FTF12 E3加弹机 EB 成型系统存在问题分析及改进

FTF12 E3加弹机 EB 成型系统存在问题分析及改进
李明忠
【摘要】针对FTF12 E3加弹机生产出的丝饼出现的凸肩和绊丝现象，根据加弹
机EB系统的工作原理，分析查找产生问题的原因，并相应采取改造措施。

%The paper expounds the principle of texturing machine′s EB system .According to the bulged bo-bine that FTF12E3+AD texturing machines product , finding out the problems and reasons of EB system , And car-rying out transformation ( proceeding to transform ) .
【期刊名称】《合成技术及应用》
【年(卷),期】2013(000)003
【总页数】4页(P47-50)
【关键词】加弹机;EB系统;凸肩和绊丝;移动凸轮
【作者】李明忠
【作者单位】中国石化仪征化纤股份有限公司长丝加弹中心，江苏仪征 211900【正文语种】中文
【中图分类】TQ340.5
EB是Edge Break英语单词的缩写，EB系统是基于加弹机生产过程中防止丝饼左右两端凸肩而设计的一种边缘干扰系统。

由于加弹机的往复导丝器（俗称兔子头）在圆柱凸轮中作直线往复运动，导丝器在凸轮两端换向过程中速度产生变化“＋
ν→0→－ν”，经历减速再到加速的过程，而此时丝条的喂入速度并没有变化，因
此丝条在这段时间内卷绕量就比其它时间段多，从而导致丝饼两端凸肩。

EB系统
的作用就是在不改变导丝器行程的情况下，改变其运行过程中的摆动角度使丝条不至于每次在丝饼两端同一位置叠加，从而达到防凸的功能。

虽然所有的加弹机EB
系统的工作原理均相类似，但是就不同的机型而言，其EB传动部分的具体结构有较大的差别。

FTF12E3＋AD加弹机是法国ICBT公司生产的新型全自动落筒机，仪化公司于2001年购置了30台。

该机型的EB系统结构简图如图1、2所示，电机的正反转运动通过膜片联轴节传递给齿轮转动轴，齿轮、齿条机构把正反转运动转换成为EB连杆的往复直线运动，而EB连杆的移动凸轮斜边h将力传递给选择杆上滚动
轴承g和变幅导板，使变幅导板绕支点o小幅摆动，从而导丝器在直线往复过程
中角度不断发生变化。

通过设定防凸干扰四步动程控制参数（如图3所示）：EB 连杆的直线干扰运动距离L和干扰周期T，干扰周期内丝饼的长度（俗称动程）
发生微小变化，达到了防止丝饼凸肩的目的。

FTF12E3＋AD加弹机在投入生产以来，大面积丝饼凸肩、绊丝越来越严重，近来每月EB系统故障就多达10次以上。

通过对生产过程的连续跟踪和分析，笔者发
现主要是EB系统存在以下问题：
a）移动凸轮材质为塑料，其耐磨性较差，凸轮的斜边h被滚动轴承g磨出凹坑（见图4），斜边直线磨成了弧线，在EB连杆相同的干扰运动距离L下，实际变幅导板的摆动幅度却变小，使往复导丝器在直线往复过程中角度变化量减小，防凸效果变差，造成丝饼凸肩；
b）电机输出轴与膜片联轴节之间采用5×5普通平键配合联接，从电机连续的正、反转动的运动形式上来讲，应该采用较紧的配合联接，轴和毂一般推荐采用p9／
P9配合。

而实际上，该加弹机设计采用的却是D10／H9较松的配合联接。

由于
存在着较大配合间隙，电机的转动角位移无法完全转换成相应的EB连杆的直线位
移，使实际的防凸干扰距离小于设定的干扰距离，同样会引起丝饼凸肩；
c）如图1所示，电机安装布置方式为垂直安装，由于平键的工作侧面不断受到剪切和挤压，键不断磨损，宽度变小，引起平键的松脱掉落，造成传动失效，形成丝饼绊丝；
d）如图2所示，齿条固定在线性轴承座上，轴承座在固定的EB轴上作往复直线
运动，轴承座内安装有一对线性轴承，在运动过程中与轴不断的摩擦，轴的工作段被磨出一道凹坑（见图5）。

