BARTELL钢圈机气动原理分析.doc

SWS-2000型钢圈机（BARTELL）气动原理分析1. BARTELL公司产SWS-2000型钢圈机气动装置的组成部分（参见附图1，附图2）：l 气源部分l 卷曲气动部分(WINDER or FORMER PNEUMATIC ASSY）l 卸圈气动部分(UNLOADER PNEUMATIC ASSY)l 补偿器气动部分(FESTOON PNEUMATIC ASSY)l 放线气动部分(LET OFF PNEUMATIC ASSY)l 挤出机旁压辊离合器(EXTRUDER FEED CLUTCH)2. 气源部分简介（参见附图3）：如图1所示，气源装置采用了FESTO的MFHE型安全启动阀【1】，该阀与气源处理单元连接，用于气动系统的安全开启。通过调节节流阀，尽可能使启动时进入系统的气体流量减小，从而可以缓慢地建立起压力，控制气缸和其它执行元件缓慢地回到初始位置。当压力达到工作压力的50%时，阀切换至最大流量。手控按钮具有锁定功能，当按下手控按钮时，安全启动阀自动复位，同时，安全启动阀重新启动。只有当系统有压力时,电磁阀才会 动作. 图1. BARTELL气源部分原理图DBCA图2. MFHE型安全启动阀原理图如图2所示，压缩空气经过气源装置后经由节流阀通到换向阀B的进气孔和弹簧侧，同时换向阀A的进气孔,换向阀D的进气孔,换向阀C的进气口和弹簧侧也都有压缩空气。当电磁阀（相当于图1中22WSV13A和22WSV13B）得电时，电磁换向阀处于左位，压缩空气经由换向阀D到达换向阀A的右侧，同时经过换向阀A到达换向阀B的左侧并使其换向，这时安全气动阀的2口开始缓慢地建立起压力，当压力达到工作压力的50%时，换向阀C换向，压缩空气不经过节流阀，直接输出，气压达到正常值。当按下手控按钮的瞬间，从换向阀D到达换向阀B左侧的气源被切断，换向阀B复位，继而换向阀C复位，当手控按钮被按下时，压缩空气经过换向阀A直接作用于换向阀B的左侧，使其换向，经过节流阀的压缩空气从2口排出，如果手松开，安全阀重新启动。由于换向阀B，换向阀C都是采用差动控制，所以当系统没有压力时，电磁阀不起作用，这就起到了安全保护的作用。3. 卷曲气动部分工作原理（参见附图4）： 图3.卷曲气动部分原理图（切刀除外）卷曲气动部分包括7个小部分，如图3（从左至右）和图4依次为：l 张紧气缸(DANCER)这两个气缸为单作用气缸，分别顶在钢丝变距装置的两个下盘上，22WSV7得电后，气缸杆伸出，推动下盘使钢丝张紧（参见附图5）。l 排线轮气缸(PAY-ON)这两个气缸安装在排线轮支架后端，用来牵引排线轮的升降，22WSV8得电，排线轮上升，22WSV9得电，排线轮下降（参见附图6）。l 送线气缸(SLIDE ADVANCE) 22WSV5得电，送线装置向前送线，22WSV6得电，送线装置返回。l 送线夹紧气缸(SLIDER ADVANCE GRIPPER)22WSV3得电，送线夹松开，22WSV4得电，送线夹夹紧（参见附图7）。l 卷成盘压合气缸(FORMER STITCHER) 和卷成盘夹线气缸(FORMER GRIPPER)卷成盘压合气缸已拆除。 卷成盘压合气缸和卷成盘夹线气缸都是单作用气缸，它们的进气口是连在旋转接头（如图中带箭头的圆环）上的，因为卷成盘夹线气缸安装在卷成盘上，工作时要随着卷成盘一起旋转。22WSV2得电，卷成盘夹线器夹紧（参见附图8）。l 卷成盘扩张收缩气缸(FORMER EXPAND/COLLAPSE)该气缸负责使卷成盘在绕制钢圈时扩张（22WSV11得电），卸圈时收缩（22WSV12得电）。该气缸有两个进气口和排气口是因为气缸直径很大需要增大流量（参见附图9）。图4. 卷曲气动部分原理图（切刀部分）l 切刀气缸(CUTTER)切断钢丝（22WSV10得电）时需要很大的力，不仅切刀气缸缸径大（参见附图10），行程短，而且还安装了VBA1111-02型增压阀【2】，该增压器增压比为4，经减压阀调压后切刀气缸进口压力为210PSI。如图5所示，VBA1111型增压阀主要由驱动腔、驱动腔活塞、增压腔、增压腔活塞、活塞杆、调压机构、换向机构、单向阀等组成，低压压缩空气经过单向阀进入到增压腔左右两腔，同时低压压缩空气经由调压机构和换向机构进入到右驱动腔。两活塞在右增压腔和右驱动腔内压缩空气的共同作用下，向左运动。左增压腔的压缩空气受挤压，当达到一定压力时，单向阀被打开输出高压压缩空气。