dòng)軸與軸輪盤及電機(jī)軸與齒輪之間連接均為過盈配合，拆卸困難。

3）再生機(jī)第四層底轉(zhuǎn)盤上的砂錘是起到增強(qiáng)再生功能的，但造成砂子的破碎也是顯而易見的，因此造成再生砂的粉塵含量高，灼燒減量增加。經(jīng)使用測定灼燒減量達(dá)到3.1以上，微粉含量在2%～5%之間。

4）格篩出砂處磨損較快

2 改進(jìn)后的再生機(jī)狀況

綜合以上分析，可以通過改進(jìn)克服其固有的缺點(diǎn)。通過分析與改進(jìn)優(yōu)化設(shè)計(jì)，目前已經(jīng)批量制造出實(shí)用的機(jī)型。改進(jìn)后的設(shè)備結(jié)構(gòu)如圖2.

圖2 改進(jìn)后的再生機(jī)結(jié)構(gòu)圖

其改進(jìn)點(diǎn)如下：

1)針對(duì)下部漏砂改進(jìn)了齒輪馬達(dá)傳動(dòng)結(jié)構(gòu)，將立式減速機(jī)傳動(dòng)改為皮帶傳動(dòng)，設(shè)計(jì)了一個(gè)軸承座，軸承座內(nèi)設(shè)置2個(gè)軸承及采用多層密封。在結(jié)合面采用迷宮密封，并在密封槽內(nèi)設(shè)置泄砂孔，如圖3所示。

圖3 傳動(dòng)密封結(jié)構(gòu)圖

2)改變電機(jī)與軸輪盤的過盈配合方式為定位配合，采用連接盤驅(qū)動(dòng)軸輪盤驅(qū)動(dòng)的方式。連接盤下部作為甩砂盤將落入的砂子打出。

3)針對(duì)砂錘打擊砂子再生砂子易碎的問題去掉了砂錘，同時(shí)為保證砂子的再生效果將轉(zhuǎn)速提高，砂子飛出配砂盤的速度達(dá)到30m/s以上。

4)采用了下部出砂結(jié)構(gòu)，在原底板上開口，使砂子從下部流出，降低了對(duì)最后一級(jí)側(cè)磨盤的磨損及格柵的磨損。

5)設(shè)計(jì)了上下兩處潤滑管路，保證對(duì)軸承的潤滑。上部軸承采用雙列向心調(diào)心球軸承，保證在與下部連接同心度差的運(yùn)轉(zhuǎn)穩(wěn)定性。

經(jīng)過以上改進(jìn)：在使用中效果良好，在經(jīng)三門峽、樂山等用戶使用后，經(jīng)測定，再生后的舊砂灼燒減量在2.3～2.8之間，微粉含量在0.2%左右。樹脂加入量低，再生砂能夠滿足生產(chǎn)中呋喃樹脂造型的需要。經(jīng)過長時(shí)間運(yùn)行沒有出現(xiàn)砂子漏出損壞軸承的現(xiàn)象，運(yùn)行中電機(jī)及軸承的溫升均比較正常。

該機(jī)型改進(jìn)后的優(yōu)勢體現(xiàn)在以下兩點(diǎn)。

1）再生能耗低，1t舊砂再生能耗為1kW，有企業(yè)甚至改到每1t舊砂再生1kW 以下仍能滿足使用。同比相同生產(chǎn)率的再生機(jī)，功率都在其2倍以上。

2）再生機(jī)結(jié)構(gòu)緊湊，占用空間小，適合塔形布置及放在砂庫下等缺少空間的地方。并可減少轉(zhuǎn)運(yùn)設(shè)備。

3 結(jié) 論

鑄造行業(yè)是國民經(jīng)濟(jì)耗能較多的行業(yè)之一，鑄造行業(yè)能耗占機(jī)械工業(yè)總能耗的25%～30%，與發(fā)達(dá)國家相比平均每噸鑄件的能耗是發(fā)達(dá)國家的2～3倍。該改進(jìn)后再生機(jī)的15t/1h生產(chǎn)率的功率為18.5kW，能耗與其他類型再生機(jī)相比具有明顯優(yōu)勢，相同生產(chǎn)率的渦流離心再生機(jī)的功率為串聯(lián)2級(jí)再生需44kW，按8h工作制，一年工作日為300d，僅電費(fèi)計(jì)算一年可節(jié)省6萬多元。節(jié)能效果明顯，在降低能耗方面有重大意義。經(jīng)過改進(jìn)后的機(jī)型公司已經(jīng)申請實(shí)用新型專利，專利號(hào)200920092638.7.

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