鄭義軍 黃華峰

摘 要：水泥疊包機(jī)是水泥廠的包裝水裝火車的重要設(shè)備，我公司一線、二線火車站臺(tái)共有3臺(tái)4工位疊機(jī)，包裝水泥經(jīng)包裝機(jī)、接包機(jī)、清包機(jī)、3臺(tái)皮帶輸送機(jī)后，達(dá)到疊包機(jī)前的撥包器，最后進(jìn)入疊包機(jī)進(jìn)行疊包。由于包裝水泥從8嘴包裝機(jī)到撥包器的輸送過程中，經(jīng)過多臺(tái)輸送設(shè)備，且有至少3個(gè)轉(zhuǎn)彎溜子，難免在包裝水泥達(dá)到撥包器前出現(xiàn)連包的現(xiàn)象（水泥包之間的距離較正常情況下短，甚至水泥包頭尾相連），尤其是在人工抽查袋重時(shí)，更換是不可避免，這樣就會(huì)造成連包水泥在撥包器或者疊包機(jī)翻板閥動(dòng)作時(shí)卡住撥包器或翻板閥，無(wú)法正常通過，導(dǎo)致堵包，嚴(yán)重影響裝車效率，給公司帶來(lái)經(jīng)濟(jì)損失。因此，急需設(shè)計(jì)1種裝置，使水泥包之間的距離在達(dá)到撥包器前保持均勻，降低卡包次數(shù)，提高裝車效率。

關(guān)鍵詞：火車裝車，勻包器；疊包機(jī)；連包；

1、設(shè)備生產(chǎn)現(xiàn)狀

我公司一、二線包裝水泥火車站臺(tái)一共有3臺(tái)用于裝火車的4工位疊包機(jī)，其中一線1臺(tái)4工位疊包機(jī)，二線2臺(tái)4工位疊包機(jī)。水泥包經(jīng)包裝機(jī)、接包機(jī)、清包機(jī)、皮帶機(jī)、撥包器進(jìn)入疊包機(jī)，疊包機(jī)疊好包后由叉車負(fù)責(zé)運(yùn)送的火車車廂內(nèi)，完成裝車。

我公司4工位疊包機(jī)，主要由疊包機(jī)機(jī)架、皮帶輸送機(jī)構(gòu)、翻板閥、疊包機(jī)機(jī)構(gòu)、配重機(jī)構(gòu)等組成。疊包機(jī)每個(gè)工位最多可以疊11包水泥，疊包機(jī)軸線兩側(cè)各有2條皮帶輸送、2個(gè)翻板閥和2個(gè)疊包工位。疊包機(jī)平面示意簡(jiǎn)圖如圖1所示：

4工位疊包機(jī)的工作原理如下：工作時(shí)水泥包先從1#小皮帶輸送到1#工位，達(dá)到設(shè)定的包數(shù)后，同側(cè)的1#翻板閥動(dòng)作，水泥包進(jìn)入同側(cè)的2#工位進(jìn)行疊包。當(dāng)2#工位疊包數(shù)達(dá)到設(shè)定值時(shí)（我公司一般情況疊包數(shù)為10包或11包），撥包器動(dòng)作，水泥包經(jīng)三通溜槽進(jìn)入疊包機(jī)的2#小皮帶，再到達(dá)3#工位進(jìn)行疊包，與此同時(shí)，叉車將1#、2#工位的水泥包運(yùn)送至火車車廂內(nèi)。3#工位疊包數(shù)達(dá)到設(shè)定值后，2#翻板閥動(dòng)作，水泥包進(jìn)入4#工位進(jìn)行疊包，當(dāng)4#工位疊包數(shù)達(dá)到設(shè)定值時(shí)，叉車可將3#、4#工位的水泥包運(yùn)送至火車車廂內(nèi)，此時(shí)溜槽上的撥包器再一次動(dòng)作，水泥包又進(jìn)入1#小皮帶機(jī)，如此循環(huán)，不間斷進(jìn)行生產(chǎn)。

