温广勇工作法：玻璃纤维拉丝设备的维修与优化

第二讲

拉丝机机头张力不够的解决方法

一、新型产品对拉丝机机头的影响

在玻璃纤维制造行业，拉丝机是玻璃纤维产品从熔融状态变成纤维状态最重要的设备，而高速旋转的机头则是拉丝机上负责旋转卷绕的主要机械系统。

为了使卷绕成型的玻璃纤维产品顺利脱出，机头具备收缩、涨紧的基本功能。由于行业规模发展、窑炉及漏板的生产技术提升、玻璃纤维应用场景扩展、各类新兴行业对产品要求更为严苛等原因，玻璃纤维产品的直径越来越小，生产速度也不断提升，许多产品的生产需要更高的玻璃液黏度和线速度，进而使得玻璃纤维有更大的张力。在玻璃纤维的拉制过程中，张力的增大会导致机头涨片被勒紧从而变形。当机头停止转动时，由于离心力的消失，丝饼的束缚力会变得更大，这时丝饼会发生变形，同时机头涨片也会变形，此时丝饼将无法卸下，甚至被损坏，更严重时会造成部分产品无法生产。

二、解决拉丝机机头张力不够的四步法

针对特殊产品在生产时导致机头涨片被勒紧变形的问题，各个厂家的解决方法不一样。我们根据实际使用效果，按照下列几个重点进行了分步解决。

（1）加长机头涨片的行程，保证机头在收缩时不会因为行程不够而影响产品卸筒。在保证涨筒直径相同的条件下，合理地减小缩筒直径，从而使卸筒更加容易、快捷。下页图7所示为拉丝机机头涨筒状态，图7（a）是正常机头涨筒状态，图7（b）是高涨力机头涨筒状态。两个涨筒的直径均为273mm，通过观察涨片突出的定位卡扣可以发现，高涨力机头的定位卡扣更突出，说明其缩筒直径小；反之，正常机头的缩筒直径大。

（2）针对机头低速转动时，涨片离心力不够的问题，可以考虑增加涨片重量，以提高机头在运转过程中的离心力，保证丝饼在拉制过程中的离心支撑力。第16页的图8所示为各种拉丝机机头所用涨片截面图。德国拉丝机273机头由18块涨片组成，图8（a）单根涨片重1.17kg；日本拉丝机273机头由22块涨片组成，图8（b）单根涨片重0.49kg；高涨力273机头由22块涨片组成，图8（c）单根涨片重0.96kg。需要注意的是，不能一直增加涨片的重量。

使用软件进行建模及分析，结果显示涨片受力均匀，如下页图9所示。不考虑离心力及丝饼重量等因素，使两者最大位移凹陷变形为2mm，再测算单根涨片所受压力。德国拉丝机273机头涨片单根受力最大为10000N；日本拉丝机273机头涨片单根受力最大为1000N；高涨力273机头涨片单根受力最大为5400N。高涨力273机头涨片的整体变形能力适中。根据现场实际情况及模拟测试结果可知，太软、截面惯性矩小的涨片容易被产品勒至弹性形变，从而无法卸筒；太硬的涨片使用一段时间后容易产生塑性变形，无法继续使用。

（3）在原拉丝机的基础上做适配时，要考虑整体机头的重量及重心，保证适配后设备的振动幅值在允许范围内（拉丝机机头转速为3000r/min时，空载振动幅值≤50μm）。

（4）针对机头中间涨片变形的问题，需要考虑改变机头的支撑结构。如图10所示，将图10（a）中普通机头的双支撑、单锥套结构改为图10（b）中高涨力机头的三支撑、四锥套结构，在涨片中间位置增加支撑，保证丝饼在停机、机头离心力消失后，不会将涨片勒紧变形。增加支撑及锥套，将原来的活动单元由1个变为4个。中心支撑结构无法在现有叶轮结构上增加，需将叶轮改为分体两段式。除此之外，还应考虑气室及气动结构的改变，保证推力系统在机头内部有足够的活动空间。

