【摘要】节能砖机已经成为建材机械行业内的热门话题。文章就如何改进砖机设计，提高砖机的性能，真正使节能砖机实现高产、节能作了初步的论述。关键词：砖机节能优化设计
中图分类号：TU522.05文献标识码：B文章编号：1001-6945（2005）05-0051-03
我国有近十万家砖瓦企业，年产砖约6000亿块。砖瓦行业是建材行业的耗能大户，而其中砖机的电耗要占到一般粘土砖厂电耗的1/3左右。为了实现可持续发展，砖瓦行业的节能降耗已是势在必行，砖机的节能尤为重要，于是节能砖机就应运而生。
1对节能砖机的认定
现在“节能砖机”几乎是遍地开花，有的节能砖机确实在节电方面有较大的突破，而有的节能砖机只是在一些低档次的砖机上装一个小一点的电动机而已。因此，对节能砖机应该有较为规范合理的认定。
1.1什么样的砖机才算节能砖机
应该把那些工作性能好，制品质量优良，产量在同类机型中较高而万块砖坯的电耗较低的砖机称作节能砖机。笔者曾经应邀去改造一家砖厂的“节能砖机”，到现场一看，发现这台砖机的电机虽小，但电流居高不下，电机严重发热，制品质量很差，而产量不到同类机型的一半，开机时前面泥缸在“点头”，后面减速器在“跳舞”，这种应该淘汰的“无能砖机”是不应该戴上“节能砖机”的桂冠的。必须把上述条件作为节能砖机的认定标准，才能促进砖瓦行业的节能降耗，才能提高砖瓦机械的装备水平。
1.2国产节能砖机的现状
现在有人认为，国产砖机与国外先进水平相比还有很大差距，要进一步节能是不切合实际的；另一种看法则认为砖机节能很容易，只要把某些功能简化，把电机配小一点，实现节能是不费吹灰之力的。这两种看法都是不对的。从多年来引进设备的运行情况看，多数的经济效益不佳，电耗太高就是其中的原因之一。而有的国产砖机在消化吸收国外先进技术的基础上，结合我国国情，大胆进行创新，在节能降耗方面的确取得了长足的进步。陈鹏雄先生就为此进行了卓有成效的工作。对于我国处于弱势的耐磨材料方面，由于采用了国际先进的消失模铸造工艺（又称真空实型铸造），国产的精铸高铬合金螺旋绞刀，其性能已经接近国际先进水平。当然，如果把节能砖机简单化，不从提高传动效率、挤出效率上着手，不在砖机结构、材料、工艺上下功夫，生产节能砖机就是一句空话。
2砖机的优化设计和制造是关键
2.1绞刀的优化设计
螺旋绞刀是砖机的关键部件，被称作砖机的“心脏”，绞刀设计的好坏对砖机的性能是至关重要的。现在，绞刀设计中最突出的问题是不少砖机制造厂搞一刀切，有些采用压制成型工艺或铸钢绞刀的厂家因为受到模具的限制，就只能生产单一规格的螺旋绞刀。有些使用拉制成形绞刀的厂家也习惯于统一规格。这种一套绞刀全国通用的做法是造成砖机性能差、电耗高的根本原因。笔者改造过的几家砖厂，重新设计绞刀后，电耗下降一般在20%以上，而砖机产量大都提高30%以上。由此可见，因地制宜优化设计螺旋绞刀能够实现大幅度节能。限于篇幅，本文不能详细列举各种螺旋绞刀的设计方案。简而言之，绞刀设计必须根据砖厂和所使用砖机的实际情况，实事求是，区别对待，区别设计。
2.2螺旋绞刀的制作
现在国内砖机厂制作螺旋绞刀采用三种方法：①用铸造方法铸造整体铸钢绞刀；②用压模热压螺旋绞刀叶片，再焊成螺旋绞刀；③人工拉制绞刀叶片，再焊成螺旋绞刀。前两种方法既不能保证螺旋绞刀的制作精度，又使螺旋绞刀受模具限制不能满足设计要求；人工拉制螺旋绞刀叶片虽然灵活多变，可以满足设计要求，但是生产中拉制工艺很不规范，有的误差很大，影响使用效果。人工拉制螺旋绞刀叶片应该制订合理的工艺规程，并且有必要的检测手段才能有较好的成型性能。这些螺旋绞刀的耐磨性能差，和国际先进水平相差甚远，使砖机的性能不稳定，产量很难稳定，万块砖坯的电耗也高。其实，国内用消失模生产的高铬合金绞刀在精度上和耐磨性能方面已经接近国际先进水平。应用高铬合金绞刀，可以长期保持较高的挤出效率，是砖机节能的最佳选择。
