電纜單絲地鏈運盤輸送線的設計與改進

慕戰剛，曹衛建，孫 棟，劉海峰，單 勇

（江蘇亨通電力電纜有限公司，江蘇蘇州 215200）

0 引言

630 盤單絲地鏈輸送系統投產前，630 盤單絲從銅大拉絲機下盤后入庫，再用叉車把盤具從庫位叉到7 臺框絞機，使用后的空盤上剩余少量單絲，再用叉車叉到復繞機區域進行復繞。由于車間機臺之間空間受限，叉車也不可能完全把630 單絲輸送到上料區域，需要操作工人把盤具推到上料區域，一盤滿盤單絲重量在380 kg 左右，每臺框絞機每次平均換盤數量在50 盤以上，而且還有相同數量的空盤需要滾動到叉車能叉到的位置，工人勞動強度很大。叉車在車間來回行駛，引起灰塵、噪聲、尾氣污染，不光影響車間環境和產品質量，還存在大量因為盲區、疲勞、超速、轉向導致的剮蹭、碰撞、碾壓、撞車等安全隱患，而且使用成本很高。

1 項目改造

1.1 初次改造內容

研發部組建研發團隊，設計了一款基于懸掛鏈的地鏈輸送線，整條輸送線長度320 m，1.5 m 長度輸送線上布置1 輛運盤小車，整條線共210 輛運盤小車，滿載80 t，由1 臺驅動裝置驅動，具體線路如圖1 所示，運盤小車如圖2 所示。

1.2 仍存在的問題

輸送線安裝完成運行兩個月后，故障頻發，主要有以下問題：①發現在靠近驅動后端輸送線的兩個彎道處，彎軌內側發生變形延展，造成軌道一高一低，導致運盤小車側翻等生產事故；②地鏈驅動鏈和離合器經常損壞；③驅動鏈和地鏈經常斷裂。經分析，轉彎處軌道損壞的原因是彎軌半徑太小和運盤小車定向輪相對滑動所致，驅動鏈和離合器損壞的主要原因是負荷太大。

整條地鏈輸送線只由1 臺3 kW 的電機驅動，驅動力太小，相當于整個環形地鏈系統驅動運盤小車的驅動力加載到驅動鏈和離合器上，這是造成驅動鏈和離合器損壞的主要原因，經計算滿載時電機所需功率如下：

式中 K——未考慮到的阻尼系數，對于輕型懸掛輸送機一般取K=1.2

F——驅動鏈輪的驅動力，N

V——輕型懸掛輸送機速度，取V=2 m/min

η——驅動裝置的總效率，對于輕型懸掛輸送機一般η=0.75～0.8，此處取η=0.8

圖1 630 盤單絲地鏈輸送線線路

圖2 630 單絲運盤小車

式（1）中：

式中 μ——滾動摩擦因數，車輪為鐵芯聚氨酯輪子，取μ=0.18

m——物體對地面的正壓力，單位kg；小車數量210 輛，每輛最終380 kg

g——重力加速度，取g=9.8 N/kg

2 項目完善

2.1 增加驅動裝置

針對以上原因，技改部分主要以減少整條輸送線上的阻力和摩擦力為主，具體措施為：驅動裝置改為2 臺，電機功率由1臺3 kW 改為2 臺各5.5 kW，配合5#擺線針輪減速機使用，在整條地鏈輸送線的中部增加1 套驅動裝置，使整條320 m 線一分為二，每個驅動器承載160 m 線路上的小車和盤具重量，從而使鏈條和彎道的受力減半，避免鏈條和彎道超載損壞。增加1臺驅動裝置后，2 臺驅動裝置的驅動電機需要同步，不然會造成2 個電機負荷分配不平衡，導致某一電機過載、停機。通過如圖3所示原理，使雙驅動鏈條達到同步。

圖3 地鏈驅動同步控制原理與彈簧張緊裝置

（1）假如張緊A 向外移動。到達1#調整感應器（TZ1）位置時，TZ1 感應，并將感應信號傳送給控制器，控制器及時調整1#驅動電機（M1）、2#驅動電機（M2）的轉速，使張緊A 向內移動；離開TZ1 后，M1、M2 電機恢復正常運行。假如因為某種原因，張緊A 越過TZ1，到達1#限位感應器（XW1）位置時，XW1 感應，并將感應信號傳送給控制器，控制器及時關閉M1、M2 電機運行，并發出聲光報警，提醒現場工作人員。