我公司二線西站臺(tái)的4工位疊包機(jī)優(yōu)先于2017年4月技術(shù)改造完成并投入試用。在試生產(chǎn)的過程，我們發(fā)現(xiàn)，每當(dāng)有間距小于700mm（我公司8嘴包裝機(jī)轉(zhuǎn)速達(dá)到設(shè)定的最高轉(zhuǎn)速32rpm時(shí)水泥包之間的間距約為700mm）的2包或以上的水泥經(jīng)過撥包器或疊包機(jī)的翻板閥，而撥包器或翻板閥剛好在此時(shí)動(dòng)作時(shí)，水泥包就會(huì)卡住撥包器或翻板閥，造成堵包，無(wú)法繼續(xù)進(jìn)行生產(chǎn)。由于我公司要求水泥包機(jī)崗位每小時(shí)須抽查一次水泥袋重，每個(gè)包機(jī)嘴至少抽3包，且是人工抽查，因此，不可避免地產(chǎn)生水泥包的間距小于700mm，甚至連續(xù)3包水泥頭尾相連的現(xiàn)象（以下簡(jiǎn)稱連包）。所以在裝火車的生產(chǎn)過程中，每次抽查袋重就會(huì)出現(xiàn)較多的連包現(xiàn)象，至少有2次連包會(huì)卡住撥包器或疊包機(jī)翻板閥法，使疊包機(jī)無(wú)法連續(xù)疊包，生產(chǎn)中斷，每次人工處理卡包問題需要約3分鐘才能恢復(fù)生產(chǎn)，極大地降低了火車的裝車效率。故為了保障公司的正常生產(chǎn)，提高火車裝車效率，急需想方設(shè)法解決連包的問題。

2 解決方法

我們從2017年5月份起開始對(duì)二線西站臺(tái)疊包機(jī)處存在的卡包問題進(jìn)行了特別關(guān)注，而且把此問題作為一項(xiàng)攻關(guān)項(xiàng)目來(lái)重點(diǎn)攻克。通過現(xiàn)場(chǎng)研究分析，我們發(fā)現(xiàn)，造成水泥連包的因素較多，不僅是抽包時(shí)人為造成連包，包括輸送設(shè)備方面也存在較多的問題，如轉(zhuǎn)彎溜子結(jié)構(gòu)不合理，輸送皮帶跑偏等也會(huì)造成連包。因此，我們著重從2個(gè)方面進(jìn)行解決：1.設(shè)計(jì)1種裝置，強(qiáng)制把水泥包之間的間距延長(zhǎng)到可滿足撥包器或者疊包機(jī)翻板閥動(dòng)作完成所需的距離，且經(jīng)過該裝置后水泥包之間的間距基本勻等（該裝置以下簡(jiǎn)稱勻包器）；2.修改轉(zhuǎn)彎溜子結(jié)構(gòu)；3.在輸送皮帶機(jī)上增加擋包鋼管。

2.1設(shè)計(jì)勻包器

通過了解分析，目前國(guó)內(nèi)水泥行業(yè)內(nèi)基本還沒有其它水泥廠使用叉車來(lái)實(shí)現(xiàn)包裝水泥裝火車的。市場(chǎng)上也沒有相關(guān)的用于使水泥包在皮帶機(jī)上輸送時(shí)保持勻等間距的設(shè)備或裝置。因此，必須自行設(shè)計(jì)出能夠固定水泥包間距的勻包器。

2.1.1 勻包器安裝位置的確定

為了實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化生產(chǎn)，勻包器的勻包工作必須能夠自動(dòng)實(shí)現(xiàn)。我們通過對(duì)現(xiàn)場(chǎng)皮帶機(jī)輸送水泥包的情況得知，皮帶機(jī)上出現(xiàn)連包時(shí)大部分情況是3包相連，也就是在人工抽查水泥袋重時(shí)出現(xiàn)最多。水泥包的間距較不抽查袋重時(shí)小，必須在連包達(dá)到撥包器前通過勻包器把水泥包的間距恢復(fù)到700mm左右，才能順利滿足撥包器或者疊包機(jī)翻板閥的動(dòng)作時(shí)間要求，并且勻包器須安裝在撥包器工序之前的皮帶機(jī)上。

2.1.2 勻包器的工作構(gòu)思

由于水泥包在皮帶機(jī)上輸送時(shí)是連續(xù)輸送的，因此首先需在勻包器上設(shè)計(jì)一個(gè)信號(hào)感應(yīng)開關(guān)，當(dāng)出現(xiàn)連包的情況時(shí)，第一包水泥到達(dá)勻包器時(shí)，感應(yīng)開關(guān)得到信號(hào)，通過信號(hào)迅速啟動(dòng)一個(gè)翻板機(jī)構(gòu)強(qiáng)制使第二包水泥暫時(shí)在皮帶機(jī)上不向前運(yùn)動(dòng)。在經(jīng)過延時(shí)一定時(shí)間后，第一包水泥與第二包水泥之間的間距基本達(dá)到700mm的工序要求時(shí)，該翻板機(jī)構(gòu)對(duì)第二包水泥進(jìn)行放行。當(dāng)?shù)诙嗟竭_(dá)感應(yīng)開關(guān)位置時(shí)，如果第三包水泥與第二包水泥之間的間距小于工序要求，翻板機(jī)構(gòu)再次動(dòng)作，使第三包水泥停止運(yùn)動(dòng)，直到第二包水泥通過感應(yīng)開關(guān)為止，如此重復(fù)。另外，當(dāng)?shù)诙嗟竭_(dá)勻包器感應(yīng)開關(guān)處，若此時(shí)第二包水泥和第三包水泥之間的間距已滿足工序要求時(shí)，則翻板機(jī)構(gòu)不需要?jiǎng)幼?，讓第三包水泥自行通過勻包器。

