鋼卷打捆機故障分析及處理措施

高亮亮， 劉利偉， 劉天浩， 王彥國

（首鋼股份公司遷鋼鋼鐵公司設(shè)備部， 河北　遷安　064400）

鋼卷打捆機故障分析及處理措施

高亮亮， 劉利偉， 劉天浩， 王彥國

（首鋼股份公司遷鋼鋼鐵公司設(shè)備部， 河北遷安064400）

針對冷軋成品包裝機組鋼卷打捆機的結(jié)構(gòu)、工作原理，介紹鋼卷打捆機典型故障，分析打捆機穿帶時序及現(xiàn)場故障，制定故障處理措施和解決方案。通過實施故障處理措施和解決方案，可避免在查找故障源上浪費時間，提高打捆機的設(shè)備穩(wěn)定性。

打捆機故障措施

冷軋成品包裝機組打捆機的作用是將包裝好的鋼卷進行周向及徑向打捆，其驅(qū)動形式為氣動馬達，控制為自動化程序控制。對打捆機在使用中出現(xiàn)的故障進行分析統(tǒng)計，歸納其主要故障有：穿帶不到位、過穿帶、捆帶卡帶、脫槽、打捆松等。根據(jù)穿帶動作時序及機械部件結(jié)構(gòu)特點，對故障原因做了系統(tǒng)分析，并制定出故障處理措施和解決方案，以便對故障進行及時處理。

1　捆帶機的結(jié)構(gòu)與工作原理

1.1機械結(jié)構(gòu)

周向打捆機由護圈壓緊裝置、全自動捆帶機頭、機頭升降機構(gòu)、機頭移動機構(gòu)、儲帶器、放帶裝置、機架等組成。

徑向打捆機由2個全自動打捆機頭、2套放帶裝置、2套儲帶器、機頭及所有捆帶導(dǎo)路旋轉(zhuǎn)裝置、穿孔導(dǎo)路、活動導(dǎo)路、機架、鋼卷升降裝置等組成。

打捆機機頭（見圖1）以壓縮空氣為動力實現(xiàn)自身的各項功能。它主要包括送帶、收帶馬達，張緊馬達、功能馬達，送帶、收帶馬達的電磁換向閥，送帶、收帶氣缸，捆帶張緊氣缸、封口部件等。

1.2捆帶傳送、張緊裝置工作原理

打捆機時序（見圖2），捆帶傳送包括送帶和收帶，主要依靠送帶馬達、壓下氣缸、送帶輪和導(dǎo)路完成。手動穿帶到送帶輪和計數(shù)輥之間后，壓下氣缸活塞桿伸出頂住送帶馬達，送帶馬達在壓下氣缸的作用下，隨著馬達自身的下壓使得送帶輪將捆帶壓緊。送帶馬達帶動芯軸轉(zhuǎn)動，送帶輪在馬達的帶動下實現(xiàn)捆帶的低速、中速和高速送帶。收帶時，壓縮空氣由馬達的另一個入氣口進氣，此時馬達實現(xiàn)反轉(zhuǎn)。馬達芯軸帶動軸頭的送帶輪進行捆帶收帶。

圖1　全自動打捆機頭示意圖

圖2　打捆機時序功能圖

收帶完成，張緊氣缸推動張緊馬達和張緊輪壓下（見下頁圖3）。張緊馬達帶動張緊輪旋轉(zhuǎn)，從而實現(xiàn)張緊輪對捆帶的張緊功能。在捆帶封口和剪切等工序完成后，張緊氣缸和張緊輪在回拉彈簧的作用下恢復(fù)到初始位置。

2　打捆機氣動控制原理

打捆機以壓縮空氣為動力實現(xiàn)各項功能。打捆機系統(tǒng)主氣源壓力為6 bar，設(shè)備自身各調(diào)壓閥壓力分別為DR1壓力6 bar、DR2壓力2～3 bar以及DR3壓力3～4 bar。打捆機打捆的整個過程主要靠3個氣動馬達實現(xiàn)各步驟的動作。

圖3　捆帶傳送、張緊裝置示意圖

由圖4可以看出，打捆機的送帶、收帶以及張緊主要由圖中虛線框內(nèi)的Y1、Y2以及DR2實現(xiàn)各種速度及張緊力量大小的調(diào)整。送帶過程中，DR2、Y1 和Y2組合分別為慢速、中速和快速送帶。通過調(diào)整DR2、DR3的壓力值以及Y1、Y2兩個閥的配合使用，可實現(xiàn)打捆機由低速到高速不同速度的變化調(diào)節(jié)。張緊過程中，為防止捆帶松動，通常情況下需要將張緊馬達的各條支路全部打開并盡量將各調(diào)壓閥的壓力值調(diào)大，從而實現(xiàn)打捆機張緊力的最大化。即：在張緊過程中將Y1、Y2打開，使用Y1、Y2以及DR2三條支路同時供氣。

