2230酸軋打包機(jī)機(jī)頭動(dòng)力系統(tǒng)研究與故障診斷①

李保衛(wèi) 田曉男 張小松

DOI：10.16661/j.cnki.1672-3791.2015.36.140

摘 要：打包機(jī)由國外整套進(jìn)口，是酸軋產(chǎn)線的重點(diǎn)設(shè)備，而機(jī)頭則是打包機(jī)最核心的部分。對其動(dòng)力系統(tǒng)的解析研究、消化吸收，有利于提高現(xiàn)場人員的設(shè)備操作和維護(hù)水平，掌握故障診斷的知識(shí)和技能。該文通過現(xiàn)場技術(shù)人員的研究，全面、徹底地解析了機(jī)頭動(dòng)力系統(tǒng)，并結(jié)合實(shí)際情況對常見故障診斷進(jìn)行了說明。

關(guān)鍵詞：打包機(jī)機(jī)頭 動(dòng)力系統(tǒng) 故障診斷

中圖分類號(hào)：J52 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-3791（2015）12（c）-0140-02

全自動(dòng)打包機(jī)是酸軋產(chǎn)線的重點(diǎn)設(shè)備，對全線高效運(yùn)行、降低工人負(fù)荷意義重大。作為整套進(jìn)口設(shè)備，外方提供的資料比較簡單，無法有效地指導(dǎo)一線人員掌握操作、維護(hù)的知識(shí)和技巧。該文通過現(xiàn)場技術(shù)人員的研究，全面、徹底地解析了機(jī)頭動(dòng)力系統(tǒng)，并結(jié)合實(shí)際情況對常見故障診斷進(jìn)行了說明。

1 打包機(jī)概況

從機(jī)頭外形可以看出，它是由咬扣組件和送帶組件，包括2個(gè)馬達(dá)、4條氣缸、5個(gè)檢測元件、若干氣動(dòng)閥及其他元件構(gòu)成的緊湊精密部件，采購價(jià)格約120萬人民幣。

從動(dòng)力系統(tǒng)圖1可以看出，動(dòng)力全部采用氣動(dòng)，其中，執(zhí)行元件包括2個(gè)馬達(dá)、4條氣缸，控制元件包括5個(gè)電磁閥、1個(gè)氣控閥、5個(gè)節(jié)流閥及其他輔助元件構(gòu)成。

2 按照動(dòng)作時(shí)序解析動(dòng)力系統(tǒng)

按照打包機(jī)機(jī)頭的動(dòng)作順序，大致分為送帶運(yùn)行、送帶停止、扣爪半咬&導(dǎo)向板打開、機(jī)頭下壓、反向收帶、捆帶張緊、扣爪咬緊、捆帶切斷、咬緊保持、扣爪復(fù)位、機(jī)頭上升、導(dǎo)向板關(guān)閉、動(dòng)作結(jié)束。下面重點(diǎn)說明各動(dòng)作中控制元件和執(zhí)行元件的關(guān)鍵點(diǎn)：

（1）送帶運(yùn)行&送帶停止，送帶主要是氣動(dòng)馬達(dá)夾送捆帶繞在需要打包的鋼卷上，電磁閥①的Y 1得電，送帶馬達(dá)⑥旋轉(zhuǎn)，此時(shí)送帶輪與備輪夾緊，把捆帶頭沿著軌道和導(dǎo)向板完成繞鋼卷一周，完成信號(hào)由杠桿開關(guān)加延時(shí)控制，捆帶停止位置由安裝在導(dǎo)向板上的擋塊決定。

（2）扣爪半咬&導(dǎo)向板打開，送帶動(dòng)作完成后并保持至設(shè)定時(shí)間（可調(diào)），機(jī)頭扣爪半咬，用以抓緊帶頭，確保收緊帶鋼時(shí)捆帶帶頭不被拉出，同時(shí)導(dǎo)向板打開。電磁閥③的Y 3得電，級進(jìn)氣缸⑧的小缸動(dòng)作實(shí)現(xiàn)扣爪半咬，同時(shí)氣缸⑨伸出導(dǎo)向板打開，給機(jī)頭下降做好準(zhǔn)備，完成信號(hào)由位置開關(guān)檢測。由于在硬件連接上，氣缸⑧的有桿腔和氣缸⑨的無桿腔用氣管連接在一起組成一個(gè)密閉腔（參考?xì)鈩?dòng)原理圖），氣缸⑧的無桿腔和氣缸⑨的有桿腔分別與電磁閥③用氣管相連。

