棒材打捆機(jī)常見故障分析及改進(jìn)措施

夏宏基

(寶鋼特鋼韶關(guān)有限公司，廣東 韶關(guān) 512123)

0 前言

棒材經(jīng)過前道工序后進(jìn)行收集后，通過輥道輸送到打捆區(qū)，用棒材打捆機(jī)進(jìn)行打捆包裝。打包機(jī)作為生產(chǎn)工序的關(guān)鍵設(shè)備之一，其運(yùn)行的穩(wěn)定性對車間的生產(chǎn)流程有著重要的影響，同時(shí)還關(guān)系到車間產(chǎn)品質(zhì)量和工藝能源消耗，直接影響生產(chǎn)效率和成本。而打捆機(jī)作為頻繁工作的機(jī)電一體設(shè)備，其結(jié)構(gòu)復(fù)雜、故障率高。本文針對寶鋼特鋼韶關(guān)有限公司使用的森德斯棒材打包機(jī)KNCA-8/800運(yùn)行中出現(xiàn)的故障，進(jìn)行描述和分析，提出相應(yīng)處理方案。

1 打捆機(jī)的結(jié)構(gòu)及工作過程

1.1 打捆機(jī)的結(jié)構(gòu)及組成

KNCA-8/800型號(hào)打捆機(jī)主要由抱緊機(jī)構(gòu)、喂絲裝置、導(dǎo)絲槽裝置、打捆裝置、升降機(jī)構(gòu)、液壓系統(tǒng)等組成，如圖1所示。

圖1 打捆機(jī)主要組成

打捆機(jī)工作前，需要抱緊機(jī)構(gòu)預(yù)抱緊棒材，將棒材夾緊，方便捆絲。喂絲裝置由液壓馬達(dá)驅(qū)動(dòng)，通過安裝在輪上的兩片摩擦盤帶動(dòng)鋼絲前進(jìn)，在抱緊機(jī)構(gòu)夾緊棒材后將鋼絲送出，兩摩擦盤成對安裝，根據(jù)鋼絲直徑特殊設(shè)計(jì)為V型導(dǎo)槽形狀，增加送絲驅(qū)動(dòng)力。喂絲裝置主要由喂絲輪、壓輪、承載臂、導(dǎo)向器、限位開關(guān)等組成。

導(dǎo)絲槽單元由導(dǎo)絲槽裝置、移動(dòng)導(dǎo)絲槽的液壓機(jī)構(gòu)、蓋輪組等組成。不同直徑和狀態(tài)的棒材打捆方式不同，主要分為單絲和雙絲兩種。導(dǎo)絲槽裝置主要提供鋼絲前進(jìn)的通道，通過中間隔板將兩個(gè)滑道分隔開，配合底部安裝轉(zhuǎn)的液壓機(jī)構(gòu)，可以在必要時(shí)移動(dòng)導(dǎo)絲槽，實(shí)現(xiàn)單絲打捆和雙絲打捆的控制。打捆時(shí)，提高打捆絲的張緊力可以保證捆后棒料在運(yùn)送和調(diào)運(yùn)過程中不會(huì)松散，消除安全隱患。打捆過程中，鋼絲依次通過導(dǎo)絲槽內(nèi)部的蓋輪組和液壓機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)，向垂直于導(dǎo)絲槽所在平面方向翻轉(zhuǎn)，將鋼絲漲緊，提高打捆效果。

打捆時(shí)，如果打捆力過小，會(huì)產(chǎn)生后續(xù)運(yùn)送過程散捆危險(xiǎn)，若打捆力過大，將出現(xiàn)棒材表面有勒痕或鋼絲拉斷情況產(chǎn)生。打捆裝置主要由扭轉(zhuǎn)軸、帶有切刃的擰結(jié)頭、扭簧、夾緊缸、松開缸、助切液壓缸、夾絲臂、夾絲板、導(dǎo)向切刀等組成。其中，扭轉(zhuǎn)軸由液壓馬達(dá)驅(qū)動(dòng)，可轉(zhuǎn)動(dòng)90°擰結(jié)鋼絲，而后馬達(dá)反向復(fù)位，如圖2所示。

