拋丸機(jī)故障及改進(jìn)分析

張聰

（太鋼不銹鋼股份有限公司臨汾分公司，山西 臨汾 041000）

某鋼廠中厚板不銹鋼熱處理線配備了貫通式拋丸機(jī)，其位置一般都是位于熱處理爐后。它利用高速旋轉(zhuǎn)的葉輪旋轉(zhuǎn)帶動(dòng)彈丸，使彈丸撞擊鋼板表面達(dá)到清潔鋼板表面的目的。拋丸機(jī)的不穩(wěn)定性是一個(gè)嚴(yán)重影響生產(chǎn)效率的問(wèn)題，設(shè)備的頻繁故障使得成品的質(zhì)量難以保證，增加了返工率以及廢品率，成為鋼板熱處理生產(chǎn)過(guò)程中的瓶頸。

1 設(shè)備結(jié)構(gòu)、參數(shù)及技術(shù)特點(diǎn)

拋丸機(jī)由機(jī)械設(shè)備系統(tǒng)和電氣控制系統(tǒng)組成。核心部件由噴丸機(jī)組成，承擔(dān)著最主要的噴丸工作，包括拋丸裝置、清掃尾吹裝置、物料傳輸線體等。

拋丸器是拋丸機(jī)的核心部件。為了避免拋丸過(guò)程中拋丸料的互相干擾造成噴丸效率低下，多臺(tái)套拋丸電機(jī)交錯(cuò)排列，這樣在避免互相干擾的同時(shí)也提高了噴丸效率。具有有效拋丸面積大等特點(diǎn)，是一種十分有效的表面處理設(shè)備。鋼材拋丸速度在2～7m/min范圍內(nèi)可調(diào)，通過(guò)改變速度可以有效控制噴丸的質(zhì)量。

2 拋丸器損壞原因分析及采取的措施

2.1 軸承故障分析

在生產(chǎn)過(guò)程中，拋丸器軸承的主要故障有安裝過(guò)程中造成的損壞、潤(rùn)滑系統(tǒng)功能不足造成的故障、設(shè)備超過(guò)疲勞耐久值造成的磨損、設(shè)備受到外力沖擊超過(guò)規(guī)定的范圍值造成的損壞等。

相應(yīng)措施：嚴(yán)密依據(jù)規(guī)范來(lái)開(kāi)展安置操作，并按照標(biāo)準(zhǔn)填入適量的潤(rùn)滑油，確保設(shè)備得到正確的潤(rùn)滑。原裝拋頭電機(jī)軸承應(yīng)該采用特殊的注油方式，具體方法需要參考廠家提供的使用手冊(cè)。8個(gè)頭加滿潤(rùn)滑油需要3h，時(shí)間效率十分低下?，F(xiàn)在拋頭的每個(gè)軸承部分都被改造、安裝了加油專用的軟管，通過(guò)軟管來(lái)實(shí)現(xiàn)加油工作，這樣可以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化加油，在確保加油的頻率符合設(shè)計(jì)要求的同時(shí)，還能在一定的程度上提升加油的速度。通常加滿潤(rùn)滑油僅需10min，安全高效。使用創(chuàng)新的磺基聚合物潤(rùn)滑脂1615EN，可以有效改善設(shè)備軸承的工作狀態(tài)，延長(zhǎng)使用壽命。拋頭本體增設(shè)通氣孔，自動(dòng)潤(rùn)滑。定期檢查和修理葉輪、葉片、護(hù)板，以解除外部所引發(fā)的機(jī)械設(shè)施共振問(wèn)題，有效保證設(shè)備的正常運(yùn)行。

2.2 葉片損壞分析

刀片是拋丸機(jī)中最脆弱的部分，因?yàn)槠浔旧淼慕Y(jié)構(gòu)強(qiáng)度較差，這是由于其特殊的造型決定的，同時(shí)刀片又會(huì)受到彈丸的沖擊，增加了刀片的易損概率。

