专利名称：预埋针冲压式蜂球成型方法及其装置的制作方法
技术领域：
本发明属于生活用蜂窝煤球的成型方法及其加工机械装置。蜂窝煤球是我国目前大量使用的一种比较理想的燃料煤。从国内各地的实际情况来看，它正处于方兴未艾，迅速推广普及趋势。而蜂球机是蜂球加工所必不可少的主要机械。因此，在大量供应蜂球的情况下制造蜂球的成型方法以及加工的机械装置无疑将是影响产品(蜂窝煤)质量、产量的关键。
目前，国内各地普遍使用的冲压式蜂球机型号复杂，局部结构各异，但其成型的方法却是相同的。例如北京的文6型、天津的144型、江苏的ZJ-81型等，其蜂球成型的方法都是冲头先压实原料煤、冲针再插入冲孔，最后成型。即冲头、冲针在滑梁的带动下，从最高点自上而下垂直下落，到达模筒上沿时，冲头、冲针同时压向模筒内的原料煤。由于冲针与滑梁是刚性联接，而冲头与滑梁是通过启针弹簧联接，从而能使冲头、冲针发生相对位移。所以冲头、冲针在开始接触原料煤上表面时以相同的速度将原料煤压缩，但当压缩到一定程度，冲头所受阻力克服启针弹簧的张力，而与冲针发生相对位移逐渐滞后于冲针群，这样冲针才插入已经被压实的原料煤中并将原来占有冲针位置的压缩煤推挤向冲针周围，直至穿透煤层，到达最低点伸出模底芯，顶出冲钉完成蜂煤的整个压缩成型过程。然后滑梁带动冲针上移，而冲头在启针弹簧张力下，继续压住蜂球上表面，至弹簧到达初始状态，完成启针过程。然后冲头、冲针在滑梁带动下同步移动到最高点，完成一个往复。总之，其压球的方法为“先压实原料煤，后插针穿孔，最后成型。”综上所述，目前所普遍使用的冲压式蜂球机的成型方法，有一极大缺陷。即冲针开始插入煤层时，原料煤已在很大程度上被压实，这势必急剧增大煤层对冲针的阻力。据山东工业大学材料力学实验室对济南市燃料公司机械维修厂生产的泉峰84A型冲压式蜂球机用电测法所进行的测量，得出冲针所受阻力随原料煤含水量的不同而有差异，其数值在6300kg至8300kg之间变动，而冲头所受阻力小于780kg，两者相差至少8倍，也就是说蜂球机在压球过程中，在蜂球上穿孔所消耗的动力会数倍于压球所消耗的动力，其后果是动力消耗大，整机结构笨重，强度、刚度要求高，易损件更换频繁(尤其是冲针，它是在压实的煤中穿动，故磨损非常严重，例如文6型蜂球机一付冲针只能压制250-300吨蜂窝煤)。由于冲针更换频繁，常常出现更换不及时的情况，这时蜂球上的孔眼大都歪邪，用户普遍反映使用不便，另外，由于孔眼周围的煤被压的密度大，蜂球不易引燃和燃烧不充分也是长期以来未能解决的问题。
为了解决上述问题，各地都相应地采取了一些办法，例如(1)选用较大的电机和加强滑梁强度，传动齿轮模数加大等。
(2)选用优质材料，以提高运动部件的强度、刚度。
(3)针对冲针磨损快的问题，采用硬度高的优质材(轴承钢)，将冲针进行表面热处理甚至渗铌处理，或在冲针头部焊一硬质合金园柱头。
上述办法，虽然不同程度地改进了蜂球机的性能，延长了冲针的使用寿命，但同时也带来了一些不利因素。例如成本增加，受冲部件(模底芯)损坏严重等问题。至于动力消耗大，结构笨重等关键问题，由于受蜂球成型方法的限制，在结构设计上，至今为止还没有实质性的突破。
本发明之目的，旨在寻求一种全新的蜂球成型方法，以及根据新方法设计的一套新型蜂球冲压装置。
本发明的蜂球成型方法是在冲压式蜂球机上采用予埋针的工作方法，即“设法使冲针先进入松散的原料煤中，然后冲头压实，最后成型”，改变了过去先将“蜂料压实、再插针穿孔，最后成型”，相传多年的传统蜂球成型方法。予埋针冲压式蜂球成型的工艺是“先穿孔、后压实、最后成型”，即压球前冲针提前从冲头中伸出，伸出的长度超过蜂球的高度h，使冲针先于冲头插入原料煤中。经测试，当原料煤处于松散状态时，冲针群插透模筒内原料煤的最大阻力不超过200kg，是现用蜂球机冲针群插入最小阻力6300kg的1/30，所以采用本发明确定的成型方法后，从根本上解决了动力消耗大、结构笨重、冲针磨损过快的问题。从而为延长机器寿命、减少维修费用、降低能源消耗、提高蜂球质量、创造了极为有利的条件。
