CN103881736B - 一种利用直线电机驱动的捣固锤杆驱动装置及其驱动方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种利用直线电机驱动的捣固锤杆驱动装置及其驱动方法，所述装置包括直线电机、锤杆捕捉释放装置；所述直线电机动子与锤杆捕捉释放装置相联接；所述锤杆捕捉释放装置包括锤杆夹持板、使锤杆夹持板水平方向运动的驱动装置。本发明设备可靠性、稳定性、可维护性好，使用寿命长，整机简单轻巧，可在现有捣固机上实现改造。所述驱动方法，捣固机组的各捣固锤杆驱动装置由中央控制器统一调控，在中央控制器的控制下捣固锤杆驱动装置分批次启动，捣固锤杆分批次下落，对下方设备及基础造成的冲击力小；加大锤击力度的工作模式，增大了捣固冲量，捣固效果更好。

Description

一种利用直线电机驱动的捣固锤杆驱动装置及其驱动方法

技术领域：

本发明涉及捣固机械及其工作方法，尤其涉及捣固锤杆的驱动装置及其驱动方法。

背景技术：

捣固炼焦技术是近些年发展起来的新型炼焦技术，其核心设备捣固机的作用是将煤料捣固成煤饼，捣固机的核心部件是捣固锤提升、释放装置。目前国内外成熟使用的装置，其工作原理如图1、图2所示，捣固锤杆一般采用H型钢结构，提升轮组由两个带部分圆周凸缘的做同步相向转动的转轮组成，工作时，当提升轮组的两个转轮转至凸缘位置时，凸缘就会夹紧捣固锤杆并在摩擦力的作用下带动捣固锤杆向上运动；当提升轮组的两个转轮转过凸缘位置时，捣固锤杆失去了凸缘的夹持作用，就会作自由落体运动而下落，从而锤击在需要被夯实的煤饼上。以上过程随着提升轮组的两个转轮的持续转动而反复进行。上述捣固机因捣固锤杆的提升是依靠轮组的摩擦力实现的，所以通常称之为摩擦轮式捣固机。

以上所述现有技术存在的技术缺陷是：1、摩擦轮式捣固机提锤装置结构复杂，部件多，整机笨重，其包括电机、减速机、齿轮、联轴器、滑轮、轴承及润滑等部件，故障点多，尤其在粉尘大，潮湿的环境下更容易发生故障；同时，因为运动部件多，所以运行噪音很大。2、一个驱动轴驱动数对提升轮，当某对提升轮出现故障而需要停工维修时，组内的其他提升轮也得全部停工，故障排除后才能运行，影响设备使用效率。3、提升轮组对捶杆进行捕捉提升或释放时，除了在垂直方向对机架形成反作用力外，轮组在水平方向还对机架有周期性的冲击力，这就要求机架有足够的结构强度从而抵销掉水平的冲击力以完成精准的提锤作业，所以机架的体积、重量都很庞大。4、摩擦轮与捶杆摩擦片是线接触方式，接触面积小，摩擦片易磨损并容易发生打滑现象，使用寿命短。5、受提升轮组结构原理的限制，捣固机组的多个捣固锤无法实现在一个时间点只有一只锤杆下落，而只能按几个组次依组下落，数个捣固锤同时下落对下方的车辆及建筑基础造成的冲击力很大，要求下方设备及基础足够结实才能承受该冲击力。

发明内容：

本发明的目的在于提供一种结构简单、故障率低、维护方便、整机轻巧的捣固锤杆驱动装置及其驱动方法。

本发明利用直线电机驱动的捣固锤杆驱动装置，所述装置包括直线电机、锤杆捕捉释放装置；所述直线电机包括定子、动子；所述直线电机动子与锤杆捕捉释放装置相联接；所述锤杆捕捉释放装置包括锤杆夹持板、使锤杆夹持板水平方向运动的驱动装置，所述锤杆夹持板设在锤杆旁。

利用直线电机驱动的捣固锤杆驱动装置，所述使锤杆夹持板水平方向运动的驱动装置为气动式、电磁式、机械式、液压式、弹力式驱动装置。

利用直线电机驱动的捣固锤杆驱动装置，所述使锤杆夹持板水平方向运动的气动式驱动装置，所述锤杆夹持板顺着锤杆设置，在直线电机动子与锤杆夹持板之间设气囊，所述气囊具有充放气装置，所述直线电机动子与锤杆夹持板活动联接。

