GK系列密煉機常見機械故障的判斷與處理

王其營

(山東地礦慧通特種輪胎有限公司，山東 萊蕪 271114)

GK系列密煉機常見機械故障的判斷與處理

王其營

(山東地礦慧通特種輪胎有限公司，山東 萊蕪 271114)

分析了GK270密煉機壓料裝置及液壓系統等常見機械故障的原因，并制定了相應的修復和實施方案，對其他系列密煉機轉子的修復具有一定的參考價值。

GK系列密煉機;壓料裝置;液壓系統；故障判斷處理

除電氣故障外，密煉機的壓料裝置和液壓系統等機械故障是影響設備運轉的主要原因。本文對GK270密煉機壓料裝置及液壓系統常見故障進行分析，并制定相應的處理方法，對GK系列其他型號的密煉機也有一定的參考作用。

1 壓料裝置故障分析及處理

密煉機壓料裝置由上頂栓、活塞桿、活塞、氣缸及密封裝置等組成，主要故障有：上頂栓氣缸工作時抖動，氣缸串風，活塞桿彎曲變形，壓料裝置磨損，護管損壞等。

1.1 氣缸工作時抖動

1.1.1 原因分析

上頂栓氣缸工作時抖動，產生的原因是由于氣缸上端緊固活塞桿與活塞的大螺帽松動引起。螺帽剛出現松動時，活塞桿與活塞之間的間隙不大，不會出現明顯的抖動；但是松動間隙到一定程度后，抖動幅度會加大；如果出現螺帽脫落，則有可能將風缸內壁損壞，造成損失擴大。

1.1.2 排除方法

排除方法是將氣缸上端蓋打開，重新緊固大螺帽。若大螺帽及活塞桿的螺紋因松動而有所損壞，應根據活塞桿上部磨損的螺紋重配螺帽。在緊固或更換大螺帽時，應保持螺帽上部斜面的光潔度和角度尺寸。因為斜面與缸筒上端蓋斜面相配合，在活塞上行過程中，可以實現接觸縫隙“逐漸減少”，起到一定的緩沖作用，防止活塞與氣缸撞擊。如果在氣缸頂部加裝一套緩沖裝置，則可以減少活塞在上行時對氣缸端蓋的沖擊，并能減輕震動。

1.2 氣缸串風

密煉機在煉膠時，對上頂栓的壓力要求較嚴格，特別是對子午胎膠料，更是如此。上頂栓氣缸串風，會直接影響上頂栓的工作壓力。其表現特征是上行時，速度減緩；下行時，氣缸下進氣口有壓縮空氣排出，對膠料產生的壓力明顯減小。

1.2.1 原因分析

氣缸串風可能由下列原因引起：一是活塞密封圈出現破損，影響正常使用；二是缸體出現磨損或劃痕，從間隙或劃痕處串風；三是活塞桿與活塞的緊固螺帽松動，從活塞桿與活塞的配合間隙處串風。

導致活塞密封圈破損的原因有三方面：一是密封圈使用時間長而出現正常的老化、磨損，使密封圈失去密封功能；二是密封圈裝配不合理，以及在裝配或使用過程中受到損傷而使密封圈漏風；三是密封圈設計不合理或質量存在缺陷。

缸體出現磨損或劃痕的原因可能是因為風管在安裝時，管內的焊渣、鐵屑等雜質未清理；也可能是所用的壓縮空氣內含有雜質；還有可能是密封圈的緊固螺栓脫落，將缸體劃出較深的痕跡。

1.2.2 排除方法

針對密封圈破損的原因進行逐個排除：如果密封圈是正常的老化、磨損，可以隨時根據串風情況進行更換，但要停機2～3 h；也可以根據密封圈的使用時間提前有計劃地更換，則基本不會影響生產作業計劃。如果是密封圈裝配不合理及在裝配、使用過程中受到損傷，則應在裝配時小心在意，避免密封圈的唇邊受損或翻轉，否則裝配后，很快就會磨壞。如果是密封圈設計不合理，則應重新設計密封圈，使其骨架可靠、唇邊厚實，密封效果良好；如果密封圈的質量不合格，除要求設計合理外，膠料質量要滿足使用要求，硫化工藝條件符合工藝標準。