2.3泥缸的优化设计
泥缸是和螺旋绞刀配合的部件。有些砖机制造厂至今还在生产锥形组合泥缸，这种泥缸在出泥口部分直径急剧缩小，使砖机能耗增高。笔者改造过一台锥形泥缸的砖机，将其改为等径泥缸以后每万块砖机的电耗下降了20%左右。泥缸设计还有一个泥缸长度问题，有些砖机的泥缸过短，砖坯质量差，成品率低，相对来说，每万块砖坯的电耗高；有些砖机的泥缸过长，增大了动力消耗。在有些场合下，泥缸中设置冷却装置也是必要的。
2.4上级搅拌部分的优化设计
有些砖机厂只重视下级挤出系统，忽视下级搅拌部分的设计。由于下级搅拌结构不合理，造成上级搅拌部分能耗高，而工作状况差，或是搅拌轴弯曲折断，或是经常放炮停机，或是供料严重不足，使砖机产量偏低。作为节能砖机，对搅拌轴的强度，搅拌刀的形状和结构，挤出密封段的布置以及与下级相匹配供料等都应该周密考虑，选择最优的设计方案。
2.5机头、机口的优化设计
机头、机口是砖坯成形的终端部件，它对砖坯的质量、产量和电耗起着重要的作用。但是，有些砖机厂把机头、机口当成无关紧要的配件，有些厂甚至是“只卖马，不备鞍”，有的砖机制造厂提供的机头、机口根本出不了砖。有的砖厂必须要用较好的油机口，有的砖厂还必须配置油润滑机头。至于空心砖的模芯设计和制造，技术含量较高，对空心砖的成型尤为重要。一副好的油机头和机口，不仅可以提高砖坯的质量，一般还可节电20%左右。因此，必须好马配好鞍，才能使节能砖机成为“千里马”。
2.6绞刀轴的优化设计
绞刀轴是砖机的主要工作部件，对砖机的性能影响很大。砖机的泥缸“点头”是最常见的故障，使砖机承受很大的附加载荷，消耗大量的无用功。绞刀轴的设计制作不良是造成这种故障的重要原因。绞刀轴的结构形式有好几种，夹壳联轴节联结的结构是较为稳定可靠的，还有浮动绞刀结构，运用得当也是极为有益的。
2.7压泥板的优化设计
压泥板将上级搅拌落下的泥料压入输送到绞刀中，能提高挤出速度。有些砖机忽视压泥板的设计，压泥板结构几十年一贯制，不仅压泥效果差，降低了挤出速度，而且增大了砖机的负荷，增加了电耗。有的砖机甚至没有压泥板。选用新型的压泥板不仅结构简单，压泥效果好，还可以节电。
3传动系统的优化设计
3.1皮带及离合器
一些砖机厂认为离合器和皮带都是外购件，只要差不多就装上了，根本没有进行认真的设计计算，使得生产的砖机的离合器经常打滑。有些真空砖机还用老式的手动机械离合器，操纵不便，空转多，故障多。有些砖机不用5V组合，还在用普通V形带，负荷稍大一点就打滑，传动效率很低。因此，节能砖机的离合器和皮带必须严格设计计算，确保机械传动的安全可靠。
3.2ZQ型减速器完全不能适应节能的要求
现在砖机上使用最多的是ZQ型减速器，这种减速器早在上世纪80年代因其能耗高而被列为淘汰产品，已经被硬齿面减速器所取代。有些厂家认为，两者都是渐开线齿轮传动，其传动效率相差不过百分之几，不必要更新换代。但是ZQ型减速器的最大问题是使用寿命短。由于其齿轮的接触应力比硬齿面齿轮低得多，齿面的接触强度低，运转很短一段时间，齿轮表面很快会出现齿面破坏性点蚀造成齿轮损伤，齿轮啮合情况变坏，噪声合振动增大，润滑情况恶化，传动效率急剧下降。同时，ZQ减速器的高速轴（输入轴）难以承受气动离合器的负荷，断轴时有发生。因此，节能砖机必须淘汰ZQ型减速器代之以硬齿面减速器。如果设计得当，硬齿面减速器的成本比ZQ型减速器相差不多，而寿命要高几倍。
