焦炉捣固机的改进

2013-10-11梅兴旺石云红

哈尔滨轴承 2013年3期

梅兴旺，石云红，何颖

（1.哈尔滨泰富电气有限公司，黑龙江哈尔滨 150060；2.哈尔滨轴承集团公司工具分厂，黑龙江哈尔滨 150036；3.哈尔滨哈轴精密轴承制造有限公司，黑龙江哈尔滨 150036）

1 前言

捣固机是焦炉设备中的一部分，其主要作用是将落入煤槽内的散煤料夯实成具有一定强度的煤饼，便于装煤车从焦炉机侧将煤饼送入炭化室。焦炉捣固机是直接影响焦化厂产能的关键性设备，现有捣固机存在的一些问题不仅制约着企业产能的提高，还使日常生产费用不断增加。为了节约生产成本、提高生产效率，对现有捣固机进行了分析改进，阐述了改进后直线电机驱动捣固机的工作原理和优势，并对改进前后两种形式的捣固机作了简要对比。

2 现有捣固机介绍

2.1 现有捣固机基本结构形式及工作原理

现有焦炉捣固机捣固锤提锤动作均为机械传动式，主要分为偏心轮式和弹性轮式两种，这两种方式都是用旋转电机提供动力，经减速机传动到偏心轮或弹性轮使其旋转，通过旋转轮子与锤体两侧的摩擦片相互夹紧摩擦，将捣固锤提到固定高度后自由落体落下，实现将煤饼捣固夯实。根据焦炉容量的不同，捣固机可有3锤或多锤等多种形式。

现以弹性轮式捣固机为例，介绍其工作原理，结构如图1 所示。捣固机工作时，将捣固机驱动电机1的旋转运动通过减速机2及弹性凸轮3转化为捣固锤5的上下直线运动。当弹性凸轮机构3中的凸轮4与捣固锤5接触时，依靠凸轮4与捣固锤5之间的摩擦力克服捣固锤5的自重，使得捣固锤5向上运动，当凸轮4与捣固锤5不接触时，捣固锤依靠自重向下运动，如此捣固锤5循环上下运动，完成对煤饼的夯实。

图1 旋转电机驱动捣固机示意图

2.2 现有捣固机存在的不足

这种结构的捣固机虽然可完成对煤饼的夯实，但存在如下不足：

（1）捣固锤提锤高度由旋转轮的直径决定，设备出厂后不可调整，捣固速度由驱动电机与减速机速比决定，设备出厂后不可调整。捣固频次一般为60～65次/分。

（2）由于启动频率高，工作环境恶劣，传动机构中的多级齿轮极易磨损甚至毁坏，要经常其进行维护保养与维修，这样使工作量增大，且增加维护保养及维修成本。

（3）在使用过程中，由于要通过高频率的凸轮4与捣固锤5两侧摩擦片摩擦实现一定的捣固频率，使得捣固锤5两侧的摩擦片磨损很快，基本国产的摩擦片6个月更换一次，外国进口的摩擦片耐用些，也得约12个月更换一次。因此，正常生产情况下，每个锤的的机械维护费用约10万元/年。

可见，现有的捣固机不仅结构复杂，而且设备故障率高，维护工作量大，为保证设备能够正常使用，日常需储备大量备件，费用高，生产成本高。

3 改进后的捣固机介绍

3.1 改进后捣固机的结构形式和工作原理

现有旋转电机驱动的捣固机改进为用直线电机驱动的捣固机，结构如图2 所示。架体2采用型材组焊而成，直线电机4对称安装在架体2上，在锤体长度方向上每隔一段距离设置一组导向装置3，直线电机4在锤杆1两面对称布置，中间锤杆1截面是H型钢凹面两侧贴铝板，形成直线电机4工作所需次级。如图3 所示，导向装置3由两个小导向轮5和两个大导向滑轮6构成。锤杆1四面均有滚动体作限位和导向组件布置。两个小导向轮5和两个大导向滑轮6对称布置在锤杆1（次级）两侧，且与锤杆1（次级）间设定一定的间隙。这样，锤杆1（次级）在直线电机4驱动下上下运动时，小导向滑轮5保证电机气隙在合理范围内波动，大导向滑轮6保证锤杆1（次级）侧摆位移，控制锤杆1（次级）不与直线电机4侧面相接触。锤杆1（次级）在两侧直线电机4通电后，受到一定推力，推动锤杆1向上运动，电机断电时，锤杆1依靠自重或直线电机4给予的推力加速下落，实现捣固机的捣固运动。试验中采用PLC作为捣固机的控制中心，可以编制出多种捣固模式来满足不同用户的生产需要。

图2 直线电机驱动捣固机简图

图3 A-A 截面剖视图

3.2 改进后直线电机驱动捣固机的优势

（1）用户可以根据需要调整捣固锤的提锤高度和捣固频次。提锤越高捣固出的煤饼密度就越大，同时炼出的焦炭块形就越大，质量越好，装煤车在装煤操作时煤饼就不易倒塌，即可减轻装煤工人的劳动强度；再则捣固频次增加，单个煤饼的捣固时间缩短，生产效率自然得到提高。试验证明，直线电机驱动捣固机的捣固频次可到达70次/分以上，同等条件下，单个煤饼捣固时间减少10%以上。

（2）直线电机驱动捣固锤运动，是电磁推力直接作用在锤体上的，避免了使用复杂的减速机结构，可靠性大大提高，且锤体上下运动的导向装置均为滚轮结构，使得捣固锤在捣固机工作过程中磨损大大降低，从而捣固机的使用寿命得到极大提高，使用成本也随之降低，每锤可为企业节约维护费用5万元/年以上。