如果缸體出現磨損或劃痕，首先是分析造成磨損或劃痕的原因，避免磨損或劃痕繼續擴大。其次是根據磨損或劃痕的嚴重程度，采取不同的處理方式。如果是輕微的磨損或劃痕，則可將受損處的高點磨平，在凹點處均勻涂抹黃油或二硫化鉬，既能起到潤滑作用，又能起到密封作用；如果磨損或劃痕較深，但面積不大，則可進行局部補焊，然后以周圍完好的缸壁為基準在鏜床上膛孔，使補焊部位與周圍一致，裝配時再用細砂紙將補焊部位磨的稍低，以免焊接后的應力釋放導致缸體變形，影響密封效果；如果磨損嚴重或劃痕很深，且面積比較大，堆焊后會導致缸體嚴重變形，則需要更換新的缸體。

如果活塞桿與活塞的緊固螺帽松動導致串風，則應在緊固處則加止回墊片，并在氣缸頂部加裝一套緩沖裝置，可以減輕活塞上行時對氣缸端蓋的沖擊，這樣緊固螺帽松動的幾率就會降低。如果不采取措施，緊固螺帽脫落，會導致活塞桿別彎、壓料裝置損壞等嚴重事故。

1.3 活塞桿變形彎曲

1.3.1 原因分析

活塞桿變形彎曲有材質及熱處理方面的原因，也有使用方面的問題。如果材質選用不當，或熱處理達不到工藝要求，則活塞桿容易變形，嚴重時會導致彎曲。如果使用不合理，活塞桿與活塞的緊固螺帽松動，導致活塞桿的活動量較大，出現別勁現象時，容易導致活塞桿彎曲；另外，如果壓料裝置四周磨損較嚴重，與四周間隙較大時，會導致壓料裝置隨膠料翻轉位移增大，也會引起活塞桿變形彎曲。

1.3.2 排除方法

當活塞桿出現變形彎曲影響正常使用時，就需要更換。由于活塞桿與壓料裝置之間是過盈配合，在受力狀態下長期使用，加之煉膠時各種助劑對金屬的腐蝕，使聯接壓料裝置與活塞桿的橫向圓柱銷很難取出。為此，可將壓料裝置與活塞桿一同拆下后，將活塞桿用氣割去掉，然后在鏜床上重新鏜孔。注意在鏜孔找正時盡量保證原孔尺寸及位置，同時將圓柱銷鉆出來，圓柱銷與孔采用過盈配合。用此方法處理與新購置壓料裝置和活塞桿相比，節約費用在90%以上。

1.4 壓料裝置磨損

1.4.1 原因分析

正常情況下，壓料裝置磨損速率是比較慢的。但是當上頂活塞桿與活塞的緊固螺帽松動，出現間隙時，其磨損速度就會加快。因此，正常使用，壓料裝置在兩個大修理周期（6～8年）內無須對其進行修復，但是出現意外情況，可能連一個大修周期（3～4年）也堅持不到。

1.4.2 排除方法

若壓料裝置需要修復，可直接在其表面堆焊堆132耐磨材料。堆焊后再按照事先做好的樣板用砂輪磨光即可。

1.5 護管損壞

1.5.1 原因分析

壓料裝置的護管由45無縫鋼管制作，外層電鍍。護管的作用一是保護壓料裝置冷卻水軟管，使之在隨壓料裝置運動時不受損傷；二是起導向作用，防止壓料裝置在升降過程中發生過度扭轉，避免壓料裝置磨損。在膠料混煉過程中，由于飛揚及泄漏，會有部分助劑積存在護管與壓料裝置的結合部，這些助劑對護管有腐蝕作用，因此護管不僅要有足夠強度，也要耐腐蝕。

在使用過程中，由于碰撞及助劑腐蝕，護管會彎曲并在與壓料裝置結合部位的螺紋因腐蝕而失效。螺紋失效后不能壓緊密封圈，同時導致無法拆卸困難。

1.5.2 排除方法

為此，可在大修壓料裝置時，重新鏜配ZG2″管螺紋。考慮護管在導向時受到一定的外力，故宜選用機械強度較高的2Cr13或相近的不銹鋼材料。原機ZG 3/4″尺寸是外接絲，通過一組過渡銅接頭與冷卻水管連接，不僅結構復雜，而且每次更換水管都要將護管拆下來，很不方便。為此，可進行如圖1所示的簡化改造，將GK270密煉機壓料裝置護管改造為內接絲后，簡化了結構，更換水管時不用再拆卸護管。

