造球機刮刀裝置改造研究

胡振焱，祁士明，曹志剛，周小峰

（江蘇永鋼集團有限公司球團廠，江蘇張家港 215612）

0 引言

圓盤造球機是球團生產(chǎn)工藝中制造生球的設(shè)備，機體上周邊圓盤與水平成45°～55°的傾斜角，可在規(guī)定范圍內(nèi)任意調(diào)節(jié)，電機通過減速機和1對開式齒輪帶動圓盤轉(zhuǎn)動，盤上裝有噴水管及刮刀裝置，粉料加進盤內(nèi)被水濕潤后，不斷翻滾形成小球和大球，當小球偏向盤的中部繼續(xù)滾大時，由于球盤自動分級圓球，合格生球則滾向盤邊排出。造球機刮刀系統(tǒng)選用2套旋轉(zhuǎn)刮刀，生產(chǎn)中經(jīng)常出故障導(dǎo)致停機，影響球團生產(chǎn)質(zhì)量。為解決此問題，提出改進措施。

1 造球機刮刀系統(tǒng)改造的技術(shù)方案

1.1 現(xiàn)狀及存在的問題

球團廠Φ6 m造球機，最初設(shè)計是借鑒馬鋼球團廠的圓盤造球機，產(chǎn)品由唐山冶金有限公司提供。主要技術(shù)參數(shù)，盤直徑6 m，圓盤邊高0.7 m，轉(zhuǎn)動傾角、刮刀位置均可調(diào)，圓盤變頻調(diào)速。球團廠共有8臺造球機，每臺造球機2套旋轉(zhuǎn)刮刀。刮刀系統(tǒng)主要由擺線針輪減速機（XLED4/74-1/121）帶立式電機，直徑160 mm彈性柱銷聯(lián)軸器，過橋軸承座，刮刀架，刮刀夾板和刮刀組成。實際生產(chǎn)中，球團一車間8套刮刀系統(tǒng)，據(jù)2013年統(tǒng)計，共更換減速機20次（包括翻修和新購買的減速機），購買新減速機備件8臺，減速機擺線輪5副，其余小故障停機每月每盤平均5次。

刮刀系統(tǒng)故障的表現(xiàn)形式主要有：刮刀刀桿彎、刮刀脫落、刮刀夾板脫焊；聯(lián)軸器彈性件損壞，聯(lián)軸器孔眼變大；減速機損壞，電機燒壞；由于減速機采用循環(huán)供油潤滑，減速機更換頻繁和檢修位置受限等原因，減速機油管接頭經(jīng)常漏油，現(xiàn)場作業(yè)環(huán)境較差。

1.2 方案的設(shè)計與實施

1.2.1 刮刀刀桿彎、刮刀脫落、刮刀夾板脫焊問題。刮刀采用瓦座式（梯形槽）兩塊板夾住刀桿通過螺栓緊固后其中一塊板焊接在刮刀圓形架上，刮刀桿采用直徑36 mm的圓鋼（未加工），夾板總長135 mm，出現(xiàn)問題后維修不便。刮刀松動掉落后直接插入球盤底料層，給刮刀減速機增加很大額外負載，造成減速機損壞。導(dǎo)致問題的原因：夾板梯形槽與圓鋼刀桿6條線接觸，接觸面積少，摩擦力小導(dǎo)致不穩(wěn)，夾板長度偏小，刀桿精度差。

采取改進措施，夾板改成圓形槽，與圓鋼刀桿外圓緊密貼合，屬面接觸，增大接觸面積。貼合面加工精度提高，圓形槽加工尺寸為直徑35±0.08 mm，表面粗糙度為Ra12.5，刀桿圓鋼加工尺寸為直徑35±0.05 mm，表面粗糙度Ra6.3，這樣加工后，既保證加工精度和貼合良好，貼合面又不要太光滑，以增大摩擦力。

夾板長度由135 mm增加到215 mm，在夾板的中間位置增加2個M18螺栓孔，用螺栓擰入后壓緊刮刀桿。此措施還是用以增大夾板和刀桿的接觸面積和正壓力，以確保刀桿不掉落和不傾斜。刮刀架改造后效果示意圖見圖1。