利用直线电机驱动的捣固锤杆驱动装置，所述使锤杆夹持板水平方向运动的电磁式驱动装置，包括电磁定子、电磁动子，电磁动子的行程在电磁定子内，所述锤杆夹持板与所述电磁动子固定，所述直线电机动子与所述电磁定子相固定。

利用直线电机驱动的捣固锤杆驱动装置的驱动方法，多个捣固单元构成捣固机组，捣固单元包括捣固锤杆及所述的捣固锤杆驱动装置，各捣固锤杆驱动装置由中央控制器统一调控，在中央控制器的控制下捣固锤杆驱动装置分批次启动，捣固锤杆分批次作提升、下落的往复动作。

利用直线电机驱动的捣固锤杆驱动装置的驱动方法，在中央控制器的控制下，每批次只启动一个捣固锤杆驱动装置，捣固锤杆逐一作提升、下落的动作。

利用直线电机驱动的捣固锤杆驱动装置的驱动方法，所述驱动步骤是：

A．所述锤杆捕捉释放装置捕捉到锤杆，所述直线电机动子带动所述锤杆捕捉释放装置及锤杆向上运动至顶点；

B．所述锤杆捕捉释放装置释放锤杆，所述锤杆做自由落体运动，锤击夯实物料，所述直线电机动子复位。

利用直线电机驱动的捣固锤杆驱动装置的驱动方法，所述驱动步骤是：

A．所述锤杆捕捉释放装置捕捉到锤杆，所述直线电机动子带动所述锤杆捕捉释放装置及锤杆向上运动至顶点；

B．所述直线电机动子与锤杆捕捉释放装置及锤杆在直线电机的作用下一起加速下落，在直线电机动子下落行程的后期锤杆捕捉释放装置释放锤杆，所述锤杆锤击夯实物料，所述直线电机动子复位。

本发明的技术效果：本发明以直线电机作为捣固锤杆上下运动的驱动力来源，使直线电机的动子与锤杆捕捉释放装置相联结，使锤杆夹持板水平动作的驱动装置控制锤杆夹持板对锤杆的捕捉或释放，从而实现了直线电机对捣固锤杆的驱动。本发明具有以下技术效果：1、克服了现有技术提锤装置零部件多，易发生故障，噪音大的缺点，充分利用了直线电机的优点，机械结构简单，在粉尘大、潮湿的环境中受到的影响小，设备的可靠性、稳定性好，噪音小。2、每个捣固单元都是一套独立的工作单元，捣固单元组合方便灵活，发生故障时，更换单元个体即可，省时省力，提高了设备的可维护性。3、以直线电机驱动锤杆运动，只发生垂直方向的力的作用，并且只在驱动装置内发生力的作用，避免了现有技术提锤作业时水平方向对机架的冲击力，机组的机架结构可以非常轻便、简单，整套机组重量和体积大大降低。4、锤杆捕捉释放装置与锤杆的接触是面接触，这样，需要的夹紧力更小，摩擦力更大，接触面的磨损极小，设备使用寿命长。5、在中央控制器的控制下，能够实现在一个时间点只有一只锤杆下落锤击夯实物料，各锤杆依次作业，对下方的设备及基础的冲击力小而均匀，克服了现有技术多只锤杆同时下落形成冲击力大的弊端。6、在中央控制器的控制下，调节捣固频次更为容易。7、提供了一种加大锤击力度的工作模式，即直线电机动子带动锤杆捕捉释放装置及锤杆到达顶点后，锤杆不被释放，而是在直线电机的作用下，锤杆捕捉释放装置及锤杆与直线电机动子一同下落，在直线电机动子下落行程的后期锤杆捕捉释放装置才释放锤杆，锤杆获得一个加速度，锤杆获得比自由落体运动更大的速度，从而增大了捣固冲量，捣固效果更好。8、适用于普通捣固锤杆，可在现有摩擦轮式捣固机上实现改造。9、整机简单轻巧，可在秒CP作业车上使用。

