GK系列密煉機(jī)常見機(jī)械故障的判斷與處理

王其營(yíng)

(山東地礦慧通特種輪胎有限公司，山東 萊蕪 271114)

GK系列密煉機(jī)常見機(jī)械故障的判斷與處理

王其營(yíng)

(山東地礦慧通特種輪胎有限公司，山東 萊蕪 271114)

分析了GK270密煉機(jī)壓料裝置及液壓系統(tǒng)等常見機(jī)械故障的原因，并制定了相應(yīng)的修復(fù)和實(shí)施方案，對(duì)其他系列密煉機(jī)轉(zhuǎn)子的修復(fù)具有一定的參考價(jià)值。

GK系列密煉機(jī);壓料裝置;液壓系統(tǒng)；故障判斷處理

除電氣故障外，密煉機(jī)的壓料裝置和液壓系統(tǒng)等機(jī)械故障是影響設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)的主要原因。本文對(duì)GK270密煉機(jī)壓料裝置及液壓系統(tǒng)常見故障進(jìn)行分析，并制定相應(yīng)的處理方法，對(duì)GK系列其他型號(hào)的密煉機(jī)也有一定的參考作用。

1 壓料裝置故障分析及處理

密煉機(jī)壓料裝置由上頂栓、活塞桿、活塞、氣缸及密封裝置等組成，主要故障有：上頂栓氣缸工作時(shí)抖動(dòng)，氣缸串風(fēng)，活塞桿彎曲變形，壓料裝置磨損，護(hù)管損壞等。

1.1 氣缸工作時(shí)抖動(dòng)

1.1.1 原因分析

上頂栓氣缸工作時(shí)抖動(dòng)，產(chǎn)生的原因是由于氣缸上端緊固活塞桿與活塞的大螺帽松動(dòng)引起。螺帽剛出現(xiàn)松動(dòng)時(shí)，活塞桿與活塞之間的間隙不大，不會(huì)出現(xiàn)明顯的抖動(dòng)；但是松動(dòng)間隙到一定程度后，抖動(dòng)幅度會(huì)加大；如果出現(xiàn)螺帽脫落，則有可能將風(fēng)缸內(nèi)壁損壞，造成損失擴(kuò)大。

1.1.2 排除方法

排除方法是將氣缸上端蓋打開，重新緊固大螺帽。若大螺帽及活塞桿的螺紋因松動(dòng)而有所損壞，應(yīng)根據(jù)活塞桿上部磨損的螺紋重配螺帽。在緊固或更換大螺帽時(shí)，應(yīng)保持螺帽上部斜面的光潔度和角度尺寸。因?yàn)樾泵媾c缸筒上端蓋斜面相配合，在活塞上行過程中，可以實(shí)現(xiàn)接觸縫隙“逐漸減少”，起到一定的緩沖作用，防止活塞與氣缸撞擊。如果在氣缸頂部加裝一套緩沖裝置，則可以減少活塞在上行時(shí)對(duì)氣缸端蓋的沖擊，并能減輕震動(dòng)。

1.2 氣缸串風(fēng)

密煉機(jī)在煉膠時(shí)，對(duì)上頂栓的壓力要求較嚴(yán)格，特別是對(duì)子午胎膠料，更是如此。上頂栓氣缸串風(fēng)，會(huì)直接影響上頂栓的工作壓力。其表現(xiàn)特征是上行時(shí)，速度減緩；下行時(shí)，氣缸下進(jìn)氣口有壓縮空氣排出，對(duì)膠料產(chǎn)生的壓力明顯減小。

1.2.1 原因分析

氣缸串風(fēng)可能由下列原因引起：一是活塞密封圈出現(xiàn)破損，影響正常使用；二是缸體出現(xiàn)磨損或劃痕，從間隙或劃痕處串風(fēng)；三是活塞桿與活塞的緊固螺帽松動(dòng)，從活塞桿與活塞的配合間隙處串風(fēng)。