葉片的不均勻磨損使得高速旋轉(zhuǎn)的葉輪發(fā)生不對(duì)稱的偏磨現(xiàn)象，使得葉輪的振動(dòng)加大，嚴(yán)重時(shí)會(huì)損傷葉輪，造成葉輪提前報(bào)廢。發(fā)現(xiàn)刀片有磨損情況應(yīng)及時(shí)更換。另外，葉片的鑄造缺陷如孔洞、沙眼等也會(huì)導(dǎo)致不同葉片的重量不同，加快整個(gè)葉輪的磨損速度，造成葉輪快速磨損、快速報(bào)廢，因?yàn)槿~片在運(yùn)動(dòng)時(shí)會(huì)使得彈丸彈跳，彈起的彈丸又會(huì)造成葉片沖刷，加劇磨損，這是十分嚴(yán)重的問(wèn)題，如果不能及時(shí)解決，磨損的速度會(huì)越來(lái)越快，最終導(dǎo)致設(shè)備發(fā)生嚴(yán)重故障，進(jìn)而導(dǎo)致停機(jī)，減少設(shè)備的正?？捎脮r(shí)間。

2.3 定向套損壞分析

定向套是用來(lái)改變彈丸的射出方向的裝置，因?yàn)槠涮厥獾挠猛荆渤蔀榱艘讚p件之一，應(yīng)經(jīng)常注意檢查定向套的健康狀況。當(dāng)定向套磨損約10mm時(shí)，應(yīng)更換。定向套筒座與葉輪中心線的偏離角也是一個(gè)十分重要的參數(shù)，因?yàn)檫@關(guān)系到整個(gè)噴丸機(jī)的執(zhí)行效率，這個(gè)角度需要精心進(jìn)行實(shí)驗(yàn)得出，并且在工作中保持不變，需要經(jīng)常對(duì)設(shè)備進(jìn)行檢查以確保角度的實(shí)際值與設(shè)定值一致。

2.3.1 葉輪損壞及更換

葉輪是一個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)構(gòu)，其對(duì)于噴丸機(jī)來(lái)說(shuō)至關(guān)重要。為保證運(yùn)行的穩(wěn)定性，嚴(yán)格按照說(shuō)明書(shū)來(lái)對(duì)葉輪進(jìn)行檢查是必不可少的，主要通過(guò)檢查葉輪盤的圓度和偏心度來(lái)判斷葉輪的健康狀況。大振動(dòng)會(huì)損壞拋丸器箱體和襯板。另外，葉輪與聯(lián)軸器盤的結(jié)合面凹凸不平，容易引起較大的振動(dòng)。

2.3.2 拋丸機(jī)密封材料

拋丸機(jī)的頂護(hù)板與側(cè)護(hù)板通常需要預(yù)留空隙，這樣可以防止共振破壞噴丸機(jī)。拋丸機(jī)外殼通常都會(huì)采用橡膠材料密封來(lái)保證噴丸機(jī)的整體密封性，這樣可以有效的阻止噴丸流出到系統(tǒng)之外，造成不必要的困擾。在設(shè)備的使用過(guò)程中，一些彈丸會(huì)撞擊橡膠。墊片經(jīng)常導(dǎo)致墊片穿透并溢出大量彈丸，必須及時(shí)更換墊片。

現(xiàn)在使用聚氨酯板代替橡膠板作為密封墊圈。聚氨酯板具有較高的彈性以及優(yōu)良的耐磨性、較強(qiáng)的抗疲勞性和抗振性，使用效果好。

2.3.3 端護(hù)板和側(cè)護(hù)板的檢查和更換

端護(hù)板和側(cè)護(hù)板固定在拋丸箱內(nèi)部，起到保護(hù)拋丸箱的作用。端蓋由4個(gè)梯形螺栓連接。這4個(gè)螺栓對(duì)于拋丸機(jī)的安全生產(chǎn)來(lái)說(shuō)也十分關(guān)鍵，如果出現(xiàn)問(wèn)題應(yīng)該及時(shí)更換，否則設(shè)備有開(kāi)裂的風(fēng)險(xiǎn)。端蓋因磨損出現(xiàn)裂紋或明顯凹槽應(yīng)及時(shí)更換。