三、拉丝机高涨力机头的应用效果

高涨力机头涨片的涨缩行程增大、离心力增高、中心支撑结构增加，可以有效避免高涨力玻璃纤维勒紧涤锦筒导致其变形后，因机头涨片无收缩空间造成的无法卸筒情况。在同等状态下，德国拉丝机原装机头纱筒的最高点与机头涨片的间隙为6mm；日本拉丝机原装机头纱筒的最高点与机头涨片的间隙为5mm；高涨力机头纱筒的最高点与机头涨片的间隙为30mm，卸筒时间由30s缩短为10s，卸筒速度变快，提升生产效率70%，且节省人力。

随着此项难题的解决，今后在定做玻璃纤维拉丝机时，完全可以把使用高涨力机头的这几个理念进行推广。即使对于其他纤维类产品的生产设备，也有很大的借鉴意义。

“优秀技术工人百工百法丛书”由100位全国各行各业的顶尖高技能人才的100种具有先进性、独特性、推广价值的技能技法、操作法或者创新方法组成，是全国总工会推进产业工人队伍建设改革的重要出版项目。

入选“优秀技术工人百工百法丛书”作者群体的工匠人才，都是全国各行各业的杰出技术工人代表。他们总结自己的技能、技法和创新方法，著书立说、宣传推广，能让更多人看到技术工人创造的经济社会价值，带动更多产业工人积极提高自身技术技能水平，更好地助力高质量发展。

《温广勇工作法：玻璃纤维拉丝设备的维修与优化》是“优秀技术工人百工百法丛书”的其中一本。玻璃纤维的制备过程是将多种矿石粉末经过高温熔化后，通过拉丝设备（下文简称拉丝机）将熔化后的玻璃液拉制成细丝，再经过集束、浸涂等工艺形成玻璃纤维。目前玻璃纤维生产制造业普遍采用池窑拉丝技术。由于此类技术的特性，玻璃液无法被存储，只能连续不间断地用于生产。我们通过不断地摸索、实践，总结出拉丝机的一些通用故障维修方法和贴合生产实际的技术改造优化方法，以供同行共同探讨。?

温广勇

1974年出生，泰山玻璃纤维有限公司设备动力部部长，电气维修工，高级技师，泰安市总工会兼职副主席。

曾获“全国劳动模范”“齐鲁大工匠”“齐鲁首席技师”“齐鲁最美职工”等荣誉和称号，享受国务院政府特殊津贴。

多年来，他致力于玻璃纤维成型的关键设备——拉丝机的维保、改造工作，带领团队解决“卡脖子”难题，独创“三五一十五”工作法，解决了拉丝机设备故障率高、在线维修时间长的问题，被誉为拉丝机维修的“活字典”；出色完成了老旧拉丝机系统性改造升级再利用项目，让旧设备实现了控制数字化、运行自动化，为企业节省生产成本2090 余万元；先后主持、参与技术创新及工艺改进项目70 余项，累计荣获全国建材行业技术革新奖10 项，省、市级科技进步奖13 项，国家发明专利授权2项，实用新型专利30余项，累计为企业创造经济效益4000 余万元。以他的名字命名的温广勇劳模创新工作室，依托各专业技术团队，以工作室为核心，以“师带徒”为载体，构建了全方位、立体化的技能人才队伍培养体系，先后培养出40名省、市级高技能人才。2018年，工作室被山东省总工会认定为“山东省示范性劳模和工匠人才创新工作室”。