当活塞运动到最左侧，换向机构换向，左驱动腔进气，右驱动腔排气，两活塞开始向右侧运动，右增压腔输出高压压缩空气，上述过程重复进行持续向排气口输出高压压缩空气。可以通过调节调压机构来调节输出压力值，同时排气口的压力可以反馈到调压机构，从而保持输出压力稳定。图5. VBA1111-02型增压阀原理图4. 卸圈气动部分工作原理（参见附图11）：图6. 卸圈气动部分原理图卸圈气动部分包括2个小部分，如图6，从左至右依次为：l 卸圈机械爪气缸(CLAMP BEADS RELEASE BEADS)这两个气缸作用于机械爪，使其完成抓圈（22USV1得电），卸圈动作（22USV2得电）。l 卷曲/卸圈工位转换气缸(UNLOADER TO WINDER/UNLOADER TO UNLOAD)该气缸可以使卸圈机构在卷曲（22USV3得电）和卸圈（22USV4得电）两个工位间进行转换。5. 补偿器气动部分工作原理（参见附图12）：图7. 补偿器气动部分原理图如图7所示，补偿器气动部分主要包括补偿器主气缸部分和补偿器上补偿盘锁紧机构两个部分。补偿器主气缸很特别，连接活塞的不是活塞杆而是两根钢缆，分别绕过上下两个定滑轮连接在下补偿盘上。上补偿盘正常工作时，是由锁块进行固定的。由于卷成盘转动时转速非常快，补偿器起到储存钢丝防止抻拽钢丝的作用，上下补偿盘由很多层叠放在一起可以增大储存量。工作时上补偿盘不动，下补偿盘逐渐上升供应钢丝，卸圈器卸圈时下补偿盘下降，同时储存钢丝，如此循环工作。当穿线时可以打手动将上补偿盘降下，具体过程是先让下补偿盘上升直至接触到上补偿盘，然后上下补偿盘一起上升，此时让补偿盘锁紧气缸缸杆缩回(操控MV8)，锁块在弹簧力作用下转动至非锁紧位置，然后上下补偿盘就可以同时降下。通过对程序进行在线测试发现，设备停止工作时，各电磁阀均断电；设备运行时，22FSV2，22FSV3，22FSV5和22FSV7均始终得电。说明下补偿器轮在正常工作时是由钢丝来带动进行上下运动的，下补偿盘下降时，气体压力为动力，下降速度快；下补偿盘上升时，气体压力成为阻力，上升速度慢。6. 放线气动部分工作原理：如图8所示，放线气动部分的执行原件为三个双作用气缸，左侧的两个气缸用于固定钢丝抱冰，右侧的气缸可以调节钢丝的张紧。压力继电器IPE01，IPE02，IPE03分别用于检测系统压力，如果压力达不到设定值，设备无法启动。气控单向阀CA01起到保压作用，只有当取抱冰时，气控单向阀反向导通，气缸无杆腔的气体才可以排出，气缸杆缩回，继而抱冰锁定装置缩回。快排阀PR01的作用是为了提高张紧调节的灵敏度，当钢丝拉的过紧时，活塞杆可以快速退回，以免钢丝被拉断。结构示意图参见图9。图8. 放线气动部分原理图图9. 放线气动部分结构示意图7 BARTELL主要气动故障分析：l 切刀气缸故障：如表1，切刀气缸存在频繁故障，主要故障现象为活塞杆折断，活塞密封及磁环损坏，气缸固定螺栓松动，气缸缸体损坏等。分析是切刀气缸的气压为210PSI，活塞的面积较大，因而活塞，活塞杆，气缸固定螺栓等所承受的力就很大，如果活塞杆等元件的强度不够，就会导致损坏。今年年初，我们对活塞和活塞杆链接螺栓进行了改造，替换为粗螺栓，近期没有发生活塞杆连接螺栓折断的故障，但是该部位经常发生故障，应该继续观察，并进行进一步改造，以改善它的可靠性。l 补偿器气缸故障：如表2，补偿器的主要故障为气缸钢缆脱落或拉断，活塞密封损坏。由于2号补偿器是相同结构而未发生此类故障，分析可能为一号补偿器气缸损坏，今年4月1日更换气缸后，至今此类故障没有发生。WOTYPEREQUESTDATEEQNUMCUSWORKDESCRIPTIONDD2008-10-25BAR-WIND-CUT-CYLIN1#切刀气缸活塞杆与活塞解体丝杆断裂，到库领取备件更换后正常。DD2008-11-5BAR-WIND-CUT-CYLIN1#切刀气缸活塞杆断，拆缸，取断丝，安装DD2008-11-13BAR-WIND-CUT-CYLIN1#切刀气缸活塞杆断，拆下取断丝，安装DD2008-11-16BAR-WIND-CUT-CYLIN切刀架与气缸螺丝断，领新件更换，仍不能正常运行，检查发现检测灯不亮，多次调整仍不好，最后把旧气缸的缸体和磁环更换上，运行正常DE2008-11-21BAR-WIND-CUT-CYLIN按白工要求，更换1#切刀气缸DE2008-11-22BAR-WIND-CUT-CYLIN1#切刀气缸内螺丝掉，未能打开，更换气缸DD2008-12-8BAR-WIND-CUT-CYLIN1#钢丝切不断，检查气缸活塞杆脱落，拆卸气缸盖打不开，很费力打开，更换螺栓活塞杆及密封后正常。