2.4 除塵系統(tǒng)存在的問(wèn)題及采取的措施

運(yùn)行過(guò)程中常見(jiàn)的故障有拋丸室粉塵逸出，對(duì)此應(yīng)采取以下措施改進(jìn)。

（1）將排風(fēng)風(fēng)扇地腳螺栓改為放松螺栓并增加阻尼措施。

（2）將除塵器反吹頻率加大，增加清灰次數(shù)。

（3）將清灰周期縮短至每班一清，并增設(shè)振蕩器。

（4）除塵器脈沖反吹系統(tǒng)控制回路因現(xiàn)場(chǎng)金屬粉塵環(huán)境導(dǎo)致短路、虛接，通過(guò)對(duì)線纜進(jìn)行清灰并做防護(hù)處理，接線端子進(jìn)行密封等措施實(shí)現(xiàn)零故障。氣動(dòng)控制部分因壓空雜質(zhì)導(dǎo)致動(dòng)作卡阻、失靈可通過(guò)增設(shè)氣動(dòng)三聯(lián)件、增加壓縮空氣罐排污措施實(shí)現(xiàn)壓空清潔利用，降低故障率。

2.5 懸掛軸承相關(guān)問(wèn)題及改進(jìn)

2.5.1 懸掛軸承存在的問(wèn)題

拋丸循環(huán)系統(tǒng)負(fù)責(zé)整個(gè)拋丸機(jī)的物料循環(huán)工作，將噴出的料丸進(jìn)行收集與運(yùn)輸，最終再次噴出，在拋丸機(jī)工作時(shí)為每個(gè)噴口提供持續(xù)穩(wěn)定的料丸。如果某個(gè)環(huán)節(jié)出現(xiàn)故障，輕則影響設(shè)備的稼動(dòng)率，導(dǎo)致產(chǎn)線生產(chǎn)效率不足，重則造成停機(jī)的故障。懸掛軸承是拋丸循環(huán)系統(tǒng)核心裝置螺旋裝置的核心部件，是直接影響到產(chǎn)線效率的關(guān)鍵設(shè)備。隨著生產(chǎn)線的正常運(yùn)行，在日常的巡檢過(guò)程中發(fā)生了一些現(xiàn)象，由于懸浮軸承結(jié)構(gòu)的問(wèn)題，懸浮軸承在正常的噴丸使用期間經(jīng)常發(fā)生損壞（滾動(dòng)體和保持架損壞），這給設(shè)備維護(hù)工作帶來(lái)了較大的負(fù)擔(dān)，同時(shí)也造成易損件等成本的上升，嚴(yán)重制約了拋丸機(jī)乃至整條熱處理線的正常生產(chǎn)。

懸浮軸承出現(xiàn)故障后，處理起來(lái)比較困難，主要體現(xiàn)在以下幾點(diǎn)：

（1）由于懸浮軸承的安裝位置不同，不同的軸承拆裝所需的工序也不相同，增加了維修人員維修的難度以及時(shí)間。

（2）由于設(shè)計(jì)時(shí)未能全面考慮維修時(shí)的人體工程學(xué)。更換軸承時(shí)，空間有限，需要人保持一定的姿勢(shì)進(jìn)行維修，或者是維修時(shí)需要拆掉的零部件過(guò)多，費(fèi)時(shí)費(fèi)力。

2.5.2 懸掛軸承的改進(jìn)措施

軸承損壞主要原因：整個(gè)螺桿軸由多個(gè)分段組成，而不是一體的。各段之間的同軸度較低，無(wú)法實(shí)現(xiàn)較好的同軸度。旋轉(zhuǎn)時(shí)，各節(jié)之間互相影響，造成磨損過(guò)大。在絲杠裝置的外殼上，軸承所承受的載荷過(guò)大，軸承在壓倒性的載荷下運(yùn)行，使得軸承滾動(dòng)體和保持架的磨損速度過(guò)快。

