提高包裝水泥火車裝車效率

鄭義軍 黃華峰

摘 要：水泥疊包機是水泥廠的包裝水裝火車的重要設備，我公司一線、二線火車站臺共有3臺4工位疊機，包裝水泥經包裝機、接包機、清包機、3臺皮帶輸送機后，達到疊包機前的撥包器，最后進入疊包機進行疊包。由于包裝水泥從8嘴包裝機到撥包器的輸送過程中，經過多臺輸送設備，且有至少3個轉彎溜子，難免在包裝水泥達到撥包器前出現連包的現象（水泥包之間的距離較正常情況下短，甚至水泥包頭尾相連），尤其是在人工抽查袋重時，更換是不可避免，這樣就會造成連包水泥在撥包器或者疊包機翻板閥動作時卡住撥包器或翻板閥，無法正常通過，導致堵包，嚴重影響裝車效率，給公司帶來經濟損失。因此，急需設計1種裝置，使水泥包之間的距離在達到撥包器前保持均勻，降低卡包次數，提高裝車效率。

關鍵詞：火車裝車，勻包器；疊包機；連包；

1、設備生產現狀

我公司一、二線包裝水泥火車站臺一共有3臺用于裝火車的4工位疊包機，其中一線1臺4工位疊包機，二線2臺4工位疊包機。水泥包經包裝機、接包機、清包機、皮帶機、撥包器進入疊包機，疊包機疊好包后由叉車負責運送的火車車廂內，完成裝車。

我公司4工位疊包機，主要由疊包機機架、皮帶輸送機構、翻板閥、疊包機機構、配重機構等組成。疊包機每個工位最多可以疊11包水泥，疊包機軸線兩側各有2條皮帶輸送、2個翻板閥和2個疊包工位。疊包機平面示意簡圖如圖1所示：

4工位疊包機的工作原理如下：工作時水泥包先從1#小皮帶輸送到1#工位，達到設定的包數后，同側的1#翻板閥動作，水泥包進入同側的2#工位進行疊包。當2#工位疊包數達到設定值時（我公司一般情況疊包數為10包或11包），撥包器動作，水泥包經三通溜槽進入疊包機的2#小皮帶，再到達3#工位進行疊包，與此同時，叉車將1#、2#工位的水泥包運送至火車車廂內。3#工位疊包數達到設定值后，2#翻板閥動作，水泥包進入4#工位進行疊包，當4#工位疊包數達到設定值時，叉車可將3#、4#工位的水泥包運送至火車車廂內，此時溜槽上的撥包器再一次動作，水泥包又進入1#小皮帶機，如此循環，不間斷進行生產。

我公司二線西站臺的4工位疊包機優先于2017年4月技術改造完成并投入試用。在試生產的過程，我們發現，每當有間距小于700mm（我公司8嘴包裝機轉速達到設定的最高轉速32rpm時水泥包之間的間距約為700mm）的2包或以上的水泥經過撥包器或疊包機的翻板閥，而撥包器或翻板閥剛好在此時動作時，水泥包就會卡住撥包器或翻板閥，造成堵包，無法繼續進行生產。由于我公司要求水泥包機崗位每小時須抽查一次水泥袋重，每個包機嘴至少抽3包，且是人工抽查，因此，不可避免地產生水泥包的間距小于700mm，甚至連續3包水泥頭尾相連的現象（以下簡稱連包）。所以在裝火車的生產過程中，每次抽查袋重就會出現較多的連包現象，至少有2次連包會卡住撥包器或疊包機翻板閥法，使疊包機無法連續疊包，生產中斷，每次人工處理卡包問題需要約3分鐘才能恢復生產，極大地降低了火車的裝車效率。故為了保障公司的正常生產，提高火車裝車效率，急需想方設法解決連包的問題。

2 解決方法

我們從2017年5月份起開始對二線西站臺疊包機處存在的卡包問題進行了特別關注，而且把此問題作為一項攻關項目來重點攻克。通過現場研究分析，我們發現，造成水泥連包的因素較多，不僅是抽包時人為造成連包，包括輸送設備方面也存在較多的問題，如轉彎溜子結構不合理，輸送皮帶跑偏等也會造成連包。因此，我們著重從2個方面進行解決：1.設計1種裝置，強制把水泥包之間的間距延長到可滿足撥包器或者疊包機翻板閥動作完成所需的距離，且經過該裝置后水泥包之間的間距基本勻等（該裝置以下簡稱勻包器）；2.修改轉彎溜子結構；3.在輸送皮帶機上增加擋包鋼管。

