生產(chǎn)小規(guī)格切片對USG600-1切粒機的改造

孫維靖

(中國石化儀征化纖有限責(zé)任公司聚酯部，江蘇儀征 211900)

生產(chǎn)聚酯切片時，切片規(guī)格經(jīng)常會進行調(diào)整。長、寬、厚三個維度的幾何尺寸都有可能需要變化。寬度和厚度的改變可以通過改變鑄帶孔截面尺寸的大小來實現(xiàn)，而粒子長度的改變，對變頻控制的三電機驅(qū)動切粒機來說是很容易實現(xiàn)的，粒子長度可以做到無級調(diào)節(jié)，而對于單電機驅(qū)動的切粒機來說，粒子長度是不可以隨意調(diào)節(jié)的。德國AUTOMATIK公司配套的USG600-1立式切粒機只有一只電機驅(qū)動，想要生產(chǎn)短長度粒子(如長度從4 mm變?yōu)? mm)，就必須對切粒機的局部結(jié)構(gòu)進行改造。

1 鑄帶頭、導(dǎo)流板的改造

如果生產(chǎn)的小規(guī)格粒子在三個維度均有所減小，寬度及厚度的減小可通過對鑄帶頭、導(dǎo)流板的改造實現(xiàn)。經(jīng)過核算，可以將鑄帶孔的數(shù)量適當(dāng)增多，孔徑適當(dāng)減小。我們以生產(chǎn)切片規(guī)格從3 mm×3 mm×4 mm(寬×厚×長)改為2.5 mm×2.5 mm×3 mm為例進行闡述。將鑄帶孔由60孔改為75孔，孔徑由Φ7.6改為Φ5.5，相應(yīng)的導(dǎo)流板也改為75槽，即可實現(xiàn)粒子寬度和厚度的減小。

2 切割傳動系統(tǒng)改造

粒子長度的減小(由原來的4 mm減小為3 mm)，必須通過對切割變速系統(tǒng)的改造實現(xiàn)。

2.1 改造方案之一(改變引料輥與動刀的速比)

圖1為USG600-1切粒機齒輪箱的切割變速系統(tǒng)示意。

圖1 切粒機齒輪箱傳動關(guān)系簡圖

電機與動刀直聯(lián)，各齒輪的齒數(shù)在圖中均已標(biāo)出，模數(shù)m均為2.5。

其余幾個參數(shù)為：動刀齒數(shù)Zd=30(制造商原配動刀齒數(shù))。

后引料輥直徑D后=75 mm

設(shè)動刀轉(zhuǎn)速為N動；后引料輥轉(zhuǎn)速為N后

根據(jù)傳動關(guān)系

(1)

式中Z1為一級傳動主動齒齒數(shù)，Z2為一級傳動從動齒齒數(shù)。

后引料輥線速度(即牽引速度)為：

動刀轉(zhuǎn)一齒的時間為：

粒子長度:

(2)

將原切粒機的切割變速參數(shù)代入，復(fù)核現(xiàn)規(guī)格粒子長度：

由公式(2)看出，若動刀齒數(shù)保持不變，通過改變Z2/Z1的值，即齒輪1和齒輪2的減速比i，就可改變粒子的長度。公式(2)演變?yōu)椋?/p>

當(dāng)粒子長度為3 mm時

(3)

由于齒輪1和齒輪2嚙合的中心距

已經(jīng)固定不變，所以齒數(shù)之和

Z1+Z2=128

(4)

要保持不變。

聯(lián)解式(3)和(4)得

Z1=35.37;Z2=92.62

因此，選擇取整后的齒數(shù)

Z1c=35,Z2c=93時

與i值最接近。復(fù)核粒子的長度LC為

能夠滿足所要求的長度規(guī)格。

以上三式中，Z1C為一級傳動齒輪改變速比后主動齒輪齒數(shù)；ZC2為一級傳動齒輪改變速比后從動齒輪齒數(shù)；LC為一級傳動齒輪改變速比后切出粒子的長度。

目前對于粒子長度規(guī)格的偏差尚缺乏統(tǒng)一的質(zhì)量控制標(biāo)準(zhǔn)，一般認(rèn)為，長度出現(xiàn)±0.4 mm的偏差，均視為合格切片，主要控制指標(biāo)為百粒重。

2.2 改造方案之二(改變動刀的齒數(shù))

由公式(2)也可以看出，若保持齒輪1和齒輪2的速比不變，通過改變動刀的齒數(shù)Zd也可以改變粒子的長度。

當(dāng)粒子的長度為3 mm時，由公式(2)