通過以上思路，我們?cè)O(shè)計(jì)并研制出了勻包器，且安裝在撥包器前的皮帶機(jī)上，如圖2、圖3所示：

勻包器主要由支架、翻板及氣缸、來(lái)包信號(hào)開關(guān)、連包判斷開關(guān)、拉桿、控制器等組成。

圖2中來(lái)包信號(hào)開關(guān)和接近開關(guān)1的作用是為勻包器提供前方有水泥包到來(lái)的信號(hào)。

圖2中可通過調(diào)節(jié)拉桿的長(zhǎng)短，來(lái)控制接近開關(guān)1得電的時(shí)間長(zhǎng)短，從而控制翻板打開時(shí)間的長(zhǎng)短，即可調(diào)節(jié)第二包水泥與第一包水泥通過勻包器后的間距，保證后續(xù)工序中撥包器及疊包機(jī)的翻板閥的正常工作。

圖2中翻板的功能是強(qiáng)制阻止水泥包連續(xù)輸送。

圖3中連包判斷開關(guān)用于判斷第一包水泥與第二包水泥是否屬于連包情況，本公司的應(yīng)用中水泥包的間距小于700mm時(shí)為連包，間距的大小可現(xiàn)場(chǎng)調(diào)整。

2.1.2 勻包器的工作原理

勻包器的工作原理如下：

（1）有連包的情況下：當(dāng)有水泥包從圖2中的右側(cè)輸送過來(lái)時(shí)，水泥包撞擊來(lái)包信號(hào)開關(guān)，來(lái)包信號(hào)開關(guān)上升，觸發(fā)接近開關(guān)1得電，接近開關(guān)1將信號(hào)傳遞給翻板閥的氣缸控制器。此時(shí)如果第二包水泥與第一包水泥之間的間距小于700mm，那么第二包水泥就會(huì)在此刻頂開連包判斷開關(guān)，接近開關(guān)2得電，并將信號(hào)傳遞至翻板閥的氣缸控制器。這時(shí)氣缸控制器同時(shí)得到接近開關(guān)1和接近開關(guān)2的信號(hào)，然后控制氣缸打開，活塞桿伸出，翻板打開，翻板打開后強(qiáng)制使后續(xù)來(lái)的第二包水泥在此處停止向前輸送。當(dāng)?shù)谝话嗤ㄟ^來(lái)包信號(hào)開關(guān)后，來(lái)包信號(hào)開關(guān)依靠自身重力回落至原來(lái)位置，此時(shí)接近開關(guān)1失電，氣缸控制器控制氣缸縮回，翻板關(guān)閉至原來(lái)位置，第二包水泥通過翻板繼續(xù)向前輸送。

（2）無(wú)連包現(xiàn)象時(shí)：當(dāng)?shù)谝话嗟竭_(dá)來(lái)包信號(hào)開關(guān)時(shí)接近開關(guān)1得電，而此時(shí)第二包水泥與第一包水泥的間距大于700mm（即不屬于連包現(xiàn)象），所以這時(shí)接近開關(guān)2不得電，氣缸控制將無(wú)輸出信號(hào)，氣缸及翻板不動(dòng)作，第二包水泥就會(huì)直接順利通過勻包器。

2.2轉(zhuǎn)彎溜子結(jié)構(gòu)改進(jìn)

由于我公司二線水泥包裝機(jī)到火車站臺(tái)的輸送距離較遠(yuǎn)，水泥包經(jīng)過3臺(tái)皮帶機(jī)的輸送才能到達(dá)疊包機(jī)處。其中2#皮帶機(jī)在包裝車間樓上，3#皮帶機(jī)在站臺(tái)上。2#皮帶機(jī)與3#皮帶機(jī)垂直交叉，2#皮帶機(jī)通過轉(zhuǎn)彎溜子把水泥轉(zhuǎn)運(yùn)到3#皮帶機(jī)上。轉(zhuǎn)彎溜子簡(jiǎn)圖如圖4所示：

該轉(zhuǎn)彎溜子存在的不足之處是輸送帶與溜子底板最頂端的水平AB段距離過大，當(dāng)水泥包轉(zhuǎn)彎運(yùn)動(dòng)到此處時(shí)，水泥包底部的部分已經(jīng)脫離輸送帶表面 ，向前的動(dòng)力減小，再加上圖4中AB段水平鋼板給水泥包帶來(lái)阻力，最后導(dǎo)致水泥包的轉(zhuǎn)彎動(dòng)力不足，容易使部分水泥包停留在此處，當(dāng)后面的一包水泥輸送到此處時(shí)，才會(huì)在后一包水泥的推力下一起溜到3#皮帶機(jī)上。

