鋼絲圈纏繞生產(chǎn)線的升級優(yōu)化

武博，劉晶，高燦

(杭州朝陽橡膠有限公司，浙江 杭州 310000)

在當今社會迅速發(fā)展的今天，汽車行業(yè)的迅速發(fā)展帶動了輪胎工業(yè)前所未有的迅猛發(fā)展。輪胎已成為道路交通工具中不可缺少的一部分，其工藝質(zhì)量直接影響到交通安全，必須經(jīng)過不斷創(chuàng)新來優(yōu)化成為最先進的鋼絲圈設(shè)備。我公司采用江陰勤力生產(chǎn)的多工位制造機和單工位制造機，原料使用1.55、1.65和2.0的鍍銅鋼絲，通過一系列的操作程序從導(dǎo)開到機頭纏繞部分，再通過不同形狀的纏繞盤和控制系統(tǒng)，將成卷鋼絲纏繞成正、扁不同型號規(guī)格的鋼絲圈，使其成為輪胎部件中的一部分。本設(shè)備改造優(yōu)化從設(shè)備的導(dǎo)開到機頭纏繞的順序進行優(yōu)化，通過原設(shè)計和改造后的文字說明和圖紙進行設(shè)計對比闡述，進廠新設(shè)備存在以下問題：

（1）設(shè)備導(dǎo)開部分工裝筒固定不牢固，有脫離導(dǎo)開固定裝置的安全隱患。卸料困難，傳動軸承單邊固定，長時間摩擦力磨損快，存在剎車失靈隱患鋼絲散絲、纏繞排列不緊密，影響工藝效果、耽誤生產(chǎn)時間。

（2）預(yù)熱系統(tǒng)不起作用。由于我公司設(shè)備的纏繞速度最高可達180 r/min，預(yù)熱系統(tǒng)低于10 m/min時自動跳停，線速度超過110 m/min又自動啟動，來回啟動的過程中能源損耗大，對水質(zhì)的要求又比較高，其環(huán)境因素和加熱感應(yīng)圈無接觸預(yù)熱對鋼絲溫度起不到作用。

（3）覆膠擠出機需時刻關(guān)注上料問題，中間折斷或上料不足會引起露絲現(xiàn)象，造成鋼絲圈漏銅的工藝瑕疵，擠出機出來的多余膠料需專用的箱子接取，接滿后要消耗時間和人力處理，作為下一次使用的返回膠。

（4）儲存輪數(shù)量過多，磨損快造成維修成本高，散絲后生產(chǎn)人員重新繞絲時間長，還需兩人交替配合，工序復(fù)雜。

（5）由于編碼器位置在儲存輪架內(nèi)側(cè)，聯(lián)動線遇到緊急制動時編碼器位置不合適，反應(yīng)遲鈍，上下儲存裝置容易撞擊，造成備件損壞。內(nèi)部空間小，維修困難，調(diào)試不便。

（6）緊急停車時，張力控制部分下牽引裝置由于慣性作用和行程短的原因，設(shè)備停下來后感應(yīng)開關(guān)斷電不能馬上停止，導(dǎo)致下牽引與中牽引碰撞，使輪軸彎曲，分線盤損壞。

（7）成型鋼絲圈接取裝置上的撥叉塑料太硬，容易夾壞成型鋼絲圈。

針對以上現(xiàn)有的問題點，我們對纏繞鋼絲圈生產(chǎn)線進行了長時間和全方位的改造優(yōu)化，以提高設(shè)備的使用效率和工藝質(zhì)量。

1 鋼絲圈纏繞生產(chǎn)線的優(yōu)化改造

1.1 鋼絲圈導(dǎo)開裝置的優(yōu)化設(shè)計

原導(dǎo)開鎖緊裝置采用的是圓弧鎖緊的方法固定，先將傳動裝置固定在成卷鋼絲筒上，再將其固定在鎖緊裝置上，進而達到鋼絲的導(dǎo)開。其工序繁瑣，鎖緊備件裝置結(jié)構(gòu)復(fù)雜，組成部件達10個之多，材料用到金屬和耐磨橡膠等材料，維修困難，易磨損，其結(jié)構(gòu)對傳動裝置的固定不夠牢固，鎖緊裝置和傳動裝置用軸承傳動,軸承軸向是單邊固定，直接采用套管隔離，因套管無固定，鋼絲重量大，軸承和鎖緊裝置使用一月左右就會使其磨損晃動，如果繼續(xù)使用會導(dǎo)致工作時工裝筒傾斜或逃出，存在極大的安全隱患。鎖緊裝置的下半部分傾斜角度大，需雙側(cè)鎖緊裝置同時鎖緊，這種情況上料時必須用橋式起重機吊裝固定，下料時要用撬棍撬出來，費時費力。鎖緊裝置如圖1所示。