導(dǎo)致活塞密封圈破損的原因有三方面：一是密封圈使用時(shí)間長(zhǎng)而出現(xiàn)正常的老化、磨損，使密封圈失去密封功能；二是密封圈裝配不合理，以及在裝配或使用過程中受到損傷而使密封圈漏風(fēng)；三是密封圈設(shè)計(jì)不合理或質(zhì)量存在缺陷。

缸體出現(xiàn)磨損或劃痕的原因可能是因?yàn)轱L(fēng)管在安裝時(shí)，管內(nèi)的焊渣、鐵屑等雜質(zhì)未清理；也可能是所用的壓縮空氣內(nèi)含有雜質(zhì)；還有可能是密封圈的緊固螺栓脫落，將缸體劃出較深的痕跡。

1.2.2 排除方法

針對(duì)密封圈破損的原因進(jìn)行逐個(gè)排除：如果密封圈是正常的老化、磨損，可以隨時(shí)根據(jù)串風(fēng)情況進(jìn)行更換，但要停機(jī)2～3 h；也可以根據(jù)密封圈的使用時(shí)間提前有計(jì)劃地更換，則基本不會(huì)影響生產(chǎn)作業(yè)計(jì)劃。如果是密封圈裝配不合理及在裝配、使用過程中受到損傷，則應(yīng)在裝配時(shí)小心在意，避免密封圈的唇邊受損或翻轉(zhuǎn)，否則裝配后，很快就會(huì)磨壞。如果是密封圈設(shè)計(jì)不合理，則應(yīng)重新設(shè)計(jì)密封圈，使其骨架可靠、唇邊厚實(shí)，密封效果良好；如果密封圈的質(zhì)量不合格，除要求設(shè)計(jì)合理外，膠料質(zhì)量要滿足使用要求，硫化工藝條件符合工藝標(biāo)準(zhǔn)。

如果缸體出現(xiàn)磨損或劃痕，首先是分析造成磨損或劃痕的原因，避免磨損或劃痕繼續(xù)擴(kuò)大。其次是根據(jù)磨損或劃痕的嚴(yán)重程度，采取不同的處理方式。如果是輕微的磨損或劃痕，則可將受損處的高點(diǎn)磨平，在凹點(diǎn)處均勻涂抹黃油或二硫化鉬，既能起到潤(rùn)滑作用，又能起到密封作用；如果磨損或劃痕較深，但面積不大，則可進(jìn)行局部補(bǔ)焊，然后以周圍完好的缸壁為基準(zhǔn)在鏜床上膛孔，使補(bǔ)焊部位與周圍一致，裝配時(shí)再用細(xì)砂紙將補(bǔ)焊部位磨的稍低，以免焊接后的應(yīng)力釋放導(dǎo)致缸體變形，影響密封效果；如果磨損嚴(yán)重或劃痕很深，且面積比較大，堆焊后會(huì)導(dǎo)致缸體嚴(yán)重變形，則需要更換新的缸體。

如果活塞桿與活塞的緊固螺帽松動(dòng)導(dǎo)致串風(fēng)，則應(yīng)在緊固處則加止回墊片，并在氣缸頂部加裝一套緩沖裝置，可以減輕活塞上行時(shí)對(duì)氣缸端蓋的沖擊，這樣緊固螺帽松動(dòng)的幾率就會(huì)降低。如果不采取措施，緊固螺帽脫落，會(huì)導(dǎo)致活塞桿別彎、壓料裝置損壞等嚴(yán)重事故。