由于轴上的凹坑的出现引起齿条、EB连杆往复过程
中产生严重的抖动，并使变幅导板绕支点摆动时发生颤抖，影响了导丝器的正常运动，造成丝饼绊丝。

FTF12E3＋AD加弹机EB系统所存在的4种问题严重影响了EB系统的功能实现，制约了产品质量的提升，造成用户投诉和索赔，影响了企业形象和公司效益，因此对EB系统进行改造成为了关键。

针对EB系统目前所存在的4个问题，笔者分别提出并实施了以下改造方案：
a）移动凸轮的斜边h与滚动轴承g是一对平面摩擦副，滚动轴承的材质为轴承钢比塑料的移动凸轮硬度要高得多。

为了提高移动凸轮的斜边硬度，且在控制备件成本的情况下，新改进的移动凸轮的主体材质仍为塑料，但在斜边h嵌入金属条
（见图6改造后的移动凸轮）。

经过上机跟踪观察，未再发生移动凸轮斜边磨损
的情况。

b）电机输出轴与膜片联轴节之间的联接平键原采用的是D10／H9较松配合，电
机连续作正反转运动，使两者之间的配合间隙越来越大，为了保证轴和联轴节之间的紧配合，笔者改进制作了材质为40Cr的圆柱销轴（如图7），将电机轴、键和联轴节过盈配合销在一起（如图8），消除配合间隙，同时圆柱销和平键一起承受系统负载，改善了键的受力状况。

c）由于原EB轴的材质硬度太低，加之线性轴承的滚珠硬度较高，轴使用不到一
年的时间就出现磨损现象，为了提高轴的使用寿命，笔者对轴的硬度进行了改进（如图9），在新轴的表面镀一层0.1 mm的硬铬，使其硬度增加到HB241～
HB286，为了保证运行的平稳性，在更换新轴时，同时更换了线性轴承。

d）如图10所示，EB连杆在向右移动过程中，移动凸轮推动变幅导板等零部件运动将受到阻力，如果每个锭位的移动凸轮受到的阻力为f，加弹机一个面共120个锭位，那么阻力总和为120 f，上、中、下3组齿轮、齿条平均受到的阻力将是
40 f，膜片联轴节受到的总阻力为120 f。

而EB连杆在向左移动过程中，变幅导板等零部件靠弹簧复位，而每个锭位的移动凸轮几乎不受阻力，相当于空载，于是膜片联轴节在推动行程和回复行程过程中受力变化差为120 f，移动过程载荷分配不均匀，出现明显的抖动现象，而根据常规膜片联轴节适合应用在载荷比较平稳受力的转动轴联接场合。

为了使两个行程受力均衡，笔者在每层齿条端面安装一单作用气缸，齿条的受力模型如图11所示。

在推动行程中，气缸力f＇起推力作用，膜片联轴节受力为3×（40 f－f＇）；在回复行程中，气缸力f＇起阻力作用，膜片联轴节受力为3 f＇。

两个行程膜片联轴节受力差为120 f－6 f＇，通过调节气缸供气压力，可使气缸作用力f＇接近20 f，使两个行程膜片联轴节受力差几乎为零。

根据笔者所选的气缸缸径计算，将气缸的供气压力调节保持在0.2 MPa时，f＇与20 f大小相当，联
轴节受力均衡，不再出现移动中的抖动现象。

笔者对FTF12E3＋AD加弹机EB系统成功地实施了4项改造，从改造后的加弹机EB系统运行情况看，完全达到了EB功能的理论要求，起到了应有的防凸干扰效果，消除了产品大面积凸肩和绊丝现象，提高了产品质量，故障次数明显下降，改造效果明显。

【相关文献】
［1］机械设计手册编委会.机械设计手册［M］.第3卷.第3版.北京：机械工业出版社，2004，8. ［2］ SMC（中国）有限公司.现代实用气动技术［M］.第2版.北京：机械工业出版社，2003，10.
［3］郭英.合成纤维机械原理与设计［M］.北京：纺织工业出版社.。