打捆機(jī)裝置的升降機(jī)構(gòu)由機(jī)座底部的一個(gè)液壓缸驅(qū)動(dòng)，打捆機(jī)裝置上升，使擰結(jié)頭軸線正好與圓形鋼捆的法線方向一致，表示打捆準(zhǔn)備就緒，開始打捆；打捆機(jī)裝置下降，表示打捆動(dòng)作完成，開始喂絲。

打捆機(jī)自帶液壓系統(tǒng)，包括液壓泵、液壓馬達(dá)，液壓缸、液壓閥、油箱、管式冷卻器、油位報(bào)警裝置等。各閥塊集成在油路閥塊上，結(jié)構(gòu)緊湊，減少了密封不良引起的漏油隱患。

圖2 打捆裝置示意圖

1.2 打捆機(jī)工作過程

成品棒材經(jīng)過打捆輥道輸送至打捆機(jī)處，在接收到安裝在設(shè)備入口處的光柵傳遞來的有料信號(hào)之后，打捆機(jī)捆綁裝置下降，并通過導(dǎo)絲槽抽絲，同時(shí)夾緊線頭，扭轉(zhuǎn)軸帶動(dòng)擰結(jié)頭旋轉(zhuǎn)，結(jié)成線結(jié)，最終形成對棒材的捆綁。然后打捆機(jī)捆綁裝置上升、扭轉(zhuǎn)裝置復(fù)位，完成一個(gè)工作循環(huán)，基本工作流程圖如圖3所示。

圖3 打捆機(jī)工作流程圖

根據(jù)來料狀態(tài)如直徑、長度等參數(shù)的不同，通過操作臺(tái)可以設(shè)定打捆方式，通過調(diào)整擰結(jié)頭下方的導(dǎo)絲槽實(shí)現(xiàn)單線打捆和雙線打捆兩種形式。導(dǎo)絲槽是一段活動(dòng)導(dǎo)槽，通過橫移液壓缸活塞桿的伸出或者縮回就可以控制導(dǎo)絲槽所處的位置，從而調(diào)整打捆方式。

打捆機(jī)工作過程中所有動(dòng)作均采用開關(guān)控制，通過PLC系統(tǒng)根據(jù)電氣信號(hào)控制各運(yùn)動(dòng)部件的實(shí)際位置。

2 打捆機(jī)故障原因分析

作為棒材精整線后部收集區(qū)域最重要的設(shè)備，打捆機(jī)長期使用的穩(wěn)定性是決定精整線生產(chǎn)效率的關(guān)鍵因素。

(1)捆線松散。打捆機(jī)在打捆收線時(shí)，出現(xiàn)收第一道線時(shí)沒有拉緊現(xiàn)象，打出來的捆線很松散。打捆機(jī)活蓋的滾輪軸承在收線(漲緊)的時(shí)候，關(guān)閉時(shí)活蓋滾輪軸承與導(dǎo)線槽板之間出現(xiàn)間隙(活蓋在關(guān)閉時(shí)沒有關(guān)到位)，捆線卡在之間導(dǎo)致在收線時(shí)受很大的磨擦力，從而引影響第一道捆線的收緊。

(2)喂絲故障。打捆線從導(dǎo)線槽的上下兩部分之間處竄出來，無法進(jìn)行正常喂線。經(jīng)分析，打捆機(jī)上部為可動(dòng)槽，下方為固定槽，上下兩部分導(dǎo)線槽動(dòng)作過后沒有對齊，導(dǎo)致喂絲故障。

(3)捆線彎曲變形。打捆機(jī)重新插入新線后喂線輪無法將捆線喂進(jìn)，此時(shí)將壓線輪松開后捆線也無法從喂線盤中拉出來。由于速度差異或者咬入等原因，捆線在壓帶輪處的第二個(gè)和第三個(gè)滾輪之間出現(xiàn)了彎曲變形。

(4)捆線晃動(dòng)。浮動(dòng)輪在每次打完捆后回不到最初的位置頂部，從而導(dǎo)致捆線在線架與打捆機(jī)之間捆線過長，打捆機(jī)在張緊收線時(shí)過長的捆線會(huì)晃動(dòng)甚至?xí)兜狡渌O(shè)備。打捆時(shí)，打捆機(jī)會(huì)下降進(jìn)行打捆動(dòng)作時(shí)，會(huì)從線架處拉出一段捆線，如果此時(shí)打捆機(jī)檢測不到鋼棒，等到打捆機(jī)再上升回位時(shí)，已拉出的鋼絲會(huì)讓浮動(dòng)輪下降一定的位置。

