胡文文， 孫烈鵬， 單世平

（中國石油蘭州石化公司，蘭州 730060）

0 引言

合成橡膠如丁腈橡膠、丁苯橡膠等都是化學工業(yè)中的重要產(chǎn)品，主要用于輪胎、膠管膠帶、機械配件和生活日用品等物品的制造，為我國經(jīng)濟發(fā)展提供了較為堅實的物質基礎。橡膠壓塊機是產(chǎn)品成型生產(chǎn)中應用較為廣泛的設備之一，其具有新型液壓傳動的特點，不僅克服了一般機械傳動的缺點，同時也具有能夠實現(xiàn)過載保護的優(yōu)點，但是對壓塊機設備的維護管理尚不成熟，并且在本體設計上存在缺陷，在一定層面上抑制了生產(chǎn)效率。

目前國內(nèi)多家橡膠后處理生產(chǎn)線上的壓塊機能耗高、可靠性較差，嚴重影響長周期連續(xù)生產(chǎn)的要求[1]。面對技術裝備落后，文中主要針對如何降低壓塊機運行的故障、提高壓塊機可靠性而做的試探性壓塊機改造維護。

1 壓塊機設備概況

橡膠壓塊機是將稱重后的橡膠散裝膠粒擠壓成符合形狀要求的專用設備，是橡膠產(chǎn)品后處理生產(chǎn)線上的關鍵設備。壓塊機由壓塊機本體，泵站及電氣控制等幾部分組成的，本體由壓塊機機體，垂直油缸，水平油缸等機械部件組成。壓塊機的工作階段一般分為四個階段：落料階段、擠壓階段、出腔階段、推出階段[2]。其主要關鍵部位是上蓋總成，四個工作階段中上蓋總成的故障相對較多，其結構特點主要是懸掛式滾輪結構，它通過螺栓型滾輪將上蓋主體懸掛支撐于導軌之上。通過螺栓型滾輪在導軌上的運動帶動上蓋總成作直線運動，實現(xiàn)上蓋總成封閉、開啟腔口和推出膠塊作業(yè)[3]。

壓塊機上蓋總成是壓塊成形的關鍵設備，其作用主要是散膠壓塊過程中封閉和打開壓塊機落料腔體口，并將已經(jīng)壓完成形的膠塊推出橡膠壓塊機。上蓋總成的結構形式主要是滾輪懸掛式，運動過程中它通過導向滾輪將上蓋組件完全懸掛于運行主導軌上面，通過上蓋滾輪在導軌上的運動從而帶動上蓋組件穩(wěn)定地作直線運動，滿足壓塊機上蓋封閉、打開腔口和推出膠塊的執(zhí)行動作[4]。同時滿足上蓋組件能夠密閉和定位準確的另一要素是側、下滑塊，它們由銅塊與石墨合成加工，使用中可減小上蓋總成運動時與導軌之間的摩擦力，同時也通過側滑塊和下滑塊作用使上蓋組件相對于腔體處于中位、定位準確，并易于調(diào)整，從機械配合上確保上蓋組件運行平穩(wěn)可靠。設備實際運行中，主要通過配磨調(diào)整墊、滑塊的厚度可以調(diào)整上蓋襯板與橡膠壓塊機腔口耐磨條之間的間隙，只有保證符合技術要求的間隙配合，才能可保證橡膠壓塊機壓出的膠塊外形美觀、無飛邊，產(chǎn)品包裝高質量[5]。

壓塊機的執(zhí)行動力主要由其自身油站液壓系統(tǒng)提供，運行過程中通過電動機帶動液壓泵旋轉將電能轉化為液體的壓力能，并通過配合執(zhí)行組件即橡膠壓塊機的主油缸和水平油缸將液體的壓力能轉化為機械能穩(wěn)定輸出，從而實現(xiàn)橡膠壓塊機的壓塊成形、出腔等工作環(huán)節(jié)。橡膠壓塊機的能源壓力配置主要包括電動機、泵、油箱，控制閥、油路系統(tǒng)、冷卻及過濾系統(tǒng)[6]。

2 壓塊機常見故障原因分析及設備優(yōu)化改造

壓塊機正常運行在橡膠合成生產(chǎn)中占有重要的地位，結合壓塊機結構特點，本小節(jié)主要是歸納常見的故障，并進行分析，提出相應的設備優(yōu)化方案。

2.1 壓塊機常見故障分析

壓塊機常見故障分析總結：

1）壓塊機開車后上蓋總成不運動。設備運行中發(fā)現(xiàn)上蓋總成不運動的主要原因是滾輪支座的聯(lián)接螺栓松動、導軌連接螺栓松動，側、下滑塊磨損量太大，致使配合間隙過大。

2）壓塊機運行中上蓋總成運動不平穩(wěn)，襯板出現(xiàn)劃痕跡象。發(fā)生此類故障原因主要是導軌磨損量超標，導致兩導軌在運行中不平行，另一原因為上蓋總成與內(nèi)腔口間隙變小，導致機械卡阻。

