石蠟成型機注料傳動機構的設計和改造初探

呂鳴

（大慶煉化公司招標中心，黑龍江 大慶 163411）

石蠟作為煉油的副產品之一，要保證石蠟成型機能夠達到連續生產的狀態，就要對石蠟成型機的注料傳動機構進行設計和改造。在進行設計和改造的過程中，應當將蠟塊生產的質量放在首要位置。近年來，在石蠟成型機的實際運轉過程中，表現出了石蠟成型機長期不維修和養護帶來的不良后果，即注料系統傳動結構出現了問題。這說明傳動機構的設計逐漸不合理，對該裝置的生產效率和產品質量產生了不利的影響。為了保證該設備滿足生產發展的實際需要，進行設備的設計和改造勢在必行。

1 原來的石蠟成型機中注料傳動機構存在的設計缺陷和不足

通過對注料器、層卻輸送器、冷風擴散器和冷室以及電氣控制盤等的組裝和設計，使得石蠟成型機得以形成。石蠟成型機的組成部分注料器的基本構成如圖1所示，其進行運轉時主要依靠凸輪機構的傳動作用，通過將液體蠟注料到運動臘盤中來完成相應的工作過程。凸輪結構在社會的不斷發展之下，表現出了不適應社會發展的弱點，就是傳動的不穩定。凸輪機構具有一個明顯的最高點，在進行傳動的過程中傳動機構的沖擊表現出一定的規律性，造成蠟液輸送框架出現了振動的現象，導致蠟盤出現了不穩定的情況，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出兩方面的損失，一方面使蠟液減少，產生損失，另外一方面成品蠟塊的質量得不到保證，并且對其進行包裝的時候也有一定的難度，使得蠟成品的產量計量誤差加大。除此之外，石蠟成型機的注料傳動機構在進行工作時，不能對注料器的注料量進行及時和準確的把握，最終導致成本蠟塊的質量達不到理想化的程度。

圖1 注料器的組成示意圖

2 石蠟成型機中的注料傳動機構的設計變動

2.1 將對傳動機構的設計過程確定下來

在進行傳動機構設計的過程中，把握住設計的理論基礎，即機械運動學。對傳動機構進行設計時，要先制定簡略的改造方案，繪制相關的機械設計圖和相關的改造部件和零件。在進行設計過程的確定時，通常需要對石蠟成型機的具體運行和實際運轉狀況有充分的了解，形成對石蠟成型機中的注料傳動機構的缺陷和優勢的明確認知。在進行設計時，不能完全拋棄原來的注料傳動機構的內容，需要對其缺陷有足夠的了解，對原來的凸輪傳動機構進行改造設計，轉變為比較平穩的平面連桿傳動機構（或者說曲柄搖桿滑塊機構），如圖2所示。注料傳動機構中的曲柄設計的優點很明顯，這種設計能夠保證使其具有可調節性。對曲柄的工作長度進行調節，實際上就相當于變向的調節了注蠟缸的體積，這樣就能夠達到調整成品蠟塊質量的目的，從而滿足實際的工藝控制要求。

圖2 平面連桿傳動機構

在進行曲柄搖桿滑塊機構的設計時，需要對有些部分進行重新的設計和改造，但是有些部分則不需要進行過大的調整，如石蠟成型機注料系統的支架位置、輸送帶以及相關的工作參數等。

其不變的內容主要體現在5個具體的方面上：（1）保持形成速比系數K=1.053；（2）保持滑塊與四連桿的機構機架距離不變；（3）在設計的過程中要保持注蠟量是可調節的，相應的滑塊形成從原來的固定值170mm轉化成能夠調節的165～175mm的區間范圍內。對于止點位置的要求，從原來的止點位置到現在的止點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面的壓力和摩擦力；（5）連桿的設計要盡量滿足傳動機構的基本設置和相關的標準。

2.2 調節曲柄搖桿滑塊的機構設計

曲柄滑塊機構中的曲柄設計要和實際的石蠟成型機之間建立起聯系，將其設計成和渦輪相匹配的蝸桿軸式的結構。利用蝸輪的設計中可以手動進行調節的輪，這樣可以保證對手輪曲柄的調節設計是在一定的標準和要求之中。