附图说明：

图1为现有技术摩擦轮式捣固机提锤工作状态示意图。

图2为现有技术摩擦轮式捣固机锤杆下落状态示意图。

图3是锤杆夹持板水平方向运动驱动装置为气动式的本发明的装置其锤杆提升工作状态示意图。

图4是锤杆夹持板水平方向运动驱动装置为气动式的本发明的装置其锤杆下落状态示意图。

图5是图3和图4中直线电机动子与锤杆夹持板以铰链联接的结构示意图。

图6是图3和图4中直线电机动子与锤杆夹持板以滑槽联接的结构示意图。

图7是本发明中锤杆夹持板水平方向运动的驱动装置为电磁式的本发明的装置其锤杆提升工作状态示意图。

图8是本发明中锤杆夹持板水平方向运动的驱动装置为电磁式的本发明的装置其锤杆下落状态示意图。

具体实施方式：

下面结合附图对本发明作进一步说明。

图中，锤杆-1，提升轮组-2，直线电机定子-3，直线电机动子-4，锤杆夹持板-5，气囊-6，连接件-7，电磁定子-8，电磁动子-9，弹簧-10，铰链-11，滑槽-12。

现有技术摩擦轮式捣固机捣固锤杆提升、释放装置，其工作原理如图1、图2所示，捣固锤杆1一般采用H型钢结构，提升轮组2由两个带部分圆周凸缘的做同步相向转动的转轮组成，工作时，当提升轮组2的两个转轮转至凸缘位置时，如图1所示，凸缘就会夹紧捣固锤杆1并在摩擦力的作用下带动捣固锤杆1向上运动；当提升轮组2的两个转轮转过凸缘位置时，如图2所示，捣固锤杆1失去了凸缘的夹持作用，就会作自由落体运动而下落，以上过程随着提升轮组的两个转轮的持续转动而反复进行，从而实现对煤饼的锤击夯实。

本发明通过直线电机驱动锤杆的提升或下落。直线电机包括定子和动子，直线电机的动子与锤杆捕捉释放装置相联结，锤杆捕捉释放装置包括锤杆夹持板及使锤杆夹持板水平方向运动的驱动装置。锤杆夹持板水平方向运动的驱动装置可以采用多种方式，下面以气动式和电磁式为例对本发明进行说明，还可以采用现有技术中的机械式、液压式、弹力式等原理的驱动装置，这里不再赘述。

图3、图4为使锤杆夹持板水平方向运动的驱动装置为气动式的本发明的装置其锤杆提升、下落工作状态示意图。如图3所示，直线电机定子3和直线电机动子4组成本发明驱动装置的直线电机，直线电机动子4按一定行程在直线电机定子3内作上、下往复运动。锤杆夹持板5靠近并顺着锤杆1设置，直线电机动子4与锤杆夹持板5通过联接件7形成活动联接，气囊6设于直线电机动子4与锤杆夹持板5之间，气囊6配备充放气装置。气囊6及其充放气装置、联接件7构成了使锤杆夹持板5水平方向运动的气动式驱动装置。

直线电机驱动锤杆1提升时，首先，气囊6充气，如图3所示，气囊6内压力增大，推动锤杆夹持板5向锤杆6移动，设于锤杆外周的锤杆夹持板5夹紧锤杆1，直线电机动子4向上运动，带动锤杆捕捉释放装置及锤杆1向上运动至顶点；接着，气囊6放气，如图4所示，气囊6内压力减小，对锤杆夹持板5的推力消失，锤杆夹持板在自身重力的作用下或者弹力的拉动下，离开捣固锤杆1，捣固锤杆在重力的作用下作自由落体运动，锤击夯实下方煤饼，直线电机动子复位至最低点，进入下一个工作循环。

直线电机动子4与锤杆夹持板5之间为活动联接方式，目的是在气囊充放气时，在气囊内压力的作用下实现对锤杆的捕捉或释放，所说的活动联接方式可以是任何已知的方式，例如图5所示的铰链联接方式或图6所示的滑槽联接方式等。

如图5所示，直线电机动子4与锤杆夹持板5之间通过绞链11连接，同时在直线电机动子4与锤杆夹持板5之间设弹簧10。当气囊6充气时，气囊内的压力推动锤杆夹持板5移向锤杆1并捕捉锤杆1；当气囊6放气时，气囊内的压力消失，弹簧10拉动锤杆夹持板5离开锤杆1并释放锤杆1，在图5所示的活动铰链联接方式下，锤杆捕捉释放装置完成了对锤杆的捕捉释放动作。