取整數(shù)Zd=40齒。

復(fù)核粒子的長度：

符合要求。

2.3 兩種方案比較

由以上計算可以看出，要得到長度規(guī)格為3 mm的粒子，通過改變齒輪1和齒輪2的速比或?qū)拥洱X數(shù)增為40齒均能滿足要求。從改造投資來看，重新加工一對齒輪要比制作40齒的動刀來得經(jīng)濟(前者費用估計在2萬元以內(nèi)，后者費用估計在10萬元左右)，因此方案1可考慮為首選方案。

增加動刀齒數(shù)的方案，原切粒機制造廠家AUTOMATIC的動刀系列中就有25、30、40、50齒等幾種規(guī)格可供選用以生產(chǎn)不同規(guī)格的切片，應(yīng)該說是比較成熟的方案。

3 生產(chǎn)負(fù)荷與電機轉(zhuǎn)速的匹配

粒子的規(guī)格得到保證以后，切粒機如何滿足生產(chǎn)負(fù)荷的變化，只須調(diào)整切粒機電機的轉(zhuǎn)速，同時調(diào)整好切粒機與熔體供料泵的轉(zhuǎn)速比，就能保證切粒機生產(chǎn)能力與生產(chǎn)負(fù)荷的適配。

假如改造后生產(chǎn)負(fù)荷與改造前相當(dāng)，如為300 t/d 左右。鑄帶頭雖然由60孔增至75孔，但總的流通面積仍然減小了。

通過對鑄帶板孔徑的計算，原先鑄帶孔總面積為：

S1= 60πr2=60π(7.6/2)2=2 721.87 mm2

改造后鑄帶孔總面積為：

S2=75πR2=75π(5.5/2)2=1 781.87 mm2

由于總的熔體流通面積減小了，因此，為保證同樣的生產(chǎn)負(fù)荷，鑄帶速度必須提高，相應(yīng)的牽引速度也要提高，提高的倍率為：

S1/S2=2 721.87/1 781.87=1.527 5

假定采用方案2，變速系統(tǒng)不變，則相應(yīng)的電機轉(zhuǎn)速也要增加1.527 5倍。改造之前在300 t/d負(fù)荷下，切粒機的平均轉(zhuǎn)速在850 r/min左右，改造后電機的平均轉(zhuǎn)速將達(dá)到

850×1.527 5=1 298 r/min

如果采用方案1，變速系統(tǒng)有所改變，此時的動刀轉(zhuǎn)速為

此時電機轉(zhuǎn)速較之變速系統(tǒng)不變時的電機轉(zhuǎn)速增加的倍率為(不考慮總流通面積減小造成的電機轉(zhuǎn)速提高)：

若考慮系數(shù)1.527 5,正常負(fù)荷下，切粒機轉(zhuǎn)速將達(dá)到850×1.344×1.527 5=1 745 r/min。

在目前情況下，當(dāng)一臺切粒機故障檢修或更換切割室時，另一臺切粒機并沒有承擔(dān)100%的負(fù)荷，而只是承擔(dān)了約85%的負(fù)荷，原因是從熔體出料泵至切粒機管段阻力增加，一旦熔體出料泵單臺運行，出口壓力會高報造成該泵聯(lián)鎖自停。因此，當(dāng)單臺切粒機運行時，電機轉(zhuǎn)速在1 450 r/min左右。

改造以后，當(dāng)切粒機需單臺運行時，方案2的電機轉(zhuǎn)速可控制在2×1298×85%=2 206 r/min;方案1電機轉(zhuǎn)速可控制在2×1745×85%=2 966 r/min。

4 改造后的效果

某生產(chǎn)線轉(zhuǎn)產(chǎn)瓶級基礎(chǔ)切片，切片的規(guī)格是2.5 mm×2.5 mm×3 mm，前期采用的方案1，重新設(shè)計并加工了一對膠木齒輪(齒數(shù)分別是Z1=35，Z2=93)，替代了原配齒輪副，動刀齒數(shù)為30齒，生產(chǎn)了長度為3 mm規(guī)格的粒子，粒子外觀質(zhì)量符合要求。后期購置了40齒動刀，采用原減速傳動關(guān)系，繼續(xù)生產(chǎn)瓶級基礎(chǔ)切片，切片規(guī)格同樣滿足質(zhì)量要求。某生產(chǎn)線轉(zhuǎn)產(chǎn)工業(yè)絲切片，規(guī)格是3 mm×2.5 mm×3 mm，采用的是方案2，取得了滿意的效果。