郑义军 黄华峰

摘 要：水泥叠包机是水泥厂的包装水装火车的重要设备，我公司一线、二线火车站台共有3台4工位叠机，包装水泥经包装机、接包机、清包机、3台皮带输送机后，达到叠包机前的拨包器，最后进入叠包机进行叠包。由于包装水泥从8嘴包装机到拨包器的输送过程中，经过多台输送设备，且有至少3个转弯溜子，难免在包装水泥达到拨包器前出现连包的现象（水泥包之间的距离较正常情况下短，甚至水泥包头尾相连），尤其是在人工抽查袋重时，更换是不可避免，这样就会造成连包水泥在拨包器或者叠包机翻板阀动作时卡住拨包器或翻板阀，无法正常通过，导致堵包，严重影响装车效率，给公司带来经济损失。因此，急需设计1种装置，使水泥包之间的距离在达到拨包器前保持均匀，降低卡包次数，提高装车效率。

關键词：火车装车，匀包器；叠包机；连包；

1、设备生产现状

我公司一、二线包装水泥火车站台一共有3台用于装火车的4工位叠包机，其中一线1台4工位叠包机，二线2台4工位叠包机。水泥包经包装机、接包机、清包机、皮带机、拨包器进入叠包机，叠包机叠好包后由叉车负责运送的火车车厢内，完成装车。

我公司4工位叠包机，主要由叠包机机架、皮带输送机构、翻板阀、叠包机机构、配重机构等组成。叠包机每个工位最多可以叠11包水泥，叠包机轴线两侧各有2条皮带输送、2个翻板阀和2个叠包工位。叠包机平面示意简图如图1所示：

4工位叠包机的工作原理如下：工作时水泥包先从1#小皮带输送到1#工位，达到设定的包数后，同侧的1#翻板阀动作，水泥包进入同侧的2#工位进行叠包。当2#工位叠包数达到设定值时（我公司一般情况叠包数为10包或11包），拨包器动作，水泥包经三通溜槽进入叠包机的2#小皮带，再到达3#工位进行叠包，与此同时，叉车将1#、2#工位的水泥包运送至火车车厢内。3#工位叠包数达到设定值后，2#翻板阀动作，水泥包进入4#工位进行叠包，当4#工位叠包数达到设定值时，叉车可将3#、4#工位的水泥包运送至火车车厢内，此时溜槽上的拨包器再一次动作，水泥包又进入1#小皮带机，如此循环，不间断进行生产。

我公司二线西站台的4工位叠包机优先于2017年4月技术改造完成并投入试用。在试生产的过程，我们发现，每当有间距小于700mm（我公司8嘴包装机转速达到设定的最高转速32rpm时水泥包之间的间距约为700mm）的2包或以上的水泥经过拨包器或叠包机的翻板阀，而拨包器或翻板阀刚好在此时动作时，水泥包就会卡住拨包器或翻板阀，造成堵包，无法继续进行生产。由于我公司要求水泥包机岗位每小时须抽查一次水泥袋重，每个包机嘴至少抽3包，且是人工抽查，因此，不可避免地产生水泥包的间距小于700mm，甚至连续3包水泥头尾相连的现象（以下简称连包）。所以在装火车的生产过程中，每次抽查袋重就会出现较多的连包现象，至少有2次连包会卡住拨包器或叠包机翻板阀法，使叠包机无法连续叠包，生产中断，每次人工处理卡包问题需要约3分钟才能恢复生产，极大地降低了火车的装车效率。故为了保障公司的正常生产，提高火车装车效率，急需想方设法解决连包的问题。

2 解决方法

我们从2017年5月份起开始对二线西站台叠包机处存在的卡包问题进行了特别关注，而且把此问题作为一项攻关项目来重点攻克。通过现场研究分析，我们发现，造成水泥连包的因素较多，不仅是抽包时人为造成连包，包括输送设备方面也存在较多的问题，如转弯溜子结构不合理，输送皮带跑偏等也会造成连包。因此，我们着重从2个方面进行解决：1.设计1种装置，强制把水泥包之间的间距延长到可满足拨包器或者叠包机翻板阀动作完成所需的距离，且经过该装置后水泥包之间的间距基本匀等（该装置以下简称匀包器）；2.修改转弯溜子结构；3.在输送皮带机上增加挡包钢管。