圖4　打捆機氣動控制原理圖

回路中控制閥都是得電后推動閥芯，失電后依靠彈簧或氣動進行復(fù)位。“1”狀態(tài)為得電，“0”狀態(tài)為失電。得電狀態(tài)閥芯通氣，失電后閥芯復(fù)位，壓縮空氣不能通過[1]（見表1）。

表1　打捆機捆帶收送時序

3　故障分析及處理措施

3.1捆帶穿帶過度故障

捆帶穿帶回到機頭時不停止繼續(xù)穿帶，系統(tǒng)報警并提示錯誤或者捆帶搭接量過長。此現(xiàn)象原因為：接近開關(guān)位置不當(dāng)或者是故障，導(dǎo)致持續(xù)穿帶；馬達傳送速度過快造成搭接量過長；捆帶精確送帶時間過長。

具體解決辦法如下：首先要調(diào)節(jié)穿帶完成接近開關(guān)位置，觀察捆帶通過機頭內(nèi)導(dǎo)路時，接近開關(guān)能否得到信號；如果穿帶完成接近開關(guān)也可以正常得電，還可以通過調(diào)節(jié)減壓閥，減小氣動馬達的送帶速度，因為穿帶完成接近開關(guān)得到信號后會有150 ms的延遲，通過調(diào)節(jié)穿帶的速度進行控制捆帶重合的位置，防止過穿；經(jīng)穿帶完成接近開關(guān)信號延時時間減小，縮短精確送帶時間。

3.2捆帶卡帶、脫槽故障

在穿帶過程中，捆帶發(fā)生卡阻或者脫槽現(xiàn)象，無法完成正常穿帶任務(wù)，具體原因為[2]：打捆機外部導(dǎo)路和機頭內(nèi)部導(dǎo)路自身不在同一中心線或?qū)烽g銜接間隙過大，穿帶過程中捆帶與導(dǎo)路發(fā)生卡阻；導(dǎo)路側(cè)護板間銜接不好，側(cè)護板彈簧偏松，造成對捆帶的夾緊力不夠而造成捆帶卡帶或脫槽；捆帶彎曲度過大或者過小。

具體解決辦法如下：首先要檢查導(dǎo)槽是否在同一中心線上，并對打捆機的各導(dǎo)路銜接部位進行完善，使打捆機各處導(dǎo)路形成一個完整的閉環(huán)，保證捆帶在導(dǎo)路內(nèi)無卡阻，如下頁圖5所示；其次要調(diào)整好打捆機導(dǎo)路各處側(cè)擋板的位置和松緊情況，使捆帶在導(dǎo)路內(nèi)沿要求的路線進行穿帶，避免在側(cè)擋板及導(dǎo)路銜接部位發(fā)生飛帶和卡帶。

3.3捆帶穿帶不到位故障

捆帶穿帶不到位無法完成正常穿帶，或者捆帶搭接量過短易造成封口處斷帶。通過對現(xiàn)場故障進行分析，原因為：封口裝置不在0位導(dǎo)致捆帶無法到達封口裝置；傳送輪磨損或者臟污，造成傳送輪與捆帶之間發(fā)生打滑現(xiàn)象，使捆帶穿帶實際速度則小于設(shè)定速度，但系統(tǒng)設(shè)定穿帶時間沒變，這就造成實際穿帶長度減小，出現(xiàn)穿帶不到位故障；傳送馬達運轉(zhuǎn)太慢；送帶精確時間過短。

圖5　打捆機導(dǎo)路改善

具體解決辦法如下：重新調(diào)整封口裝置的0位。設(shè)定封口裝置的零位時應(yīng)保證傳動軸1的滑鍵2與軸承外殼的局部軸線相平行（見圖6）。轉(zhuǎn)換環(huán)4的接觸面占用接近開關(guān)6的B3位置。轉(zhuǎn)換環(huán)5的螺紋銷3也應(yīng)與局部軸線相平行；觀察帶輪花紋是否已經(jīng)磨損或帶輪表面有鐵屑等雜物。如表面有鐵屑需要對帶輪進行清理，帶輪磨損不嚴重時可以通過調(diào)高氣動馬達轉(zhuǎn)速來補償由于穿帶輪與捆帶之間打滑而產(chǎn)生的實際穿帶速度減小的現(xiàn)象，如磨損嚴重需要對帶輪進行更換[3]；根據(jù)送帶速度的快慢，適當(dāng)調(diào)整上頁圖4中壓力調(diào)節(jié)閥DR2和DR3；將穿帶完成的接近開關(guān)延時時間加長，增加其精確送帶時間。