圖1 簡化改造后的護管圖

2 液壓系統故障

液壓系統是密煉機主機動作到位的基礎，必須保證其運行正常。液壓系統故障主要有：油泵運行不正常、蓄能器保壓效果差、油溫高導致密封件壽命短、閥組及執行元件動作不到位等。

2.1 油泵運行不正常

2.1.1 原因分析

GK系列密煉機液壓站采用的油泵是同軸雙聯葉片泵或變量柱塞泵。油泵運行不正常的原因可能是油泵部件磨損或損壞，也可能是液壓油油質變化引起。

2.1.2 排除方法

對于油泵部件磨損或損壞，首先要分清是正常磨損還是異常磨損。如果使用時間長，油泵各部件的間隙磨大，特別是葉片或柱塞與泵腔之間的間隙增大時，會出現壓力及流量不足，系統震動大、噪聲高，此時應更換葉片或柱塞。如果油泵使用時間不長就出現異常，要分析是油泵質量問題還是油泵之外的問題。若是油泵質量有問題，則從采購環節進行處理；否則應檢查裝配是否合適、液壓油內是否有雜質，并采取相應的措施進行隱患消除。

液壓油經過長期使用、溫度高或混入水等容易引起變質、乳化。液壓系統一般采用的是N46耐磨液壓油，長期使用后顏色變黑、黏度變小；同時還發生乳化，使油中汽泡增多。如果液壓油溫度較高或混入水，則變質、乳化的速度會更快。如果不及時更換液壓油，會出現系統壓力不穩、噪聲及震動增加，執行元件動作緩慢、爬行或不動作。換油時，必須將油箱、油泵、控制閥、執行元件等都清洗干凈。

2.2 蓄能器保壓效果差

2.2.1 原因分析

蓄能器在液壓系統工作時能穩定系統壓力，并在流量發生較大變化時，起到平衡作用，以減少沖擊和震動。一般蓄能器是在膠囊中充入10 MPa的氮氣。其常見故障有兩種：一是氮氣壓力不足，二是膠囊破裂。

2.2.2 排除方法

當氮氣壓力不足時，可用專用工具向蓄能器的膠囊中補充氮氣，使壓力符合使用要求。如果蓄能器的膠囊破裂，則應更換蓄能器。膠囊輕微破裂時，會在液壓油中泛出少許氣泡，同時系統壓力不穩定。一般來說蓄能器工作狀態比較可靠，發生故障的幾率較低。

2.3 油溫高

2.3.1 原因分析

液壓系統油溫升高的能量主要來源于油壓的溢流卸荷。油溫升高后，不但導致液壓元件、密封件老化速度加快、壽命降低，也會加快液壓油失效，導致維修費用提高。

2.3.2 排除方法

液壓站工作時，要求液壓油的壓力穩定、供應連續，但是系統使用液壓油的流量并不固定，執行不同動作時的瞬時流量是變化的，且最大和最小流量與平均量之間的差別比較大。當流量和壓力固定不變時，雖然在高峰期流量和壓力能達到使用要求，但在低谷期則會因為用量小而造成溢流卸荷增多，油的動能轉化為熱能，使液壓油的溫度不斷上升。

為保證系統的壓力和流量滿足使用要求而又不產生多余的能量，可在系統上加裝變頻恒壓控制裝置。通過內置的PID（比例積分/微分調節器）自動調節輸出量與設定量的差值，使壓力恒定。系統壓力通過壓力變送器轉變成電信號，送到變頻器的PID單元與設定值比較，并根據差值的大小按既定控制模式進行運算，使變頻器輸出相應的轉速來控制電機。在上/下頂栓動作時，液壓站電機轉速最高，油泵滿負荷供油；在保持位置，電機轉速降低，油泵的供油量即滿足系統保壓要求，又使經過溢流閥的溢流油量減少到最低限度。