1.3 活塞桿變形彎曲

1.3.1 原因分析

活塞桿變形彎曲有材質(zhì)及熱處理方面的原因，也有使用方面的問題。如果材質(zhì)選用不當(dāng)，或熱處理達(dá)不到工藝要求，則活塞桿容易變形，嚴(yán)重時(shí)會(huì)導(dǎo)致彎曲。如果使用不合理，活塞桿與活塞的緊固螺帽松動(dòng)，導(dǎo)致活塞桿的活動(dòng)量較大，出現(xiàn)別勁現(xiàn)象時(shí)，容易導(dǎo)致活塞桿彎曲；另外，如果壓料裝置四周磨損較嚴(yán)重，與四周間隙較大時(shí)，會(huì)導(dǎo)致壓料裝置隨膠料翻轉(zhuǎn)位移增大，也會(huì)引起活塞桿變形彎曲。

1.3.2 排除方法

當(dāng)活塞桿出現(xiàn)變形彎曲影響正常使用時(shí)，就需要更換。由于活塞桿與壓料裝置之間是過盈配合，在受力狀態(tài)下長(zhǎng)期使用，加之煉膠時(shí)各種助劑對(duì)金屬的腐蝕，使聯(lián)接壓料裝置與活塞桿的橫向圓柱銷很難取出。為此，可將壓料裝置與活塞桿一同拆下后，將活塞桿用氣割去掉，然后在鏜床上重新鏜孔。注意在鏜孔找正時(shí)盡量保證原孔尺寸及位置，同時(shí)將圓柱銷鉆出來，圓柱銷與孔采用過盈配合。用此方法處理與新購置壓料裝置和活塞桿相比，節(jié)約費(fèi)用在90%以上。

1.4 壓料裝置磨損

1.4.1 原因分析

正常情況下，壓料裝置磨損速率是比較慢的。但是當(dāng)上頂活塞桿與活塞的緊固螺帽松動(dòng)，出現(xiàn)間隙時(shí)，其磨損速度就會(huì)加快。因此，正常使用，壓料裝置在兩個(gè)大修理周期（6～8年）內(nèi)無須對(duì)其進(jìn)行修復(fù)，但是出現(xiàn)意外情況，可能連一個(gè)大修周期（3～4年）也堅(jiān)持不到。

1.4.2 排除方法

若壓料裝置需要修復(fù)，可直接在其表面堆焊堆132耐磨材料。堆焊后再按照事先做好的樣板用砂輪磨光即可。

1.5 護(hù)管損壞

1.5.1 原因分析

壓料裝置的護(hù)管由45無縫鋼管制作，外層電鍍。護(hù)管的作用一是保護(hù)壓料裝置冷卻水軟管，使之在隨壓料裝置運(yùn)動(dòng)時(shí)不受損傷；二是起導(dǎo)向作用，防止壓料裝置在升降過程中發(fā)生過度扭轉(zhuǎn)，避免壓料裝置磨損。在膠料混煉過程中，由于飛揚(yáng)及泄漏，會(huì)有部分助劑積存在護(hù)管與壓料裝置的結(jié)合部，這些助劑對(duì)護(hù)管有腐蝕作用，因此護(hù)管不僅要有足夠強(qiáng)度，也要耐腐蝕。

在使用過程中，由于碰撞及助劑腐蝕，護(hù)管會(huì)彎曲并在與壓料裝置結(jié)合部位的螺紋因腐蝕而失效。螺紋失效后不能壓緊密封圈，同時(shí)導(dǎo)致無法拆卸困難。

1.5.2 排除方法

為此，可在大修壓料裝置時(shí)，重新鏜配ZG2″管螺紋。考慮護(hù)管在導(dǎo)向時(shí)受到一定的外力，故宜選用機(jī)械強(qiáng)度較高的2Cr13或相近的不銹鋼材料。原機(jī)ZG 3/4″尺寸是外接絲，通過一組過渡銅接頭與冷卻水管連接，不僅結(jié)構(gòu)復(fù)雜，而且每次更換水管都要將護(hù)管拆下來，很不方便。為此，可進(jìn)行如圖1所示的簡(jiǎn)化改造，將GK270密煉機(jī)壓料裝置護(hù)管改造為內(nèi)接絲后，簡(jiǎn)化了結(jié)構(gòu)，更換水管時(shí)不用再拆卸護(hù)管。