（2）假如張緊A 向內移動。到達2#調整感應器（TZ2）位置時，TZ2 感應，并將感應信號傳送給控制器，控制器及時調整M1、M2 的轉速，使張緊A 向外移動，離開TZ2 后，M1、M2 恢復正常運行。假如因為某種原因，張緊A 越過TZ2，到達2#限位感應器（XW2）位置時，XW2 感應，并將感應信號傳送給控制器，控制器及時關閉M1、M2 電機運行，并發出聲光報警，提醒現場工作人員。

2.2 增大轉彎半徑

彎軌由轉彎半徑R1000 改為R1500，增加鏈條導向輪與彎軌的接觸面，減少單位彎軌單位面積的側壓力。減少彎軌側壁因長期受壓，而出現壓延變形。彎軌樣式如圖4 所示。

2.3 改為雙導向輪

鏈條由單導向輪改為雙導向輪，使導向輪與彎軌側壁的受力面積增大一倍，從而使轉彎處鏈條導向輪與彎軌接觸面的側壓力減半。鏈條結構如圖5 所示。

圖4 彎軌

圖5 單導向輪鏈條和雙導向輪結構

2.4 更換彎軌材料

彎軌材料由16Mn 改為42CrMo 表面高頻淬火，提高彎軌表面硬度，減少因材料硬度低而引起的受力變形。

2.5 小車腳輪改為萬向輪

運盤小車初始設計的前端是定向輪、后端是萬向輪，由于轉彎半徑小，運盤小車在行走到轉彎處時前端2 個定向輪轉彎半徑不一致，運盤小車外側定向輪線速度大，內側定向輪線速度小。由于定向輪不能轉動，使得運盤小車定向輪和地面鐵板間產生了相對滑動，整條地鏈運盤輸送線共有15 個轉彎處，每個轉彎處同時有3 個運盤小車在轉彎，共計45 個運盤小車同時與地面鋼板發生相對滑動，極大增加了輸送小車的摩擦力，造成整條地鏈輸送系統摩擦力非常大。把運盤小車前端腳輪改為萬向輪后，小車與鋼板間只有滾動摩擦，沒有了相對滑動，驅動鏈負荷得到了極大降低。

圖6 運盤小車改造

2.6 增設自動潤滑裝置

在整條地鏈輸送線的中部增加一套油霧潤滑裝置，增加鏈條在軌道中的潤滑，達到減少摩擦力的作用。潤滑裝置能對輸送鏈條的銷軸、十字節和滾輪提供定量的潤滑油，以減少有關零件的磨損和降低摩擦系數。潤滑裝置有滴油潤滑和噴油潤滑兩種結構，此項目選用懸掛鏈自動加油機，自動加油機一端連接壓縮空氣，一端伸出3 個噴油管，分別對準鏈條的行走輪、導向輪和行走輪的軸承位置。本輸送線選用300 型鏈條，噴油間隔150 mm，輸送線速度2 m/min，噴油間隔9 s 一次，以達到完全潤滑整個鏈條的效果。

3 改造后效果

綜合以上措施，使彎軌處鏈條導向輪對彎軌側壁的壓力減少到原來的1/4，受力面積增大到原來的3 倍，再加上彎軌材料的改變，從根本上解決了彎軌因受力變形而出現的壓延損壞。

項目實施前，中壓制造部拉絲區域至框絞各機臺630 盤單絲流轉主要采取2 t 電瓶叉車進行，車間盤具跨與跨之間物流也需要采用叉車。項目實施后，630 盤具的物流采用地鏈運輸系統，跨與跨之間采用軌道車，替代了原來的叉車物流方式，改善了車間整體環境，提升了安全性能，至少可以替代1 臺2 t 叉車和0.5 臺10 t 叉車。經統計，1 臺2 t 電動叉車和0.5 臺10 t 叉車平均每年的使用成本為12 萬元左右，3 班共計節約人工4.5 人，節約人工成本27 萬元，合計節約成本約為39 萬元，每月節約成本3.25 萬元。

圖7 油霧潤滑裝置

4 結語

項目改造完成后，630 單絲地鏈輸送系統，故障率大為降低，減少了停機時間，減輕了工人勞動強度。用地鏈來運輸630盤單絲，是設備研發部在行業內的首創，填補了行業內的一項空白，實驗成功后已在亨通集團兄弟公司和行業內其他公司得到了推廣與應用，取得了很好的使用效果，使630 盤單絲的輸送效率得到了明顯提高。