抛丸机故障及改进分析

张聪

（太钢不锈钢股份有限公司临汾分公司，山西 临汾 041000）

某钢厂中厚板不锈钢热处理线配备了贯通式抛丸机，其位置一般都是位于热处理炉后。它利用高速旋转的叶轮旋转带动弹丸，使弹丸撞击钢板表面达到清洁钢板表面的目的。抛丸机的不稳定性是一个严重影响生产效率的问题，设备的频繁故障使得成品的质量难以保证，增加了返工率以及废品率，成为钢板热处理生产过程中的瓶颈。

1 设备结构、参数及技术特点

抛丸机由机械设备系统和电气控制系统组成。核心部件由喷丸机组成，承担着最主要的喷丸工作，包括抛丸装置、清扫尾吹装置、物料传输线体等。

抛丸器是抛丸机的核心部件。为了避免抛丸过程中抛丸料的互相干扰造成喷丸效率低下，多台套抛丸电机交错排列，这样在避免互相干扰的同时也提高了喷丸效率。具有有效抛丸面积大等特点，是一种十分有效的表面处理设备。钢材抛丸速度在2～7m/min范围内可调，通过改变速度可以有效控制喷丸的质量。

2 抛丸器损坏原因分析及采取的措施

2.1 轴承故障分析

在生产过程中，抛丸器轴承的主要故障有安装过程中造成的损坏、润滑系统功能不足造成的故障、设备超过疲劳耐久值造成的磨损、设备受到外力冲击超过规定的范围值造成的损坏等。

相应措施：严密依据规范来开展安置操作，并按照标准填入适量的润滑油，确保设备得到正确的润滑。原装抛头电机轴承应该采用特殊的注油方式，具体方法需要参考厂家提供的使用手册。8个头加满润滑油需要3h，时间效率十分低下。现在抛头的每个轴承部分都被改造、安装了加油专用的软管，通过软管来实现加油工作，这样可以实现自动化加油，在确保加油的频率符合设计要求的同时，还能在一定的程度上提升加油的速度。通常加满润滑油仅需10min，安全高效。使用创新的磺基聚合物润滑脂1615EN，可以有效改善设备轴承的工作状态，延长使用寿命。抛头本体增设通气孔，自动润滑。定期检查和修理叶轮、叶片、护板，以解除外部所引发的机械设施共振问题，有效保证设备的正常运行。

2.2 叶片损坏分析

刀片是抛丸机中最脆弱的部分，因为其本身的结构强度较差，这是由于其特殊的造型决定的，同时刀片又会受到弹丸的冲击，增加了刀片的易损概率。

叶片的不均匀磨损使得高速旋转的叶轮发生不对称的偏磨现象，使得叶轮的振动加大，严重时会损伤叶轮，造成叶轮提前报废。发现刀片有磨损情况应及时更换。另外，叶片的铸造缺陷如孔洞、沙眼等也会导致不同叶片的重量不同，加快整个叶轮的磨损速度，造成叶轮快速磨损、快速报废，因为叶片在运动时会使得弹丸弹跳，弹起的弹丸又会造成叶片冲刷，加剧磨损，这是十分严重的问题，如果不能及时解决，磨损的速度会越来越快，最终导致设备发生严重故障，进而导致停机，减少设备的正常可用时间。

2.3 定向套损坏分析

定向套是用来改变弹丸的射出方向的装置，因为其特殊的用途，也成为了易损件之一，应经常注意检查定向套的健康状况。当定向套磨损约10mm时，应更换。定向套筒座与叶轮中心线的偏离角也是一个十分重要的参数，因为这关系到整个喷丸机的执行效率，这个角度需要精心进行实验得出，并且在工作中保持不变，需要经常对设备进行检查以确保角度的实际值与设定值一致。

2.3.1 叶轮损坏及更换

叶轮是一个转动机构，其对于喷丸机来说至关重要。为保证运行的稳定性，严格按照说明书来对叶轮进行检查是必不可少的，主要通过检查叶轮盘的圆度和偏心度来判断叶轮的健康状况。大振动会损坏抛丸器箱体和衬板。另外，叶轮与联轴器盘的结合面凹凸不平，容易引起较大的振动。