圖6　封口裝置0位調(diào)整示意圖

3.4打捆松動故障

鋼卷在剛剛完成打捆時，各道捆帶都相對比較緊實。但是，當(dāng)經(jīng)過天車吊運后，徑向的捆帶有時會出現(xiàn)松動的現(xiàn)象。

3.4.1捆帶松動原因分析

1）成品鋼卷在包裝過程中使用防銹紙、塑料薄膜、內(nèi)外紙護角、鋼護圈和鐵皮。上述包裝材料中，堆積的塑料薄膜和內(nèi)外紙護角等占有一定的空間，且材料間存在間隙，捆帶打完后有時會出現(xiàn)返松現(xiàn)象。

2）打捆機的執(zhí)行機構(gòu)為氣動馬達，打捆機在最后張緊過程中使用的氣源壓力值一定，在現(xiàn)有設(shè)備結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，打捆機能夠收縮鋼卷內(nèi)部各種材料的力量已經(jīng)達到最大極限值。

3）鋼卷在用吊帶吊運過程中，吊帶與鋼卷間形成一個夾角，導(dǎo)致在使用吊裝帶吊運鋼卷時，鋼卷內(nèi)部包裝材料被壓得更緊，捆帶出現(xiàn)返松現(xiàn)象。

3.4.2相關(guān)解決措施

1）增大周向打捆機和徑向打捆機側(cè)壓板的夾緊力。這樣能使鋼卷在接受徑向打捆機打捆時盡可能將鋼卷內(nèi)部的多余空間進行壓縮。但是當(dāng)周向打捆的側(cè)壓板的壓力過大時，側(cè)壓板會影響周向打捆機兩側(cè)捆帶的張緊。

2）調(diào)節(jié)DR2和DR3的氣壓，充分保證在打捆機張緊的過程中各支路供氣的壓力和流量。將壓力調(diào)節(jié)閥DR2和DR3的氣壓由2 bar增大至4 bar左右，電磁換向閥Y2保持系統(tǒng)壓力6 bar。

3）從打捆機的邏輯控制入手，增大打捆機張緊時的壓力和流量。M2馬達為張緊馬達，由Y2、DR2兩條支路實現(xiàn)捆帶的張緊、調(diào)整后為Y1、Y2、DR2三路氣源一同供氣，實現(xiàn)設(shè)備壓力和流量的最大化（如上頁圖4所示）。

4）增大收帶速度和張緊時間，為打捆機張緊提供足夠的時間。由于打捆機使用的氣源壓力一定，在不影響效率的情況下盡量延長張緊時間。增大收帶速度，使捆帶張緊時間完全作用在張緊動作上。將張緊時間由原來的2 s調(diào)整為2.2 s。

5）更改張緊馬達的控制邏輯，由張緊時張緊馬達只動作一次改為張緊兩次。根據(jù)現(xiàn)場實際情況，打捆機頭橫移到打捆位置時，捆帶未完全貼近鋼卷，致使下一動作張緊時，馬達的張緊力未全部作用在捆帶張緊動作上。通過更改為兩次馬達張緊，第一次2.2 s，使捆帶緊貼鋼卷。當(dāng)張緊馬達松開后，鋼卷內(nèi)部的彈性使捆帶輕微變松，之后進行第二次張緊封口，此時的捆帶比第一次更緊，有效地控制了捆帶的松動。

4　結(jié)語

打捆機為機電一體化設(shè)備，牽涉到機械、電氣的部件很多，故障判斷起來也比較復(fù)雜，氣動系統(tǒng)是由電氣程序控制、機械零件執(zhí)行的系統(tǒng)，所需要考慮的方面更多，因此必須很清楚地了解各個順序和動作。通過對打捆機結(jié)構(gòu)、工作時序和打捆機故障系統(tǒng)化解析，對打捆機典型故障有一個深層次的了解，并制定全面的故障處理應(yīng)急預(yù)案，保證故障能夠快速、有效得到處理。

[1]袁承訓(xùn).液壓與氣動傳動[M].北京：機械工業(yè)出版社，2000.

[2]王立欣.本鋼1 880 mm機組打捆機故障分析及解決辦法[J].冶金叢刊，2011（3）：38-40.

[3]王曉.熱連軋廠鋼卷打捆機的保養(yǎng)維護[J].黑龍江冶金，2015，35（6）：52-55.

（編輯：王慧芳）

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試（實）驗研究

TG333

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1672-1152（2016）04-0118-03

10.16525/j.cnki.cn14-1167/tf.2016.04.41

2016-06-19

高亮亮（1982—），男，機械設(shè)備工程師，畢業(yè)于東北大學(xué)。