引　言 01

第一讲　玻璃纤维拉丝机的结构及工作原理 03

一、玻璃纤维生产工艺简述 04

二、玻璃纤维拉丝机简述 05

三、拉丝机的使用环境 08

第二讲　拉丝机机头张力不够的解决方法 11

一、新型产品对拉丝机机头的影响 12

二、解决拉丝机机头张力不够的四步法 14

三、拉丝机高涨力机头的应用效果 20

第三讲　拉丝机集电环长期使用的优化设计 23

一、拉丝机集电环的工作原理及常见故障 24

二、提升集电环使用寿命和降低故障率的

　　解决办法 24

三、集电环改造后的应用效果 25

第四讲　拉丝机机体内部水电分离的优化改造 29

一、拉丝机机体内部水电分离改造的背景 30

二、优化水电分离四步法 30

三、水电分离优化后的应用效果 34

第五讲　拉丝机自动上车装置与卸纱装置的维修与优化 35

一、拉丝机自动上车装置与卸纱装置优化的背景 36

二、自动上车装置与卸纱装置维修与优化措施 37

三、维修与优化后的应用效果 40

第六讲　拉丝机润滑系统的维修与优化 41

一、拉丝机润滑系统的工作原理及问题 42

二、拉丝机润滑系统维修与优化三步法 43

三、拉丝机润滑系统的维修与优化后应用效果 45

第七讲　拉丝机排线总成系统的优化设计 47

一、拉丝机排线总成系统的工作原理及问题 48

二、新式端盖的设计与应用 49

三、拉丝机排线总成系统优化后的应用效果 50

第八讲　拉丝机控制程序的优化 51

一、控制系统的升级 52

二、拉丝机冷启动功能的开发与应用 55

三、玻璃纤维丝束自动上车程序的开发与应用 59

四、多级进展卷绕比功能的开发与应用 65

五、运行数据统计、分析功能的开发与应用 69

后　记 74

“优秀技术工人百工百法丛书”由100位全国各行各业的顶尖高技能人才的100种具有先进性、独特性、推广价值的技能技法、操作法或者创新方法组成，是全国总工会推进产业工人队伍建设改革的重要出版项目。

入选“优秀技术工人百工百法丛书”作者群体的工匠人才，都是全国各行各业的杰出技术工人代表。他们总结自己的技能、技法和创新方法，著书立说、宣传推广，能让更多人看到技术工人创造的经济社会价值，带动更多产业工人积极提高自身技术技能水平，更好地助力高质量发展。

《温广勇工作法：玻璃纤维拉丝设备的维修与优化》是“优秀技术工人百工百法丛书”的其中一本。玻璃纤维的制备过程是将多种矿石粉末经过高温熔化后，通过拉丝设备（下文简称拉丝机）将熔化后的玻璃液拉制成细丝，再经过集束、浸涂等工艺形成玻璃纤维。目前玻璃纤维生产制造业普遍采用池窑拉丝技术。由于此类技术的特性，玻璃液无法被存储，只能连续不间断地用于生产。我们通过不断地摸索、实践，总结出拉丝机的一些通用故障维修方法和贴合生产实际的技术改造优化方法，以供同行共同探讨。?

温广勇

1974年出生，泰山玻璃纤维有限公司设备动力部部长，电气维修工，高级技师，泰安市总工会兼职副主席。

曾获“全国劳动模范”“齐鲁大工匠”“齐鲁首席技师”“齐鲁最美职工”等荣誉和称号，享受国务院政府特殊津贴。

多年来，他致力于玻璃纤维成型的关键设备——拉丝机的维保、改造工作，带领团队解决“卡脖子”难题，独创“三五一十五”工作法，解决了拉丝机设备故障率高、在线维修时间长的问题，被誉为拉丝机维修的“活字典”；出色完成了老旧拉丝机系统性改造升级再利用项目，让旧设备实现了控制数字化、运行自动化，为企业节省生产成本2090 余万元；先后主持、参与技术创新及工艺改进项目70 余项，累计荣获全国建材行业技术革新奖10 项，省、市级科技进步奖13 项，国家发明专利授权2项，实用新型专利30余项，累计为企业创造经济效益4000 余万元。以他的名字命名的温广勇劳模创新工作室，依托各专业技术团队，以工作室为核心，以“师带徒”为载体，构建了全方位、立体化的技能人才队伍培养体系，先后培养出40名省、市级高技能人才。2018年，工作室被山东省总工会认定为“山东省示范性劳模和工匠人才创新工作室”。