淺談JLK-630 型框絞機上盤機構的優化改造

余德洋

（上海華新麗華電力電纜有限公司，上海 201802）

引言

本文以JLK-630 型37B/6+12+18 框絞機為例, 以下簡稱：37B 框絞機(三段絞籠共36 個放線盤,和前端1 個中心線放線盤）,用于扇形導體絞制緊壓，圓形導體絞合拉制緊壓等。自2003 年使用至今，底部液壓上盤裝置經多次整修, 升降系統可靠性仍得不到保障，影響正常生產。同時因液壓系統外漏和內泄的原因，一方面污染周邊環境，另一方面升降過程存在較大的安全隱患。“安全”、“環保”、“生產”，一系列急待解決的問題擺在我們面前。

圖0 -1 37B/6+12+18 框絞機現場布局圖

1 現況分析

1.1 機構功能說明

底部上盤裝置由液壓升降臺、載盤平移小車和推動機構等組成。液壓升降臺為叉式結構，通過液壓缸的動作可使裝載線盤的平移小車上升或下降。

平移小車上由可轉動的轉盤，線盤推上小車后需旋轉90°，以便絞籠頂針裝夾線盤。平移小車由推動機構中的氣缸作用，經過導軌推入液壓升降臺或拉出液壓升降臺。

圖1 -1 37B 框絞機底部上盤裝置圖（以12 盤為例）

37B 框絞機上盤流程：

“平臺上升至地面（液壓）”→“滑移小車載盤”→“小車平移至后限位（氣壓）”→“平臺上升至絞籠位（液壓）”→“線盤裝夾”→“平臺下降至下限位（液壓）”→“滑移小車平移至前限位（氣壓）”→“上盤結束”。

37B 框絞機下盤流程：

“滑移小車平移至后限位（氣壓）”→“平臺上升至絞籠位（液壓）”→“空線盤下卸至滑移小車”→“平臺下降至地面平齊（液壓）”→“滑移小車載空線盤平移至前限位（氣壓）”→“推線盤下小車”→“平臺下降至下限位（液壓）”→“下盤結束”。

由設備說明書可知液壓系統：6 盤最大起升力為100kN，12 盤最大起升力為100kN，18 盤最大起升力為200kN。

另外氣壓部分：6 盤、12 盤和18 盤各1 套氣缸。則輸出推力5020N，輸出拉力4530N。

1.2 故障問題點說明

（1）液壓系統的內漏外泄：一方面污染環境，另一方面導致平臺升降無力，特別是線盤滿盤時，（單個Φ630 線盤滿盤時重量為500kg，其中6B 段承重2 噸，12B 段承重3 噸，18B 段承重4.5 噸）,平臺在上升送盤過程中，上升不到位，而導致上盤失敗。同時因上盤失敗需操作人員下基坑處理，由此產生很大的安全隱患。

（2）平移小車推動機構氣缸劣化串氣嚴重：平移小車裝載線盤后，因無足夠的推拉力，在送盤或接盤過程中出現平移小車停滯不前，進而導致上下線盤失敗。

（3）底部上盤裝置的不穩定性：導致生產連續性無法得到保障，為不耽誤生產，采用叉車上下線盤，由于操作的不可控性，存在著較大的安全隱患。

（4）維修成本高

通過對37B 框絞機底部上盤裝置2018 年上半年度修繕費總計：104621 元，其中損耗的液壓油費用占總費用的86%，半年高達約9 萬元，推算全年將浪費掉約18 萬元的液壓油。若此狀態持續下去，2018 年全年的總修繕費將高達約20 萬元。（注：不含危廢垃圾處理費）

綜上所述，徹底解決37B 框絞機因底部上盤裝置故障所帶來的一系列問題迫在眉睫。

2 新方案的制定

2.1 設計理念

要徹底解決問題，就要淘汰原來的老舊裝置。設計出安全環保型上盤裝置是我們的終極目標。

通過與同行交流，目前新型的絞線設備已經采用翻轉式—45°側下方絲桿機構上盤裝置。該絲桿機構與液壓機構相比，除了上下線盤方便可靠之外，重要的是現場環境整潔。

但是該上盤裝置的絲桿易損壞，因其呈45°狀態工作，其總的提升力F，分解為水平方向力Fx 和豎直方向力Fy 所致。受力分析如下圖所示：

圖2 -1 絲桿受力分析圖

雖然該種裝置存在一些缺陷，但絲桿升降機構的設計無疑是一款新穎的設計理念。

2.2 改造方案擬定

通過對原底部液壓上盤裝置和側下方絲桿上盤裝置的綜合對比與分析，擬定出環保型新式底部上盤裝置方案及簡圖：

（1）6B、12B、18B 絞體分別有一個電動升降平臺,采用電機驅動減速機帶動升降平臺的傳動方式。平臺采用豎直式絲桿升降機構，平臺下方四個角各裝一臺蝸輪絲桿升降機，保障平臺的平穩性。

