鋼絲圈纏繞生產線的升級優化

武博，劉晶，高燦

(杭州朝陽橡膠有限公司，浙江 杭州 310000)

在當今社會迅速發展的今天，汽車行業的迅速發展帶動了輪胎工業前所未有的迅猛發展。輪胎已成為道路交通工具中不可缺少的一部分，其工藝質量直接影響到交通安全，必須經過不斷創新來優化成為最先進的鋼絲圈設備。我公司采用江陰勤力生產的多工位制造機和單工位制造機，原料使用1.55、1.65和2.0的鍍銅鋼絲，通過一系列的操作程序從導開到機頭纏繞部分，再通過不同形狀的纏繞盤和控制系統，將成卷鋼絲纏繞成正、扁不同型號規格的鋼絲圈，使其成為輪胎部件中的一部分。本設備改造優化從設備的導開到機頭纏繞的順序進行優化，通過原設計和改造后的文字說明和圖紙進行設計對比闡述，進廠新設備存在以下問題：

（1）設備導開部分工裝筒固定不牢固，有脫離導開固定裝置的安全隱患。卸料困難，傳動軸承單邊固定，長時間摩擦力磨損快，存在剎車失靈隱患鋼絲散絲、纏繞排列不緊密，影響工藝效果、耽誤生產時間。

（2）預熱系統不起作用。由于我公司設備的纏繞速度最高可達180 r/min，預熱系統低于10 m/min時自動跳停，線速度超過110 m/min又自動啟動，來回啟動的過程中能源損耗大，對水質的要求又比較高，其環境因素和加熱感應圈無接觸預熱對鋼絲溫度起不到作用。

（3）覆膠擠出機需時刻關注上料問題，中間折斷或上料不足會引起露絲現象，造成鋼絲圈漏銅的工藝瑕疵，擠出機出來的多余膠料需專用的箱子接取，接滿后要消耗時間和人力處理，作為下一次使用的返回膠。

（4）儲存輪數量過多，磨損快造成維修成本高，散絲后生產人員重新繞絲時間長，還需兩人交替配合，工序復雜。

（5）由于編碼器位置在儲存輪架內側，聯動線遇到緊急制動時編碼器位置不合適，反應遲鈍，上下儲存裝置容易撞擊，造成備件損壞。內部空間小，維修困難，調試不便。

（6）緊急停車時，張力控制部分下牽引裝置由于慣性作用和行程短的原因，設備停下來后感應開關斷電不能馬上停止，導致下牽引與中牽引碰撞，使輪軸彎曲，分線盤損壞。

（7）成型鋼絲圈接取裝置上的撥叉塑料太硬，容易夾壞成型鋼絲圈。

針對以上現有的問題點，我們對纏繞鋼絲圈生產線進行了長時間和全方位的改造優化，以提高設備的使用效率和工藝質量。

1 鋼絲圈纏繞生產線的優化改造

1.1 鋼絲圈導開裝置的優化設計

原導開鎖緊裝置采用的是圓弧鎖緊的方法固定，先將傳動裝置固定在成卷鋼絲筒上，再將其固定在鎖緊裝置上，進而達到鋼絲的導開。其工序繁瑣，鎖緊備件裝置結構復雜，組成部件達10個之多，材料用到金屬和耐磨橡膠等材料，維修困難，易磨損，其結構對傳動裝置的固定不夠牢固，鎖緊裝置和傳動裝置用軸承傳動,軸承軸向是單邊固定，直接采用套管隔離，因套管無固定，鋼絲重量大，軸承和鎖緊裝置使用一月左右就會使其磨損晃動，如果繼續使用會導致工作時工裝筒傾斜或逃出，存在極大的安全隱患。鎖緊裝置的下半部分傾斜角度大，需雙側鎖緊裝置同時鎖緊，這種情況上料時必須用橋式起重機吊裝固定，下料時要用撬棍撬出來，費時費力。鎖緊裝置如圖1所示。

圖1 鎖緊裝置

現通過重新優化導開部分的傳動方式，由套筒改為抱箍鎖緊連接。重新設計鎖緊裝置，改變以上問題點，將原來的固定座內部結構有斜面型改為圓弧形凹槽固定座，使傳動裝置的軸承剛好在凹槽內。軸承軸向無串動，上蓋板由彈性鎖緊改為M8的內六角螺絲鎖緊固定，無需用力緊固，少許連接即可，備件使用時間由原來的1個月更換備件延長至半年以上。整個部件只有7個組成部分，整個組件的更換由原來的3顆M10的螺絲改為兩顆M12的螺絲和平面臺階固定，材料只需普通碳素結構鋼，其結構簡單、美觀大方。如圖2所示。

1.2 鋼絲圈纏繞機預熱裝置的優化

鋼絲圈預熱裝置采用的是高頻感應的迅速加熱方式，功率可達到4~36 kW的可調加熱裝置，加熱溫度可達到90 ℃，本部位對水質的要求也特別嚴格，冷卻水要采用軟化水或純凈水，加上車間的環境溫度影響，一旦設備短時間停機容易把鋼絲燒壞，需要重新裁切鋼絲并焊接，嚴重浪費原材料和生產時間。通過與工藝技術和能源管理技術的研究發現，為了不影響工藝質量，可以直接通過擠出機上的三組功率為6 kW的溫控單元將工藝溫度設置（螺桿溫度40 ℃，機身溫度45 ℃，機頭溫度為55 ℃的膠料遞增溫度）進行覆膠，優化關閉預熱裝置，這樣每臺設備每天就可以節約電耗約500 kW,每年每臺設備直接節約費用約18萬元，其工藝效果并未受到影響，大大減少了能源的浪費。

