橡膠產品包裝機的優化設計與應用

商 勇 劉 菲

（1.盛虹煉化（連云港）有限公司化工一部；2.中國石油蘭州石化分公司電儀事業部）

橡膠包裝機取袋組件、上袋組件和下膠組件的運行情況會直接影響橡膠產品包裝生產的平穩性。 包裝機一旦出現故障將導致包裝線停車，進而造成前系統減產運行，嚴重時會直接導致裝置前系統非計劃停車，造成不可估量的損失。

橡膠包裝機使用包裝袋將產品進行包裝輸送，第1 道工序的設備是包裝機取袋組件，電氣控制取袋組件完成吸袋和取袋任務；第2 道工序將成功吸取的包裝袋通過擺臂撐袋組件打開包裝袋口，完成上袋前的準備工作；第3 道工序，是通過電氣控制執行元件氣缸驅動擺臂組件完成上袋工序，延遲1 s 張口組件動作，將輸送到位的包裝袋撐開并定位，完成包裝機上袋動作中的所有環節；第4 道工序是將已輸送至包裝機頂部翻膠器上的膠塊進行垂直翻轉，讓膠塊垂直于水平面，完成下膠前的準備工作；第5 道工序是包裝機接收膠塊和包裝袋到位信號，打開翻膠器緩沖輥，進行下膠裝袋工作，隨后送至夾口整形、封口單元，完成包裝工作。

包裝機工作過程涉及機、電、儀3 個專業，維護工作量較大，技術維護要求高，而且電氣控制類問題較少， 主要是機械執行組件問題較為突出。

1 橡膠包裝機的故障分析

擺動板運行故障。 擺動板是連接大擺與氣缸的主要組件，通過銷軸將氣缸與大擺連接。 擺動板上的3 個配合孔磨損，導致連動件機械配合間隙過大，擺臂上的接近開關檢測擋環不能準確檢測大擺位置，造成大擺上袋不到位故障。

大擺氣缸動力不穩定。 原大擺氣缸動力不足，為滿足上袋需求，將氣缸氣量調至最大，致使氣缸長期滿負荷運行，氣缸壁機械受損，造成上袋不到位或上袋緩慢故障，且氣缸備件的消耗量較大。

擺臂運行阻力過量。 現用擺臂材料為普通碳鋼，強度較低，而且結構笨重，無形中給上袋組件增加了阻力，給執行氣缸帶來超負荷的負載工作量，造成氣缸易損壞，上袋緩慢故障。

取袋導向輪磨損卡阻。 包裝機取袋和吸袋過程都由氣缸帶動取袋架完成包裝袋的吸取工作，在此過程中，為保持定位準確，取袋架兩側裝有導向桿，導向桿運動過程中由導向輪控制調整取袋的位置，導向輪一旦磨損，與銷軸配合間隙就會過大，無法有效調校取袋架中位，造成吸袋錯位故障。

包裝袋位置檢測錯位。 包裝袋由人工放置于供袋盤上，其前、后位置沒有具體限位措施，人工放置造成袋子不對中，前、后位置不在吸袋盤中位，造成袋子被傾斜吸上取袋架，擺臂無法準確打開袋口，造成吸袋錯位故障。

翻膠器調整組件機械失效。 翻膠器調整組件的作用是依據膠塊厚度，人工調整翻膠器進膠高度，其組件由調整桿、支撐板和定位塊構成，調整桿磨損、 支撐板損壞及定位塊松動等問題都會導致翻膠器翻膠過程中產生較強的振動， 調整組件將失去功能，造成膠塊位置不正，出現卡膠故障。

2 橡膠包裝機本體結構改造優化

2.1 擺動板擴孔并加裝石墨銅套

原擺動板配合孔與銷軸直接接觸運動，擺動板本體磨損嚴重。

為了消除擺動板磨損， 增加機械配合精準度，將原配合孔φ18 mm、φ16 mm、φ14 mm 增擴為φ24 mm、φ22 mm、φ20 mm， 設計加裝φ24 mm×φ18 mm×10 mm、φ22 mm×φ16 mm×10 mm、φ20 mm×φ14 mm×15 mm 的石墨銅套，增加內部潤滑，抑制機械磨損，如圖1 所示。

圖1 擺動板擴孔

2.2 擺臂氣缸改型

原大擺氣缸的型號是MBB50-50 和MBB50-250，氣缸動力不足。

根據現場調研，優化氣缸選型，選用MBB63-50 型和MBB63-250 型氣缸（圖2），以增加執行動力，減少上袋不到位和上袋緩慢故障，降低氣缸材料消耗。

圖2 擺臂氣缸改型

2.3 優化擺臂結構

原擺臂結構設計上存在缺陷， 大擺自身較重，使用普通碳鋼加工制作，強度較低。

為降低擺臂重量，在保持配合尺寸不變的情況下，保證包裝袋不受損傷，將擺臂桿由75 mm×45 mm 降低為70 mm×40 mm， 同時優化撐袋兩臂，采用45 號鋼制作，并進行熱處理，以增加機械強度，如圖3 所示。

圖3 擺臂結構改造前、后對比

2.4 優化導向輪結構并加裝軸承

原取袋導向輪組件主要是尼龍導向輪與銷軸配合運動，運行中尼龍導向輪與銷軸配合面直接接觸運動，因磨損致使間隙過大，造成導向不準。

將原尼龍導向輪配合孔由φ14 mm 增擴至φ19 mm，銷軸配合面尺寸φ14 mm 改造為φ10 mm，并鑲嵌兩套6800-2RS 軸承，增加防磨措施， 降低尼龍導向輪磨損消耗和導向不準問題，如圖4 所示。

圖4 尼龍導向輪改造對比

2.5 優化供袋盤結構并加裝包裝袋限位板

供袋盤是存放包裝袋的部件，主要由人工放置袋子，放置過程中操作誤差較大，每次位置不同，造成取袋不準。

為降低人工放袋誤差，采用2 mm 厚的鐵板，設計制作180 mm×150 mm×2 mm 限位板，安裝于供袋盤前端（圖5），放置包裝袋時，袋口緊貼限位板就剛好滿足取袋要求。

圖5 供帶盤加裝限位板

2.6 優化翻膠器調整組件結構增加機械強度

原翻膠器組件機械強度低、抗磨性差，支撐板厚度僅8 mm。

現選用45 號鋼16 mm 厚的板材加工支撐板，對調整桿定位塊設計M8 mm 的頂絲孔，便于固定調整桿位置，防止頻繁晃動造成磨損，并整體對支撐板、定位塊、調整桿進行熱處理，增加組件的機械強度和抗磨強度，如圖6 所示。

圖6 翻膠器調整組件結構

3 結束語

本次優化改造已經在某橡膠生產線投用，設備包裝機每年消耗材料可直接節約50%左右，降低了設備故障率，抑制備件消耗，提高了橡膠包裝機的包裝效率。 改造優化是結合原來設備的運行狀況，找到攻破點，對存在的設備缺陷進行分析并優化改造，投用效果良好，具有一定的推廣意義。