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摘要：干法腈纶短纤维打包机是干法腈纶纤维生产过程中后道成品包装的重要设备，主要由计量系统、储棉系统、液压控制和压缩系统、气动系统及电气控制系统组成，其中液压控制阀组众多，液压油缸大而多，液压系统的动作由众多的限位开关传递信号通过PLC集中控制，在生产过程中液压元件、液压油缸等机械零部件故障较高，不仅维修工作量大，而且影响了整台打包机的正常生产运行。
关键词：干法腈纶短纤维打包机；同步油缸；推棉箱系统；防弹钩装置
中图分类号：TQ342 文献标识码：A 文章编号：1009-2374（2013）08-0033-03
1 干法腈纶短纤维打包机在实际生产过程中存在的问题
干法腈纶短纤维打包机主要由计量系统、储棉系统、液压控制和压缩系统、气动系统及电气控制系统组成。有分步计量、推棉、预压、转向、主压、捆包、出包等步骤，因打包机除了捆包动作为人工操作外，其余步骤均为自动控制进行，且步骤动作繁多，只要有一个环节出现故障，整个打包过程就不能正常进行，且有可能造成较大的故障，短纤维打包机经过一段时间的生产使用后，暴露了一些结构和设计上的不足及缺陷，打包机的运行不可靠，故障维修率高，严重影响了生产的正常进行，该打包机的主要不足和缺陷表现为：同步油缸系统故障高，压缩棉箱不能保证同步升降，棉箱容易发生倾斜；推棉箱漏棉多，推棉板和出料门易被卡住，推棉系统故障高；防弹钩扭簧容易产生疲劳断裂等。针对打包机整体故障高，严重影响生产的情况，对以上故障频繁发生的部位必须进行相应改造。
2 对干法腈纶短纤维打包机故障常发部位进行改造
2.1 同步油缸的改造
当主压头到终压时，压缩棉箱需提升，然而进行穿带、捆包、出包等。压缩棉箱提升机构部分包括两只提箱油缸和一只同步油缸，提箱油缸为活塞式油缸，当主压油缸压头下降到捆包位置后，提箱油缸动作，将压缩棉箱升起，以便捆包和翻包。提升压缩棉箱时，为了保证压缩棉箱平稳升降，左右两侧的两只提箱油缸必须同步动作升降，否则就会造成棉箱倾斜，从而导致提升油缸活塞杆弯曲、限位开关不到位动作等一系列故障，而左右两只提箱油缸的同步性原设计由一只同步油缸来控制实现。同步油缸实际上是一个复式油缸，它的两个活塞联接在同一活塞杆上，所以它们受力后产生相同的运动速度，使等量的油被分别输送到两个提箱油缸下腔，使两个提箱油缸同步上升，提箱油缸下降时，因其回油靠调节支承阀控制背压，可使两提箱油缸下降同步。在同步油缸中设有油液补偿装置，以消除两个提箱油缸在每一个工作循环中由于泄漏所产生的误差。
同步油缸在理论上可以保证压缩棉箱升降时的平稳性和同步性，但这要以同步油缸系统中各个零部件的无故障运行来保证，在实际生产中，压缩棉箱同步升降系统的运行故障较高，压缩棉箱升降不同步，导致其倾斜，每个班都会出现多次，严重地影响了生产的正常运行。
在打包机的生产运行过程中，由于整个液压系统较为复杂，液压控制管路中各种零部件繁多，且工作步骤动作多，互相影响制约。各类大小故障时有发生，引起液压系统中的一些控制阀等破损，同时由于油缸活塞杆受力不匀和老化等原因，造成活塞上的密封件损坏，导致活塞与油缸内壁磨损，这些都会产生一些铁屑等杂质，这些铁屑随液压油进入油缸内，一方面铁屑会卡住同步油缸的平衡调节阀，而不能正常地平衡调节，从而使同步油缸不能控制两只提箱油缸同步升降，另一方面铁屑卡在活塞密封件上，损坏油缸密封件，同步油缸各密封件损坏，造成内部泄漏，使同步油缸不能同步控制两只提箱油缸，同时在活塞运行时拉毛油缸内壁，从而造成同步油缸活塞两侧串油，导致同步油缸无法同步工作。另外油缸被拉毛后产生的铁屑等杂质，卡住同步油缸内油液平衡补偿装置，使其不能正常工作，引起同步油缸控制不同步。总之，整个同步油缸系统故障频发，无法较好地保证提棉箱的同步升降，影响整个打包过程的正常进行，同时引发打包机其他系统的故障。因而对同步油缸必须进行改造，具体改造内容如下：