圖1 鎖緊裝置

現(xiàn)通過重新優(yōu)化導(dǎo)開部分的傳動方式，由套筒改為抱箍鎖緊連接。重新設(shè)計鎖緊裝置，改變以上問題點，將原來的固定座內(nèi)部結(jié)構(gòu)有斜面型改為圓弧形凹槽固定座，使傳動裝置的軸承剛好在凹槽內(nèi)。軸承軸向無串動，上蓋板由彈性鎖緊改為M8的內(nèi)六角螺絲鎖緊固定，無需用力緊固，少許連接即可，備件使用時間由原來的1個月更換備件延長至半年以上。整個部件只有7個組成部分，整個組件的更換由原來的3顆M10的螺絲改為兩顆M12的螺絲和平面臺階固定，材料只需普通碳素結(jié)構(gòu)鋼，其結(jié)構(gòu)簡單、美觀大方。如圖2所示。

1.2 鋼絲圈纏繞機預(yù)熱裝置的優(yōu)化

鋼絲圈預(yù)熱裝置采用的是高頻感應(yīng)的迅速加熱方式，功率可達到4~36 kW的可調(diào)加熱裝置，加熱溫度可達到90 ℃，本部位對水質(zhì)的要求也特別嚴格，冷卻水要采用軟化水或純凈水，加上車間的環(huán)境溫度影響，一旦設(shè)備短時間停機容易把鋼絲燒壞，需要重新裁切鋼絲并焊接，嚴重浪費原材料和生產(chǎn)時間。通過與工藝技術(shù)和能源管理技術(shù)的研究發(fā)現(xiàn)，為了不影響工藝質(zhì)量，可以直接通過擠出機上的三組功率為6 kW的溫控單元將工藝溫度設(shè)置（螺桿溫度40 ℃，機身溫度45 ℃，機頭溫度為55 ℃的膠料遞增溫度）進行覆膠，優(yōu)化關(guān)閉預(yù)熱裝置，這樣每臺設(shè)備每天就可以節(jié)約電耗約500 kW,每年每臺設(shè)備直接節(jié)約費用約18萬元，其工藝效果并未受到影響，大大減少了能源的浪費。

圖2 優(yōu)化后的鎖緊裝置

1.3 擠出機的優(yōu)化設(shè)計

擠出機由機架、螺桿、機身、機頭、減速箱、電機等組成，擠出機的功率為11 kW/8P的交流變頻電機帶動螺桿轉(zhuǎn)動，轉(zhuǎn)速為7.5~37.5 r/min，出膠量達100 ks/h ,這么大的出膠量不得不關(guān)注送料的情況。因膠料是由喂料座直接進入螺桿，膠料帶放置到機身下方，需要同時使用兩個托料箱（機頭處還要放置多余膠料接取箱），斷料感應(yīng)器在喂料座口，一旦缺料報警器報警時再去喂料已經(jīng)來不及，往往就會出現(xiàn)露絲，造成工藝瑕疵和鋼絲的浪費，擠出后的膠料冷卻后就只能當雜膠處理，對原材料也是一種浪費。

為了解決以上問題點，特別設(shè)計了擠出膠重復(fù)利用和生料帶感應(yīng)器加長輸送裝置。整個裝置由檢測裝置、輥筒和輸送架構(gòu)成。擠出后多余的膠料完全冷卻后，可以直接回收重復(fù)利用，檢測裝置裝到機頭部分，即使膠料斷開，上面還有一段約1 m左右的的帶有溫度的膠料仍在等待輸送到擠出機，喂料帶和多余料回收利用雙重使用保障了喂料不均的情況，重復(fù)利用的膠料的余溫又節(jié)約了電機功率，這樣不但節(jié)約了膠料而且還節(jié)約了一個膠料箱，生膠料和重復(fù)利用料雙作用使用裝置實物圖如圖3所示。

圖3 膠料雙作用使用裝置

1.4 纏繞機儲存部位的優(yōu)化

1.4.1 儲存輪的優(yōu)化

現(xiàn)有的儲存裝置每個工位分上、下兩組滑輪，上組滑輪有26個，下組滑輪25個，可最大儲存鋼絲120 m。鋼絲由上滑輪的第一個輸出輪槽對應(yīng)下滑輪組的第一個輸入輪槽，再由下滑輪組的第一個輸出輪槽到上滑輪組的第二個輸入輪槽，如此重復(fù)纏繞，散絲后繞絲動作復(fù)雜，還需兩個員工配合上下繞絲，每次消耗1個多小時的生產(chǎn)時間。上儲存輪結(jié)構(gòu)如圖4所示。

