滌綸短絲卷曲機傳動系統改造

陳大軍 張江海

摘 要：論述了20萬噸聚酯短絲裝置卷曲機改造的必要性，提出了改造依據和改造方案，并進行了改造效果對比。

關鍵詞：卷曲機減速機卷曲輥

1、卷曲機的工作原理

德國NEUMAG公司生產的BALTIC520型的卷曲機，采用填塞箱式的工作原理，即將進行卷曲工藝加工的絲束，通過可以調整的斗型進料裝置喂入卷曲機，絲束被卷曲輥夾持，通過卷曲輥的轉動進入填塞箱，卷曲機上刀的壓力使絲束在填塞箱內產生一個阻力，阻力使絲束在填塞箱內相互擠壓，從而產生了卷曲效果，已達到工藝要求性能。卷曲輥的夾持力通過氣動傳動系統來實現，進、退刀以及刀的鎖緊緊通過液壓控制系統來實現，卷曲輥的轉動通過驅動電機來實現。

2、改造前的現狀

天津石化短絲裝置后加工工段卷曲機的驅動裝置為二級減速，一級減速通過P.I.V減速機（型號為：PB16-R11-V12-4-Z1）實現，減速比為5：1，輸入轉速為1452-145.3min-1，輸出轉速為363.3-36.63min-1，最大輸出扭矩6680NM，二級減速機通過NEUMAG傳動箱（NEUMAG訂貨號：06873840）來實現，減速比為1：1。現二級傳動裝置是為原460mm的卷曲輥配套的傳動裝置，后加工裝置產能提高之后，卷曲輥寬度改為520mm，輥外徑加大，由原來的240mm增加到300mm，而傳動系統未作相應調整，導致NEUMAG傳動箱出口的兩件萬向聯軸節的張開角度大大增加，張開角度增大，所帶來的后果是萬向聯軸節十字頭軸承所需要承受的扭矩增加，減小了使用壽命，同時卷曲機的二級傳動給檢修作業帶來了不便，已經不符合生產現狀。

3、改造原因分析

由于卷曲輥變化，NEUMAG傳動箱出口萬向聯軸節的張開角度的增加，以致造成NEUMAG傳動箱出口的萬向聯軸節與卷曲輥處于嚴重傾斜運轉狀態，長期高速運轉，使得萬向聯軸節嚴重失去了動平衡。這里我們設定張開角度為a，卷曲輥需要的驅動扭矩為M，那么萬向聯軸節所要承受的扭矩與導致傳動箱的輸出扭矩就有如下的關系：

設定傳動箱的輸出扭矩為M0，萬向聯軸節的傳動扭矩為M1，那么可以得出如下公式：

公式1：M1=M÷COS a 公式2：M0=M1÷COS a

即M0=M÷（COS a）2

因為 a肯定為銳角，所以，a越大，萬向聯軸節所承受的扭矩就越大，同時傳動箱的輸出扭矩就越大，它們的損壞率就提高，使用壽命就降低，并且容易造成卷曲運轉不穩定，使得卷曲輥軸承的使用壽命縮短。因此，張開角度a加大是造成卷曲機萬向聯軸節損壞頻率增高，卷曲機運轉不穩定的主要原因。

4、改造方案

通過上述分析計算，可以得出，萬向聯軸節的張開角度由2.26°增加到8.98°是造成卷曲機運轉不穩定的根源，只有減小張開角度a才能解決這個問題。

減小萬向聯軸節的張開角度有三種方法：

（1）增加萬向聯軸節的長度也就是增加傳動箱與卷曲輥的距離；

（2）減小卷曲輥的外徑；

（3）減小減速箱輸出軸的中心距。

第一種方案不是從根源解決問題，并且萬向聯軸節加長高速運轉時增加了自身的不穩定，同時萬向聯軸節加長，緊接著的傳動箱、減速機以及驅動電機都需要重新做基礎。第二種方案減小卷曲輥的外徑，也就意味著降低生產能力，不可采納。而第三種方案從根源解決了問題，因此被采用。