2.3.2 抛丸机密封材料

抛丸机的顶护板与侧护板通常需要预留空隙，这样可以防止共振破坏喷丸机。抛丸机外壳通常都会采用橡胶材料密封来保证喷丸机的整体密封性，这样可以有效的阻止喷丸流出到系统之外，造成不必要的困扰。在设备的使用过程中，一些弹丸会撞击橡胶。垫片经常导致垫片穿透并溢出大量弹丸，必须及时更换垫片。

现在使用聚氨酯板代替橡胶板作为密封垫圈。聚氨酯板具有较高的弹性以及优良的耐磨性、较强的抗疲劳性和抗振性，使用效果好。

2.3.3 端护板和侧护板的检查和更换

端护板和侧护板固定在抛丸箱内部，起到保护抛丸箱的作用。端盖由4个梯形螺栓连接。这4个螺栓对于抛丸机的安全生产来说也十分关键，如果出现问题应该及时更换，否则设备有开裂的风险。端盖因磨损出现裂纹或明显凹槽应及时更换。

2.4 除尘系统存在的问题及采取的措施

运行过程中常见的故障有抛丸室粉尘逸出，对此应采取以下措施改进。

（1）将排风风扇地脚螺栓改为放松螺栓并增加阻尼措施。

（2）将除尘器反吹频率加大，增加清灰次数。

（3）将清灰周期缩短至每班一清，并增设振荡器。

（4）除尘器脉冲反吹系统控制回路因现场金属粉尘环境导致短路、虚接，通过对线缆进行清灰并做防护处理，接线端子进行密封等措施实现零故障。气动控制部分因压空杂质导致动作卡阻、失灵可通过增设气动三联件、增加压缩空气罐排污措施实现压空清洁利用，降低故障率。

2.5 悬挂轴承相关问题及改进

2.5.1 悬挂轴承存在的问题

抛丸循环系统负责整个抛丸机的物料循环工作，将喷出的料丸进行收集与运输，最终再次喷出，在抛丸机工作时为每个喷口提供持续稳定的料丸。如果某个环节出现故障，轻则影响设备的稼动率，导致产线生产效率不足，重则造成停机的故障。悬挂轴承是抛丸循环系统核心装置螺旋装置的核心部件，是直接影响到产线效率的关键设备。随着生产线的正常运行，在日常的巡检过程中发生了一些现象，由于悬浮轴承结构的问题，悬浮轴承在正常的喷丸使用期间经常发生损坏（滚动体和保持架损坏），这给设备维护工作带来了较大的负担，同时也造成易损件等成本的上升，严重制约了抛丸机乃至整条热处理线的正常生产。

悬浮轴承出现故障后，处理起来比较困难，主要体现在以下几点：

（1）由于悬浮轴承的安装位置不同，不同的轴承拆装所需的工序也不相同，增加了维修人员维修的难度以及时间。

（2）由于设计时未能全面考虑维修时的人体工程学。更换轴承时，空间有限，需要人保持一定的姿势进行维修，或者是维修时需要拆掉的零部件过多，费时费力。

2.5.2 悬挂轴承的改进措施

轴承损坏主要原因：整个螺杆轴由多个分段组成，而不是一体的。各段之间的同轴度较低，无法实现较好的同轴度。旋转时，各节之间互相影响，造成磨损过大。在丝杠装置的外壳上，轴承所承受的载荷过大，轴承在压倒性的载荷下运行，使得轴承滚动体和保持架的磨损速度过快。

为此，经过现场空间确认，对悬挂轴承进行了改进：对于安装位置与方式进行了重新的设计，改变了原悬浮轴承的安装方式。将原本的轴承在一根吊杆下的安装方式改为双吊杆结构，将载荷由原本的一根分散到两根吊杆上，提高了轴承的使用寿命。主要承受螺旋轴运行与过去相比，在平稳性上有很大的提升。

改进后的悬浮轴承，使得悬浮轴承的使用寿命大大提高，有效的缓解了设备维修人员对于悬浮轴承频繁维修的问题，并且也大幅减少了设备易损件的采购费用，有效提高了抛丸机设备稼动率，并保证钢板热处理线的平稳运行，为整个产线的稼动率提高做出了贡献。