為此，經(jīng)過(guò)現(xiàn)場(chǎng)空間確認(rèn)，對(duì)懸掛軸承進(jìn)行了改進(jìn)：對(duì)于安裝位置與方式進(jìn)行了重新的設(shè)計(jì)，改變了原懸浮軸承的安裝方式。將原本的軸承在一根吊桿下的安裝方式改為雙吊桿結(jié)構(gòu)，將載荷由原本的一根分散到兩根吊桿上，提高了軸承的使用壽命。主要承受螺旋軸運(yùn)行與過(guò)去相比，在平穩(wěn)性上有很大的提升。

改進(jìn)后的懸浮軸承，使得懸浮軸承的使用壽命大大提高，有效的緩解了設(shè)備維修人員對(duì)于懸浮軸承頻繁維修的問(wèn)題，并且也大幅減少了設(shè)備易損件的采購(gòu)費(fèi)用，有效提高了拋丸機(jī)設(shè)備稼動(dòng)率，并保證鋼板熱處理線的平穩(wěn)運(yùn)行，為整個(gè)產(chǎn)線的稼動(dòng)率提高做出了貢獻(xiàn)。

2.6 清掃尾吹裝置存在的問(wèn)題及改進(jìn)措施

2.6.1 清掃尾吹裝置存在的問(wèn)題

由于刷輥刷毛安裝設(shè)備自身的問(wèn)題，在生產(chǎn)不同寬度的產(chǎn)品時(shí)，經(jīng)常出現(xiàn)刷毛刷動(dòng)不夠均勻的情況，更有甚者會(huì)出現(xiàn)刷毛掉落的問(wèn)題。鋼板上表面常有丸粒和粉塵殘留，嚴(yán)重影響產(chǎn)品的品質(zhì)，導(dǎo)致QC環(huán)節(jié)出現(xiàn)大量不合格件需要返工或者二次清潔，對(duì)于熱處理線的正常生產(chǎn)效率造成了影響。

2.6.2 清掃尾吹裝置及清掃室問(wèn)題分析

通過(guò)對(duì)問(wèn)題原因分析，對(duì)清掃吹尾裝置及清掃室做了如下改進(jìn)。

刷輥刷毛的改進(jìn)：刷毛組件由毛刷架子和毛刷組成，其中毛刷架子一般設(shè)計(jì)為金屬材質(zhì)，而金屬材質(zhì)的剛性較足，但是柔韌性較差。使用時(shí)間越長(zhǎng)，刷毛與金屬材質(zhì)的刷毛架子間隙就會(huì)越大，造成刷毛脫落等問(wèn)題的發(fā)生。鋼板在加工過(guò)程中，會(huì)承受很大的外力，使間隙產(chǎn)生越來(lái)越大，導(dǎo)致刷毛組脫落，而脫落的刷毛組又進(jìn)一步的加大了縫隙。經(jīng)過(guò)分析，對(duì)刷毛部件的結(jié)構(gòu)進(jìn)行了改進(jìn)。通過(guò)使用一體式的刷毛組合可以減少刷毛脫落的發(fā)生。采用尼龍刷毛座，刷毛用特制膠水固定，使刷毛與刷毛座融為一體。刷毛座采用分體式安裝方式，這樣可以加快刷毛的更換速度，但是缺點(diǎn)是刷毛的耗材成本有一定的提升。實(shí)踐證明，刷毛使用壽命在一年以上，大大提高了拋丸機(jī)的設(shè)備稼動(dòng)率，稼動(dòng)率的提升可以抵消耗材成本上升帶來(lái)的綜合生產(chǎn)成本提升，減少了故障時(shí)間的同時(shí)增加了產(chǎn)線的單位時(shí)間產(chǎn)出。

