商 勇，劉 菲

(1.盛虹煉化(連云港)有限公司化工一部，江蘇 連云港 222000； 2.中國石油蘭州石化分公司，甘肅 蘭州 730070)

0 引 言

包裝機是重膜包裝線的重要組成單元，其結(jié)構(gòu)中的開袋機構(gòu)主要作用是打開膜卷袋口，輔助角片插入袋角，使開口的包裝袋準確送至下料位置，完成裝料工序。

現(xiàn)有某大型煉化企業(yè)乙烯廠10 條重膜包裝線、石化廠4 條重膜包裝線，共計在用包裝機14 臺。 設備運行中，因結(jié)構(gòu)設計、磨損消耗、檢修損耗等多種問題，導致開袋機構(gòu)故障頻發(fā)，最終引起包裝袋口無法打開、灑料、袋口褶皺等問題出現(xiàn)。 經(jīng)過近些年統(tǒng)計可知，每年落地料數(shù)量高達35 t，開袋機構(gòu)損耗21套，嚴重制約包裝線生產(chǎn)包裝的效益和質(zhì)量。 因此，為解決開袋機構(gòu)結(jié)構(gòu)及損耗問題，提出優(yōu)化設計改造方案，以原始部件改造、選材優(yōu)化以及檢修拆卸等方法為優(yōu)化點進行分析改造，最終達到實現(xiàn)包裝破損率低于萬分之一的目標，保障重膜線長周期運行，對企業(yè)實現(xiàn)“安穩(wěn)長滿優(yōu)”的最終目標有深刻意義。

1 包裝機開袋機構(gòu)故障分析

通過運行分析可知，包裝機開袋機構(gòu)的故障主要有以下幾點。

(1) 開袋機構(gòu)主軸、機架的材質(zhì)選用問題。 因材質(zhì)不佳使得部件很易磨損，導致機械故障頻發(fā)，造成膜卷袋口無法正常打開。

(2) 開袋機構(gòu)吸盤驅(qū)動臂設計及安裝方式不合理問題。 因結(jié)構(gòu)設計問題，在故障檢修及搶修過程中需拆除多個部件，且需要使用大量工具及一定的力度才可拆除，檢修拆除過程費時，且回裝精度不高，檢修損耗較大。

(3) 公司在用重膜包裝線共有14 套開袋機構(gòu)，消耗量約為21 套/年，單價約3 300 元/套，僅開袋機構(gòu)備件費用高達6.93 萬元/年，增加了日常檢維修費用支出。

(4) 開袋機構(gòu)故障將會造成熱封不佳、袋口褶皺等問題[1]，包裝袋口破損的風險增大，影響產(chǎn)品外觀質(zhì)量，制約企業(yè)產(chǎn)品高質(zhì)量投放至市場。

(5) 包裝袋一旦灑料，會造成地面臟亂易滑，稍有不慎將造成清理人員摔傷或機械傷害，對安全生產(chǎn)造成很大威脅。

通過對原開袋機構(gòu)進行拆解分析，如圖1 所示，可知原開袋機構(gòu)主軸用Q235 材質(zhì)加工制作，主軸僅采用過盈裝配的方式安裝于機架，此類機械結(jié)構(gòu)中，軸與配合孔易產(chǎn)生相對運動，造成頻繁的機械磨損，并且此類問題會隨時間越發(fā)嚴重，甚至會出現(xiàn)軸從配合孔中脫落的情況，如圖2 所示，并且吸盤驅(qū)動臂為一體式，如圖3 所示，拆裝繁瑣，因沒有廠家的專用安裝工具[2]，回裝時，員工使用卡簧鉗、扳手、錘子等普通工具使用外力對結(jié)構(gòu)進行拆解，因安裝角度或受力角度等問題，會造成回裝精度低，吸盤架易錯位，造成更嚴重的機械磨損，減少部件使用壽命。

圖1 原開袋機構(gòu)結(jié)構(gòu)及機架

圖2 原開袋機構(gòu)軸體

圖3 原開袋機構(gòu)驅(qū)動臂

2 優(yōu)化改造方案

通過討論，針對開袋機構(gòu)所分析出來的問題，決定采用如下方法對其結(jié)構(gòu)進行改造。

(1) 原Q235 材質(zhì)(普通碳素鋼)的主軸選用45＃鋼加工制作，用來增加主軸的剛度，并且在原主轉(zhuǎn)軸軸肩處增加?40×2 mm 的一體式固定圓盤，圓盤中心對稱距離30 mm 處開2-?6 mm 的通孔，如圖4 所示，這樣可以保證主軸與主框架的插入角度相對固定，避免了拆裝過程中出現(xiàn)的相對運動而造成磨損。

圖4 主軸改造圖

(2) 結(jié)合主軸的新結(jié)構(gòu)特點，在開袋機構(gòu)機架安裝配合位置處，對稱加工2 個M5 的通絲，用于固定圓盤軸，防止機架與主軸產(chǎn)生相對運動。 相對運動是造成軸磨損最重要的一個因素，此次改造設計可杜絕此類磨損的發(fā)生。