那么如何保證兩個(gè)動(dòng)作都準(zhǔn)確可靠，就是一個(gè)問題，因?yàn)槊荛]腔并沒有直接的動(dòng)力控制。檢修時(shí)，現(xiàn)場人員解開連接氣管進(jìn)行給壓測試，發(fā)現(xiàn)氣缸⑧的小缸活塞和氣缸⑨的活塞上均有小孔連接其有桿腔和無桿腔。這樣通過小孔的阻尼作用，建立起兩腔壓差，確保了動(dòng)作可靠性。扣爪半咬和導(dǎo)向板打開動(dòng)作完成后，機(jī)頭下壓到鋼卷上，準(zhǔn)備下一組動(dòng)作。

（3）反向收帶&捆帶張緊，收帶是把已經(jīng)繞在鋼卷上的捆帶緊密貼在鋼卷表面。此時(shí)電磁閥②的Y 2得電，送帶馬達(dá)⑥驅(qū)動(dòng)的帶輪與備輪壓緊反向旋轉(zhuǎn)，實(shí)現(xiàn)約1 500 N的小張力拉緊。脈沖計(jì)數(shù)器檢測到捆帶拉緊停止動(dòng)作時(shí)，開始進(jìn)行大張力拉緊。兩個(gè)電磁閥①的Y7、Y8得電，氣動(dòng)閥④切換位置，單作用氣缸⑩縮回，氣動(dòng)馬達(dá)⑦張緊輪下降與備輪共同夾緊反拉捆帶，可產(chǎn)生最大20 000 N的拉力，拉力大小由氣動(dòng)管路的節(jié)流閥控制，拉緊時(shí)間由定時(shí)器控制，一般設(shè)在1～2 s。

送帶馬達(dá)⑥和張緊馬達(dá)⑦都安裝在捆帶運(yùn)行的通道上，如何保證獨(dú)立作用而不互相影響？經(jīng)過現(xiàn)場觀察，主要采用氣缸切換和凸緣導(dǎo)槽。馬達(dá)作用時(shí)，由氣缸驅(qū)動(dòng)壓帶輪與備輪共同壓緊捆帶，馬達(dá)不作用時(shí)，由氣缸驅(qū)動(dòng)壓帶輪與捆帶脫離接觸，此時(shí)帶鋼由凸緣導(dǎo)槽進(jìn)行上下方向定位。這種方式簡單易行，需要注意的導(dǎo)槽表面需要定期檢查清理。

理論上來講，壓力控制一般由減壓閥來實(shí)現(xiàn)，而此處大張力由節(jié)流閥設(shè)定，與常規(guī)做法不同。經(jīng)過現(xiàn)場進(jìn)行試驗(yàn)，把節(jié)流口開到最大時(shí)，達(dá)到最高的系統(tǒng)壓力用時(shí)約2 s，把節(jié)流口開到最小時(shí)，達(dá)到最高的系統(tǒng)壓力用時(shí)約6 s，因此節(jié)流閥調(diào)整的不是壓力，而是達(dá)到最高壓力的時(shí)間，這是張力調(diào)整的本質(zhì)。

（4）扣爪咬緊&捆帶切斷，在捆帶大張力拉緊時(shí)，時(shí)間計(jì)時(shí)觸發(fā)扣爪咬緊動(dòng)作，電磁閥③的Y 4得電，級進(jìn)氣缸③的大缸動(dòng)作進(jìn)行咬緊使捆帶形成免扣連接，同時(shí)與扣爪裝在一起的剪刃，把捆帶末端切斷。

這里有兩個(gè)要點(diǎn)：一是咬緊必須要在大張力下進(jìn)行，這樣才能把捆帶打緊，這點(diǎn)由順控實(shí)現(xiàn)；二是切斷之前，必須停止張緊馬達(dá)⑦否則容易出現(xiàn)抽帶飛出的危險(xiǎn)。這兩點(diǎn)如何兼顧由定時(shí)器控制，具體設(shè)定值在設(shè)備調(diào)試階段測試確定，本質(zhì)是在級進(jìn)氣缸⑧驅(qū)動(dòng)咬扣組件在抓緊和切斷兩個(gè)動(dòng)作之間。