針對(duì)上述問(wèn)題及后果，在拋丸箱尾部增加了獨(dú)立的壓縮空氣吹尾裝置。裝置的吹掃介質(zhì)為壓縮空氣。通過(guò)將吹尾裝置主管與車間氣源進(jìn)行分離。在管道上增加1個(gè)電磁閥，通過(guò)電磁閥來(lái)實(shí)現(xiàn)管道的連通與閉合。根據(jù)PLC中鋼板位置跟蹤信號(hào)，自動(dòng)開(kāi)啟和關(guān)閉截止閥，保證有產(chǎn)品需要吹掃時(shí)開(kāi)啟吹氣結(jié)構(gòu)，沒(méi)有產(chǎn)品需要吹掃的時(shí)候則關(guān)閉吹掃裝置。為保證尾吹效果，節(jié)約能耗，尾吹管采用變徑管道，有效提升了壓縮空氣的利用率。

清理吹尾裝置在實(shí)現(xiàn)有針對(duì)性的科學(xué)調(diào)控之后，鋼板表面整體品質(zhì)會(huì)大幅度提升，設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)率提高，設(shè)備養(yǎng)護(hù)成本也會(huì)全面得到控制，這無(wú)疑也在很大程度上提升了相關(guān)企業(yè)日常運(yùn)作的競(jìng)爭(zhēng)力。

2.7 分離器系統(tǒng)存在的問(wèn)題及采取的措施

如果分離器的風(fēng)量與設(shè)定值之間產(chǎn)生一定的差異，則會(huì)不利于生產(chǎn)。當(dāng)風(fēng)量過(guò)大時(shí)，很容易使分離機(jī)的分離效果變差，無(wú)法有效的篩選不同大小的顆粒物，造成大小尺寸不同的顆粒物都被吹出。當(dāng)風(fēng)量不足時(shí)，又會(huì)使得應(yīng)當(dāng)被分離的粉塵無(wú)法被正常分離出去，使得機(jī)器的使用效果發(fā)生下降。當(dāng)風(fēng)量過(guò)大或者過(guò)小時(shí)，應(yīng)通過(guò)調(diào)節(jié)手段來(lái)使得風(fēng)量回歸到正常的區(qū)間，只有一個(gè)正常的風(fēng)量才會(huì)使得噴丸機(jī)持續(xù)高效的運(yùn)轉(zhuǎn)，提高整體設(shè)備的使用壽命。

2.8 拋丸機(jī)進(jìn)出口存在的問(wèn)題及采取的措施

根據(jù)生產(chǎn)的實(shí)際需要，當(dāng)漂板通過(guò)拋丸機(jī)時(shí)，膠簾會(huì)與它發(fā)生一定程度的碰撞，影響生產(chǎn)?，F(xiàn)在在拋丸機(jī)的入口處之前設(shè)計(jì)了限高裝置，當(dāng)漂流板碰到限高裝置時(shí)滾道停止，鋼板不能進(jìn)入室內(nèi)。

鋼板通過(guò)規(guī)范化的拋丸除銹操作之后，表層仍然存留有雜質(zhì)。如今其設(shè)備出口區(qū)域都特別加設(shè)了高壓吹氣系統(tǒng)，伴隨著鋼板厚度的調(diào)控，可第一時(shí)間將表層的雜質(zhì)進(jìn)行有效清除，以達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)的要求。

3 結(jié)語(yǔ)

拋丸機(jī)是鋼板熱處理線的核心設(shè)備。其特點(diǎn)使其具有部件使用周期長(zhǎng)、制造效率優(yōu)異等優(yōu)點(diǎn)，是一種常見(jiàn)的表面處理設(shè)備。現(xiàn)階段，針對(duì)拋丸機(jī)應(yīng)用中因懸掛軸承導(dǎo)致的部分設(shè)備出現(xiàn)生產(chǎn)故障等具體問(wèn)題展開(kāi)相關(guān)原因探究，同時(shí)提出了有針對(duì)性的改善舉措，提高了設(shè)備的稼動(dòng)率，減少故障時(shí)間，減少了耗材采購(gòu)成本與維修班組的工作量，取得了良好的經(jīng)濟(jì)效益。