浅谈机械设计在冲压式蜂窝煤成型机设计中的应用

中图分类号：TU85文献标识码： A

一、型煤及其加工概述

在我国的能源构成中，煤炭占有十分重要的地位。据统计，在我国能源生产和消费中，煤炭约占总量的75%左右。但是，随着采煤机械化程度的不断提高， 粉煤在原煤中所占的比例也越来越大。粉煤比例的增加不仅降低了散煤的燃烧效率，而且严重地污染了环境。发展型煤是提高粉煤利用率和减少环境污染的重要途径。研究表明，工业锅炉、窑炉使用型煤后可比烧散煤节煤10%～27%，烟尘排放量可减少50%～60%，添加固硫剂后，二氧化硫的排放量可减少35％～50%。因此，发展型煤加工对我国具有十分重要的现实意义。

1 型煤的粘结剂成型

型煤的生产方法可分为粘结剂成型和无粘结剂成型两大类。粘结剂成型是研究时间最长、应用最广的成型方法。这种方法主要用于无烟煤、烟煤和年老褐煤的成型。目前，世界上绝大多数型煤厂都采用粘结剂成型的方法生产型煤。

2 型煤的无粘结剂成型

型煤的无粘结剂成型是指在不加粘结剂的前提下用高压直接成型。即原料煤经过筛分后，送入干燥机进行干燥，干燥后的粉煤冷却到40℃～45℃后，再由成型机压制成型。这种成型方法广泛用于褐煤的加工，尽管没有外来的粘结剂，但它仍利用了煤炭本身含有的粘结性成分。另外，也有的型煤厂采用热压成型，用加热的方法使中年褐煤产生一定的塑性，然后加压成型。德国和匈牙利等国利用青褐煤生产型煤已进入商品化生产阶段。

我国也有些小氮肥厂不用粘结剂而将无烟煤转变成清水湿煤棒，直接用作造气炉的造气材料。为了改善无烟煤硬度大、弹性大和塑性小的缺点，可在无烟煤中混入部分风化煤。

3 成型设备

型煤生产涉及筛分、干燥、搅拌、成型、后处理、包装和粘结剂制造等众多的设备，其中最受人们关注的是成型设备。

成型设备是型煤生产中的关键设备，它的选择应以原煤的特性、型煤的用途及成型时的压力等因素为基础。目前工业上应用最广的是对辊式成型机，另外，还有冲压式成型机、环式成型机和螺旋式成型机等。在我国，蜂窝式成型机也广泛应用于民用型煤的生产。

3.1 对辊式成型机

对辊式成型机的工作原理,它主要由两个大小相同的压辊和加料箱组成。在压辊的表面分布着许多型模，每个型模相当于半个型煤的形状。有的加料箱中还装有螺旋送料器，以便及时送料并对原煤进行预压。

在对辊式成型机中，原煤受压的时间短，成型压力不大，因而型煤的弹性变形较小。目前，这种机型主要用于生产使用粘结剂的型煤。

3.2 环式成型机

环式成型机有固定外环和旋转外环两种形式，其工作原理:对固定外环成型机来说，型煤是被旋转压辊从固定外环的底部挤出的，型煤被挤出后由切刀切断。而旋转外环成型机的成型是由旋转外环和压辊共同旋转来完成的。

3.3 冲压式成型机

冲压式成型机有多种不同的型式，目前应用最广的是液压冲压缸和曲柄连杆冲压缸成型机。

冲压式成型机的生产过程如下：给料机构将一定数量的原料煤送入成型机内；冲杆前移，原料煤被逐步压实，成为型煤；在冲杆前移的同时，已成型的型煤被向前推动一定的距离，而最前端的型煤被推出了型模；冲杆回程，返回到起始位置。

冲压式成型机的优点是成型压力大，型煤在成型过程中多次受压而易产生塑性变形。其缺点是耗能大、单产低。

3.4 螺旋式成型机

螺旋式成型机的工作原理是：原料煤由供料口加入，螺旋叶片向前推进原料煤， 同时对原料煤施加混合和加压的作用。原料煤被挤压通过一段导管，在出口处一段段地断裂最终形成表面光滑的煤棒。

总之，随着研究工作的不断深入和科学技术的不断发展，上述各种成型机的自动化程度在不断地提高，设备的性能也在不断地完善。目前，我国、法国、英国、德国、美国和日本等许多国家都在为用户提供各种不同的型煤成型机。

二、冲压式蜂窝煤成型机工作原理概述

冲压式蜂窝煤成型机要求完成的工艺动作有以下六个动作：

1）加料：这一动作可利用煤粉的重力打开料斗自动加料；

2）冲压成型：要求冲头上下往复运动，在冲头行程的二分之一进行冲压成型；

3）脱模：要求脱模盘上下往复移动，将已冲压成型的煤饼压下去而脱离模筒。一般可以将它与冲头固结在上下往复移动的滑梁上；

4）扫屑：要求在冲头、脱模盘向上移动过程中用扫屑刷将煤粉扫除；

5）模筒转模间歇运动：以完成冲压、脱模和加料三个工位的转换；

6）输送：将成型的煤饼脱模后落在输送带上送出成品，以便装箱待用。

2.工艺动作分解

参考文献

[1].陆玉、何在洲主编.机械设计课程设计.北京：高等教育出版社 2005

[2].孙恒、陈作模主编.机械原理（第七版）.北京：高等教育出版社.2006

[3].邹慧君主编.机械原理课程设计手册.北京：高等教育出版社.1998

[4] 濮良贵主编.机械设计.北京:高等教育出版社.2006.[5] 丁松聚主编.冷冲模设计.北京:机械工业出版社 . 2003. [6] 姚英学主编.计算机辅助设计与制造.北京:高等教育出版社 2001.

[7] 熊良山主编.机械制造技术基础.武汉:华中科技大学出版社 2002[8] 王爱玲主编.数控机床加工工艺.北京:机械工业出版社.2003

[9] 冯辛安主编.机械制造装备设计.北京:机械工业出版社.1998.

[10] 殷鸿梁、朱邦贤主编.间歇运动机构设计.上海:上海科学技术出版社.1995