3）產(chǎn)品成型膠塊產(chǎn)生飛邊。膠塊產(chǎn)生飛邊主要是由于上蓋襯板與腔口防磨條配合間隙過大所導致，主要是因為襯板和防磨條設計結構缺陷導致磨損消耗量超標，造成膠塊飛邊問題。

4）橡膠壓塊機主缸不動作、動作緩慢、沖擊故障。發(fā)生此類故障的主要原因是由于油站的流量泵等設備損壞或溢流閥損壞引起的油壓不足，擠壓頭密封條損壞出現(xiàn)機械卡阻現(xiàn)象，這兩者都會造成油站油路憋壓或泄壓，運行壓力提供不穩(wěn)定，導致主動力不足，最終影響到主油缸、水平油缸正常工作，造成膠塊形狀不規(guī)則，不能滿足產(chǎn)品形狀要求[7]。

5）壓塊機循環(huán)液壓油溫度過高。循環(huán)液壓油溫度過高主要是由于冷卻器損壞或者堵塞，油料循環(huán)過快所導致，引起泵和電動機過熱造成故障狀態(tài)，定期清理冷卻器，實施循環(huán)水的改造是解決問題的關鍵。

2.2 壓塊機結構缺陷分析及優(yōu)化改造

通過對壓塊機常見故障分析及日常檢修維護總結得到:壓塊機部分故障可以通過周期性檢修維護有效處理，并保證設備的正常運行，但一部分故障僅是臨時性解決不能徹底去除，比如壓塊機上蓋導軌易磨損、導向軸承易損壞導致上蓋運動不平穩(wěn)，甚至上蓋機械卡阻不動作，腔體防磨條易扭曲斷裂等故障[8]。為實現(xiàn)壓塊機低故障、高效運行，本小節(jié)主要歸納導致壓塊機頑固性故障的本體設計缺陷并提出相應的優(yōu)化方案，從根本上解決本體上蓋故障率高的問題。

2.3 壓塊機上蓋設計缺陷歸納

上蓋主導軌厚度38 mm,長度1530 mm，導軌厚度過于單薄，其撓度變形量較大，導軌支撐結構長度只有約400 mm，無法保證導軌的平行度，造成上蓋總成運行不平穩(wěn)，同時造成側滑塊的過度磨損。

主導軌安裝固定螺釘沉孔在導軌主要工作表面，在上蓋滾輪長期作用下，固定螺釘沉孔邊緣因疲勞易產(chǎn)生凹坑，導致上蓋總成運行不平穩(wěn)，振動大。上蓋滾輪軸承使用周期短，同時由于主導軌上表面凹坑的影響，造成上蓋底板與腔體襯板防磨條之間0.15~0.20 mm間隙無法保證，致使上蓋底板、腔體襯板防磨條磨損，且經(jīng)常造成腔體襯板防磨條變形和固定螺栓斷裂，其檢修維護難度過大[9]。

上蓋滾輪型號為滾針單體軸承，屬于輕系列軸承，承載力不夠，使用周期為2~5個月，且由于軸承的破壞容易引起上蓋底板、腔體襯板防磨條的磨損、腔體襯板防磨條變形和固定螺栓斷裂[10]。

上蓋底板與腔體襯板防磨條材質均為304不銹鋼，因選擇材質不合理，造成兩者同時磨損。

2.4 壓塊機上蓋結構優(yōu)化方案

1）改造上蓋導輪，由原來單體滾針軸承改成由雙滾珠軸承嵌入的滾輪形式，滾輪形式由以前圓柱面結構改造成導向結構。改造方案圖如下（圖1為改造前結構，圖2為改造后結構）。改造優(yōu)點：由單體滾針軸承滾動改為導向滾輪形式可以增加滾輪的承載能力，保證滾輪直線運動，同時增加了滾輪與導軌的接觸線，有利于上蓋平穩(wěn)運行，延長設備使用周期。

2）更換上蓋底板材質，用環(huán)氧玻璃布層壓板替換以前的304不銹鋼底板。改造優(yōu)點：環(huán)氧玻璃布層壓板經(jīng)過化學熱處理，高溫下機械性能較強，有耐磨特性，更換后避免了304不銹鋼底板與同材質襯板的質磨損問題，環(huán)氧玻璃布層壓板損壞后較易更換[11]。

3）增大主導軌的寬度、厚度，改變固定主導軌的螺栓位置，條件容許的情況下可考慮選用高強度鋼增加導軌的耐磨性和強度，改造前后如圖3所示。改造優(yōu)點：消減由滾輪長期運行致使螺栓邊緣過度疲勞引起的凹坑損壞，此種改造有利于緩解上蓋動作不平穩(wěn)、振動大的相關問題，同時降低設備維修難度。