3.3专用减速器必须规范设计和制造
有些砖机厂的减速器达到了国家行业标准中规定的硬齿面减速器的要求，传动效率很高，故障很少，使用效果也很好。但是，有些砖机厂的专用减速器却是自行其是，不仅振动噪声很大，而且断轴、打齿常有发生，使用效果很差，甚至还不如ZQ减速器。所以，专用减速器必须规范设计制造才能确保节能效果。
4真空系统的节能
砖机的真空系统的电机功率有的占总装机容量的1/6。有的真空砖机却只有1/24，可见砖机真空系统的电能浪费是十分惊人的。有的砖机根本不标注真空泵的用电量，这是不对的。真空系统的节能潜力很大，2002年《砖瓦》杂志论文集中曾发表一篇“真空砖机只有4kW真空泵并非神话”的文章，现在已经成为现实了。只要选择好真空泵和设计好密封结构是完全可以做到的。
4.1如何选择真空泵
选择真空泵要注意三点：一要考察真空泵的性能和质量；二要根据真空度选择真空泵的抽速；三要因地制宜。目前生产真空泵的厂家众多，质量参差不齐，有的真空泵厂没有出厂检验，甚至没有检测装置，厂家也不知道生产的真空泵的极限真空度和抽速（抽气量）是多少；有的真空泵本身的真空度就很低，功率再大也不能用。北方一些砖厂由于水质的原因最好不要选用以水为介质的射流泵和水环泵，而应该选用油密封的机械泵，如MH-2系列泵，这种泵也最节能。选择真空泵还要注意，一般真空泵的极限真空度在-0.097MPa（表压）左右，都可以满足使用要求。但真空泵产品样本上的抽速都是名义抽速（如360m3/h），名义抽速就像汽车的空档一样，对使用没有作用。选用时要以-0.097MPa时的抽速为准。名义抽速都是360m3/h的真空泵，-0.097MPa时的抽速可以差十几倍。在工作真空度时的抽速，射流泵最低，水环泵大些，而MH-2系列油密封机械泵的抽速最大，所以这种泵最节能，以后还可以开发出更实用的机械泵。
4.2真空系统的密封要可靠
真空泵选好以后，只要处理好砖机的密封部位，一般500mm缸径以下的真空砖机，用5.5kW的真空泵是完全可以达到需要的真空度的。真空系统内部的压力差不到0.1MPa，比自来水的压力差还要小，现在真空砖机中应用的静密封和动密封新结构、新材料完全可以长期保持稳定的高真空度，不要再采取大功率真空泵来弥补大泄漏量的浪费电能的做法了。
5电动机的安装配置要合理
5.1电机的合理安装和补偿
砖机的电机安装要合理，电机离变压器不能太远，否则线损太大，电压低。在电机端加上就地节能补偿器是效果显著的节能措施，可使电机的功率因数从82%提高到95%以上。
5.2电机的配置要合理
有的砖机厂，以为节能砖机电机越小越好，但对实际需要又心中无数，试机后才发现根本带不动，于是电机越换越大。有的砖机配置电机是宁大勿小，造成大马拉小车，浪费电能。一般来说，按照上述节能要求优化设计的砖机，对于许用挤压力为3MPa，缸径在450mm生产粘土空心砖的真空砖机，总装机容量（含真空泵等）大约在140kW应该是可行的。
6“零故障”设计是节能砖机的理想目标
现在使用的砖机，经常会因多种故障而停机，造成砖机的电机和整条生产线上的电机空转，浪费电能，影响生产效率。实现无故障，提高生产率使万块砖机的电耗更低，也是节能的有效途径。
7结语
在能源紧缺的今天，为了实现可持续发展，砖瓦行业必须大力推广节能产品，节能砖机必将得到广泛的应用。节能砖机绝不是功能简单化的低档次产品，而是立足于国情，大胆进行技术创新，全面进行优化设计的先进实用的优良产品，节能砖机的开发对推动砖瓦行业的技术进步将起到重要的作用。