改造原则是由同步油缸液压平衡控制的两只提箱油缸，改由连杆和导轨的机械结构来控制压缩棉箱升降时的同步性，机械结构的可靠性较高，故障率相对较低。具体方案为取消原有同步油缸，在中心立柱外套上增设T型导向导轨，使压缩棉箱只能沿导轨直线升降，以减少箱体运行的自由度，这样即使两只提箱油缸稍有不同步，压缩棉箱通过连杆提升，在导轨的约束下，也不会出现倾斜的情况，从而基本消除了因压缩棉箱出现倾斜而造成的各种故障。同时在纤维箱体上增设两套同步脱钩装置，以保证纤维箱两侧与转台间的钩子能够同时脱开，这样通过导轨加连杆机构，使两提箱油缸运行同步，增设以上两套同步脱钩装置，并去除同步油缸后，液压系统和电气控制系统程序等要作相应改造，相关管路须改动，这样打包机的提棉箱同步升降的控制由原来的同步油缸液压控制改造为导轨和连杆的机械控制方式，运行可靠性大大提高。
2.2 推棉箱系统的改造
推棉箱系统由推棉箱、推棉传动装置和出料门组成。推棉箱由不锈钢板制成，安置在计量料斗的下面，一端与固定棉箱联接，当一定量的纤维从计量斗落入推棉箱后，装在推棉箱尾部的电机启动，通过推棉箱外侧的链轮、链条，使装在推棉箱内部的推料板沿水平方向向前移动，将纤维推入固定棉箱和压缩箱内。出料门为垂直滑动板，它随同预压头下落，将推棉箱封闭，以防止在预压过程中纤维落在预压头上面。预压头上升时，又将出料门带上来，使推棉箱前端敞开，为下次将纤维推入压缩箱做好准备。
此结构的推棉箱系统由于链轮和链条传动部件在侧面，而推棉板又在箱体内，推棉箱不能完全密封，推棉系统的最大的缺陷是推棉箱漏棉严重，易造成推棉传动系统的导轨、链轮、链条挂棉而卡住，同时推棉板和出料门也易被棉卡住，从而导致一系列故障的产生，如推棉电机过载甚至烧坏、推棉板和出料门卡住、限位不到位等等，最终影响了生产的正常进行，同时浪费了大量的漏棉。针对以上缺陷，对此系统进行如下改造：
重新设计推棉系统，推棉动力采用气缸，设置在整个推棉箱的尾部中间，气缸动作在棉箱的外部，整个棉箱可加工成全密封形式。棉箱采用骨架加覆不锈钢板结构，推棉板四周附有聚氨脂板，在运动时起到柔性的密封作用，不让棉外漏，避免推棉板被卡住。两侧采用不锈钢网孔板，便于气压平衡，推棉板用气缸在后面推拉，并在下面用滚轮作为支承和导向，从而使整个推棉箱密闭而无其他开口，短纤维就不易从中漏出，减少了推棉箱的漏棉，在箱体一侧开门，以方便维修和排除故障。这种不易漏棉的结构，就不再存在推棉系统卡住过载、限位不到等一系列故障，同时把推棉动力由电机改为气缸，降低了能源消耗。
2.3 防弹钩装置的改造
防弹钩装置位于压缩箱的前后侧，防弹钩用不锈钢板制成，与轴焊为一体，在轴的两端装有扭簧，压缩箱在预压侧位置时，防弹钩插入压缩箱内，在预压头回升后防止纤维回弹，压缩箱在主压侧位置时，当主压头下降到刚进入压缩箱上端口的位置时，提箱油缸活塞杆少量上移一定距离，使防弹钩退出箱外，主压头能顺利下降，至终压结束，压缩箱被提升，防弹钩处于张开状态，故主压头亦能顺利上升。
由于在腈纶短纤维打包过程中，每打一包短纤维，防弹钩要在预压位置上动作6次，在主压位置上要动作1次，如此频繁的动作，使防弹钩扭簧容易出现疲劳断裂（平均寿命约为2个月）。防弹钩扭簧断裂，不仅使防弹钩无法工作，而且还有可能引起挤坏压头围板，甚至造成挤压防弹钩轴承座破裂，引起较大的设备事故和人身安全事故，造成对生产的严重影响。针对这些故障情况，为减少甚至消除防弹钩故障，把防弹钩扭簧改为具有相同回弹作用而抗疲劳好的拉簧结构。改造后使用情况良好，扭簧断裂的故障完全消除。
3 结语
干法腈纶短纤维打包机经过以上改造后，基本消除了原结构存在的不足和缺陷，设备故障率明显降低，减少了维修工作量，提高了整机的运行率，确保了生产的连续性，为企业长、满、安、稳、优地运行提供了保障。