为了完成上述先穿孔、后压实、最后成型的蜂球成型方法，本发明，本着实用、简单、可靠、便于维修、便于各使用单位对现用冲压式蜂球机进行革新改造的原则，而设计了一套全新的冲压装置。
应该特别说明的是过去有的厂家曾在挤压式蜂球机上采用过类似本发明所述的予埋针成型方法，例如上海的十八筒蜂球机及有些地区曾用过的螺旋挤出式蜂球机，但因为挤压式蜂球机或因结构太复杂，或因动力消耗太大，而无法推广，至今极少使用，在目前普遍使用的冲压式蜂球机上，使用予埋针成型方法，至今还无先例。
下面分别说明本发明所新设计的冲压装置，在结构上的特点和基本工作情况。
图1是冲压装置的结构示意图，图上所示各部件是本发明所必须修改和增加的部件，不需作更改的其它部件，图上均从略。图示结构左右对称，左面画出了剖视图，图2和图3是控制位置装置和冲头部份的局部结构。
图1中滑梁(8)上表面的中间刚性联接着上套筒(17)，两侧各有一个活动拉杆(9)，下表面刚性联接着下套筒(6)，冲头(2)通过联接园螺母组(5)与下套筒(6)刚性联接，一对滑轮(14)通过滑轮轴(15)、滑轮座(16)与上套筒(17)刚性联接。以上各件都将随同滑梁(8)做同步的平面垂直往复运动。
静止不动的顶盖(11)上增加了三个相互平行的孔，中间大孔允许上套筒(17)自由穿过，而两侧的小孔上各刚性联接着控制位置装置(12)的外套(12-3)，外套内孔中安装着内套(12-1)，内套下端为一斜度小于15°的锥台，在锥台表面与外套(12-3)内表面之间所形成的楔形空间内安装一圈钢球(12-2)，这种结构使内套(12-1)可以在外套(12-3)内孔中自由下移，但不能向上移动，因为置于楔形空间中的钢球(12-2)会把内套(12-1)自锁在外套(12-3)内壁上。活动拉杆(9)顶端的凸台可在内套(12-1)内孔上下自由移动，它的中间部位有一可调节上下位置的托盘(10)，当活动拉杆(9)在滑梁(8)的带动下向上移动时，托盘(10)上端的环形薄壁可插入内套(12-1)与外套(12-3)下端所形成的环形空隙内，并将钢球(12-2)托起，从而将内套(12-1)相对于外套(12-3)的自锁解除，这时内套(12-1)就可在托盘(10)的托持下与滑梁(8)同步运动了。
上套筒(17)内有一个可上下自由滑动的上滑块(19)，下套筒(6)内有一可上下自由滑动的下套筒内芯(4)，(19)、(4)两件又被纵穿滑梁(8)中部通孔的中间拉杆(20)联接，使其动作完全一致;上滑块(19)上端的小滑轮(18)上绕过一柔性物(13)，此柔性物又绕过两个滑轮(14)，两端分别固定在内套(12-1)上端;下套筒(6)内的弹簧(7)是个压缩弹簧，在其张力作用下，下套筒内芯(4)总有向下移动的趋势，并通过中间拉杆(20)，上滑块(19)，使柔性物(13)处于拉紧状态，拉紧的柔性物(13)又通过滑轮(14)使两个内套(12-1)保持上移趋势。