2.1设计匀包器

通过了解分析，目前国内水泥行业内基本还没有其它水泥厂使用叉车来实现包装水泥装火车的。市场上也没有相关的用于使水泥包在皮带机上输送时保持匀等间距的设备或装置。因此，必须自行设计出能够固定水泥包间距的匀包器。

2.1.1 匀包器安装位置的确定

为了实现自动化生产，匀包器的匀包工作必须能够自动实现。我们通过对现场皮带机输送水泥包的情况得知，皮带机上出现连包时大部分情况是3包相连，也就是在人工抽查水泥袋重时出现最多。水泥包的间距较不抽查袋重时小，必须在连包达到拨包器前通过匀包器把水泥包的间距恢复到700mm左右，才能顺利满足拨包器或者叠包机翻板阀的动作时间要求，并且匀包器须安装在拨包器工序之前的皮带机上。

2.1.2 匀包器的工作构思

由于水泥包在皮带机上输送时是连续输送的，因此首先需在匀包器上设计一个信号感应开关，当出现连包的情况时，第一包水泥到达匀包器时，感应开关得到信号，通过信号迅速启动一个翻板机构强制使第二包水泥暂时在皮带机上不向前运动。在经过延时一定时间后，第一包水泥与第二包水泥之间的间距基本达到700mm的工序要求时，该翻板机构对第二包水泥进行放行。当第二包水泥到达感应开关位置时，如果第三包水泥与第二包水泥之间的间距小于工序要求，翻板机构再次动作，使第三包水泥停止运动，直到第二包水泥通过感应开关为止，如此重复。另外，当第二包水泥到达匀包器感应开关处，若此时第二包水泥和第三包水泥之间的间距已满足工序要求时，则翻板机构不需要动作，让第三包水泥自行通过匀包器。

通过以上思路，我们设计并研制出了匀包器，且安装在拨包器前的皮带机上，如图2、图3所示：

匀包器主要由支架、翻板及气缸、来包信号开关、连包判断开关、拉杆、控制器等组成。

图2中来包信号开关和接近开关1的作用是为匀包器提供前方有水泥包到来的信号。

图2中可通过调节拉杆的长短，来控制接近开关1得电的时间长短，从而控制翻板打开时间的长短，即可调节第二包水泥与第一包水泥通过匀包器后的间距，保证后续工序中拨包器及叠包机的翻板阀的正常工作。

图2中翻板的功能是强制阻止水泥包连续输送。

图3中连包判断开关用于判断第一包水泥与第二包水泥是否属于连包情况，本公司的应用中水泥包的间距小于700mm时为连包，间距的大小可现场调整。

2.1.2 匀包器的工作原理

匀包器的工作原理如下：

（1）有连包的情况下：当有水泥包从图2中的右侧输送过来时，水泥包撞击来包信号开关，来包信号开关上升，触发接近开关1得电，接近开关1将信号传递给翻板阀的气缸控制器。此时如果第二包水泥与第一包水泥之间的间距小于700mm，那么第二包水泥就会在此刻顶开连包判断开关，接近开关2得电，并将信号传递至翻板阀的气缸控制器。这时气缸控制器同时得到接近开关1和接近开关2的信号，然后控制气缸打开，活塞杆伸出，翻板打开，翻板打开后强制使后续来的第二包水泥在此处停止向前输送。当第一包水泥通过来包信号开关后，来包信号开关依靠自身重力回落至原来位置，此时接近开关1失电，气缸控制器控制气缸缩回，翻板关闭至原来位置，第二包水泥通过翻板继续向前输送。