2.1設計勻包器

通過了解分析，目前國內水泥行業內基本還沒有其它水泥廠使用叉車來實現包裝水泥裝火車的。市場上也沒有相關的用于使水泥包在皮帶機上輸送時保持勻等間距的設備或裝置。因此，必須自行設計出能夠固定水泥包間距的勻包器。

2.1.1 勻包器安裝位置的確定

為了實現自動化生產，勻包器的勻包工作必須能夠自動實現。我們通過對現場皮帶機輸送水泥包的情況得知，皮帶機上出現連包時大部分情況是3包相連，也就是在人工抽查水泥袋重時出現最多。水泥包的間距較不抽查袋重時小，必須在連包達到撥包器前通過勻包器把水泥包的間距恢復到700mm左右，才能順利滿足撥包器或者疊包機翻板閥的動作時間要求，并且勻包器須安裝在撥包器工序之前的皮帶機上。

2.1.2 勻包器的工作構思

由于水泥包在皮帶機上輸送時是連續輸送的，因此首先需在勻包器上設計一個信號感應開關，當出現連包的情況時，第一包水泥到達勻包器時，感應開關得到信號，通過信號迅速啟動一個翻板機構強制使第二包水泥暫時在皮帶機上不向前運動。在經過延時一定時間后，第一包水泥與第二包水泥之間的間距基本達到700mm的工序要求時，該翻板機構對第二包水泥進行放行。當第二包水泥到達感應開關位置時，如果第三包水泥與第二包水泥之間的間距小于工序要求，翻板機構再次動作，使第三包水泥停止運動，直到第二包水泥通過感應開關為止，如此重復。另外，當第二包水泥到達勻包器感應開關處，若此時第二包水泥和第三包水泥之間的間距已滿足工序要求時，則翻板機構不需要動作，讓第三包水泥自行通過勻包器。

通過以上思路，我們設計并研制出了勻包器，且安裝在撥包器前的皮帶機上，如圖2、圖3所示：

勻包器主要由支架、翻板及氣缸、來包信號開關、連包判斷開關、拉桿、控制器等組成。

圖2中來包信號開關和接近開關1的作用是為勻包器提供前方有水泥包到來的信號。

圖2中可通過調節拉桿的長短，來控制接近開關1得電的時間長短，從而控制翻板打開時間的長短，即可調節第二包水泥與第一包水泥通過勻包器后的間距，保證后續工序中撥包器及疊包機的翻板閥的正常工作。

圖2中翻板的功能是強制阻止水泥包連續輸送。

圖3中連包判斷開關用于判斷第一包水泥與第二包水泥是否屬于連包情況，本公司的應用中水泥包的間距小于700mm時為連包，間距的大小可現場調整。

2.1.2 勻包器的工作原理

勻包器的工作原理如下：

（1）有連包的情況下：當有水泥包從圖2中的右側輸送過來時，水泥包撞擊來包信號開關，來包信號開關上升，觸發接近開關1得電，接近開關1將信號傳遞給翻板閥的氣缸控制器。此時如果第二包水泥與第一包水泥之間的間距小于700mm，那么第二包水泥就會在此刻頂開連包判斷開關，接近開關2得電，并將信號傳遞至翻板閥的氣缸控制器。這時氣缸控制器同時得到接近開關1和接近開關2的信號，然后控制氣缸打開，活塞桿伸出，翻板打開，翻板打開后強制使后續來的第二包水泥在此處停止向前輸送。當第一包水泥通過來包信號開關后，來包信號開關依靠自身重力回落至原來位置，此時接近開關1失電，氣缸控制器控制氣缸縮回，翻板關閉至原來位置，第二包水泥通過翻板繼續向前輸送。

（2）無連包現象時：當第一包水泥到達來包信號開關時接近開關1得電，而此時第二包水泥與第一包水泥的間距大于700mm（即不屬于連包現象），所以這時接近開關2不得電，氣缸控制將無輸出信號，氣缸及翻板不動作，第二包水泥就會直接順利通過勻包器。