下套筒内芯(4)结构见附图3与中间拉杆(20)联接的是内上芯(4-1)，内下芯(4-3)上端园孔与下端斜度小于15°的锥台之间的空间将内上芯(4-1)底部箍住，并允许在垂直方向上有少量相对位移，内上芯(4-1)与内下芯(4-3)两零件的侧壁上对应均布着一组孔，每组孔内各按装一个可自由转动的钢球(4-2)，这样上、下芯(4-1)、(4-3)通过钢球(4-2)绞接在一起，它们都置于下套筒(6)和冲头(2)内，冲针群(1)通过冲针盘(3)联接在内下芯(4-3)的下端面上，并穿过冲头(2)下端的冲头孔，可以相对冲头(2)自由上下移动。这部份机构的作用是当冲针(1)先于冲头插入蜂料受到的阻力大于弹簧(7)通过内下芯(4-3)作用在冲针上的张力时，内下芯(4-3)会克服弹簧(7)的张力而相对冲头(2)内壁上移，这样钢球(4-2)就会把它自锁在冲头(2)的内壁上，从而使冲针(1)与冲头(2)继续保持预定的相对位置不变，完成先穿孔，后压实，最后成型“的蜂球压制过程。而在随后必须完成启针动作时，中间拉杆(20)会将内上芯(4-1)连同钢球(4-2)向上提起，把钢球(4-2)拉出内下芯(4-3)与冲头(2)的内壁之间所形成的楔形空间，使自锁解除，内下芯(4-3)连同冲针(1)在内上芯的拉动下，又可相对冲头(2)自由上移以便完成启针动作。
必须说明的是当滑梁(8)处于最底点位置时，冲头(2)下端面至模底芯上表面之间必须留有等于蜂球高度h的一段距离。见附图1，这是因为本设计冲头与滑梁是刚性联接，并且只有这样才可以不与拨转机构发生干涉，这是和现用的各型冲压式蜂球机所不同的。
下面再以设备工作过程为例，作进一步的说明。
参见附图1、2、3，〔图中所示位置均为蜂球加工成型后的位置，滑梁处于最低点〕叙述先从滑梁在图示位置开始，上移到最高点，然后下移到图示位置，完成一个周期性的动作过程。
开始滑梁(8)上移，滑梁(8)上面带动上套筒(17)，并通过上套筒(17)联接滑轮架(16)轴(15)及两对称滑轮(14)上移。滑梁(8)下面带动下套筒(6)，并通过园螺母组(5)带动冲头(2)上移，以上各件的上移速度均于滑梁(8)相同，但这时控制位置装置(12)中的内套(12-1)通过钢球(12-2)与外套(12-3)锁在固定顶盖(11)上，这就使的滑轮(14)能够起到动滑轮的增程作用并通过柔性物(13)带动滑轮(18)上滑块(19)中间拉杆(20)内上芯(4-1)一起以比滑梁(8)快一倍的速度上移，而内上芯(4-1)上移的同时拉动钢球(4-2)上移，将内下芯(4-3)与冲头(2)解除自锁，因此这时冲针(1)也是以比冲头(2)快一倍的速度进入冲头(2)和下套筒(6)内，直至冲针(1)下端与冲头(2)下端平齐，完成启针过程。而这时位于滑梁(8)上面的活动拉杆(9)上的托盘(10)与钢球(12-2)接触，从而解除控制位置装置(12)中的内套(12-1)的自锁，并使其随同滑梁(8)同步上移，使滑轮(14)失去动滑轮增程作用，这时所有动件均随同滑梁(8)同步上移，直至上顶点〔此时蜂球机上的清扫刷清扫冲头〕然后滑梁(8)开始下移，这时拉杆(9)上的托盘(10)与控制位置装置(12)中的钢球(12-2)脱离，从而使内套(12-1)通过钢球(12-2)与外套(12-3)锁合，所以，这时滑轮(14)又起动滑轮增程作用。下套筒(6)中的弹簧(7)在其张力的作用下顶住下套筒内芯(4)中的内下芯(4-3)，故可使冲针(1)比冲头(2)快一倍的速度伸出冲头(2)，伸出长度超过蜂球高度。随后，拉杆(9)上的上凸台接触内套(12-1)内壁下端面，拉动内套(12-1)与滑梁(8)同步下移，这时滑轮(14)又失去动滑轮的增程作用，此时所有动件都以同滑梁(8)相同的速度下移，直至完成压球成型〔图1所示位置〕。从而完成了“先插针穿孔，后蜂料压实，最后蜂球成型”的动作过程。
本发明除具有以上所说的节能，传动件受力小，冲针磨损小等明显特点外，由于其工作方法的先进性，所以还具有如下的优点。
1、使用本发明方法所压制的蜂球的密度比使用传统方法所压制的蜂球的密度均匀〔尤其是蜂球冲针孔周围〕，从而可使蜂球在燃烧时，上火时间缩短，燃烧充分。