如图6所示，直线电机动子4与锤杆夹持板5之间通过滑槽12连接，同时在直线电机动子4与锤杆夹持板5之间设弹簧10。当气囊6充气时，气囊内的压力推动锤杆夹持板5移向锤杆1并捕捉锤杆1；当气囊6放气时，气囊内的压力消失，弹簧10拉动锤杆夹持板5离开锤杆1并释放锤杆1，在图6所示的滑槽联接方式下，锤杆捕捉释放装置完成了对锤杆的捕捉释放动作。

图7、图8为使锤杆夹持板水平方向运动的驱动装置为电磁式的本发明的装置其锤杆提升、下落状态示意图。如图7所示，直线电机定子3和直线电机动子4组成本发明驱动装置的直线电机，直线电机动子4按一定行程在直线电机定子3内作上、下往复运动。锤杆捕捉释放装置由锤杆夹持板5、使锤杆夹持板水平方向运动的驱动装置构成。使锤杆夹持板水平运动的驱动装置包括电磁定子8、电磁动子9，电磁动子9在电磁定子内8作一定行程的水平运动，锤杆夹持板5固定在电磁动子9向着面向锤杆1的一端。电磁定子3与直线电机动子4相固定。

如图7所示，锤杆1提升时，首先，电磁动子9动作，作向锤杆1方向的水平运动，与电磁动子9相固定的锤杆夹持板5捕捉到锤杆1，直线电机动子4向上运动，带动锤杆捕捉释放装置及锤杆1一同向上运动至顶点；接着，如图8所示，电磁动子9作远离锤杆的水平运动，与电磁动子9相固定的锤杆夹持板5释放锤杆1，锤杆作自由落体运动，锤击夯实下方煤饼，直线电机动子复位至最低点，进入下一个工作循环。

以下对本发明的驱动装置的驱动方法作进一步说明。

多个捣固单元构成捣固机组进行捣固夯实作业。捣固单元包括捣固锤杆及利用直线电机驱动的捣固锤杆驱动装置，各捣固锤杆驱动装置均通过中央控制器统一调度控制。捣固作业时为了使捣固机组下方的车辆、设备及建筑基础受到的冲击力小，就要尽可能地减少同时下落的捣固锤杆的数量，一个捣固机组往往由数十个捣固单元构成，为了减小捣固作业形成的冲击力，在中央控制器的控制下，使捣固机组的捣固单元分批次启动，相应地捣固锤杆分批次作提升、下落的往复动作，即可达到减小捣固冲击力的目的。

为了达到更好的技术效果，在中央控制器的控制下，每批次只有一个捣固锤杆驱动装置启动，捣固锤杆逐一作提升、下落的动作。相对于现有技术来说，这也是本发明显著的技术优势之一，受现有技术摩擦轮式捣固机结构原理的限制，现有技术无法实现一个时间点只有一只捣固锤杆下落的工态。

以目前常用摩擦轮式的6锤捣固机为例，锤杆的捣固频率为1次/秒，捣固机的摩擦轮凸缘相位角是120°，6锤捣固机，在同一时刻会有2个锤杆同时落下。多个捣固机组成捣固机组，如24锤捣固机组，则有4台6锤捣固机联合而成，捣固作业时在同一时刻会有8个锤杆同时落下。所以，传统的摩擦轮式捣固机在同一时刻，会有多个锤杆完成捶打作业，对下方的车辆、建筑基础造成较大的冲击。

对于以上问题，在本发明中，则可以由24个捣固单元构成捣固机组，捣固单元的直线电机均由中央控制器统一控制。中央控制器可以间隔1/24秒、逐个地启动每台直线电机，这样，每个锤杆落下的时间就会间隔1/24秒，在一个时间点，只有一只捣固锤杆做锤击作业，从而减小了对下方机械与建筑基础的冲击。

由以上可知，如果所需的锤杆数为n，则捣固机组由n个捣固单元构成，则中央控制器可以间隔1/n秒、逐个的启动每个捣固单元，这样，每个锤杆落下的时间就会间隔1/n秒，保证了一时间点，只有一个捣固锤杆做锤击作业。