(3) 原一體式吸盤驅(qū)動臂改造為分體組裝式結(jié)構(gòu)；保持原裝配尺寸不變，離驅(qū)動臂外側(cè)16 mm 處，設計2 個60°嵌插組裝結(jié)構(gòu)，并用M8×15 mm 的螺絲連接固定，如圖5 所示。 軸承是拆裝過程中最容易受損的部件，并且在拆裝過程中，軸承安裝需要使用軸承裝配器，用外力打入，因此盡量減少軸承拆裝是增加驅(qū)動臂壽命的重要環(huán)節(jié)。 通過改造，驅(qū)動臂的軸承固定部位可不用拆卸，每次僅需要拆卸驅(qū)動臂下半部分便可進行吸盤部分拆裝，并且通過設計2 個60°嵌插組裝結(jié)構(gòu)，也可保證上下兩部分的相對運動。

圖5 吸盤驅(qū)動臂改造圖

針對開袋機構(gòu)的結(jié)構(gòu)特點[3]，通過對主軸、配合機架、吸盤驅(qū)動臂三個點改造優(yōu)化，最終整體改造示意圖如圖6 所示。 通過改造優(yōu)化，主軸加工材質(zhì)選用45＃鋼，結(jié)構(gòu)改造為4 個M5 螺絲固定的圓盤配裝式軸，軸孔配合處采用過盈配合的方式，提高安裝強度；吸盤驅(qū)動臂改造為分體組裝式結(jié)構(gòu)，用M8 的螺絲連接固定，如圖7 所示。 改造后的開袋機構(gòu)消除了主軸、機架配合孔易磨損，驅(qū)動臂拆裝效率低，配合精度不高等問題，最終實現(xiàn)包裝機開袋機構(gòu)的優(yōu)化。

圖6 開袋機構(gòu)整體改造示意圖

圖7 改造后的開袋機構(gòu)圖

3 實施效果

通過設計改造，目前已完成乙烯廠10 條重膜線，石化廠3 條重膜線開袋機構(gòu)的改進、調(diào)試及投用工作，消除原設計缺點，達到改造目標，改造后的開袋機構(gòu)有以下優(yōu)勢。

(1) 圓盤式主軸不僅材質(zhì)的機械強度得到改善，同時軸孔配合精度得到提高[4]，可防止相對運動造成的軸、孔磨損等問題，提高開袋精度。

(2) 分體組裝式驅(qū)動臂的投用，便于拆裝，不僅減少了開袋機構(gòu)的檢修耗時，而且提高了機構(gòu)的安裝精度。

(3) 檢修維護方便，工作效率顯著提高，避免了因開袋機構(gòu)故障引起的重膜包裝質(zhì)量問題。

投用以來，開袋機構(gòu)消耗量降為0 套，同時消除了開袋機構(gòu)機械故障，主軸、機架均未出現(xiàn)磨損情況，有效消除因開袋機構(gòu)故障引起的袋口褶皺、熱封不佳、灑料等問題，日常維護中只需每月檢查調(diào)整開袋機構(gòu)的定位配件、緊固件等重點部位，以保證機構(gòu)的正常運行。

化工區(qū)重膜包裝線包裝機的運行平穩(wěn)性直接關(guān)系著乙烯等粒料產(chǎn)品的正常生產(chǎn)和包裝質(zhì)量[5]，此項小改造的投運，在化工區(qū)重膜線包裝機日常運行、檢修維護工作中取得了以下成效。

(1) 提高了重膜包裝機的包裝效率，開袋機構(gòu)運行可靠性達到了100%，減少了設備檢修維護的工作量。

(2) 節(jié)省開袋機構(gòu)及配件的采購費用。 組件年消耗量約為21 套，單價為3 300 元/套，改造后的開袋機構(gòu)僅需對定位和緊固配件定期檢查緊固，全年可節(jié)省材料費用合計為:3 300×21＝6.93 萬元。

(3) 降低開袋故障，減少了灑料數(shù)量，消除了因開袋機構(gòu)故障引起的包裝膜袋封口褶皺、開裂問題，降低了重膜包裝的破損率。 統(tǒng)計2018 年包裝數(shù)據(jù)，因開袋故障產(chǎn)生的落地次品料約35 t，改造后的設備避免了此類損失，其中落地料與合格料差價約3 200元/噸，全年可提高包裝生產(chǎn)效益為:35×3 200＝11.2萬元。 此次改進最大的社會效益是為重膜包裝產(chǎn)品高質(zhì)量投放至市場持續(xù)貢力，從設備保運方面助力公司實現(xiàn)包裝破損率低于萬分之一的目標。

4 結(jié) 語

文中涉及的改造優(yōu)化結(jié)合原來設備運行狀況，找攻破點，對存在的設備進行缺陷分析并設計優(yōu)化。 采用新設計的包裝機開袋機構(gòu)優(yōu)化結(jié)構(gòu)，實現(xiàn)了包裝機檢修及使用過程的優(yōu)化，目前改造措施應用在所有包裝線上，設備包裝機每年消耗材料可直接節(jié)約50%左右，降低了設備故障率，抑制備件消耗，提高了橡膠包裝機包裝效率。 投用效果良好，具有一定的推廣意義。