2、由于本发明的方法是“先穿孔”故可使煤钉排出的数量较现有加工方法所排出的煤钉数量要少，所以，可在其他条件均不变的情况下，提高产量。
3、由于本发明的方法是“先穿针”，所以蜂球的孔眼垂直，孔距规格一致，解决了用现有加工方法制成的蜂球孔眼歪邪、不易对准、使用不便的问题。
4、由于本发明的先进性，故可使以后重新设计冲压式蜂球机新机型时，大幅度降低动力，降低结构的强度、刚度要求，进而使新机型具有更加有利的竞争能力。
5、由于本发明的适应性强，故可以在现有冲压式蜂球机上改造，大约改造费用只占原机原值的 1/10 ～ 1/8 ，并且现有生产厂家在生产工艺不作大的改动下，就可进行。
权利要求
1.一种在冲压式蜂球机上实现予埋针的蜂球成型方法，由蜂料压实、插针穿孔、产品成型等工艺组成。其特征在于压实前冲针群提前从冲头中伸出，伸出长度超过蜂球的高度，使冲针先于冲头插入模筒内的蜂料中，完成先穿孔、后压实、最后成型的工艺流程。
2.一种按照权利要求1所述蜂球成型方法而设计的予埋针式蜂球冲压装置。其特征在于滑梁(8)上部两侧各装有一个活动拉杆(9)，中间是上套筒(17)，内装滑块(19)，上部装滑轮(14)。顶盖(11)上按装两个位置控制装置(12)并通过一柔性物(13)与滑轮(14)滑块(19)连接。滑梁(8)下部装有下套筒(6)，筒内装有下套筒内芯(4)、弹簧(7)。通过中间拉杆(20)，下套筒内芯(4)、与滑块(19)联接。
3.按照权利要求2所述的蜂球冲压装置，其特征在于上套筒(17)内有一个滑轮(18)，顶端有两个滑轮(14)，有一条两端固定在内套(12-1)顶部，绕过滑轮(14)(18)的柔性物(13)。
4.按照权利要求2所述的蜂球冲压装置，其特征在于滑梁上部两侧活动拉杆(9)的上部顶盖(11)上装有一个能调节冲针(1)相对于冲头(2)伸出长度的位置控制装置(12)，活动拉杆(9)的中间部位有一个可调节上下位置的托盘(10)。
5.按照权利要求4所述的位置控制装置，其特征在于外套(12-3)的内孔中安装着内套(12-1)，内套下端为一斜度小于15°的锥台，其表面与外套(12-3)内表面之间形成楔形空间内安装一圈钢球(12-2)。
6.按照权利要求2所述的蜂球冲压装置，其特征在于有一个能把冲针(1)锁合在冲头(2)上的下套筒内芯(4)。
7.按照权利要求6所述的下套筒内芯(4)，其特征在于装在下套筒内芯(4)被纵穿滑梁(8)中部通孔的中间拉杆(20)所联接。
8.按照权利要求6所述的下套筒内芯(4)，其特征在于内下芯(4-3)中间圆孔与下端斜度小于15°的锥台之间的空间，将内上芯(4-1)底部箍住，内上芯(4-1)与内下芯(4-3)的侧壁上对应均布着一组孔，每对应孔内各按装一个可自由转动的钢球(4-2)，上下芯(4-1)(4-3)通过钢球(4-2)绞接在一起，它们都置于冲头(2)和下套筒(6)内。
9.按照权利要求2所述的蜂球冲压装置，其特征在于下套筒内装有一个压缩弹簧(7)，其上部与滑梁(8)下面，下部与内下芯(4-3)紧密接触。
全文摘要
预埋针冲压式蜂球成型方法及其装置，属于蜂窝煤成型方法及其加工机械装置。本发明完全摆脱了现有冲压式蜂球机先压实后穿孔的传统成型方法。改为压球前冲针先于冲头插入模筒蜂料中，完成先穿孔后压实最后成型的新工艺流程。其新设计的冲压装置，如果用于新机型的设计，可使新机型体积小、重量轻、耗能低，如果用于现有蜂煤机改造，能取得耗能低、冲针使用寿命大大延长，成品质量与产量明显提高的效果。
文档编号B30B11/00GK1031814SQ87101360
公开日1989年3月22日 申请日期1987年7月13日 优先权日1987年7月13日
发明者孙功民, 孟祥义 申请人:济南市燃料公司第一经营处