劉倩倩,程鑫杰,蘇美英,湯偉豪
(煙臺南山學院,山東 煙臺 265713)
鋁卷加工始于存放在卷材鞍座上的卷材,首先卷材由上卷小車送至開卷機進行開卷,然后帶材經(jīng)直頭后穿過夾送輥、自動對中裝置進入縱剪機,被分切成工藝要求的寬度和條數(shù);最后,帶材經(jīng)張力裝置到達卷取機,帶張力卷取成卷。當卷取達到規(guī)定的長度或卷徑后機列自動停車,中斷帶材并將卷取機上的成品卷由卸卷裝置卸下;直至整卷帶材分切完畢,而成品卷在帶材自動包裝線上進行包裝。在分切的同時,帶材的廢邊被導入廢邊卷取機內(nèi)卷繞成廢料卷運出。
鋁卷加工過程中,切邊工藝切去多余的部分,該部分多余鋁帶便是廢料(寬度在5~10mm左右,可對生產(chǎn)造成影響甚至會引發(fā)事故)。基于以上特點,廢料難以實現(xiàn)人工清理,而廢料卷取機則可以很好解決這一難題,其工作原理如下:將廢料有序纏繞在硬化錐形卷軸上,達一定厚度時卷軸通過鋁卷推出器將廢料卷與其分離,廢料卷便落入存放箱中;之后卷軸繼續(xù)工作,形成有效循環(huán)過程。
切割廢料鋁帶后,鋁材的成品部分被牽引至別處制成鋁卷,而廢鋁帶則被牽引至卷取機的廢料收集裝置(如圖2-1所示)。廢鋁帶在卷軸端部纏繞一段時間,使其聚集成一個小球狀而繞在卷軸上不松開;之后進行卷取,以防中途因卷材纏繞不緊而造成松垮斷裂的意外。
圖 2-1 廢料收集裝置
通過一液壓卷材壓力輥將廢鋁帶壓實在卷軸上(如圖2-2所示),以防鋁帶因纏繞不緊而產(chǎn)生脫落現(xiàn)象。在電機帶動下,卷軸將鋁帶纏繞起來,直至一個廢料卷材成形,其尺寸約1200mm×1200mm,重量約900千克。
圖 2-2 廢料卷取裝置
廢鋁帶卷材成型并達到規(guī)定尺寸后,通過廢料排放裝置(如圖2-3所示)進行以下排放動作:液壓裝置操縱軋輥抬起;同時,液壓移動架啟動,承載著卷軸和傳動裝置向后抽出,使得卷材被卷取機的內(nèi)壁擋住而落下,進入由液壓裝置支撐的凹形翻板中;通過液壓裝置翻板向外翻動,從而將卷材向外翻出落入外側(cè)的廢料存放箱中。
圖 2-3 廢料排放裝置
交流電機為廢料卷取機提供所需動力,其電機參數(shù)如下:
電機功率: 0~120/120 千瓦
電機速度: 0~500/1800/分
電機扭矩: 2292~2292/636 Nm
電機轉(zhuǎn)速實時變化,以保證廢料鋁帶的纏卷速度與鋁卷的運動速度相同(20~400m/min且≥鋁卷的卷取速度),避免纏繞速度過快扯斷鋁帶,或者過慢致使廢料卷材因過于松散而脫離卷軸。
由于鋁帶寬度不一,使廢料鋁帶纏繞成的卷材各部分的均勻性難以保證,從而使卷材各部分硬度不一;另外,軋輥壓力很容易導致鋁帶破碎,從而產(chǎn)生細小的碎鋁屑。碎鋁屑尺寸極小,可通過機器上的微小縫隙進入機器內(nèi)部,對一些精密零件造成嚴重損傷;如圖3-1所示縫隙,其直接與卷軸接觸,卷軸上沾附的碎鋁屑可以直接進入并損傷軸承,進而減少其使用壽命;而碎鋁屑的累計,將造成軸承抱死之類的嚴重事故,進而嚴重損壞機器。
圖3-1 未做改動的軸承蓋縫隙
實際生產(chǎn)中,需定期對大盤軸承進行清理或更換,且實踐證明:軸承滾動體上的小碎邊、鋁屑、鋁粉及潤滑油等混合物,直接影響軸承正常運轉(zhuǎn)。針對以上問題,軸承正常運轉(zhuǎn)的首要條件為:軸承滾動體保持清潔,避免鋁屑、鋁粉等異物進入;為軸承的滾動體增加防塵裝置。
先前做法是在滾動體圓周處覆蓋0.5mm的鋁片,但隨著時間增加,鋁屑及鋁粉等仍可從卷軸間隙進入軸承滾動體內(nèi),鋁屑過多還會造成增加的鋁片擠壓變形,從而使其失去防塵效果并影響設(shè)備的正常運轉(zhuǎn),最終影響產(chǎn)品產(chǎn)量和質(zhì)量等一系列問題。
經(jīng)過一系列實驗研究,本論文中對縫隙相關(guān)的零件結(jié)構(gòu)進行改動,如圖3-2所示,第一:在大壓蓋上增加密封,消除鋁屑等雜質(zhì)進入軸承內(nèi)的縫隙通道。密封選用雙唇骨架油封,其副唇起防塵作用:防止外界的灰塵、雜質(zhì)等進入軸承座內(nèi)。第二:改變軸承內(nèi)蓋與外蓋的結(jié)構(gòu),縫隙的形狀發(fā)生相應變化,其一端不再與卷軸直接相通;另外,在縫隙的端口加上密封環(huán)密封,進一步保證碎鋁屑難以進入縫隙中,從而達到保護機器內(nèi)部的目的。
圖3-2 創(chuàng)新軸承蓋的縫隙
在本課題研究過程中,發(fā)現(xiàn)了多種解決問題的方法,包括改變鋁帶材質(zhì)、降低壓輥壓力、改變廢料收集方法等,但是每一個方法都有嚴重缺點,且造成極大生產(chǎn)困難和資源浪費。綜合考慮后,本論文從廢料卷取機的結(jié)構(gòu)出發(fā),通過阻斷碎鋁屑進入機器內(nèi)部的途徑,使其危害性大大降低,而且并沒有很大的負面效應,對工廠生產(chǎn)影響幾乎可以忽略不計,實踐證明以上創(chuàng)新切實可行。
本文從實際生產(chǎn)所需和亟待解決的問題出發(fā),設(shè)計新的軸承端蓋,可有效防止廢料鋁帶收集時產(chǎn)生的碎鋁屑進入機器中,以防損壞精密零件、造成嚴重事故。新的軸承端蓋結(jié)構(gòu)簡單、更換方便,可以在不影響生產(chǎn)的情況下進行更換。
針對以上問題,提出多種方法降低隱患、減輕危害,主要有一下三方面:第一是減少或消除碎鋁屑的產(chǎn)生;第二是阻斷碎鋁屑的運動途徑,使其無法進入機器上微小的縫隙中;第三是隔斷精密零件,使其不會遭受到碎鋁屑的危害。研究及實踐發(fā)現(xiàn),第一方面被證明為不可用,負面效果過大,不適用于當前情況;將第二方面與第三方面結(jié)合,仔細研究圖紙與結(jié)構(gòu)后,得到了本文的研究思路:通過改變零件結(jié)構(gòu),阻斷碎鋁屑的運動途徑,隔斷縫隙與零件的接觸,從而保護零件。