焦炉捣固机的改进

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。

4 结束语

由上述分析可见，直线电机驱动的捣固机与旋转电机带减速机驱动的捣固机相比不仅整体结构简单，安装方便，而且具有明显的优势，捣固频次可调，捣固高度可调，锤体寿命长，生产效率高，部件不易损坏，维修率低，维护成本低，连续作业能力强，这样使得企业的运行成本大大降低，并具有很好的市场前景。