作者简介：叶烈洪（1970—），男，浙江上虞人，浙江金甬腈纶有限公司设备工程师，研究方向：化工设备的检维修技术、装置的技术改造和项目建设。
（责任编辑：文 森）
关键词：干法腈纶短纤维打包机；同步油缸；推棉箱系统；防弹钩装置
中图分类号：TQ342 文献标识码：A 文章编号：1009-2374（2013）08-0033-03
1 干法腈纶短纤维打包机在实际生产过程中存在的问题
干法腈纶短纤维打包机主要由计量系统、储棉系统、液压控制和压缩系统、气动系统及电气控制系统组成。有分步计量、推棉、预压、转向、主压、捆包、出包等步骤，因打包机除了捆包动作为人工操作外，其余步骤均为自动控制进行，且步骤动作繁多，只要有一个环节出现故障，整个打包过程就不能正常进行，且有可能造成较大的故障，短纤维打包机经过一段时间的生产使用后，暴露了一些结构和设计上的不足及缺陷，打包机的运行不可靠，故障维修率高，严重影响了生产的正常进行，该打包机的主要不足和缺陷表现为：同步油缸系统故障高，压缩棉箱不能保证同步升降，棉箱容易发生倾斜；推棉箱漏棉多，推棉板和出料门易被卡住，推棉系统故障高；防弹钩扭簧容易产生疲劳断裂等。针对打包机整体故障高，严重影响生产的情况，对以上故障频繁发生的部位必须进行相应改造。
2 对干法腈纶短纤维打包机故障常发部位进行改造
2.1 同步油缸的改造
当主压头到终压时，压缩棉箱需提升，然而进行穿带、捆包、出包等。压缩棉箱提升机构部分包括两只提箱油缸和一只同步油缸，提箱油缸为活塞式油缸，当主压油缸压头下降到捆包位置后，提箱油缸动作，将压缩棉箱升起，以便捆包和翻包。提升压缩棉箱时，为了保证压缩棉箱平稳升降，左右两侧的两只提箱油缸必须同步动作升降，否则就会造成棉箱倾斜，从而导致提升油缸活塞杆弯曲、限位开关不到位动作等一系列故障，而左右两只提箱油缸的同步性原设计由一只同步油缸来控制实现。同步油缸实际上是一个复式油缸，它的两个活塞联接在同一活塞杆上，所以它们受力后产生相同的运动速度，使等量的油被分别输送到两个提箱油缸下腔，使两个提箱油缸同步上升，提箱油缸下降时，因其回油靠调节支承阀控制背压，可使两提箱油缸下降同步。在同步油缸中设有油液补偿装置，以消除两个提箱油缸在每一个工作循环中由于泄漏所产生的误差。
同步油缸在理论上可以保证压缩棉箱升降时的平稳性和同步性，但这要以同步油缸系统中各个零部件的无故障运行来保证，在实际生产中，压缩棉箱同步升降系统的运行故障较高，压缩棉箱升降不同步，导致其倾斜，每个班都会出现多次，严重地影响了生产的正常运行。
在打包机的生产运行过程中，由于整个液压系统较为复杂，液压控制管路中各种零部件繁多，且工作步骤动作多，互相影响制约。各类大小故障时有发生，引起液压系统中的一些控制阀等破损，同时由于油缸活塞杆受力不匀和老化等原因，造成活塞上的密封件损坏，导致活塞与油缸内壁磨损，这些都会产生一些铁屑等杂质，这些铁屑随液压油进入油缸内，一方面铁屑会卡住同步油缸的平衡调节阀，而不能正常地平衡调节，从而使同步油缸不能控制两只提箱油缸同步升降，另一方面铁屑卡在活塞密封件上，损坏油缸密封件，同步油缸各密封件损坏，造成内部泄漏，使同步油缸不能同步控制两只提箱油缸，同时在活塞运行时拉毛油缸内壁，从而造成同步油缸活塞两侧串油，导致同步油缸无法同步工作。另外油缸被拉毛后产生的铁屑等杂质，卡住同步油缸内油液平衡补偿装置，使其不能正常工作，引起同步油缸控制不同步。总之，整个同步油缸系统故障频发，无法较好地保证提棉箱的同步升降，影响整个打包过程的正常进行，同时引发打包机其他系统的故障。因而对同步油缸必须进行改造，具体改造内容如下：
