【文章內容簡介】 計，以提高備件的通用性，降低用戶的更新費用。為此，進行打捆機的系列產品開發(fā)，從一開始，就要將起點定高，才能長盛不衰?？偟膩碚f，打捆機的發(fā)展趨勢是動作周期短，耗能低，投入少，壽命長，智能化水平高，環(huán)保性能好。 PCH4KNA 型打捆機備件的國產化 1993 年以來，根據冶金企業(yè)生產上的需要，北京四新冶金設備技術中心與哈爾濱東安發(fā)動機制造公司合作，研制生產打捆機備件，經過 3 年多的努力和反復試驗，已經制 造出 410 多種零部件，并在首鋼、鞍鋼等企業(yè)正式裝機使用。其中合作制造的送線器，線道系統、打包頭等打捆機等關鍵零部件在使用過程中，工作正常，運轉平穩(wěn)，質量達到了國外進口備件精度要求，為冶金企業(yè)創(chuàng)造高產提供了必要條件。 打捆機線道系統如圖 15 所示。 圖 15 線道系統 1送線器； 2直線道； 3彎曲線道； 4活動線道 每臺打捆機都有 4 個線道，它是將捆線由送線器經直線道、彎曲線道至中心線道再經活動線道至打包頭。 打捆機送線器的具體結構如圖 16 所示，它主要由 1 個送線輪和 4 個支 承導向輪組成。送線器的工作由液壓馬達驅動。 彎曲線道的具體結構如圖 17 所示。捆線是在兩個側板和活動蓋板、軸 中 南 大學本科生畢業(yè)設計（論文） 8 承輪組成的空間內進行。 圖 16 送線器 彎曲線道的固定板（圖 18）長 2900mm，寬 ，厚度只有 25mm，是一個薄長 C 型板，材質要求 16Mn。我們結合實際使用情況改用 25CrMnSiA。此件技術條件：熱處理硬度 HRC30~37， C 型板的 N 面與 J 面平面度不大 1mm，形狀和位置公差要求都比較嚴。其位置度偏差為 。為防止固定板變形，我們采 用的加工工藝是：粗加工、流量→ 調質處理→ 校直→ 半精加工、流量→ 震動時效→ 精加工。為確保 C 型板上 223 個 M8 螺孔的形位精度；我們采用數控機床進行加工。 目前， C 型板已經進入批量生產，工藝方法合理，質量穩(wěn)定，完全可取代進口件。 彎曲線道的活動蓋板如圖 19 所示。它是一種長薄件，厚 3mm，長 2m，質量要求嚴，在蓋板一側要焊一條 20mm 20mm 2020mm 方鋼導軌，焊后要求熱處理，硬度 HRC45~，全長 2m，不平度不得超過 1mm，制造難度相當大。在試制過程中，我們經過反復攻關， 設計了一套沖壓焊接模具，解第 1章 緒論 9 決了蓋板的變形 問題。 圖 17 線道結構 2側板； 3活動蓋板； 4軸承； 5固定板 圖 18 固定板 圖 19 活動蓋板 中 南 大學本科生畢業(yè)設計（論文） 10 當前國內外打包機存在問題 在實際中，國外高自動打包機雖然是一套比較成熟的設備，但是也存在一些問題。其常見故障及處理方法見表 13。 表 1 3 國外高自動打包機常見故障及處理方法 故障 原因 處理方法 打捆機不啟動打捆 不在初始狀態(tài) 檢查壓力盤信號（ S3 S6） , 升降 平臺（ S10） ,線導 （ S14），擺頭（ S20）與線 交接信號等 P/F 盤卷中心不在 C 型鉤中心或卷未壓緊 壓力盤速度不同 壓力盤編碼器信號（ S7 ， S17） 升降平臺不能上升到最高位 S8 信號未到 檢查光電管 S8，檢查閥線 路 喂線不能實現 擺頭或線導不在喂線位置 檢查擺頭 S20 與 S21，線導 S2，線導動作閥 Y11 喂線或回抽時出現問題 編碼器或 擺 頭不在喂 線 位 置 檢查喂線單元 S18， 編 碼 器 及接軸 ， 擺頭 S23 與 給 定設 置等 擺頭停止在初始位置 開關，氣缸，閥故障 檢查開關 S1，氣缸 C9， 閥 Y11，設置等 扭結不停 開關 S23 故 障 檢查 S23，設置等 潤滑泵不能啟動 油位低 ， 油溫高 ， 蝶閥位置 檢查油位信號與實際狀態(tài)， 檢查溫度計與實際溫度檢 查閥口信號 在我們國家打包機是半自動化的，需人工穿線，自動化程度低，而且打 結的位置很不理想，在打結的一端有一小結頭，這樣在每次裝卸的過程中都 會碰到這個結頭，而不巧的是線材從廠家到用戶需要經過多次裝卸，裝卸過 第 1章 緒論 11 程大致為：廠家 — 汽車（運輸工具） — 碼頭 — 輪船 — 碼頭 — 汽車（運輸工具） — 用戶。