石蠟成型機(jī)注料傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)和改造初探

呂鳴

（大慶煉化公司招標(biāo)中心，黑龍江 大慶 163411）

石蠟作為煉油的副產(chǎn)品之一，要保證石蠟成型機(jī)能夠達(dá)到連續(xù)生產(chǎn)的狀態(tài)，就要對石蠟成型機(jī)的注料傳動(dòng)機(jī)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)和改造。在進(jìn)行設(shè)計(jì)和改造的過程中，應(yīng)當(dāng)將蠟塊生產(chǎn)的質(zhì)量放在首要位置。近年來，在石蠟成型機(jī)的實(shí)際運(yùn)轉(zhuǎn)過程中，表現(xiàn)出了石蠟成型機(jī)長期不維修和養(yǎng)護(hù)帶來的不良后果，即注料系統(tǒng)傳動(dòng)結(jié)構(gòu)出現(xiàn)了問題。這說明傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)逐漸不合理，對該裝置的生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量產(chǎn)生了不利的影響。為了保證該設(shè)備滿足生產(chǎn)發(fā)展的實(shí)際需要，進(jìn)行設(shè)備的設(shè)計(jì)和改造勢在必行。

1 原來的石蠟成型機(jī)中注料傳動(dòng)機(jī)構(gòu)存在的設(shè)計(jì)缺陷和不足

通過對注料器、層卻輸送器、冷風(fēng)擴(kuò)散器和冷室以及電氣控制盤等的組裝和設(shè)計(jì)，使得石蠟成型機(jī)得以形成。石蠟成型機(jī)的組成部分注料器的基本構(gòu)成如圖1所示，其進(jìn)行運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)主要依靠凸輪機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)作用，通過將液體蠟注料到運(yùn)動(dòng)臘盤中來完成相應(yīng)的工作過程。凸輪結(jié)構(gòu)在社會(huì)的不斷發(fā)展之下，表現(xiàn)出了不適應(yīng)社會(huì)發(fā)展的弱點(diǎn)，就是傳動(dòng)的不穩(wěn)定。凸輪機(jī)構(gòu)具有一個(gè)明顯的最高點(diǎn)，在進(jìn)行傳動(dòng)的過程中傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的沖擊表現(xiàn)出一定的規(guī)律性，造成蠟液輸送框架出現(xiàn)了振動(dòng)的現(xiàn)象，導(dǎo)致蠟盤出現(xiàn)了不穩(wěn)定的情況，從而使蠟盤中的液體蠟超出可承載的范圍而溢出。蠟盤中液體蠟的溢出表現(xiàn)出兩方面的損失，一方面使蠟液減少，產(chǎn)生損失，另外一方面成品蠟塊的質(zhì)量得不到保證，并且對其進(jìn)行包裝的時(shí)候也有一定的難度，使得蠟成品的產(chǎn)量計(jì)量誤差加大。除此之外，石蠟成型機(jī)的注料傳動(dòng)機(jī)構(gòu)在進(jìn)行工作時(shí)，不能對注料器的注料量進(jìn)行及時(shí)和準(zhǔn)確的把握，最終導(dǎo)致成本蠟塊的質(zhì)量達(dá)不到理想化的程度。

圖1 注料器的組成示意圖

2 石蠟成型機(jī)中的注料傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)變動(dòng)

2.1 將對傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)過程確定下來

在進(jìn)行傳動(dòng)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)的過程中，把握住設(shè)計(jì)的理論基礎(chǔ)，即機(jī)械運(yùn)動(dòng)學(xué)。對傳動(dòng)機(jī)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，要先制定簡略的改造方案，繪制相關(guān)的機(jī)械設(shè)計(jì)圖和相關(guān)的改造部件和零件。在進(jìn)行設(shè)計(jì)過程的確定時(shí)，通常需要對石蠟成型機(jī)的具體運(yùn)行和實(shí)際運(yùn)轉(zhuǎn)狀況有充分的了解，形成對石蠟成型機(jī)中的注料傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的缺陷和優(yōu)勢的明確認(rèn)知。在進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，不能完全拋棄原來的注料傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的內(nèi)容，需要對其缺陷有足夠的了解，對原來的凸輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)進(jìn)行改造設(shè)計(jì)，轉(zhuǎn)變?yōu)楸容^平穩(wěn)的平面連桿傳動(dòng)機(jī)構(gòu)（或者說曲柄搖桿滑塊機(jī)構(gòu)），如圖2所示。注料傳動(dòng)機(jī)構(gòu)中的曲柄設(shè)計(jì)的優(yōu)點(diǎn)很明顯，這種設(shè)計(jì)能夠保證使其具有可調(diào)節(jié)性。對曲柄的工作長度進(jìn)行調(diào)節(jié)，實(shí)際上就相當(dāng)于變向的調(diào)節(jié)了注蠟缸的體積，這樣就能夠達(dá)到調(diào)整成品蠟塊質(zhì)量的目的，從而滿足實(shí)際的工藝控制要求。