根據上文的分析，短絲車間提產之后，卷曲機卷曲輥外徑增大，導致傳動箱萬向聯軸節張開角度增大，是萬向聯軸節損壞頻率增高，卷曲機運轉不穩定的主要因素，但萬向聯軸節在運轉過程中應該存在一個張開角度，以保證卷曲輥運轉中存在一個向下的拉力，防止卷曲輥高速運轉產生向外的離心力，減小了卷曲輥對絲束的夾持力，導致絲束夾持不住，產生抱輥。同時，為了減少卷曲機在更換減速機或者傳動箱甚至電機操作的過程中膜片聯軸節找水平等工作的復雜程度，將目前的二級減速傳動在減速比以及傳動扭矩不變的前提下改為一級減速傳動。

5、方案實施

5.1傳動系統架臺改造

現狀是，傳動箱底座高102mm，傳動箱地面到下傳動軸的中心距為210mm，它們相加為312mm，也就是說，原來整個卷曲機傳動系統中心線（傳動箱下軸，減速機主軸以及電機主軸在一條線上）距離傳動系統架臺的高度為312mm，且根據上文提出的傳動箱兩個輸出軸中心距為220mm，傳動箱兩個輸出軸中心線距離架臺表面為：

220÷2+312=422mm

新型減速機輸出下軸中心線距離減速機底面481mm，根據上文提出的，新型減速機兩個輸出軸中心距為263mm，這樣我們可以計算，新型減速機輸出軸中心線距離架臺表面為：

263÷2+481=612.5mm

因此在卷曲機本身不變的情況下，需要把原來的傳動系統架臺下降：

612.5-422=190.5mm

5.2驅動電機墊高

新型減速機為1入2出，輸入軸中心線距離減速機底面為280mm，而上文提出驅動電機主軸中心線距離傳動系統架臺表面312mm，因此，為了使驅動電機主軸中心與新型減速機輸入軸中心在一條線上，需要在驅動電機底座增加一個增高臺，這個臺子的高度為：

312-280=32mm

這樣，通過以上兩個步驟，就能夠保證輸入聯軸器的水平，和輸出萬向聯軸節平衡。

6、改造效果

6.1傳動扭矩的變化

依然按照上文定義卷曲機的卷曲輥在正常運轉過程中需要的驅動扭矩M為6000Nm，那么，根據公式1和公式2，對改造前后萬向聯軸節以及傳動箱所承受的扭矩進行比較如下表：

從表1中可以看出，改造之后，萬向聯軸節以及傳動箱所承受的扭矩明顯減小。6.2卷曲機運行狀態的變化

沒改造之前減速機、傳動箱的振動在1.1-1.4mm/s之間，油溫44-49度之間，電流118-120A之間，改造之后，A、B線卷曲機運行檢測數據如下：

A線卷曲機振動：0.8mm/s2油溫：51度電流：101.6-103.0A

B線卷曲機振動：0.8mm/s2油溫：52度電流：96.6-98.2A

對改造前后進行比較，可以看出，振動以及驅動電機的電流均明顯減小，只有減速機潤滑油的油溫有略微提高，這個問題的主要原因是改造后的減速機潤滑油的基礎填充量為81L，而改造前的減速機潤滑油的基礎填充量為20L，減速機里的潤滑油越多油溫就越高。

7、結論

針對短絲裝置卷曲機的現狀，從減小萬向聯軸節張開角度入手，減少由于萬向聯軸節傳動的不平衡量，從而減少卷曲輥軸承、傳動箱輸出軸軸承甚至減速機以及電機的輸入輸出軸軸承的徑向振動，達到減小卷曲機運轉的不穩定因素，提高設備運轉率，減小設備維修費和備件損失費，節約成本。改造后，卷曲機運轉良好，達到預期改造目標，設備運轉率大幅提升。

（作者單位：中國石化股份天津分公司化工部短絲車間）