為了解決這一問題，我們把溜子底板的最頂端位置由B點(diǎn)改到輸送帶邊緣的下方的A點(diǎn)（即取消AB段鋼板），這樣就能夠消除原AB段鋼板給水泥包帶來(lái)的阻力，從而增加了水泥包的轉(zhuǎn)彎動(dòng)力，使水泥包順利通過轉(zhuǎn)彎溜子，到達(dá)3#皮帶機(jī)。

2.3增加擋包管，防止水泥包跑偏不正

由于水泥包在皮帶機(jī)及轉(zhuǎn)彎溜子的輸送過程中，有時(shí)因各種因素，水泥包在到達(dá)勻包器時(shí)會(huì)有跑偏（水泥包的中線不在皮帶機(jī)的中線上）的現(xiàn)象發(fā)生，影響勻包器、撥包器、疊包機(jī)等的正常工作。另外，當(dāng)在勻包器處有3包及以上的連包現(xiàn)象時(shí)（經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)多次觀察，基本上最多會(huì)出現(xiàn)5包連包的現(xiàn)象，并且只是偶爾發(fā)生。一般情況下絕大多數(shù)為3包連包），后續(xù)來(lái)的水泥包對(duì)被勻包器翻板推止住的水泥包的進(jìn)行沖擊后會(huì)向皮帶機(jī)兩側(cè)運(yùn)動(dòng)，最終掉落皮帶機(jī)。因此，為了防止以上兩種情況的發(fā)生，需在勻包器之前的皮帶機(jī)輸送帶上方的兩側(cè)各安裝一根擋包管，并且呈喇叭口形狀，開口在水泥包的來(lái)向，收縮口在勻包器方向，中心線與皮帶機(jī)的重疊。這樣既能依靠擋包管自動(dòng)糾正跑偏水泥包的運(yùn)動(dòng)方向，又能防止多包水泥連包時(shí)造成水泥包掉落皮帶機(jī)的現(xiàn)象。

2.4穩(wěn)定壓縮空氣的壓力措施

由于勻包器的執(zhí)行翻板動(dòng)作的是氣缸，壓縮空氣的壓力大小直接影響翻板動(dòng)作的迅速性能及推力的大小，且生產(chǎn)工序中使用壓縮空氣的設(shè)備較多，所以壓縮空氣管路中壓力的穩(wěn)定性就顯得十分重要。為了避免壓縮空氣管路中壓力的波動(dòng)給勻包器帶來(lái)的影響，我們?cè)趧虬鞯臍庠刺幵黾恿艘粋€(gè)小型儲(chǔ)氣罐，增強(qiáng)了勻包器工作的穩(wěn)定性。

3 效果檢查

通過約1個(gè)月的制作、安裝以及調(diào)試工作，我公司二線西站臺(tái)的勻包器成功投入正常使用，經(jīng)過1個(gè)月的使用觀察，有效的避免了連包進(jìn)入撥包器及4工位疊包機(jī)造成卡包的現(xiàn)象，提高了火車裝車效率。若每天按8小時(shí)連續(xù)工作制，疊包機(jī)每個(gè)工位疊10包，則安裝勻包器后每條包機(jī)生產(chǎn)線每班可至少增加2次卡包/抽查×8次抽查/班×（3÷60）h/次=0.8h的生產(chǎn)時(shí)間，可增產(chǎn)100噸/h×0.8h=80噸，極大地提高了火車的裝車效率，同時(shí)可產(chǎn)生經(jīng)濟(jì)效益80噸×400元/噸=3.2萬(wàn)元。則每年經(jīng)濟(jì)效益為3.2萬(wàn)元/天×365天=1168萬(wàn)元

4 技術(shù)推廣

二線西站臺(tái)勻包器成功使用后，我公司隨即在一線火車站臺(tái)及二線火車東站臺(tái)相繼推廣了勻包器+4工位疊包機(jī)+叉車的火車裝車系統(tǒng)，并于2017年12月全部完成安裝調(diào)試，投入正常生產(chǎn)。從此，我公司包裝水泥的火車裝車完全實(shí)現(xiàn)了機(jī)械化裝車。并且從2017年12月使用至今，基本上未出現(xiàn)過因?yàn)檫B包卡住撥包器或者4工位疊包機(jī)翻板閥的現(xiàn)象，極大地提高了包裝水泥的火車裝車效率，為我公司提高了經(jīng)濟(jì)效益。