（2）无连包现象时：当第一包水泥到达来包信号开关时接近开关1得电，而此时第二包水泥与第一包水泥的间距大于700mm（即不属于连包现象），所以这时接近开关2不得电，气缸控制将无输出信号，气缸及翻板不动作，第二包水泥就会直接顺利通过匀包器。

2.2转弯溜子结构改进

由于我公司二线水泥包装机到火车站台的输送距离较远，水泥包经过3台皮带机的输送才能到达叠包机处。其中2#皮带机在包装车间楼上，3#皮带机在站台上。2#皮带机与3#皮带机垂直交叉，2#皮带机通过转弯溜子把水泥转运到3#皮带机上。转弯溜子简图如图4所示：

该转弯溜子存在的不足之处是输送带与溜子底板最顶端的水平AB段距离过大，当水泥包转弯运动到此处时，水泥包底部的部分已经脱离输送带表面 ，向前的动力减小，再加上图4中AB段水平钢板给水泥包带来阻力，最后导致水泥包的转弯动力不足，容易使部分水泥包停留在此处，当后面的一包水泥输送到此处时，才会在后一包水泥的推力下一起溜到3#皮带机上。

为了解决这一问题，我们把溜子底板的最顶端位置由B点改到输送带边缘的下方的A点（即取消AB段钢板），这样就能够消除原AB段钢板给水泥包带来的阻力，从而增加了水泥包的转弯动力，使水泥包顺利通过转弯溜子，到达3#皮带机。

2.3增加挡包管，防止水泥包跑偏不正

由于水泥包在皮带机及转弯溜子的输送过程中，有时因各种因素，水泥包在到达匀包器时会有跑偏（水泥包的中线不在皮带机的中线上）的现象发生，影响匀包器、拨包器、叠包机等的正常工作。另外，当在匀包器处有3包及以上的连包现象时（经现场多次观察，基本上最多会出现5包连包的现象，并且只是偶尔发生。一般情况下绝大多数为3包连包），后续来的水泥包对被匀包器翻板推止住的水泥包的进行冲击后会向皮带机两侧运动，最终掉落皮带机。因此，为了防止以上两种情况的发生，需在匀包器之前的皮带机输送带上方的两侧各安装一根挡包管，并且呈喇叭口形状，开口在水泥包的来向，收缩口在匀包器方向，中心线与皮带机的重叠。这样既能依靠挡包管自动纠正跑偏水泥包的运动方向，又能防止多包水泥连包时造成水泥包掉落皮带机的现象。

2.4稳定压缩空气的压力措施

由于匀包器的执行翻板动作的是气缸，压缩空气的壓力大小直接影响翻板动作的迅速性能及推力的大小，且生产工序中使用压缩空气的设备较多，所以压缩空气管路中压力的稳定性就显得十分重要。为了避免压缩空气管路中压力的波动给匀包器带来的影响，我们在匀包器的气源处增加了一个小型储气罐，增强了匀包器工作的稳定性。

3 效果检查

通过约1个月的制作、安装以及调试工作，我公司二线西站台的匀包器成功投入正常使用，经过1个月的使用观察，有效的避免了连包进入拨包器及4工位叠包机造成卡包的现象，提高了火车装车效率。若每天按8小时连续工作制，叠包机每个工位叠10包，则安装匀包器后每条包机生产线每班可至少增加2次卡包/抽查×8次抽查/班×（3÷60）h/次=0.8h的生产时间，可增产100吨/h×0.8h=80吨，极大地提高了火车的装车效率，同时可产生经济效益80吨×400元/吨=3.2万元。则每年经济效益为3.2万元/天×365天=1168万元

4 技术推广

二线西站台匀包器成功使用后，我公司随即在一线火车站台及二线火车东站台相继推广了匀包器+4工位叠包机+叉车的火车装车系统，并于2017年12月全部完成安装调试，投入正常生产。从此，我公司包装水泥的火车装车完全实现了机械化装车。并且从2017年12月使用至今，基本上未出现过因为连包卡住拨包器或者4工位叠包机翻板阀的现象，极大地提高了包装水泥的火车装车效率，为我公司提高了经济效益。