液壓系統加裝變頻恒壓控制裝置后，油溫比加裝前降低40℃以上。每臺GK270密煉機每年可減少油泵、液壓元件等維修費2萬元，節省液壓油4 000元，節約電費3萬元，而且電機運行負荷平穩，對GK400密煉機改造后的效果更加明顯。

2.4 閥組及執行元件動作不到位

2.4.1 原因分析

閥組及執行元件是液壓系統完成動作要求的基本組成部分，在液壓系統中經常出現故障的有高低壓單向閥、溢流閥、滑閥及執行元件等。

2.4.2 排除方法

高低壓單向閥在系統中完成由低壓轉向高壓或執行元件由快速進給轉入慢速進給，該轉換是在壓力升高或負荷增大過程中自動完成的。高低壓單向閥的密封是錐面線接觸密封，如果使用不當或油中有雜質，會在密封面上出現壓痕而漏油，無法實現正常的壓力切換。為此，可對錐面按原角度進行高速車削。車削時刀的進給量要小，車削后用研磨砂紙細研磨，使密封效果達到使用標準。

在液壓系統主回路上裝有兩只溢流閥，分別用來限制系統的高壓或低壓。溢流閥最常見的故障是使用一段時間后，彈簧的壓緊力變小，在將溢流閥手柄壓緊后，系統壓力仍達不到要求的工作壓力。為此，可根據實際情況進行分析判斷，然后在溢流閥的彈簧上端加一墊圈，使彈簧的壓緊力增大。如果還不行，則需要更換彈簧或溢流閥。

GK系列密煉機采用的滑閥主要用來操縱執行元件改變動作方向，有電磁鐵推動彈簧復位和液壓推動彈簧復位兩種。在運行過程中可能出現的故障有：雜物進入系統導致滑閥被卡死，可以通過清洗來排除，并對油進行過濾；也可能經長期使用后撞針變短，銜鐵動作不到位，可對撞針沿直徑方向輕鉚使之變長來解決；還有可能是電磁鐵故障，如果線圈電壓與系統電壓不匹配或線圈剩磁太多，都會使電磁鐵工作不正常，在新更換線圈時應注意電壓匹配。另外在清洗后裝配滑閥時，一定先將閥芯上蘸上少量的液壓油，再輕輕推入閥座孔內，以免造成閥芯或閥座拉傷。

執行元件主要指鎖緊缸和推拉旋轉缸等，常見故障主要是密封裝置失效，應做好檢查維護。另外，推拉缸快速動作切換為慢速時，是由接近開關發出信號后實現的。如果接近開關有故障，會導致動作不切換，或切換不完全，系統會產生震動，此時要對接近開關進行調整或更換。

3 結語

GK270型密煉機是益陽橡膠塑料機械集團有限公司在20世紀90年代初推出的一款適合斜交輪胎膠料生產的輕型密煉機，雖然與后來改進的密煉機相比存在較多的缺陷，但是仍然是目前及這之前十年國內保有量最多的密煉機。如果對密煉機壓料裝置和液壓系統的故障原因能夠分析到位，排除方法簡潔方便，則可以實現密煉機的安全、長周期、經濟運行，為橡膠企業保證質量、提高產量打下堅實的基礎。

(R-01)

Judgment and treatment of common mechanical fault for GK series mixer

Judgment and treatment of common mechanical fault for GK series mixer

Wang Qiying
(Shandong Geological Mining Huitong Special Tyre Co. LTD., Laiwu 271114, Shandong , China)

The common reasons of mechanical fault for the GK270 mixer pressure loading device and hydraulic system were analyzed. and formulate the corresponding repair and implementing scheme, It will provide the reference for other series mixer rotor repair .

GK series; mixer; pressure loading device; hydraulic system; fault diagnosis; fault judgment and treatment

TQ330.43

1009-797X(2016)23-0045-04

B

10.13520/j.cnki.rpte.2016.23.009

王其營，男，1989年畢業于青島化工學院（現青島科技大學）橡膠機械專業，高級工程師，現任山東地礦慧通輪胎有限公司常務副總經理，兼任山東慧通輪胎有限公司、煙臺中策橡膠有限公司總經理，已發表輪胎專業論文220余篇，并多次獲獎。

2016-09-12