非织造设备托辊动平衡优化措施研究_周晶.pdf

设备管理与维修2023 2（上）0引言托辊是非织造设备的重要支撑部分，工作时被动旋转，由产品摩擦带动1，其主要作用是减少产品的运行阻力，使产品的垂度不超过允许范围，保证产品的平稳运行。随着市场对非织造产品需求的急剧增大，用户对非织造设备的要求越来越高，非织造设备的托辊幅宽和转速都不断提高2，对托辊动平衡提出更高要求。只有控制托辊的圆跳动量才能提高其动平衡质量3。为此，针对现有非织造设备托辊在高速旋转过程中存在的圆跳动超差现象，通过原因排查，提出相应的优化措施。1圆跳动超差原因排查某公司承揽了一批非织造设备的托辊加工任务，其设计要求如图 1 所示，要求加工完成后圆跳动0.08 mm、托辊加工后返修率低于 8%。由图 1 可知，该产品托辊辊体属于细长管件，长度和直径比例大于 201，加工中易变形，直线度和圆跳动均难以保证；辊体薄壁结构局部加工余量小、加工难度大。基于上述加工难点，产品托辊加工后因圆跳动超差导致动不平衡，致使返修率较高。经统计，全年多辊牵伸机辊筒结合件的平均返修率为 28%（表 1）。为排查圆跳动超差较高的原因，从“人、机、料、法、环”5 个环节进行了全面分析，其可能涉及的因素如图 2 所示。造成托辊返修率高的主要原因有加工人员缺乏培训、技术水平不能满足加工要求、设备精度不满足加工需求、材料不符合标准、配平衡方法不合理、车间照明不符合要求等。对加工人员进行考核，成绩都在 90 分以上（80 分为合格），均持证上岗且技术水平高、工作时间长、经验丰富；对加工托辊零件的机床设备的维护、检修记录和设备精度进行了调查、检测，机床按规定进行检修、维护，设备精度满足加工需求；对生产非织造设备托辊动平衡优化措施研究周晶1，白秋林1，周礼2，李西德1（1.四川化工职业技术学院机械工程学院，四川泸州646300；2.中海沥青四川有限责任公司，四川泸州646300）摘要：针对非织造设备托辊在高速旋转过程中存在圆跳动超差的现象，从“人、机、料、法、环”5 个环节查找故障原因，通过改变托辊的配平方式，优化加工工艺流程，使托辊动平衡参数符合设计要求，提高托辊成品率，为类似长轴薄壁管状零部件的动平衡提供参考。关键词：托辊；圆跳动；工艺改进；动平衡中图分类号：TS103文献标识码：BDOI：10.16621/ki.issn1001-0599.2023.02.41图 1托辊设计图 2圆跳动超差关联表 1全年多辊牵伸机辊筒结合件返修率季度计划/件返修/件返修率/%1 季度13238292 季度12030253 季度13540304 季度1293628合计51614428104设备管理与维修2023 2（上）部及下料工段进行了解，确定料坯按国家标准购买，质保书、购料凭据齐全，与来料一致，现场检测圆度满足要求；根据建筑照明设计标准 GB 500342004 的规定，机加工车间的照明亮度推荐强度为 500 lx，经检测，加工牵伸机区域的平均照明亮度为548 lx，满足要求。对配平前后圆跳动进行抽样检测，其检查数据见表 2。工件在配平前不合格率为 20%（圆跳动合格量0.08 mm）；按照焊接工艺配平方法对托辊配平后，圆跳动相对于配平前有 9 件样品增大，不合格样品为 4 件，不合格率由 20%增大到 40%。究其原因在于托辊的辊筒是薄壁结构，采用焊接工艺配平时，辊筒被焊接时受到瞬态剧烈的热作用，内部温度分布差别巨大，金属组织变化极不均匀，材料的膨胀和收缩使得内部产生复杂的残余应力。在残余应力的变化和作用下，导致辊筒被焊接处因升温而引起的热变形4，形成一个相对于其他位置的质量集中。在匀速旋转时，辊筒体内任一质量集中点都将产生离心力，无数个离心力组成一个惯性力系作用在轴承上，形成托辊对轴承的动压力。如果托辊的质量对转轴对称分布，则动压力为零，即托辊不平衡量为零；否则将产生动压力，即托辊有不平衡量5。综上分析可判断，焊接平衡块配平方式是造成托辊圆跳动超差的原因之一。托辊辊筒现有加工工艺流程如图3 所示。辊筒经粗车后，现场随机抽取5 件产品进行筒体直线度及不平衡合格量检测，检测结果见表3，直线度不合格率为 100%（直线度合格量0.20 mm/m），动平衡不合格率为 40%（不平衡量合格量90 g），其原因是在粗车外圆与精车中心架外圆之间少了一道校直工艺，修正不平衡量，加工中产生的变形和跳动会造成其壁厚不均匀。因此，托辊辊筒现有工艺流程不合理，也是造成圆跳动超差的原因之一。托辊结合件现有工艺流程如图4 所示，结合件采用粗精磨外圆成形后再校动平衡，其圆跳动、直线度检测记录如表 4 所示，圆跳动不合格率为 40%（圆跳动合格量0.08 mm），直线度不合格率为 40%（直线度合格量0.20 mm/m），究其原因是动平衡校正补焊的平衡块引起辊体变形。因此，托辊结合件现有工艺流程不合理，也是造成托辊圆跳动超差的原因之一。2改进措施2.1利用螺钉固定平衡块将焊接平衡块配平方式调整为螺纹连接平衡块配平方式6。在原有设计图的基础上，外幅板增加 8 个平衡孔，用于校平衡后配平，结构改进如图 5 所示。托辊加工完成后，在长轴动平衡机上测出托辊的不平衡点及不平衡量，找到对应的平衡螺孔，增加相应质量的平衡块，利用螺钉进行固定即可完成配平。