2.6 清扫尾吹装置存在的问题及改进措施

2.6.1 清扫尾吹装置存在的问题

由于刷辊刷毛安装设备自身的问题，在生产不同宽度的产品时，经常出现刷毛刷动不够均匀的情况，更有甚者会出现刷毛掉落的问题。钢板上表面常有丸粒和粉尘残留，严重影响产品的品质，导致QC环节出现大量不合格件需要返工或者二次清洁，对于热处理线的正常生产效率造成了影响。

2.6.2 清扫尾吹装置及清扫室问题分析

通过对问题原因分析，对清扫吹尾装置及清扫室做了如下改进。

刷辊刷毛的改进：刷毛组件由毛刷架子和毛刷组成，其中毛刷架子一般设计为金属材质，而金属材质的刚性较足，但是柔韧性较差。使用时间越长，刷毛与金属材质的刷毛架子间隙就会越大，造成刷毛脱落等问题的发生。钢板在加工过程中，会承受很大的外力，使间隙产生越来越大，导致刷毛组脱落，而脱落的刷毛组又进一步的加大了缝隙。经过分析，对刷毛部件的结构进行了改进。通过使用一体式的刷毛组合可以减少刷毛脱落的发生。采用尼龙刷毛座，刷毛用特制胶水固定，使刷毛与刷毛座融为一体。刷毛座采用分体式安装方式，这样可以加快刷毛的更换速度，但是缺点是刷毛的耗材成本有一定的提升。实践证明，刷毛使用寿命在一年以上，大大提高了抛丸机的设备稼动率，稼动率的提升可以抵消耗材成本上升带来的综合生产成本提升，减少了故障时间的同时增加了产线的单位时间产出。

针对上述问题及后果，在抛丸箱尾部增加了独立的压缩空气吹尾装置。装置的吹扫介质为压缩空气。通过将吹尾装置主管与车间气源进行分离。在管道上增加1个电磁阀，通过电磁阀来实现管道的连通与闭合。根据PLC中钢板位置跟踪信号，自动开启和关闭截止阀，保证有产品需要吹扫时开启吹气结构，没有产品需要吹扫的时候则关闭吹扫装置。为保证尾吹效果，节约能耗，尾吹管采用变径管道，有效提升了压缩空气的利用率。

清理吹尾装置在实现有针对性的科学调控之后，钢板表面整体品质会大幅度提升，设备运转率提高，设备养护成本也会全面得到控制，这无疑也在很大程度上提升了相关企业日常运作的竞争力。

2.7 分离器系统存在的问题及采取的措施

如果分离器的风量与设定值之间产生一定的差异，则会不利于生产。当风量过大时，很容易使分离机的分离效果变差，无法有效的筛选不同大小的颗粒物，造成大小尺寸不同的颗粒物都被吹出。当风量不足时，又会使得应当被分离的粉尘无法被正常分离出去，使得机器的使用效果发生下降。当风量过大或者过小时，应通过调节手段来使得风量回归到正常的区间，只有一个正常的风量才会使得喷丸机持续高效的运转，提高整体设备的使用寿命。

2.8 抛丸机进出口存在的问题及采取的措施

根据生产的实际需要，当漂板通过抛丸机时，胶帘会与它发生一定程度的碰撞，影响生产。现在在抛丸机的入口处之前设计了限高装置，当漂流板碰到限高装置时滚道停止，钢板不能进入室内。

钢板通过规范化的抛丸除锈操作之后，表层仍然存留有杂质。如今其设备出口区域都特别加设了高压吹气系统，伴随着钢板厚度的调控，可第一时间将表层的杂质进行有效清除，以达到标准的要求。

3 结语

抛丸机是钢板热处理线的核心设备。其特点使其具有部件使用周期长、制造效率优异等优点，是一种常见的表面处理设备。现阶段，针对抛丸机应用中因悬挂轴承导致的部分设备出现生产故障等具体问题展开相关原因探究，同时提出了有针对性的改善举措，提高了设备的稼动率，减少故障时间，减少了耗材采购成本与维修班组的工作量，取得了良好的经济效益。