(5)不出絲。喂絲輪盤驅(qū)動(dòng)力不夠，不出絲，主要是因?yàn)榍捌谠O(shè)計(jì)過程中驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)功率不足以克服送絲過程中的摩擦力。

3 改進(jìn)措施

使用過程中，許多偶發(fā)性因素可以通過加強(qiáng)后期維保力度來解決，其余的一些結(jié)構(gòu)性問題需要采用必要的改進(jìn)措施才可以保證設(shè)備的穩(wěn)定使用。針對本文故障，需要找出其原因并進(jìn)行處理，提高設(shè)備的穩(wěn)定性。

(1)增加漲緊輪。在壓帶輪第二個(gè)和第三個(gè)滾輪之間增加漲緊輪，通過調(diào)節(jié)張緊力的大小保證鋼絲傳遞穩(wěn)定性。受現(xiàn)有結(jié)構(gòu)限制，漲緊輪手動(dòng)調(diào)整，調(diào)整后通過備緊螺母鎖死，保證使用過程中不松動(dòng)，如圖4所示。

圖4 漲緊輪示意圖

(2)使用變頻控制，增加檢測開關(guān)。將導(dǎo)線槽可動(dòng)槽部分的驅(qū)動(dòng)裝置改為變頻控制，并在下部固定槽位置增加檢測開關(guān)，準(zhǔn)確定位動(dòng)作過后可動(dòng)槽的位置，將此檢測開關(guān)信號(hào)代入控制系統(tǒng)，未接收到信號(hào)或異常信號(hào)情況下報(bào)警，待操作人員檢查確認(rèn)并消除報(bào)警信號(hào)后重新進(jìn)入操作模式。

(3)增加軸向墊片。重新裝配，通過軸向增加墊片方式消除滾輪軸承關(guān)閉時(shí)與導(dǎo)線槽板之間的間隙，而后更換固定螺栓，將螺栓端部打孔并穿鋼絲擰緊防松，如圖5所示。

圖5 防松螺栓示意圖

(4)使用疊加型碟簧。喂絲輪盤又稱為摩擦盤，通過摩擦傳遞的方式將驅(qū)動(dòng)輪的動(dòng)能轉(zhuǎn)換為送絲的動(dòng)能。設(shè)計(jì)過程中需要增加摩擦系數(shù)，才可以有效增加驅(qū)動(dòng)力。送絲系統(tǒng)的受力分析如圖6所示。

圖6 送絲系統(tǒng)受力分析圖

依據(jù)力矩平衡原理，可知

(1)

(2)

整理得

(3)

式中，W為單個(gè)壓輥對鋼絲的壓力；F為碟簧壓力；α、β為圖示夾角，根據(jù)設(shè)備結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。根據(jù)圖6分析可知，對于已加工制造完畢的設(shè)備，提高壓輥對鋼絲壓力，只能通過更換碟簧的方式，后續(xù)通過使用疊加型碟簧，很好地解決問題。

(5)采用光柵檢測。臨時(shí)處理時(shí)將需要將打捆機(jī)設(shè)為手動(dòng)，然后將捆線收一部分。手動(dòng)將一定長度的捆線拉出來并與扭結(jié)頭成90°后，手動(dòng)扭結(jié)將捆線扭結(jié)剪斷直到浮動(dòng)輪到達(dá)最初位置(頂部)。但后續(xù)過程中發(fā)現(xiàn)此種情況出現(xiàn)較多，采用光柵檢測的形式確保輥道有棒料存在時(shí)才允許打捆機(jī)動(dòng)作，取代以前的開關(guān)檢測。

4 結(jié)束語

通過本文常見故障的分析總結(jié)，改進(jìn)后通過現(xiàn)場跟蹤，發(fā)現(xiàn)有效降低了故障出現(xiàn)的頻率，使用效果較好，極大提高棒材精整整線生產(chǎn)效率。