切边机废料卷取机端盖创新改造

刘倩倩，程鑫杰，苏美英，汤伟豪

（烟台南山学院，山东 烟台 265713）

1.铝卷加工简介

铝卷加工始于存放在卷材鞍座上的卷材，首先卷材由上卷小车送至开卷机进行开卷，然后带材经直头后穿过夹送辊、自动对中装置进入纵剪机，被分切成工艺要求的宽度和条数；最后，带材经张力装置到达卷取机，带张力卷取成卷。当卷取达到规定的长度或卷径后机列自动停车，中断带材并将卷取机上的成品卷由卸卷装置卸下；直至整卷带材分切完毕，而成品卷在带材自动包装线上进行包装。在分切的同时，带材的废边被导入废边卷取机内卷绕成废料卷运出。

1.2 加工废料处理

铝卷加工过程中，切边工艺切去多余的部分，该部分多余铝带便是废料（宽度在5～10mm左右，可对生产造成影响甚至会引发事故）。基于以上特点，废料难以实现人工清理，而废料卷取机则可以很好解决这一难题，其工作原理如下：将废料有序缠绕在硬化锥形卷轴上，达一定厚度时卷轴通过铝卷推出器将废料卷与其分离，废料卷便落入存放箱中；之后卷轴继续工作，形成有效循环过程。

2.废料卷取机结构介绍

2.1 废料收集装置

切割废料铝带后，铝材的成品部分被牵引至别处制成铝卷，而废铝带则被牵引至卷取机的废料收集装置（如图2-1所示）。废铝带在卷轴端部缠绕一段时间，使其聚集成一个小球状而绕在卷轴上不松开；之后进行卷取，以防中途因卷材缠绕不紧而造成松垮断裂的意外。

图 2-1 废料收集装置

2.2 废料卷取装置

通过一液压卷材压力辊将废铝带压实在卷轴上（如图2-2所示），以防铝带因缠绕不紧而产生脱落现象。在电机带动下，卷轴将铝带缠绕起来，直至一个废料卷材成形，其尺寸约1200mm×1200mm，重量约900千克。

图 2-2 废料卷取装置

2.3 废料排放装置

废铝带卷材成型并达到规定尺寸后，通过废料排放装置（如图2-3所示）进行以下排放动作：液压装置操纵轧辊抬起；同时，液压移动架启动，承载着卷轴和传动装置向后抽出，使得卷材被卷取机的内壁挡住而落下，进入由液压装置支撑的凹形翻板中；通过液压装置翻板向外翻动，从而将卷材向外翻出落入外侧的废料存放箱中。

图 2-3 废料排放装置

2.4 卷取动力装置

交流电机为废料卷取机提供所需动力，其电机参数如下：

电机功率： 0～120/120 千瓦

电机速度： 0～500/1800/分

电机扭矩： 2292～2292/636 Nm

电机转速实时变化，以保证废料铝带的缠卷速度与铝卷的运动速度相同（20～400m/min且≥铝卷的卷取速度），避免缠绕速度过快扯断铝带，或者过慢致使废料卷材因过于松散而脱离卷轴。

3.废料卷取机结构创新设计

3.1 现存问题

由于铝带宽度不一，使废料铝带缠绕成的卷材各部分的均匀性难以保证，从而使卷材各部分硬度不一；另外，轧辊压力很容易导致铝带破碎，从而产生细小的碎铝屑。碎铝屑尺寸极小，可通过机器上的微小缝隙进入机器内部，对一些精密零件造成严重损伤；如图3-1所示缝隙，其直接与卷轴接触，卷轴上沾附的碎铝屑可以直接进入并损伤轴承，进而减少其使用寿命；而碎铝屑的累计，将造成轴承抱死之类的严重事故，进而严重损坏机器。

图3-1 未做改动的轴承盖缝隙

3.2 创新思路

实际生产中，需定期对大盘轴承进行清理或更换，且实践证明：轴承滚动体上的小碎边、铝屑、铝粉及润滑油等混合物，直接影响轴承正常运转。针对以上问题，轴承正常运转的首要条件为：轴承滚动体保持清洁，避免铝屑、铝粉等异物进入；为轴承的滚动体增加防尘装置。

先前做法是在滚动体圆周处覆盖0.5mm的铝片，但随着时间增加，铝屑及铝粉等仍可从卷轴间隙进入轴承滚动体内，铝屑过多还会造成增加的铝片挤压变形，从而使其失去防尘效果并影响设备的正常运转，最终影响产品产量和质量等一系列问题。

经过一系列实验研究，本论文中对缝隙相关的零件结构进行改动，如图3-2所示，第一：在大压盖上增加密封，消除铝屑等杂质进入轴承内的缝隙通道。密封选用双唇骨架油封，其副唇起防尘作用：防止外界的灰尘、杂质等进入轴承座内。第二：改变轴承内盖与外盖的结构，缝隙的形状发生相应变化，其一端不再与卷轴直接相通；另外，在缝隙的端口加上密封环密封，进一步保证碎铝屑难以进入缝隙中，从而达到保护机器内部的目的。

图3-2 创新轴承盖的缝隙

在本课题研究过程中，发现了多种解决问题的方法，包括改变铝带材质、降低压辊压力、改变废料收集方法等，但是每一个方法都有严重缺点，且造成极大生产困难和资源浪费。综合考虑后，本论文从废料卷取机的结构出发，通过阻断碎铝屑进入机器内部的途径，使其危害性大大降低，而且并没有很大的负面效应，对工厂生产影响几乎可以忽略不计，实践证明以上创新切实可行。

4.结语

本文从实际生产所需和亟待解决的问题出发，设计新的轴承端盖，可有效防止废料铝带收集时产生的碎铝屑进入机器中，以防损坏精密零件、造成严重事故。新的轴承端盖结构简单、更换方便，可以在不影响生产的情况下进行更换。

针对以上问题，提出多种方法降低隐患、减轻危害，主要有一下三方面：第一是减少或消除碎铝屑的产生；第二是阻断碎铝屑的运动途径，使其无法进入机器上微小的缝隙中；第三是隔断精密零件，使其不会遭受到碎铝屑的危害。研究及实践发现，第一方面被证明为不可用，负面效果过大，不适用于当前情况；将第二方面与第三方面结合，仔细研究图纸与结构后，得到了本文的研究思路：通过改变零件结构，阻断碎铝屑的运动途径，隔断缝隙与零件的接触，从而保护零件。