（5）扣爪復(fù)位&導(dǎo)向板關(guān)閉，咬緊切斷完成后，電磁閥③的Y 5得電，級進(jìn)氣缸⑧的大缸縮回到初始位置，扣爪完全打開。機(jī)頭上升到位后，電磁閥③的Y 6得電，氣缸⑨縮回導(dǎo)向板關(guān)閉，準(zhǔn)備進(jìn)行下一次機(jī)頭動(dòng)作循環(huán)。

3 常見故障診斷與排除

打包機(jī)運(yùn)行5年，把機(jī)頭常見故障進(jìn)行了梳理，其原因分析與解決對策列舉如下：

（1）位置控制問題。

①捆帶重疊太長，這種情況會(huì)造成不必要的材料浪費(fèi)，而且控制精度低。主要原因是在送帶運(yùn)行&送帶停止環(huán)節(jié)，導(dǎo)向板上的固定擋塊與基座的間隙太大導(dǎo)致捆帶停止位置沒有起作用。要求間隙調(diào)整到比捆帶厚度大0.2 mm，通過調(diào)整導(dǎo)向板另一端的可調(diào)螺絲可以獲得需要的尺寸。

②捆帶喂入過短，這種情況連接部分不牢靠，甚至出現(xiàn)繃斷現(xiàn)象。主要原因是在送帶運(yùn)行&送帶停止環(huán)節(jié)，觸發(fā)杠桿開關(guān)后延時(shí)階段，送帶馬達(dá)轉(zhuǎn)速低行走距離短。對策是檢查氣源處的油霧器，確保馬達(dá)潤滑到位，或者提高系統(tǒng)壓力，目的均是提高馬達(dá)轉(zhuǎn)速。

③送帶長度不一致，這種情況表現(xiàn)在捆帶重疊部分長度不固定，有時(shí)長有時(shí)短，此時(shí)檢查捆帶表面，往往印痕不清甚至有打滑痕跡。究其原因，送帶輪長時(shí)間運(yùn)行后，表面會(huì)黏附、聚積捆帶表面的漆皮，達(dá)到一定程度就會(huì)出現(xiàn)這個(gè)問題。對策是根據(jù)實(shí)際情況，清理或者更換送帶輪。

（2）張力控制問題。

①張緊力不足，直觀反應(yīng)就是帶鋼尾部無法貼緊，其原因一般有兩種情況，一是張緊馬達(dá)進(jìn)氣節(jié)流過度，二是時(shí)間控制不當(dāng)。前者比較簡單，可以通過調(diào)整節(jié)流閥觀察壓力表獲得理想工況。后者相對困難，詳見上面關(guān)于動(dòng)作扣爪咬緊&捆帶切斷的說明。

②張緊力過大，其現(xiàn)象為大張力拉緊時(shí)把帶鋼重疊部分直接拉脫，主要原因?yàn)轳R達(dá)進(jìn)氣節(jié)流太小，通過調(diào)整節(jié)流閥觀察壓力表獲得理想工況。

（3）其它問題。

①導(dǎo)向板開閉不良，其現(xiàn)象為動(dòng)作緩慢甚至不能到位，主要原因是導(dǎo)向板的齒輪齒條傳動(dòng)聚積了大量漆皮鐵粉，導(dǎo)致負(fù)荷不斷增大，其對策為定期解體機(jī)頭進(jìn)行清理。

4 結(jié)語

通過對外方資料的消化吸收，結(jié)合現(xiàn)場的實(shí)驗(yàn)觀察和經(jīng)驗(yàn)積累，繪制了打包機(jī)機(jī)頭的動(dòng)作順序狀態(tài)表，全面掌握了機(jī)頭動(dòng)力系統(tǒng)的設(shè)計(jì)原理和運(yùn)行特點(diǎn)。以此為基礎(chǔ)，對投產(chǎn)以來常見的故障進(jìn)行原因分析并制定了針對性的措施，對指導(dǎo)設(shè)備的操作和維護(hù)工作，降低昂貴的備件費(fèi)用，具有重要的意義。

參考文獻(xiàn)

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