這樣經過至少 6 次碰 撞后，結頭可能會斷，使鋼捆變松或散包，達 不到用戶的要求。另外，購買國外的高自動化打包機價格很貴，所以我們要 自主研發(fā)改進，用以改變現有國產打包機扭結位置與形狀不合理，在運輸中 易散包的關鍵問題。 小結 本文主要介紹了打包機的結構原理及工藝設計，并針對國外高自動化打包機的原理對國內半自動化打包機做了改進。在緒論部分主要討論了國內外打包機的發(fā)展狀況及發(fā)展趨勢以及依然存在的問題及一些解決方案。第二章確定設計方案，在第三章對相關參數進行了設定與計算。并選擇相關部件。 中 南 大學本科生畢業(yè)設計（論文） 12 第 2 章 打包頭結構設計 目前打包頭的設計中以瑞典森德斯公司的新型打包頭 KNB 的設計最為 巧妙，結構也非常緊湊，較其他設計更為簡便。本章簡要介紹一下此種類型 打包頭的結構特點，以為我們對國產打包頭進行技術改造積累必要的基礎。 同時也介紹了打包機的工作原理，功能及主要性能等相關簡介，通過整體分 析，確定我的設計方案。主要分析的是瑞典 SUNDBRSTA 公司的 PCH4KNA型打包機。 打包機的基本原理 鋼材打捆機的基本工作原理是利用金屬捆扎材料既有鋼性，又有塑性的 特點，首先采用推進（也有用拉進）的 方式令其沿特定的軌道送出，對被捆 扎對象形成包繞并緊箍在被捆扎對象的外面，然后將兩個端頭聯結（俗稱打 結）并與后面的捆扎材料分離，這樣便在被捆扎對象的周圍形成一個封閉的 金屬環(huán)，使其成為整體。線結的形成一般是利用鋼絲截面的對稱性，將抽緊、 剪斷并搭在一起的捆線兩端頭夾緊，通過各種方式使它們扭絞在一起并發(fā)生 塑性變形，便形成一個線結。打捆機所打線結的特性對捆扎質量具有重要影 響，其中強度指標是衡量線結特性的最重要指標。一般來說，結的強度都低 于捆扎材料母體的強度，在同樣母體材料的情況下，提高結的強度可以提高 捆扎質量。 打包機功能及其主要性能 功能 150mm 150mm 9m 的連鑄鋼坯經過加熱爐加熱，采用 27架單線連續(xù)軋制制成 Φ ～ 16mm 的熱軋光面盤條和 Φ 6～ 16mm 的螺紋鋼筋，線材經過穿水冷卻，吐絲機吐絲成圈，進一步經過斯泰爾摩冷卻線冷卻送往集卷站，初步收集成較松的盤卷，再經運卷小車掛上 P/F 線輸送鏈的 C形鉤。由 C形鉤運來的盤卷經過打包機壓緊，沿線卷圓周方向 90176。 等分打四個平結，如圖 21所示。打包（壓緊和打結的總稱，下同）后線卷最小高度可達 ，大大方便了盤卷的儲藏和 運輸。 主要技術性能 機時產量： 50t/h 第 2章 打包頭結構設計 13 適合盤卷量：最大 ，最小 適應的盤卷最大外徑 1250mm，內徑 762mm，最大高度 2020mm 適合盤卷溫度： 400℃ 一次打包時間： 盤卷約 34s 液壓系統工作壓力： 130bar，氣動系統工作壓力： 5bar 打包線要求： Φ ~，抗拉強度： 37 107 N/μ ,無繡（允許表面附有有一層易剝離氧化層） 圖 21 線卷壓緊 打包機結構 打包機主要由打包機主體和線庫兩部分組成。線庫部 分由外方提供圖紙，國內制造，結構比較簡單，在這不詳述。以下說的是打包機指的是打包 機主體。圖 12 所示為 PCH4KNA 型打包機主體結構。 打包機導線架是由安裝在一個框架上的 4 套導線裝置組成，整個導線架懸掛 2壓緊架的一根中心軸上，在液壓馬達作用下相對 2壓緊架作水平方向運動， 2壓緊架為焊接式構件，底部裝有輪子，在液壓缸推動下能沿主 滑軌作水平運動。