圖1 改造前結構

圖2 改造后結構

圖3 導軌改造前后對比圖

4）改造腔體襯板防磨條：由于襯板防磨條在上蓋總成長期運行的情況下容易縱向斷裂，考慮到上蓋底板已更換環(huán)氧玻璃布層壓板材質，可去掉防磨條（如圖2），設計改造成腔體整體模式，以便于減少設備故障，同時降低維護難度[12]。

5）優(yōu)化擠壓頭密封條，提高配合精度，其加工粗糙度從Ra6.3 μm提升到Ra3.2 μm，并延遲腔體噴硅油時間至6 s，保證腔體內(nèi)部的潤滑要求，降低擠壓頭密封條與腔體的摩擦阻力。

6）對冷卻水使用系統(tǒng)進行升級改造，增大冷卻器容量，并將常用自來水凈化為脫鹽水，降低水中雜質，抑制冷卻器內(nèi)的水垢生成，保證冷卻器的散熱和換熱功能，以提高其冷卻性能。

3 壓塊機維護措施

在現(xiàn)代工業(yè)中機械設備管理的宗旨是合理裝備、安全使用、服務生產(chǎn)，為保證工程質量、加快生產(chǎn)進度、提高生產(chǎn)效益、取得良好的經(jīng)濟效益創(chuàng)造條件。壓塊機在橡膠后系統(tǒng)生產(chǎn)中占有極其重要的位置，采取相應的措施維護其正常、高效地工作是設備維護人員的重要職責，本節(jié)主要對壓塊機的日常維護提出相應措施。

3.1 壓塊機機械部件維護措施

為保證膠塊的質量及保持正常的生產(chǎn)，設備維護人員必須要定期檢查、清潔或更換相關部件以降低設備出現(xiàn)故障?，F(xiàn)提出以下幾項關鍵維護措施：1）每季度檢查一次壓塊導軌平行度，并保證其平行度為0.04 mm；2）半年檢查一次壓塊機襯板是否有扭曲變形，不能滿足運行要求時必須更換襯板；3）在設備檢修時，檢查主導軌的磨損情況，磨損嚴重的應及時更換（技術要求：側滑塊與導軌之間的間隙要求在0.04~0.10 mm，下滑塊與本體內(nèi)腔間隙為0.05~0.10 mm，要求側、下滑塊厚度為12 mm，厚度減少1.5 mm時應更換新滑塊）[13];4）壓塊機頂升平面與腔口上表面的距離必須保證在0.5~1.0 mm之間；5）上蓋托輥每季度更換1次，每月檢查緊固螺栓1次；6）主導軌固定螺栓，每半年檢查緊固一次，并清理螺栓孔中的物料和廢膠，保證其清潔度，抑制腐蝕損壞。

3.2 壓塊機液壓油站維護措施

液壓系統(tǒng)是壓塊機的主要動力控制系統(tǒng)，液壓系統(tǒng)的正常運行關系著壓塊機能否正常有效工作。壓塊機油站液壓系統(tǒng)的檢修維護在日常保養(yǎng)工作中至關重要，其維護保養(yǎng)工作的重心任務是保證液壓系統(tǒng)的工作油液清潔性[14]；保證液壓系統(tǒng)的密封性；保證液壓元件及液壓系統(tǒng)達到規(guī)定的工作條件，以確保液壓執(zhí)行機構按預定的要求進行工作。下面提出幾條關于液壓系統(tǒng)的檢修維護措施供參考：1）保持油站上的環(huán)境整潔，防止散膠粒、雜物或空氣混入油站油箱，并每季度檢查一次油箱底部是否存在雜質；2）根據(jù)需要添充油液至規(guī)定位置（油標管的2/3處）[15]；3）日常巡檢中，維護人員可不定期檢查冷卻系統(tǒng)的換熱效果，并通過觸摸屏觀察，確定油溫是否在規(guī)定的范圍30~60℃之間；4）主缸正常工作壓力為20 MPa，水平缸正常工作壓力為10 MPa。正負誤差不得超過2 MPa，否則對油管受力及各接口的密封造成部分損壞，導致泄壓；5）檢查有無泄漏或腐蝕，定期清理水管的沉淀物，加大冷卻水的供應，清理周期為90 d；6）每月檢查一次膠管有無松動或損壞，對接口的密封件要每季度更換一次；7）定期檢查頂升油缸、水平油缸的密封件，每年更換一次。

4 結語

通過分析橡膠壓塊機常見的機械故障，與此同時找出設備存在的缺陷和不足，對壓塊機本體上蓋導軌、滾輪形式、底板材質、螺栓位置、壓條等結構件進行了優(yōu)化改造，很大程度上消除了壓塊機在日常運行中的機械類、液壓類頑固性故障，保證設備長周期運行，并制定相應的檢修維護措施，提高液壓系統(tǒng)的維護標準，同時建議升級脫鹽水改造項目等措施，不僅提高設備的運行效率而且保證工藝生產(chǎn)效率，而且降低了設備保運維護難度，節(jié)省日常維護保運材料費用。