曲柄搖桿滑塊機構要最大限度地保證曲柄長度蠟器中的活塞行程具有關聯性，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。進行曲柄長度的調節時，要注意蠟塊的質量，根據實際情況進行調節。對于石蠟成型機注料平面連桿傳動機構來說，曲柄長度的調節要控制在10mm。

2.3 確定曲柄搖桿滑塊機構的尺寸

石蠟成型機注料傳動機構改造設計要抓住其中的關鍵點，重點突破設計的難點。將曲柄搖桿滑塊機構在注料機構中原先的有限的空間安裝位置上進行確認設計。

石蠟成型機注料曲柄搖桿滑塊機構的設計要經過相應的檢驗，保證計算的真實性、有效性和可行性，要對相應的計算全過程進行展示。這種計算過程的展示實際上是對設計方案的檢驗，通常設計方案驗證方法有圖解法、模型法和電算法。一般來講，計算過程可以用圖解法來進行計算。

首先要計算出曲柄搖桿滑塊機構的曲柄可調節范圍。基于曲柄的大致可調節范圍，利用計算機的輔助設計計算功能和相應的應用解析方法，計算出曲柄搖桿滑塊機構的基本尺寸狀況。即，下連桿為259mm，下遙桿為306mm，機架為370mm，上搖桿為306mm，上連桿為190mm，兩個搖桿之間的夾角為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行演算和檢驗。當兩者的數據基本保持一致時，表明該基本尺寸的可行性和有效性。

2.4 驗證四連桿機構存在的曲柄條件

對曲柄搖桿滑塊機構的基本尺寸狀況有明確的認知，曲柄搖桿滑塊機構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構尺寸進行驗算，需要進行實際的上機驗算，只有這樣才能夠表現出兩者之間的不同。

3 現場安裝石蠟成型曲柄搖桿滑塊機構

簡單來說，石蠟成型機注料傳動機構的設計僅僅改變了原來的傳動機構轉，將其轉變成曲柄搖桿滑塊機構。對曲柄搖桿滑塊機構的現場安裝有兩個步驟。

（1）將原來的傳動機構中的平衡重錘和下軸左鏈輪拆卸下來，方便再次對它們進行安裝使用。將原來的整個凸輪轉動機構拆除掉，隔斷原來的上下軸，在原來的安裝凸輪傳動機構一側的兩個軸孔進行現場擴孔，并且安裝上新的軸。

（2）在原來的安裝凸輪傳動機構的立柱外側安裝曲柄搖桿滑塊機構，并且在上軸的一側將平衡重錘重新安裝上。

4 改造后的石蠟成型機曲柄搖桿滑塊機構的運行情況分析

在對曲柄搖桿滑塊機構進行實際的運行和實踐之后，發現經過設計和改造的石蠟成型機具有良好的工作性能，能夠使運行效果達到最佳的狀態。石蠟成型機曲柄搖桿滑塊機構際應用效果和預期效果基本一致，具體表現在5點內容上。

（1）石蠟成型機曲柄搖桿滑塊機構的使用并沒有改變活塞注蠟運動和蠟盤運動的實際位置，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，從而保證了蠟塊質量的提升。

（2）石蠟成型機曲柄搖桿滑塊機構中滑塊的上下運動時間沒有改變，這表明滑塊的上下行程速比系數不變，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）對于石蠟成型機曲柄搖桿滑塊機構來說，設計和改造的關鍵就是保持連桿機構的穩定運轉，對驅動力矩的需求減小，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，就會使摩擦力減小，在很大程度上起到了改善曲柄搖桿滑塊機構的性能的作用。

（5）曲柄搖桿滑塊機構中曲柄使用的是蝸輪蝸桿機構，這樣能夠保證注蠟量處于一個可以調節的狀態，使整體的結構調節功能更加的靈活和便捷。

5 結語

通過對蠟成型機注料傳動機構設計和改造的分析，表明石蠟成型機的設計和改造是相當成功的。石蠟成型機曲柄搖桿滑塊機構的應用，不僅有利于提升石蠟成型機的發展水平，促使其走向成熟，還有利于經濟效益和社會效益的增加，