棒材打捆機常見故障分析及改進措施

夏宏基

(寶鋼特鋼韶關有限公司，廣東 韶關 512123)

0 前言

棒材經過前道工序后進行收集后，通過輥道輸送到打捆區，用棒材打捆機進行打捆包裝。打包機作為生產工序的關鍵設備之一，其運行的穩定性對車間的生產流程有著重要的影響，同時還關系到車間產品質量和工藝能源消耗，直接影響生產效率和成本。而打捆機作為頻繁工作的機電一體設備，其結構復雜、故障率高。本文針對寶鋼特鋼韶關有限公司使用的森德斯棒材打包機KNCA-8/800運行中出現的故障，進行描述和分析，提出相應處理方案。

1 打捆機的結構及工作過程

1.1 打捆機的結構及組成

KNCA-8/800型號打捆機主要由抱緊機構、喂絲裝置、導絲槽裝置、打捆裝置、升降機構、液壓系統等組成，如圖1所示。

圖1 打捆機主要組成

打捆機工作前，需要抱緊機構預抱緊棒材，將棒材夾緊，方便捆絲。喂絲裝置由液壓馬達驅動，通過安裝在輪上的兩片摩擦盤帶動鋼絲前進，在抱緊機構夾緊棒材后將鋼絲送出，兩摩擦盤成對安裝，根據鋼絲直徑特殊設計為V型導槽形狀，增加送絲驅動力。喂絲裝置主要由喂絲輪、壓輪、承載臂、導向器、限位開關等組成。

導絲槽單元由導絲槽裝置、移動導絲槽的液壓機構、蓋輪組等組成。不同直徑和狀態的棒材打捆方式不同，主要分為單絲和雙絲兩種。導絲槽裝置主要提供鋼絲前進的通道，通過中間隔板將兩個滑道分隔開，配合底部安裝轉的液壓機構，可以在必要時移動導絲槽，實現單絲打捆和雙絲打捆的控制。打捆時，提高打捆絲的張緊力可以保證捆后棒料在運送和調運過程中不會松散，消除安全隱患。打捆過程中，鋼絲依次通過導絲槽內部的蓋輪組和液壓機構驅動，向垂直于導絲槽所在平面方向翻轉，將鋼絲漲緊，提高打捆效果。

打捆時，如果打捆力過小，會產生后續運送過程散捆危險，若打捆力過大，將出現棒材表面有勒痕或鋼絲拉斷情況產生。打捆裝置主要由扭轉軸、帶有切刃的擰結頭、扭簧、夾緊缸、松開缸、助切液壓缸、夾絲臂、夾絲板、導向切刀等組成。其中，扭轉軸由液壓馬達驅動，可轉動90°擰結鋼絲，而后馬達反向復位，如圖2所示。

打捆機裝置的升降機構由機座底部的一個液壓缸驅動，打捆機裝置上升，使擰結頭軸線正好與圓形鋼捆的法線方向一致，表示打捆準備就緒，開始打捆；打捆機裝置下降，表示打捆動作完成，開始喂絲。

打捆機自帶液壓系統，包括液壓泵、液壓馬達，液壓缸、液壓閥、油箱、管式冷卻器、油位報警裝置等。各閥塊集成在油路閥塊上，結構緊湊，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 打捆機工作過程

成品棒材經過打捆輥道輸送至打捆機處，在接收到安裝在設備入口處的光柵傳遞來的有料信號之后，打捆機捆綁裝置下降，并通過導絲槽抽絲，同時夾緊線頭，扭轉軸帶動擰結頭旋轉，結成線結，最終形成對棒材的捆綁。然后打捆機捆綁裝置上升、扭轉裝置復位，完成一個工作循環，基本工作流程圖如圖3所示。

圖3 打捆機工作流程圖

根據來料狀態如直徑、長度等參數的不同，通過操作臺可以設定打捆方式，通過調整擰結頭下方的導絲槽實現單線打捆和雙線打捆兩種形式。導絲槽是一段活動導槽，通過橫移液壓缸活塞桿的伸出或者縮回就可以控制導絲槽所處的位置，從而調整打捆方式。