圖1 簡(jiǎn)化改造后的護(hù)管圖

2 液壓系統(tǒng)故障

液壓系統(tǒng)是密煉機(jī)主機(jī)動(dòng)作到位的基礎(chǔ)，必須保證其運(yùn)行正常。液壓系統(tǒng)故障主要有：油泵運(yùn)行不正常、蓄能器保壓效果差、油溫高導(dǎo)致密封件壽命短、閥組及執(zhí)行元件動(dòng)作不到位等。

2.1 油泵運(yùn)行不正常

2.1.1 原因分析

GK系列密煉機(jī)液壓站采用的油泵是同軸雙聯(lián)葉片泵或變量柱塞泵。油泵運(yùn)行不正常的原因可能是油泵部件磨損或損壞，也可能是液壓油油質(zhì)變化引起。

2.1.2 排除方法

對(duì)于油泵部件磨損或損壞，首先要分清是正常磨損還是異常磨損。如果使用時(shí)間長(zhǎng)，油泵各部件的間隙磨大，特別是葉片或柱塞與泵腔之間的間隙增大時(shí)，會(huì)出現(xiàn)壓力及流量不足，系統(tǒng)震動(dòng)大、噪聲高，此時(shí)應(yīng)更換葉片或柱塞。如果油泵使用時(shí)間不長(zhǎng)就出現(xiàn)異常，要分析是油泵質(zhì)量問題還是油泵之外的問題。若是油泵質(zhì)量有問題，則從采購環(huán)節(jié)進(jìn)行處理；否則應(yīng)檢查裝配是否合適、液壓油內(nèi)是否有雜質(zhì)，并采取相應(yīng)的措施進(jìn)行隱患消除。

液壓油經(jīng)過長(zhǎng)期使用、溫度高或混入水等容易引起變質(zhì)、乳化。液壓系統(tǒng)一般采用的是N46耐磨液壓油，長(zhǎng)期使用后顏色變黑、黏度變小；同時(shí)還發(fā)生乳化，使油中汽泡增多。如果液壓油溫度較高或混入水，則變質(zhì)、乳化的速度會(huì)更快。如果不及時(shí)更換液壓油，會(huì)出現(xiàn)系統(tǒng)壓力不穩(wěn)、噪聲及震動(dòng)增加，執(zhí)行元件動(dòng)作緩慢、爬行或不動(dòng)作。換油時(shí)，必須將油箱、油泵、控制閥、執(zhí)行元件等都清洗干凈。

2.2 蓄能器保壓效果差

2.2.1 原因分析

蓄能器在液壓系統(tǒng)工作時(shí)能穩(wěn)定系統(tǒng)壓力，并在流量發(fā)生較大變化時(shí)，起到平衡作用，以減少?zèng)_擊和震動(dòng)。一般蓄能器是在膠囊中充入10 MPa的氮?dú)狻Ｆ涑Ｒ姽收嫌袃煞N：一是氮?dú)鈮毫Σ蛔悖悄z囊破裂。

2.2.2 排除方法

當(dāng)?shù)獨(dú)鈮毫Σ蛔銜r(shí)，可用專用工具向蓄能器的膠囊中補(bǔ)充氮?dú)猓箟毫Ψ鲜褂靡蟆Ｈ绻钅芷鞯哪z囊破裂，則應(yīng)更換蓄能器。膠囊輕微破裂時(shí)，會(huì)在液壓油中泛出少許氣泡，同時(shí)系統(tǒng)壓力不穩(wěn)定。一般來說蓄能器工作狀態(tài)比較可靠，發(fā)生故障的幾率較低。

2.3 油溫高

2.3.1 原因分析

液壓系統(tǒng)油溫升高的能量主要來源于油壓的溢流卸荷。油溫升高后，不但導(dǎo)致液壓元件、密封件老化速度加快、壽命降低，也會(huì)加快液壓油失效，導(dǎo)致維修費(fèi)用提高。