圖2 平面連桿傳動(dòng)機(jī)構(gòu)

在進(jìn)行曲柄搖桿滑塊機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)時(shí)，需要對有些部分進(jìn)行重新的設(shè)計(jì)和改造，但是有些部分則不需要進(jìn)行過大的調(diào)整，如石蠟成型機(jī)注料系統(tǒng)的支架位置、輸送帶以及相關(guān)的工作參數(shù)等。

其不變的內(nèi)容主要體現(xiàn)在5個(gè)具體的方面上：（1）保持形成速比系數(shù)K=1.053；（2）保持滑塊與四連桿的機(jī)構(gòu)機(jī)架距離不變；（3）在設(shè)計(jì)的過程中要保持注蠟量是可調(diào)節(jié)的，相應(yīng)的滑塊形成從原來的固定值170mm轉(zhuǎn)化成能夠調(diào)節(jié)的165～175mm的區(qū)間范圍內(nèi)。對于止點(diǎn)位置的要求，從原來的止點(diǎn)位置到現(xiàn)在的止點(diǎn)位置之間的位置差不能超過10mm；（4）上連桿的擺角必須大于8°，這樣能夠有效地減少來自側(cè)面的壓力和摩擦力；（5）連桿的設(shè)計(jì)要盡量滿足傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的基本設(shè)置和相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)。

2.2 調(diào)節(jié)曲柄搖桿滑塊的機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)

曲柄滑塊機(jī)構(gòu)中的曲柄設(shè)計(jì)要和實(shí)際的石蠟成型機(jī)之間建立起聯(lián)系，將其設(shè)計(jì)成和渦輪相匹配的蝸桿軸式的結(jié)構(gòu)。利用蝸輪的設(shè)計(jì)中可以手動(dòng)進(jìn)行調(diào)節(jié)的輪，這樣可以保證對手輪曲柄的調(diào)節(jié)設(shè)計(jì)是在一定的標(biāo)準(zhǔn)和要求之中。

曲柄搖桿滑塊機(jī)構(gòu)要最大限度地保證曲柄長度蠟器中的活塞行程具有關(guān)聯(lián)性，長度的變化直接引起活塞行程的變化。這樣一來，就可以保證通過曲柄長柄的變化來影響注蠟器。進(jìn)行曲柄長度的調(diào)節(jié)時(shí)，要注意蠟塊的質(zhì)量，根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行調(diào)節(jié)。對于石蠟成型機(jī)注料平面連桿傳動(dòng)機(jī)構(gòu)來說，曲柄長度的調(diào)節(jié)要控制在10mm。

2.3 確定曲柄搖桿滑塊機(jī)構(gòu)的尺寸

石蠟成型機(jī)注料傳動(dòng)機(jī)構(gòu)改造設(shè)計(jì)要抓住其中的關(guān)鍵點(diǎn)，重點(diǎn)突破設(shè)計(jì)的難點(diǎn)。將曲柄搖桿滑塊機(jī)構(gòu)在注料機(jī)構(gòu)中原先的有限的空間安裝位置上進(jìn)行確認(rèn)設(shè)計(jì)。

石蠟成型機(jī)注料曲柄搖桿滑塊機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)要經(jīng)過相應(yīng)的檢驗(yàn)，保證計(jì)算的真實(shí)性、有效性和可行性，要對相應(yīng)的計(jì)算全過程進(jìn)行展示。這種計(jì)算過程的展示實(shí)際上是對設(shè)計(jì)方案的檢驗(yàn)，通常設(shè)計(jì)方案驗(yàn)證方法有圖解法、模型法和電算法。一般來講，計(jì)算過程可以用圖解法來進(jìn)行計(jì)算。

首先要計(jì)算出曲柄搖桿滑塊機(jī)構(gòu)的曲柄可調(diào)節(jié)范圍?；谇拇笾驴烧{(diào)節(jié)范圍，利用計(jì)算機(jī)的輔助設(shè)計(jì)計(jì)算功能和相應(yīng)的應(yīng)用解析方法，計(jì)算出曲柄搖桿滑塊機(jī)構(gòu)的基本尺寸狀況。即，下連桿為259mm，下遙桿為306mm，機(jī)架為370mm，上搖桿為306mm，上連桿為190mm，兩個(gè)搖桿之間的夾角為54°。對最終獲得的基本尺寸，采取矢量方程的解析方法對其進(jìn)行演算和檢驗(yàn)。當(dāng)兩者的數(shù)據(jù)基本保持一致時(shí)，表明該基本尺寸的可行性和有效性。