利用直线电机驱动的捣固锤杆驱动装置的驱动步骤一般的是：

A．所述锤杆捕捉释放装置捕捉到锤杆，所述直线电机动子带动所述锤杆捕捉释放装置及锤杆向上运动至顶点；

B．所述锤杆捕捉释放装置释放锤杆，所述锤杆做自由落体运动，锤击夯实物料，所述直线电机动子复位。

本发明还提供一种加大捶打力度的工作模式：即在作业过程中，当捣固锤杆、直线电机动子共同运动到最高点后，直线电机动子与捣固锤杆在直线电机向下的力的作用下一起下落，然后再进行分离。这样捣固锤杆就会获得比自由落体运动更大的速度，增大了捣固冲量，提高了捣固效果，其捣固锤杆驱动装置的驱动步骤是：

A．所述锤杆捕捉释放装置捕捉到锤杆，所述直线电机动子带动所述锤杆捕捉释放装置及锤杆向上运动至顶点；

B．所述直线电机动子与锤杆捕捉释放装置及锤杆在直线电机的作用下一起加速下落，在直线电机动子下落行程的后期锤杆捕捉释放装置释放锤杆，所述锤杆锤击夯实物料，所述直线电机动子复位。

Claims (5)

1.一种利用直线电机驱动的捣固锤杆驱动装置，其特征在于：所述装置包括直线电机、锤杆捕捉释放装置；所述直线电机包括定子（3）、动子（4）；所述直线电机动子（4）与锤杆捕捉释放装置相联接；所述锤杆捕捉释放装置包括锤杆夹持板（5）、使锤杆夹持板水平方向运动的驱动装置，所述锤杆夹持板（5）设在锤杆（1）旁；所述使锤杆夹持板水平方向运动的驱动装置为气动式或电磁式；

1）所述气动式的使锤杆夹持板水平方向运动的驱动装置：

锤杆夹持板（5）靠近并顺着锤杆（1）设置，直线电机动子（4）与锤杆夹持板（5）通过联接件（7）形成活动联接，气囊（6）设于直线电机动子（4）与锤杆夹持板（5）之间，气囊（6）配备充放气装置；气囊（6）及其充放气装置、联接件（7）构成了使锤杆夹持板（5）水平方向运动的气动式驱动装置；

2）所述电磁式的使锤杆夹持板水平方向运动的驱动装置：

其包括电磁定子（8）、电磁动子（9），电磁动子（9）在电磁定子（8）内作一定行程的水平运动，锤杆夹持板（5）固定在电磁动子（9）面向锤杆（1）的一端；电磁定子（8）与直线电机动子（4）相固定。

2.如权利要求1所述的利用直线电机驱动的捣固锤杆驱动装置的驱动方法，其特征在于：其驱动步骤是：

A．所述锤杆捕捉释放装置捕捉到锤杆，所述直线电机动子带动所述锤杆捕捉释放装置及锤杆向上运动至顶点；

B．所述锤杆捕捉释放装置释放锤杆，所述锤杆做自由落体运动，锤击夯实物料，所述直线电机动子复位。

3.如权利要求1所述的利用直线电机驱动的捣固锤杆驱动装置的驱动方法，其特征在于：其驱动步骤是：

A．所述锤杆捕捉释放装置捕捉到锤杆，所述直线电机动子带动所述锤杆捕捉释放装置及锤杆向上运动至顶点；

B．所述直线电机动子与锤杆捕捉释放装置及锤杆在直线电机的作用下一起加速下落，在直线电机动子下落行程的后期锤杆捕捉释放装置释放锤杆，所述锤杆锤击夯实物料，所述直线电机动子复位。

4.如权利要求2或3所述的利用直线电机驱动的捣固锤杆驱动装置的驱动方法，其特征在于：多个捣固单元构成捣固机组，捣固单元包括捣固锤杆及所述的捣固锤杆驱动装置，各捣固锤杆驱动装置由中央控制器统一调控，在中央控制器的控制下捣固锤杆驱动装置分批次启动，捣固锤杆分批次作提升、下落的往复动作。

5.如权利要求4所述的利用直线电机驱动的捣固锤杆驱动装置的驱动方法，其特征在于：在中央控制器的控制下，每批次只启动一个捣固锤杆驱动装置，捣固锤杆逐一作提升、下落的动作。