2.3.2 排除方法

液壓站工作時(shí)，要求液壓油的壓力穩(wěn)定、供應(yīng)連續(xù)，但是系統(tǒng)使用液壓油的流量并不固定，執(zhí)行不同動(dòng)作時(shí)的瞬時(shí)流量是變化的，且最大和最小流量與平均量之間的差別比較大。當(dāng)流量和壓力固定不變時(shí)，雖然在高峰期流量和壓力能達(dá)到使用要求，但在低谷期則會(huì)因?yàn)橛昧啃《斐梢缌餍逗稍龆啵偷膭?dòng)能轉(zhuǎn)化為熱能，使液壓油的溫度不斷上升。

為保證系統(tǒng)的壓力和流量滿足使用要求而又不產(chǎn)生多余的能量，可在系統(tǒng)上加裝變頻恒壓控制裝置。通過內(nèi)置的PID（比例積分/微分調(diào)節(jié)器）自動(dòng)調(diào)節(jié)輸出量與設(shè)定量的差值，使壓力恒定。系統(tǒng)壓力通過壓力變送器轉(zhuǎn)變成電信號(hào)，送到變頻器的PID單元與設(shè)定值比較，并根據(jù)差值的大小按既定控制模式進(jìn)行運(yùn)算，使變頻器輸出相應(yīng)的轉(zhuǎn)速來控制電機(jī)。在上/下頂栓動(dòng)作時(shí)，液壓站電機(jī)轉(zhuǎn)速最高，油泵滿負(fù)荷供油；在保持位置，電機(jī)轉(zhuǎn)速降低，油泵的供油量即滿足系統(tǒng)保壓要求，又使經(jīng)過溢流閥的溢流油量減少到最低限度。

液壓系統(tǒng)加裝變頻恒壓控制裝置后，油溫比加裝前降低40℃以上。每臺(tái)GK270密煉機(jī)每年可減少油泵、液壓元件等維修費(fèi)2萬元，節(jié)省液壓油4 000元，節(jié)約電費(fèi)3萬元，而且電機(jī)運(yùn)行負(fù)荷平穩(wěn)，對(duì)GK400密煉機(jī)改造后的效果更加明顯。

2.4 閥組及執(zhí)行元件動(dòng)作不到位

2.4.1 原因分析

閥組及執(zhí)行元件是液壓系統(tǒng)完成動(dòng)作要求的基本組成部分，在液壓系統(tǒng)中經(jīng)常出現(xiàn)故障的有高低壓?jiǎn)蜗蜷y、溢流閥、滑閥及執(zhí)行元件等。

2.4.2 排除方法

高低壓?jiǎn)蜗蜷y在系統(tǒng)中完成由低壓轉(zhuǎn)向高壓或執(zhí)行元件由快速進(jìn)給轉(zhuǎn)入慢速進(jìn)給，該轉(zhuǎn)換是在壓力升高或負(fù)荷增大過程中自動(dòng)完成的。高低壓?jiǎn)蜗蜷y的密封是錐面線接觸密封，如果使用不當(dāng)或油中有雜質(zhì)，會(huì)在密封面上出現(xiàn)壓痕而漏油，無法實(shí)現(xiàn)正常的壓力切換。為此，可對(duì)錐面按原角度進(jìn)行高速車削。車削時(shí)刀的進(jìn)給量要小，車削后用研磨砂紙細(xì)研磨，使密封效果達(dá)到使用標(biāo)準(zhǔn)。

在液壓系統(tǒng)主回路上裝有兩只溢流閥，分別用來限制系統(tǒng)的高壓或低壓。溢流閥最常見的故障是使用一段時(shí)間后，彈簧的壓緊力變小，在將溢流閥手柄壓緊后，系統(tǒng)壓力仍達(dá)不到要求的工作壓力。為此，可根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行分析判斷，然后在溢流閥的彈簧上端加一墊圈，使彈簧的壓緊力增大。如果還不行，則需要更換彈簧或溢流閥。