结合件加工完成后，增加两块封板遮挡平衡块，防止杂物进入，保证外形美观。如图 6 所示，假设在辊轴任一处有一质心 A 导致辊轴动不平衡，做长轴动平衡机检测，测量出质心 A 的不平衡力 Fa的大小、方向。要使托辊旋转时处于动平衡状态，需一力与 Fa平衡。设需要的力为 Fb，则平衡力 Fb与 Fa等值、反向。通过圆心 O，以 Fb左右两边的平衡块安装孔 C、D 为基准，做出辅助线 OC、OD，利用力的平行四边形公理，将 Fb分解到辅助线 OC、OD 上，即可算出平衡孔 C、D 处所需要的平衡分力 Fb1和 Fb2的大小，则平衡孔 C、D 处所加配重质量 M=Frv2（式中 F 为 C、D 处计算出的平衡力）。表 2零件配平前后圆跳动抽查检测记录mm编号配平前10.0720.0630.0540.0450.06配平后编号配平前配平后0.0960.050.070.0870.090.110.0880.080.080.0690.090.110.08100.080.10表 3辊筒经粗车后直线度、不平衡量检测记录编号直线度/（mm/m）不平衡量/g10.258820.309530.308540.359850.2587表 4托辊结合件圆跳动、直线度检测记录编号圆跳动/mm10.0920.0830.0740.0650.08直线度/（mm/m）编号圆跳动/mm直线度/（mm/m）0.2560.070.100.2070.100.300.1880.080.150.2090.110.300.19100.100.26图 5辊轴结构改进图 6调平原理图 3托辊辊筒现有工艺流程图 4托辊结合件现有工艺流程105设备管理与维修2023 2（上）2.2制定合适的辊筒加工工艺调整辊筒加工工艺，增加了一道校直工艺和一道车平衡孔工艺，工艺流程如图 7 所示。工件校直可以减小加工变形量，保证坯件的质量，提高下一步加工工序的精度；车工件两端平衡孔再次去除工件的不平衡量，进一步来减小工件的不平衡量、跳动。经过粗车调整，筒体不圆度及轴孔同轴度超差引起壁厚不均匀问题得到控制。2.3调整结合件加工工艺调整后结合件加工工艺流程如图 8 所示，在结合件进行磨削加工时要把粗、精磨分开，粗磨加工后进行校动平衡、配平衡、复平衡工艺，然后再进行精磨加工，减小配平衡后产生的平衡误差。3改进成效将焊接配平方式改为螺纹连接平衡块增重方式、调整加工工艺后，对托辊结合件进行检测，检测结果见表 5，返修率从平均 28%下降至 4%，实现改进目标。4结束语针对托辊圆跳动超差现象，从“人、机、料、法、环”5 个环节进行全面分析，寻其质量原因，并以质量原因为切入点，从产品设计和工艺调整两个方面实施改进。生产实践证明，将热加重配平的方式改进为螺纹连接冷加重配平，优化加工工艺流程，能有效提高非织造设备的托辊的动平衡质量，可为类似长轴薄壁管状零部件的动平衡提供参考。参考文献1张天义.多辊牵伸机介绍及原理简述 J.纺织机械，2012（5）：18-21.2吕志锋.一种空心压丝辊的优化设计方法 J.价值工程，2016，35（28）：129-130.3张炳华.影响转子动平衡质量的因素及解决方法 J.防爆电机，2009，44（5）：46-48.4毛远.基于感应加热的高强钢薄板焊接变形矫平工艺研究 D.大连：大连理工大学，2019.5杨浩，曾媛媛.曲轴动平衡加工工艺优化方法 J.制造业自动化，2015，37（22）：14-15，85.6魏宜，彭传兵，吴松，等.曲轴动平衡原理及工艺规划 J.内燃机，2020（6）：22-28.编辑张韵表 5托辊结合件检测记录月份计划/件返修/件返修率/%5 月50366 月50247 月25148 月50249 月1055510 月9522总计3751540引言YB45 型硬盒包装机是卷烟企业的主力机型，具有高效、高可靠性、低消耗的优点，设计生产能力为 400 包/min。随着对该设备的深入了解，设备上的一些结构设计影响到设备有效作业率和烟包产品质量。YB45 型包装机内框纸虚线刀在安装定位调整时，需对其进行反复调整，无法保证维修效率，且对烟包产品质量带来一定风险，生产成本得不到有效保证，严重影响设备的有效作业率和原辅料消耗。分析 YB45 型包装机内框纸虚线刀的安装位置和传动结构，设计 1 套用于更换调整内框纸虚线刀的快速安装定位装置，以提升设备的有效作业率和烟包产品质量YB45 型包装机内框纸虚线刀安装定位优化设计余轩，王胜亮，王超，王建芳（江西中烟井冈山卷烟厂，江西吉安343100）摘要：YB45 型硬盒包装机在更换内框纸虚线刀时，由于没有专用的安装定位调整装置，需反复多次调整才可满足内框纸切割工艺要求。维修工作量大，时常出现因内框纸虚线安装定位不够精准，造成小盒烟包内框纸切割不良出现产品质量缺陷，对产品质量影响很大。根据 YB45 型包装机内框纸虚线刀安装位置和内框纸虚线刀的结构特点，设计一种用于 YB45 型包装机内框纸虚线刀的安装定位调整装置，提升内框纸虚线刀调整效率和调整精度，降低维修时间，提升维修效率和保证产品质量。关键词：固定板；衬板；左右侧板；压板中图分类号：TS43文献标识码：BDOI：10.16621/ki.issn1001-0599.2023.02.42图 7调整后的辊筒加工工艺图 8调整后结合件加工工艺106