改造原则是由同步油缸液压平衡控制的两只提箱油缸，改由连杆和导轨的机械结构来控制压缩棉箱升降时的同步性，机械结构的可靠性较高，故障率相对较低。具体方案为取消原有同步油缸，在中心立柱外套上增设T型导向导轨，使压缩棉箱只能沿导轨直线升降，以减少箱体运行的自由度，这样即使两只提箱油缸稍有不同步，压缩棉箱通过连杆提升，在导轨的约束下，也不会出现倾斜的情况，从而基本消除了因压缩棉箱出现倾斜而造成的各种故障。同时在纤维箱体上增设两套同步脱钩装置，以保证纤维箱两侧与转台间的钩子能够同时脱开，这样通过导轨加连杆机构，使两提箱油缸运行同步，增设以上两套同步脱钩装置，并去除同步油缸后，液压系统和电气控制系统程序等要作相应改造，相关管路须改动，这样打包机的提棉箱同步升降的控制由原来的同步油缸液压控制改造为导轨和连杆的机械控制方式，运行可靠性大大提高。
2.2 推棉箱系统的改造
推棉箱系统由推棉箱、推棉传动装置和出料门组成。推棉箱由不锈钢板制成，安置在计量料斗的下面，一端与固定棉箱联接，当一定量的纤维从计量斗落入推棉箱后，装在推棉箱尾部的电机启动，通过推棉箱外侧的链轮、链条，使装在推棉箱内部的推料板沿水平方向向前移动，将纤维推入固定棉箱和压缩箱内。出料门为垂直滑动板，它随同预压头下落，将推棉箱封闭，以防止在预压过程中纤维落在预压头上面。预压头上升时，又将出料门带上来，使推棉箱前端敞开，为下次将纤维推入压缩箱做好准备。
此结构的推棉箱系统由于链轮和链条传动部件在侧面，而推棉板又在箱体内，推棉箱不能完全密封，推棉系统的最大的缺陷是推棉箱漏棉严重，易造成推棉传动系统的导轨、链轮、链条挂棉而卡住，同时推棉板和出料门也易被棉卡住，从而导致一系列故障的产生，如推棉电机过载甚至烧坏、推棉板和出料门卡住、限位不到位等等，最终影响了生产的正常进行，同时浪费了大量的漏棉。针对以上缺陷，对此系统进行如下改造：
重新设计推棉系统，推棉动力采用气缸，设置在整个推棉箱的尾部中间，气缸动作在棉箱的外部，整个棉箱可加工成全密封形式。棉箱采用骨架加覆不锈钢板结构，推棉板四周附有聚氨脂板，在运动时起到柔性的密封作用，不让棉外漏，避免推棉板被卡住。两侧采用不锈钢网孔板，便于气压平衡，推棉板用气缸在后面推拉，并在下面用滚轮作为支承和导向，从而使整个推棉箱密闭而无其他开口，短纤维就不易从中漏出，减少了推棉箱的漏棉，在箱体一侧开门，以方便维修和排除故障。这种不易漏棉的结构，就不再存在推棉系统卡住过载、限位不到等一系列故障，同时把推棉动力由电机改为气缸，降低了能源消耗。
2.3 防弹钩装置的改造
防弹钩装置位于压缩箱的前后侧，防弹钩用不锈钢板制成，与轴焊为一体，在轴的两端装有扭簧，压缩箱在预压侧位置时，防弹钩插入压缩箱内，在预压头回升后防止纤维回弹，压缩箱在主压侧位置时，当主压头下降到刚进入压缩箱上端口的位置时，提箱油缸活塞杆少量上移一定距离，使防弹钩退出箱外，主压头能顺利下降，至终压结束，压缩箱被提升，防弹钩处于张开状态，故主压头亦能顺利上升。
由于在腈纶短纤维打包过程中，每打一包短纤维，防弹钩要在预压位置上动作6次，在主压位置上要动作1次，如此频繁的动作，使防弹钩扭簧容易出现疲劳断裂（平均寿命约为2个月）。防弹钩扭簧断裂，不仅使防弹钩无法工作，而且还有可能引起挤坏压头围板，甚至造成挤压防弹钩轴承座破裂，引起较大的设备事故和人身安全事故，造成对生产的严重影响。针对这些故障情况，为减少甚至消除防弹钩故障，把防弹钩扭簧改为具有相同回弹作用而抗疲劳好的拉簧结构。改造后使用情况良好，扭簧断裂的故障完全消除。
3 结语
干法腈纶短纤维打包机经过以上改造后，基本消除了原结构存在的不足和缺陷，设备故障率明显降低，减少了维修工作量，提高了整机的运行率，确保了生产的连续性，为企业长、满、安、稳、优地运行提供了保障。
作者简介：叶烈洪（1970—），男，浙江上虞人，浙江金甬腈纶有限公司设备工程师，研究方向：化工设备的检维修技术、装置的技术改造和项目建设。
（责任编辑：文 森）