（2）為保證傳動比的一致性，電機通過同步齒形帶直接驅動左右兩側蝸輪絲桿升降機，前后兩側蝸輪絲桿升降機由萬向傳動軸相連。

（3）載盤平移小車的移動采用電動絲桿結構，出于負荷、摩擦和運行位置精度方面的考量，平移小車移動導向采用直線導軌，導軌固定在升降臺上，滑塊固定在平移小車底面。

（4）升降臺基座采用厚鋼板，框架采用鋼板焊接，經整體退火加工，確保強度和剛性。

圖2 -2 新型底部上盤裝置方案簡圖

2.3 主要構件的配置

從生產工藝、安全可靠、采購成本及后期維護等多方評估，選型如下：

（1）蝸輪絲桿升降機選用標準型SWL10 系列蝸輪絲桿升降機（查閱JB/T8809-2010.SWL 蝸輪螺桿升降機形式、參數與尺寸〔S〕附錄C“絲桿長度與極限負荷關系表”-SWL10 系列：提升力20kN,4 組即為80kN，起升速度V=0.9m/min）,現場需求最大負荷18B 為45 kN，升降速度0.5 m/min，滿足生產需求。

（2）升降機電機型號選用YES2-132M2-6 電磁制動三相異步電動機，P=5.5 kW,n=960 r/min （設計理論轉速1000 r/min，升降臺總功率3.56 kW；取安全系數K=1.5，具備自鎖性），符合選型要求。

（3）帶傳動選用型：帶輪齒數Z=Z1=Z2=28，節距Pb=14M, 帶寬bS=40mm, 帶長L0根據實際長度定。（查閱機械設計手冊第2 卷“表 14.1-72”，計算得帶輪直徑d1=124.8mm；由“表14.1-69d”： 查得可傳遞功率P0=11.59kW），滿足使用需求（設計理論帶輪最小直徑109.4mm，總功率5.5kW）。

（4） 平移小車機構選型： 平移推動絲桿選用Tr44×12，直線滑塊（4 套）采用HGW45CC（綜合摩擦系數為0.05）,斜齒-錐齒齒輪馬達KYW67S-4-Y-1.1-B3適合工況需求, 電機功率1.1 kW，速比1：4，n =1450r/min，n =362.5r/min 。

因18B 段負載最大Fa（4500×9.8×0.05=2205 N），故取18B 段數據計算(其中S：絲桿導程12mm，η：進給絲桿的正效率0.94)

絲桿推力F=2πηT/S=2×3.14×0.94×（9550×1.1÷362.5）÷0.012,則F=14255.8N ＞Fa,故滿足使用需求。

（5）平臺鋼結構技術要求：升降臺基座采用30mm 厚鋼板，框架采用鋼板及12#槽鋼焊接，經整體退火加工，確保強度和剛性。滑移小車轉盤采用45#鋼調質處理，厚度增加至18mm，提升載盤的強度與剛性。

綜上所述，經過對新型底部上盤裝置主要構件的選型，電控絲桿上盤裝置的方案已得到確定，前期的準備工作基本完成。

3 優化改造

改造前后單次上盤數量相同，即6B 段平臺每次可上盤2 只，12B 段平臺每次可上盤3 只，18B 段平臺每次可上盤5 只。我廠的框絞機絞籠為四等分，每次上盤絞籠旋轉90°，即可實現6B 段裝載6 個線盤（出廠設置6 個線盤位，其它2 個為空位），12B 段裝載12 個線盤，18B 段裝載18個線盤的功能（出廠設置18 個線盤位，其它2 個為空位）。

2018 年7 月底新上盤裝置加工完成到廠，經過基坑改造及現場確認等前置作業完成后，于2018 年8 月5 日37B 框絞機新型底部上盤裝置安裝完成。經試機作業，對“上”“下”“前”“后”四個限位開關進行了修正。測試結果：上盤裝置技術參數符合設計方案技術要求并滿足現場生產使用需求。2018 年8 月8 日該上盤裝置正式投入使用。

圖3 -1 新型底部上盤裝置現場圖

4 改造效果

37B 框絞機底部上盤裝置改造為電控絲桿上盤裝置后，自2018 年8 月投入使用至2019 年4 月底，上盤裝置故障為零。（1）上下盤作業安全可靠，設備生產連續性得到有效的保障。（2）“無污染”的特性，使周邊的環境得到改善，絞線班因此在“6S”評比活動中，取得第一名的好成績。（3）該項優化改造，受到了ISO14001 環境管理體系外審組的一致認同。（4）“節能”方面也取得一些小成果，改造前上盤裝置電機功率為15kW,改造后電機功率為6.6kW。每天實際使用2 小時，則日節電約16.8 度。則年節約電費：16.8度/天×0.96 元/度×26 天×12 個月=5031.94 元。

本次改造費總計19.5 萬元，基本與改造前全年20 萬元修繕費持平。

5 結語

在電纜行業中，絞線設備占據重要位置。JLK-630 型37B 框絞機做為我司的主力設備，經過優化改造，除了去除生產瓶頸，同時還在“安全”“環保”“節能”方面達到理想的狀態。另外該項技改可通用于JLK 系列框絞設備。

回顧此次的改造歷程，本人也有了不小的收獲和體會。

（1）采購的新設備，除了滿足生產工藝要求 ，還要綜合評估“安全”、“環保”和“能耗”等方面；

（2）在用的設備，預防性點檢維護必須落實到位，設備得到有效的維保，使用壽命得以延長，進而為企業創造更多經濟效益；

（3）“工欲善其事，必先利其器”，對于老舊設備或機構，做適時的汰換或技改，以期實現提高生產效率和降低故障率的目的；

（4）“節能減排”是企業義不容辭的責任，用實際行動守護好我們的“綠水青山”。