DD2008-12-15BAR-WIND-CUT-CYLIN2#位气缸不动作，气缸活塞杆断，备件不合适，用原来的件，用火烧，剔断丝DD2008-12-16BAR-WIND-CUT-CYLIN接班维修2#切刀气缸，更换活塞杆及磁环。DE2008-12-17BAR-WIND-CUT-CYLIN2#切刀气缸螺栓掉，重新安装。DD2008-12-22BAR-WIND-CUT-CYLIN自动停机，检查切刀2#切刀气缸内螺丝断，取断丝，安装新螺栓，更换密封圈，安装气缸。DD2009-1-6BAR-WIND-CUT-CYLIN2#切刀气缸活塞杆螺栓断，拆卸更换。DD2009-5-21BAR-WIND-CUT-CYLIN现象：自动停机。分析：切刀坏。行动：1#切刀气缸螺栓松动，更换螺栓，重新紧固。DD2009-6-16BAR-WIND-CUT-CYLIN现象：1#切刀送不过线。分析:动刀回不到位。行动：拆卸动刀气缸，紧固活塞与气缸杆连接螺丝。表1. 切刀气缸故障统计WOTYPEREQUESTDATEEQNUMCUSWORKDESCRIPTIONDD2008-11-9BAR-FEST1-UP1#补偿器乱上缸缆掉轮 上钢缆调整PD2008-11-28BAR-FEST2预检。在白班协助下更换2#补偿器钢缆。DE2008-11-28BAR-FEST2-ROPE更换补偿器钢缆DD2008-12-21BAR-FEST1-ROPE1#补偿器钢缆脱落，安装DD2009-1-9BAR-FEST1-ROPE1#补偿器钢缆脱落，重新挂上DD2009-1-9BAR-FEST1-ROPE1#补偿器钢缆松。紧固正常。DE2009-1-10BAR-FEST1-ROPE1#补偿器钢缆脱落，重新安装紧固。2#切刀不动作，调整接近开关DD2009-1-12BAR-FEST1-ROPE钢缆掉，安装DD2009-1-12BAR-FEST1-ROPE1#补偿器钢缆脱落，重新安装DD2009-1-12BAR-FEST1-ROPE1#补偿器钢缆脱落，重接DD2009-1-13BAR-FEST1-ROPE白班维修补偿器钢缆。DE2009-2-25BAR-FEST11#补偿器钢缆掉，重新安装DE2009-3-13BAR-FEST1-ROPE1#补偿器钢缆脱落，重新安装DD2009-3-20BAR-FEST1-ROPE1#补偿器钢缆掉，重新安装PE2009-3-20BAR-FEST1-ROPE无计划停机预检，调整1#补偿器钢缆DD2009-3-31BAR-FEST1-ROPE1#补偿器钢缆载上导轮处脱落，调整安装紧固。DD2009-3-31BAR-FEST1-ROPE1#补偿器钢缆断，更换钢缆。DD2009-4-1BAR-FEST11#补偿器钢缆断接班更换钢缆更换后启动试验，气缸不能升起，气缸串腔，白班人员更换风缸PD2009-4-1BAR-FEST1-CYLIN更换1#补偿器气缸表2. 补偿器气缸故障统计参考文献：【1】 FESTO 安全启动阀 MFHE/VLHE主要特性概览【2】 Booster Regulator Series VBA Instruction附图：1. PNEUMATIC SCHEMATIC SW2C-2300-2002. ASSY. PNEUMATIC SWS-2000 SW2C-2200-003. FRL ASSY. SW2A-2207-004. ASSY.PNEUMATIC .SWS-2000 WINDER ASSY. SW2C-2200-005. SWS-2000 DANCER ASSEMBLY SW2A-2110-006. PAY-ON ASSEMBLY SWS-2000 SW2C-2106-007. ASSEMBLY. SLIDE ADVANCE SW2C-2109-008. ASSEMBLY.FORMER.SWS-2000.GRIPPER STITCHER SW2D-3301-009. ASSEMBLY.SPLINDLE SWS-6000 750734-1010. CUTTER ASSEMBLY LEFT HAND SW2C-2107-0011. ASSY.PNEUMATIC.SWS-2000 UNLOADER ASSY. SW2C-2200-0012. ASSY.PNEUMATIC.SW