圖4 上儲存輪結(jié)果圖

通過對儲存盤結(jié)構(gòu)的分析，將儲存輪減數(shù)安裝，原來的儲存盤部位每隔一個儲存盤更換為內(nèi)徑Φ35、和儲存盤單個寬度相同的墊圈。上盤數(shù)目減為14個，下盤減少為13個，每個工位可減少24個儲存盤。現(xiàn)有的最大生產(chǎn)線速度對鋼絲沒有絲毫影響，而且由于儲存輪的簡化，重新繞絲間隙大，容易分辨，繞絲一半，只需一人30 min內(nèi)就能解決，降低了維修更換備件的費用，優(yōu)化后的結(jié)構(gòu)如圖5所示。

1.4.2 編碼器位置的優(yōu)化

原編碼器位置在冷卻鼓旁，空間小，照明不良給維修和調(diào)試造成困擾，停機時反映速度不夠靈敏，容易散絲。現(xiàn)將編碼器位置和安裝方式進行優(yōu)化改進。通過現(xiàn)場觀察和距離測量，對牽引底軸進行加長安裝同步輪設(shè)計，原來的長度940 mm改造為975 mm的長度，加長部分設(shè)計在儲存架外側(cè)，通過計算線速度平均值，在軸端安裝ATP44MXL025-B-N12同步輪，用同步帶帶動編碼器感應(yīng)，當下滑輪組上升和下降，由鏈條帶動下牽引底軸旋轉(zhuǎn)時，同步帶帶動編碼器轉(zhuǎn)動，由下滑輪組的直線位移轉(zhuǎn)變?yōu)榫幋a器的角位移，通過周期性的電信號轉(zhuǎn)化為計數(shù)脈沖，從而對滑輪組上升的位置進行控制。未安裝防護裝置的結(jié)構(gòu)圖如圖6所示。

圖5 優(yōu)化后的上儲存輪結(jié)構(gòu)圖

圖6 未安裝防護裝置時的結(jié)構(gòu)圖

1.5 低張力牽引的優(yōu)化

原設(shè)備依靠光電開關(guān)不能完全解決低張力下牽引慣性沖頂造成設(shè)備損壞的問題，特在感應(yīng)開關(guān)上方安裝防超越離合機構(gòu)，如圖7所示。此裝置結(jié)構(gòu)簡單，安裝方便，由兩顆螺絲固定在地面上，通過現(xiàn)場實測，頂端橫擋桿安裝在距低張力牽引基面25公分的高度位置（圖8），當下擺臂到頂后突然停機，會與防超越機構(gòu)上擋桿直接碰撞，此時下低張力牽引輪機械剎車停止，無慣性上升距離以防止牽引輪撞壞和牽引軸彎曲變形。

1.6 接取裝置的優(yōu)化

接取裝置的鋼絲圈夾緊裝置使用的是硬質(zhì)塑料，當成型鋼絲圈被夾緊時容易使鋼絲圈上的覆膠脫落,鋼絲圈變形，夾取過松又達不到脫卸的功能，每次換規(guī)格很難把握夾取裝置松緊的位置，此問題嚴重影響工藝效果和操作難度。為解決以上問題，經(jīng)過工藝性能分析將硬質(zhì)塑料改裝為ASGC50-500氯丁橡膠海綿，其具有質(zhì)輕、柔軟、有彈性和成本低的性能，無需硬質(zhì)塑料做溝槽加工，買來通過截取尺寸可直接使用，用于此作業(yè)環(huán)境非常合適，有效的解決了鋼絲圈損壞和夾取位置不好調(diào)節(jié)的現(xiàn)象。如圖9所示。

圖7 防超越機構(gòu)

圖8 頂端橫檔桿安裝示意圖

圖9 接取裝置優(yōu)化圖

2 結(jié)論

此次對鋼絲圈纏繞機的整個聯(lián)動線進行了優(yōu)化和改進，不但節(jié)省了備件成本，還提高了生產(chǎn)效率，節(jié)約了原材料。從目前的使用情況來看，設(shè)備、生產(chǎn)和工藝都有了很大提高，說明改造是成功的，此設(shè)備與同類設(shè)備相比，更適合我公司的發(fā)展需要。