圖2 優化后的鎖緊裝置

1.3 擠出機的優化設計

擠出機由機架、螺桿、機身、機頭、減速箱、電機等組成，擠出機的功率為11 kW/8P的交流變頻電機帶動螺桿轉動，轉速為7.5~37.5 r/min，出膠量達100 ks/h ,這么大的出膠量不得不關注送料的情況。因膠料是由喂料座直接進入螺桿，膠料帶放置到機身下方，需要同時使用兩個托料箱（機頭處還要放置多余膠料接取箱），斷料感應器在喂料座口，一旦缺料報警器報警時再去喂料已經來不及，往往就會出現露絲，造成工藝瑕疵和鋼絲的浪費，擠出后的膠料冷卻后就只能當雜膠處理，對原材料也是一種浪費。

為了解決以上問題點，特別設計了擠出膠重復利用和生料帶感應器加長輸送裝置。整個裝置由檢測裝置、輥筒和輸送架構成。擠出后多余的膠料完全冷卻后，可以直接回收重復利用，檢測裝置裝到機頭部分，即使膠料斷開，上面還有一段約1 m左右的的帶有溫度的膠料仍在等待輸送到擠出機，喂料帶和多余料回收利用雙重使用保障了喂料不均的情況，重復利用的膠料的余溫又節約了電機功率，這樣不但節約了膠料而且還節約了一個膠料箱，生膠料和重復利用料雙作用使用裝置實物圖如圖3所示。

圖3 膠料雙作用使用裝置

1.4 纏繞機儲存部位的優化

1.4.1 儲存輪的優化

現有的儲存裝置每個工位分上、下兩組滑輪，上組滑輪有26個，下組滑輪25個，可最大儲存鋼絲120 m。鋼絲由上滑輪的第一個輸出輪槽對應下滑輪組的第一個輸入輪槽，再由下滑輪組的第一個輸出輪槽到上滑輪組的第二個輸入輪槽，如此重復纏繞，散絲后繞絲動作復雜，還需兩個員工配合上下繞絲，每次消耗1個多小時的生產時間。上儲存輪結構如圖4所示。

圖4 上儲存輪結果圖

通過對儲存盤結構的分析，將儲存輪減數安裝，原來的儲存盤部位每隔一個儲存盤更換為內徑Φ35、和儲存盤單個寬度相同的墊圈。上盤數目減為14個，下盤減少為13個，每個工位可減少24個儲存盤。現有的最大生產線速度對鋼絲沒有絲毫影響，而且由于儲存輪的簡化，重新繞絲間隙大，容易分辨，繞絲一半，只需一人30 min內就能解決，降低了維修更換備件的費用，優化后的結構如圖5所示。

1.4.2 編碼器位置的優化

原編碼器位置在冷卻鼓旁，空間小，照明不良給維修和調試造成困擾，停機時反映速度不夠靈敏，容易散絲。現將編碼器位置和安裝方式進行優化改進。通過現場觀察和距離測量，對牽引底軸進行加長安裝同步輪設計，原來的長度940 mm改造為975 mm的長度，加長部分設計在儲存架外側，通過計算線速度平均值，在軸端安裝ATP44MXL025-B-N12同步輪，用同步帶帶動編碼器感應，當下滑輪組上升和下降，由鏈條帶動下牽引底軸旋轉時，同步帶帶動編碼器轉動，由下滑輪組的直線位移轉變為編碼器的角位移，通過周期性的電信號轉化為計數脈沖，從而對滑輪組上升的位置進行控制。未安裝防護裝置的結構圖如圖6所示。

圖5 優化后的上儲存輪結構圖

圖6 未安裝防護裝置時的結構圖

1.5 低張力牽引的優化

原設備依靠光電開關不能完全解決低張力下牽引慣性沖頂造成設備損壞的問題，特在感應開關上方安裝防超越離合機構，如圖7所示。此裝置結構簡單，安裝方便，由兩顆螺絲固定在地面上，通過現場實測，頂端橫擋桿安裝在距低張力牽引基面25公分的高度位置（圖8），當下擺臂到頂后突然停機，會與防超越機構上擋桿直接碰撞，此時下低張力牽引輪機械剎車停止，無慣性上升距離以防止牽引輪撞壞和牽引軸彎曲變形。

1.6 接取裝置的優化

接取裝置的鋼絲圈夾緊裝置使用的是硬質塑料，當成型鋼絲圈被夾緊時容易使鋼絲圈上的覆膠脫落,鋼絲圈變形，夾取過松又達不到脫卸的功能，每次換規格很難把握夾取裝置松緊的位置，此問題嚴重影響工藝效果和操作難度。為解決以上問題，經過工藝性能分析將硬質塑料改裝為ASGC50-500氯丁橡膠海綿，其具有質輕、柔軟、有彈性和成本低的性能，無需硬質塑料做溝槽加工，買來通過截取尺寸可直接使用，用于此作業環境非常合適，有效的解決了鋼絲圈損壞和夾取位置不好調節的現象。如圖9所示。

圖7 防超越機構

圖8 頂端橫檔桿安裝示意圖

圖9 接取裝置優化圖

2 結論

此次對鋼絲圈纏繞機的整個聯動線進行了優化和改進，不但節省了備件成本，還提高了生產效率，節約了原材料。從目前的使用情況來看，設備、生產和工藝都有了很大提高，說明改造是成功的，此設備與同類設備相比，更適合我公司的發展需要。