GK系列密煉機(jī)采用的滑閥主要用來操縱執(zhí)行元件改變動(dòng)作方向，有電磁鐵推動(dòng)彈簧復(fù)位和液壓推動(dòng)彈簧復(fù)位兩種。在運(yùn)行過程中可能出現(xiàn)的故障有：雜物進(jìn)入系統(tǒng)導(dǎo)致滑閥被卡死，可以通過清洗來排除，并對(duì)油進(jìn)行過濾；也可能經(jīng)長(zhǎng)期使用后撞針變短，銜鐵動(dòng)作不到位，可對(duì)撞針沿直徑方向輕鉚使之變長(zhǎng)來解決；還有可能是電磁鐵故障，如果線圈電壓與系統(tǒng)電壓不匹配或線圈剩磁太多，都會(huì)使電磁鐵工作不正常，在新更換線圈時(shí)應(yīng)注意電壓匹配。另外在清洗后裝配滑閥時(shí)，一定先將閥芯上蘸上少量的液壓油，再輕輕推入閥座孔內(nèi)，以免造成閥芯或閥座拉傷。

執(zhí)行元件主要指鎖緊缸和推拉旋轉(zhuǎn)缸等，常見故障主要是密封裝置失效，應(yīng)做好檢查維護(hù)。另外，推拉缸快速動(dòng)作切換為慢速時(shí)，是由接近開關(guān)發(fā)出信號(hào)后實(shí)現(xiàn)的。如果接近開關(guān)有故障，會(huì)導(dǎo)致動(dòng)作不切換，或切換不完全，系統(tǒng)會(huì)產(chǎn)生震動(dòng)，此時(shí)要對(duì)接近開關(guān)進(jìn)行調(diào)整或更換。

3 結(jié)語

GK270型密煉機(jī)是益陽橡膠塑料機(jī)械集團(tuán)有限公司在20世紀(jì)90年代初推出的一款適合斜交輪胎膠料生產(chǎn)的輕型密煉機(jī)，雖然與后來改進(jìn)的密煉機(jī)相比存在較多的缺陷，但是仍然是目前及這之前十年國(guó)內(nèi)保有量最多的密煉機(jī)。如果對(duì)密煉機(jī)壓料裝置和液壓系統(tǒng)的故障原因能夠分析到位，排除方法簡(jiǎn)潔方便，則可以實(shí)現(xiàn)密煉機(jī)的安全、長(zhǎng)周期、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行，為橡膠企業(yè)保證質(zhì)量、提高產(chǎn)量打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

(R-01)

Judgment and treatment of common mechanical fault for GK series mixer

Judgment and treatment of common mechanical fault for GK series mixer

Wang Qiying
(Shandong Geological Mining Huitong Special Tyre Co. LTD., Laiwu 271114, Shandong , China)

The common reasons of mechanical fault for the GK270 mixer pressure loading device and hydraulic system were analyzed. and formulate the corresponding repair and implementing scheme, It will provide the reference for other series mixer rotor repair .

GK series; mixer; pressure loading device; hydraulic system; fault diagnosis; fault judgment and treatment

TQ330.43

1009-797X(2016)23-0045-04

B

10.13520/j.cnki.rpte.2016.23.009

王其營(yíng)，男，1989年畢業(yè)于青島化工學(xué)院（現(xiàn)青島科技大學(xué)）橡膠機(jī)械專業(yè)，高級(jí)工程師，現(xiàn)任山東地礦慧通輪胎有限公司常務(wù)副總經(jīng)理，兼任山東慧通輪胎有限公司、煙臺(tái)中策橡膠有限公司總經(jīng)理，已發(fā)表輪胎專業(yè)論文220余篇，并多次獲獎(jiǎng)。

2016-09-12