1.2.2 聯(lián)軸器彈性件損壞，聯(lián)軸器孔眼變大。聯(lián)軸器故障屬設(shè)計選型偏小，該彈性柱銷聯(lián)軸器（外圓直徑160 mm），圓周均布8個直徑20 mm的尼龍棒，根據(jù)尼龍棒經(jīng)常被聯(lián)軸器剪切力剪斷的情況，將聯(lián)軸器外圓調(diào)整到直徑200 mm，尼龍棒由直徑20 mm調(diào)整為直徑30 mm，更換后尼龍棒不再出現(xiàn)突然斷裂情況，僅為逐步磨損。

圖1 刮刀架改造后效果

1.2.3 減速機損壞，電機燒壞。前兩個問題都屬小問題，出現(xiàn)故障后在0.5 h內(nèi)都可以順利解決，但減速機損壞或電機燒壞后，處理時間在2～4 h，直接導(dǎo)致生產(chǎn)中斷和產(chǎn)量下降。

常見原因，電機自身故障，電機過載或跳電或燒損。減速機內(nèi)故障，擺線輪損壞，形星輪咬死，軸承損壞等。減速機外故障，如殼體開裂。減速機傾斜45°安裝，外循環(huán)供油缺失導(dǎo)致減速機損壞，減速機輸出軸處漏油，導(dǎo)致減速機故障等。

球盤底料床厚度的增加和物料固結(jié)，球盤受主軸少量偏心影響導(dǎo)致刮刀減速機載荷增大，減速機損壞。

綜合分析后認為，該立式電機與擺線針輪減速機一體的驅(qū)動機構(gòu)，載荷承載能力偏小，擺線輪固有的缺陷也不能滿足大載荷需求，偏心輪磨損后就出現(xiàn)軸承和齒輪故障。為此，配換新型減速機，在體積和外形尺寸基本不變的情況下，讓承載能力提升一個檔次。通過與多家優(yōu)質(zhì)品牌減速機廠家進行多次溝通和現(xiàn)場認證、分析計算等，最終選擇由博能廠家提供的（CRLa137-115-MV-5.5-B5-0-140430A1A1）型減速機。該減速機電機為5.5 kW變頻電機，運行穩(wěn)定。此種減速機小偏置輸出，結(jié)構(gòu)緊湊，可最大限度地利用箱體空間。整體式鑄造箱體，箱體結(jié)構(gòu)剛度好，易于提高軸的強度和軸承壽命。傳動部件都經(jīng)過特殊熱處理，并經(jīng)精密加工。潤滑良好，運行噪聲低壽命長，傳動效率85%以上，且性價比高，價格適中。

2 效果分析與評價

通過落實系列改造方案與舉措，2012年7月改造了2套，2014年8月改造了6套，使用效果良好。減速機改造后，2012年改造的2套上線運行直至2015年1月，從未出現(xiàn)過故障，2014年8月上線的6套至今也未出現(xiàn)過故障，可以說減速機故障和損壞問題消除。

聯(lián)軸器改造后尼龍棒突然斷裂的情況未出現(xiàn)，只是尼龍棒磨損后點檢發(fā)現(xiàn)后及時更換即可。刮刀未出現(xiàn)掉落和傾斜的狀況，運行相當平穩(wěn)，僅當刮刀頭磨損后螺栓松掉下調(diào)后再擰緊即可。整套刮刀系統(tǒng)突發(fā)故障基本不存在，采用減速機內(nèi)潤滑油潤滑后漏油問題消除。

3 結(jié)論

刮刀裝置系統(tǒng)的改造研究，解決了刮刀故障頻發(fā)的問題。產(chǎn)量增加，故障停盤后每小時影響產(chǎn)量約20 t，原平均每盤每月停3次，每次2 h。改造后，一車間4個球盤，年增產(chǎn)5760 t。按每噸加工成本50元計算，年產(chǎn)效益28.8萬元。

改造后基本無需再購買備件，檢修頻次和維護成本明顯降低，年節(jié)省備件和檢修、維護費用超10萬元。維修工人的工作量減少且降低了勞動強度，由于原檢修位置高且特殊，檢修時存在不安全因素，改造后，基本消除了隱患。漏油問題也得到解決，現(xiàn)場作業(yè)環(huán)境大為改善。