2.4 驗(yàn)證四連桿機(jī)構(gòu)存在的曲柄條件

對曲柄搖桿滑塊機(jī)構(gòu)的基本尺寸狀況有明確的認(rèn)知，曲柄搖桿滑塊機(jī)構(gòu)的基本要求最短桿件和最長桿件長度之和小于其他兩桿件的長度之和和最短桿件是曲柄的條件被滿足。要對曲柄搖桿滑塊機(jī)構(gòu)尺寸進(jìn)行驗(yàn)算，需要進(jìn)行實(shí)際的上機(jī)驗(yàn)算，只有這樣才能夠表現(xiàn)出兩者之間的不同。

3 現(xiàn)場安裝石蠟成型曲柄搖桿滑塊機(jī)構(gòu)

簡單來說，石蠟成型機(jī)注料傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)僅僅改變了原來的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)轉(zhuǎn)，將其轉(zhuǎn)變成曲柄搖桿滑塊機(jī)構(gòu)。對曲柄搖桿滑塊機(jī)構(gòu)的現(xiàn)場安裝有兩個(gè)步驟。

（1）將原來的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)中的平衡重錘和下軸左鏈輪拆卸下來，方便再次對它們進(jìn)行安裝使用。將原來的整個(gè)凸輪轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)構(gòu)拆除掉，隔斷原來的上下軸，在原來的安裝凸輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)一側(cè)的兩個(gè)軸孔進(jìn)行現(xiàn)場擴(kuò)孔，并且安裝上新的軸。

（2）在原來的安裝凸輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的立柱外側(cè)安裝曲柄搖桿滑塊機(jī)構(gòu)，并且在上軸的一側(cè)將平衡重錘重新安裝上。

4 改造后的石蠟成型機(jī)曲柄搖桿滑塊機(jī)構(gòu)的運(yùn)行情況分析

在對曲柄搖桿滑塊機(jī)構(gòu)進(jìn)行實(shí)際的運(yùn)行和實(shí)踐之后，發(fā)現(xiàn)經(jīng)過設(shè)計(jì)和改造的石蠟成型機(jī)具有良好的工作性能，能夠使運(yùn)行效果達(dá)到最佳的狀態(tài)。石蠟成型機(jī)曲柄搖桿滑塊機(jī)構(gòu)際應(yīng)用效果和預(yù)期效果基本一致，具體表現(xiàn)在5點(diǎn)內(nèi)容上。

（1）石蠟成型機(jī)曲柄搖桿滑塊機(jī)構(gòu)的使用并沒有改變活塞注蠟運(yùn)動(dòng)和蠟盤運(yùn)動(dòng)的實(shí)際位置，也就是說兩者之間還保持著某種一致性，成功的控制了蠟液外溢的情況，從而保證了蠟塊質(zhì)量的提升。

（2）石蠟成型機(jī)曲柄搖桿滑塊機(jī)構(gòu)中滑塊的上下運(yùn)動(dòng)時(shí)間沒有改變，這表明滑塊的上下行程速比系數(shù)不變，使得蠟液流出蠟盤的情況得到了有效的避免，從而使注料活塞和缸體之間的碰撞事故得以消除。

（3）對于石蠟成型機(jī)曲柄搖桿滑塊機(jī)構(gòu)來說，設(shè)計(jì)和改造的關(guān)鍵就是保持連桿機(jī)構(gòu)的穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)，對驅(qū)動(dòng)力矩的需求減小，從而使鏈條帶來的沖擊也減少。

（4）對于滑道來說，滑塊的壓力減小，就會(huì)使摩擦力減小，在很大程度上起到了改善曲柄搖桿滑塊機(jī)構(gòu)的性能的作用。

（5）曲柄搖桿滑塊機(jī)構(gòu)中曲柄使用的是蝸輪蝸桿機(jī)構(gòu)，這樣能夠保證注蠟量處于一個(gè)可以調(diào)節(jié)的狀態(tài)，使整體的結(jié)構(gòu)調(diào)節(jié)功能更加的靈活和便捷。

5 結(jié)語

通過對蠟成型機(jī)注料傳動(dòng)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)和改造的分析，表明石蠟成型機(jī)的設(shè)計(jì)和改造是相當(dāng)成功的。石蠟成型機(jī)曲柄搖桿滑塊機(jī)構(gòu)的應(yīng)用，不僅有利于提升石蠟成型機(jī)的發(fā)展水平，促使其走向成熟，還有利于經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益的增加，