升降臺 2 在液壓缸推動下可沿垂直方向上下移動。 1壓緊 架與 2壓緊架結構基本相似，但其上面布置 4 個打包頭， 1 套喂線裝置。打 中 南 大學本科生畢業(yè)設計（論文） 14 包頭（共 4 個）是整臺 設備結構最為復雜、動作連鎖最多的部件，每個打包 頭結構完全一樣，可以互換。喂線裝置共 4 套，每套對應一個打包頭，每套 包括打包線輸送裝置和打包線反拉緊裝置。主軌座主要由兩根在面上設有耐 磨鋼軌構成。壓緊架輪子被導引著兩軌道外側運行，推動壓緊架運行的液壓 缸布置與其中。此外，除機械構件外還有一整套液壓站。從上面敘述中可看 出，打包機各種運動靠流體的動力完成。 圖 22 打包頭結構示意圖 圖 23 打包頭動作原理 第 2章 打包頭結構設計 15 圖 22 為打包頭結構示意圖（從線卷方向看為 已扭結完成時的打包頭）， 圖 23 為打包頭動作原理圖。 打包頭主要由剪切機構、扭轉機構和夾緊機構組成，整個打包頭可以在 液壓缸 C12作用下從送線位置移入打包位置。剪切機構由液壓缸和活動刀塊 組成，在液壓缸 C4作用下活動刀塊推斷打包線。扭轉機構由扭轉頭齒輪箱 （三級齒輪傳動），液壓馬達 HM3和擺動液壓缸 C3組成，在液壓馬達作用下 通過齒輪帶動扭轉頭旋轉，實現對打包機扭結，通過液壓馬達反轉使扭轉頭 復位，通過擺動液壓缸動作，整個扭結頭可以繞一個轉動軸擺進（送線位置）、 擺出（扭結位置）。夾緊機構由液壓缸、“ L”形固定擋塊和活動擋塊組成， 在液壓缸的推動下活動擋塊前進，打包線頂在固定擋塊上，除此之外圖 23中 Y2 Y25分別控制扭轉機構齒輪和吹掃箱潤滑。 打包機動作（打包過程） 當掛有線卷的 C型鉤進入打包機中心并鎖定后， P/F線運輸鏈自動控制 系統發(fā)指令給打包機 PLC控制中心，打包機開始按下列步驟完成自動壓緊、 打包。 圖 24 打包過程 1. 2壓緊架； 2. C 型鉤； 3. 1壓緊架； ； ； ； 7. 打包機線庫 (1).線庫中電磁閥動作，氣動抱閘松開，以利于打包線能順 利從線圈架 中抽出。 (2). 2壓緊架在液壓缸作用下同時移開盤卷， 1壓緊架移動過程 中 南 大學本科生畢業(yè)設計（論文） 16 中，打包線從線庫中被抽出，同時 2壓緊架內導線裝置相對于 2壓緊架向 前推出， 1壓緊架中液壓緩沖器前伸，并維持前伸狀態(tài)。 (3).升降臺上升，從 C型鉤上托起盤卷，在這過程中 C型鉤始終不動， 直到打包結束， 2壓緊架上開有允許 C型鉤穿出的狹長槽孔。 (4). 2壓緊架繼續(xù)相對移動，當導線裝置碰到液壓緩沖器 4 時（由 極限開關控制）兩邊可移動可導向架半體即閉合，同時線卷也被壓緊。 (5).導線系統閉合 后，喂線裝置動作（液壓馬達旋轉）開始喂線，當打 包線頭繞著盤卷并到達打包頭中扭結裝置的一個機械擋塊并夾住時停止喂線。 (6).整個打包頭在液壓缸推動下由喂線位置進入打包位置之后喂線輪反轉抽緊打包線。 (7)．扭轉裝置動作，打包線扭結，而后夾緊裝置松開，剪切裝置動作， 切斷打包線，打包完成。 (8).打包結束后， 2壓緊架各自返回，升降臺下降，盤卷被懸掛與 C型鉤運走，打包機等待下一個盤卷。 說明：上述各動作皆可在手動狀態(tài)下操作。 打包機在自動方式下操作注意事項 打包機在自動方式 下操作前必須確認： (1). 2壓緊架在各自初始位置。 (2).升降臺在最低位置。 (3).導線架在各自原始位置（后位）。 (4).每個打包頭里可移動導向架處于打包位置。 (5).打包頭處于喂線位置。 (6).液壓站已啟動，系統壓力，油位正常。 新型打包頭 KNB的結構特點 如圖 25所示， KNB打包頭結構非常緊湊，設計巧妙。它主要由扭結機 構，剪切機構，導向機構及一些液壓管路組成。