打捆機工作過程中所有動作均采用開關控制，通過PLC系統根據電氣信號控制各運動部件的實際位置。

2 打捆機故障原因分析

作為棒材精整線后部收集區域最重要的設備，打捆機長期使用的穩定性是決定精整線生產效率的關鍵因素。

(1)捆線松散。打捆機在打捆收線時，出現收第一道線時沒有拉緊現象，打出來的捆線很松散。打捆機活蓋的滾輪軸承在收線(漲緊)的時候，關閉時活蓋滾輪軸承與導線槽板之間出現間隙(活蓋在關閉時沒有關到位)，捆線卡在之間導致在收線時受很大的磨擦力，從而引影響第一道捆線的收緊。

(2)喂絲故障。打捆線從導線槽的上下兩部分之間處竄出來，無法進行正常喂線。經分析，打捆機上部為可動槽，下方為固定槽，上下兩部分導線槽動作過后沒有對齊，導致喂絲故障。

(3)捆線彎曲變形。打捆機重新插入新線后喂線輪無法將捆線喂進，此時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和第三個滾輪之間出現了彎曲變形。

(4)捆線晃動。浮動輪在每次打完捆后回不到最初的位置頂部，從而導致捆線在線架與打捆機之間捆線過長，打捆機在張緊收線時過長的捆線會晃動甚至會拉扯到其它設備。打捆時，打捆機會下降進行打捆動作時，會從線架處拉出一段捆線，如果此時打捆機檢測不到鋼棒，等到打捆機再上升回位時，已拉出的鋼絲會讓浮動輪下降一定的位置。

(5)不出絲。喂絲輪盤驅動力不夠，不出絲，主要是因為前期設計過程中驅動系統功率不足以克服送絲過程中的摩擦力。

3 改進措施

使用過程中，許多偶發性因素可以通過加強后期維保力度來解決，其余的一些結構性問題需要采用必要的改進措施才可以保證設備的穩定使用。針對本文故障，需要找出其原因并進行處理，提高設備的穩定性。

(1)增加漲緊輪。在壓帶輪第二個和第三個滾輪之間增加漲緊輪，通過調節張緊力的大小保證鋼絲傳遞穩定性。受現有結構限制，漲緊輪手動調整，調整后通過備緊螺母鎖死，保證使用過程中不松動，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。將導線槽可動槽部分的驅動裝置改為變頻控制，并在下部固定槽位置增加檢測開關，準確定位動作過后可動槽的位置，將此檢測開關信號代入控制系統，未接收到信號或異常信號情況下報警，待操作人員檢查確認并消除報警信號后重新進入操作模式。

(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閉時與導線槽板之間的間隙，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動輪的動能轉換為送絲的動能。設計過程中需要增加摩擦系數，才可以有效增加驅動力。送絲系統的受力分析如圖6所示。

圖6 送絲系統受力分析圖

依據力矩平衡原理，可知

(1)

(2)

整理得

(3)

式中，W為單個壓輥對鋼絲的壓力；F為碟簧壓力；α、β為圖示夾角，根據設備結構設計。根據圖6分析可知，對于已加工制造完畢的設備，提高壓輥對鋼絲壓力，只能通過更換碟簧的方式，后續通過使用疊加型碟簧，很好地解決問題。

(5)采用光柵檢測。臨時處理時將需要將打捆機設為手動，然后將捆線收一部分。手動將一定長度的捆線拉出來并與扭結頭成90°后，手動扭結將捆線扭結剪斷直到浮動輪到達最初位置(頂部)。但后續過程中發現此種情況出現較多，采用光柵檢測的形式確保輥道有棒料存在時才允許打捆機動作，取代以前的開關檢測。

4 結束語

通過本文常見故障的分析總結，改進后通過現場跟蹤，發現有效降低了故障出現的頻率，使用效果較好，極大提高棒材精整整線生產效率。