2.2轉彎溜子結構改進

由于我公司二線水泥包裝機到火車站臺的輸送距離較遠，水泥包經過3臺皮帶機的輸送才能到達疊包機處。其中2#皮帶機在包裝車間樓上，3#皮帶機在站臺上。2#皮帶機與3#皮帶機垂直交叉，2#皮帶機通過轉彎溜子把水泥轉運到3#皮帶機上。轉彎溜子簡圖如圖4所示：

該轉彎溜子存在的不足之處是輸送帶與溜子底板最頂端的水平AB段距離過大，當水泥包轉彎運動到此處時，水泥包底部的部分已經脫離輸送帶表面 ，向前的動力減小，再加上圖4中AB段水平鋼板給水泥包帶來阻力，最后導致水泥包的轉彎動力不足，容易使部分水泥包停留在此處，當后面的一包水泥輸送到此處時，才會在后一包水泥的推力下一起溜到3#皮帶機上。

為了解決這一問題，我們把溜子底板的最頂端位置由B點改到輸送帶邊緣的下方的A點（即取消AB段鋼板），這樣就能夠消除原AB段鋼板給水泥包帶來的阻力，從而增加了水泥包的轉彎動力，使水泥包順利通過轉彎溜子，到達3#皮帶機。

2.3增加擋包管，防止水泥包跑偏不正

由于水泥包在皮帶機及轉彎溜子的輸送過程中，有時因各種因素，水泥包在到達勻包器時會有跑偏（水泥包的中線不在皮帶機的中線上）的現象發生，影響勻包器、撥包器、疊包機等的正常工作。另外，當在勻包器處有3包及以上的連包現象時（經現場多次觀察，基本上最多會出現5包連包的現象，并且只是偶爾發生。一般情況下絕大多數為3包連包），后續來的水泥包對被勻包器翻板推止住的水泥包的進行沖擊后會向皮帶機兩側運動，最終掉落皮帶機。因此，為了防止以上兩種情況的發生，需在勻包器之前的皮帶機輸送帶上方的兩側各安裝一根擋包管，并且呈喇叭口形狀，開口在水泥包的來向，收縮口在勻包器方向，中心線與皮帶機的重疊。這樣既能依靠擋包管自動糾正跑偏水泥包的運動方向，又能防止多包水泥連包時造成水泥包掉落皮帶機的現象。

2.4穩定壓縮空氣的壓力措施

由于勻包器的執行翻板動作的是氣缸，壓縮空氣的壓力大小直接影響翻板動作的迅速性能及推力的大小，且生產工序中使用壓縮空氣的設備較多，所以壓縮空氣管路中壓力的穩定性就顯得十分重要。為了避免壓縮空氣管路中壓力的波動給勻包器帶來的影響，我們在勻包器的氣源處增加了一個小型儲氣罐，增強了勻包器工作的穩定性。

3 效果檢查

通過約1個月的制作、安裝以及調試工作，我公司二線西站臺的勻包器成功投入正常使用，經過1個月的使用觀察，有效的避免了連包進入撥包器及4工位疊包機造成卡包的現象，提高了火車裝車效率。若每天按8小時連續工作制，疊包機每個工位疊10包，則安裝勻包器后每條包機生產線每班可至少增加2次卡包/抽查×8次抽查/班×（3÷60）h/次=0.8h的生產時間，可增產100噸/h×0.8h=80噸，極大地提高了火車的裝車效率，同時可產生經濟效益80噸×400元/噸=3.2萬元。則每年經濟效益為3.2萬元/天×365天=1168萬元

4 技術推廣

二線西站臺勻包器成功使用后，我公司隨即在一線火車站臺及二線火車東站臺相繼推廣了勻包器+4工位疊包機+叉車的火車裝車系統，并于2017年12月全部完成安裝調試，投入正常生產。從此，我公司包裝水泥的火車裝車完全實現了機械化裝車。并且從2017年12月使用至今，基本上未出現過因為連包卡住撥包器或者4工位疊包機翻板閥的現象，極大地提高了包裝水泥的火車裝車效率，為我公司提高了經濟效益。