1 项目背景及存在问题 
　　牵伸机是腈纶厂纺丝车间建厂以来一直使用的核心设备，运行效果较好，从定型机出来的腈纶丝经过二道牵伸机的拉伸，使丝束进一步伸长达到工艺要求的效果。设备原设计完全符合正常生产的要求。但随着市场的变化，目前的生产工艺开发出了高缩率品种，这是一种高附加值的产品，具有良好的经济效益，这对二道牵伸机的承载能力要求明显提高。原设计中最大的牵伸倍数是1.45倍，而现在高缩率产品的牵伸倍数在1.7-2.2倍之间。所以在高缩率腈纶丝生产时，原有设备的承载能力已经不能满足生产高负荷的要求。 
　　实际生产中挤水装置也常常发生轴承损坏、轴面磨损等情况，严重影响了生产的连续性。除了上面提到的设备不能满足新增加的工艺要求外，蒸汽的消耗大以外，现有设备由于多年运行、频繁更换轴承，齿轮箱箱体轴承孔（后轴承6312）严重磨损，不能满足轴承安装时的精度要求。集中体现在进行高缩率生产时，经常发生轴承损坏的故障。生产高缩率产品时，出口齿轮箱的大惰辊也频繁发生故障，严重影响了生产的平稳率和设备的运转率。 
　　2 改造目标 
　　针对目前二牵伸机生产工艺和设备故障方面存在的诸多问题，有必要改造一种集牵伸和挤水功能的装置--新型牵伸机水装置。 
　　2.1 研制的基本要求 
　　新型牵伸挤水装置的控制对象是丝束均匀拉伸程度和牵伸后丝束含水量，其主要任务是处理来自定型机经过高温高压定型的纤维，经过二牵伸机后所取得的效果。由于工业现场的操作环境相对恶劣，并且，丝束发生缠辊、卡丝情况对设备损害较大，因此，这对设备结构设计提出了很高的要求，对装置本身关键部件如精度、强度、材质等要求更高。 
　　2.2 运行可靠性高，能够满足工艺技术要求 
　　在腈纶纺丝生产现场，设备一旦出现故障将会引起严重后果。在30分钟内若能排除故障则可以单机停车处理问题，若30分钟以上仍未能排除故障则就会造成整条生产线停产，这会严重影响产品产量，浪费能物耗，也会影响上游供料车间原液系统的平衡。 
　　2.3 操作、维修简单，维护方便 
　　装置操作简单不仅指操作人员实际使用简单、易学，更要有利于维修人员方便检修、维护之含意。攻关组人员配置辐射到各个层面，包括操作人员、维修人员、工艺技术人员、设备技术人员、车间领导和分厂领导及厂家专业工程师，广泛征求大家的建议，多暴漏些不足，少走弯路，减少缺陷。大多数工艺的操作人员对原牵伸挤水装置的操作方式仍然是最熟悉的，所以，此次设备改造的操作方面较以前变动不大，防止由于操作不当等原因造成人员自身的损害和对设备的损坏。另外设备的改进之处降低了维修人员的劳动强度，如润滑系统关键部件由齿轮箱内部外移等。从结构设计而言，很好地简化了维修步骤。 
　　2.4 操作、维修简单，维护方便 
　　装置操作简单不仅指操作人员实际使用简单、易学，更要有利于维修人员方便检修、维护之含意。攻关组人员配置辐射到各个层面，包括操作人员、维修人员、工艺技术人员、设备技术人员、车间领导和分厂领导及厂家专业工程师，广泛征求大家的建议，多暴漏些不足，少走弯路，减少缺陷。大多数工艺的操作人员对原牵伸挤水装置的操作方式仍然是最熟悉的，所以，此次设备改造的操作方面较以前变动不大，防止由于操作不当等原因造成人员自身的损害和对设备的损坏。另外设备的改进之处降低了维修人员的劳动强度，如润滑系统关键部件由齿轮箱内部外移等。从结构设计而言，很好地简化了维修步骤。 
　　3 改造的总体方案 
　　原牵伸系统有两主体设备组成，牵伸机和挤水机两套设备完全独立，分别由两套驱动电机、减速器的传动装置来作为各自的动力源，两者之间丝束张紧有导丝杆进行调节。存在不足： 
　　（1）牵伸辊没有控制装置，不能保证拉伸倍数，并且同一段丝束的收缩率也不完全一致；（2）经过牵伸后的丝束在进入到挤水机前的时间内，由于瞬间温度的变化存在负牵伸；（3）由于前后设备的转数不协调造成缠停或者卡停的机率大；（4）挤水机本身的设计存在缺陷，不能保证同一段丝束内的含水量相同。 
　　以上四个主要的问题会造成对纤维质量和产量影响。攻关组对症下药，经过大家多次论证后最终确定下面的设计方案。 
　　考虑到设备的安装空间狭小，且兼顾上面存在的四个方面的问题，总体设计思路是将牵伸机和挤水机合二为一，用一个电动机作为动力源，既节省了设备安装空间，又解决了各辊转数不同步产生的缠、卡停车的问题，一举两得。另外，为稳定缩率不变，在牵伸B辊的上方增设压辊控制设备；为提高挤水效果，挤水辊两侧安装配套挤水箱。 
　　4 装置牵伸部分的改造 
　　设计的牵伸部分主要有齿轮箱、五个牵伸辊组件、压辊系统、润滑系统和附件构成： 
　　4.1 齿轮箱的总体尺寸为1850*450*1245，结构为壁厚为20mm钢板焊接而成，材质为Q235。五个牵伸辊组件主要包括轴、辊、齿轮、轴承、轴套、隔套、油封等部件。空载试车时，要求牵伸辊端径向跳动不大于0.03mm。箱体结构必须保证每组牵伸辊轴、齿轮和轴承能从箱体内整体顺利装拆（即保证前后轴承座必须有一个可独立拆卸），轴承座孔做调质处理，具有耐磨性能；箱体内用船用金属除锈剂做防腐处理，外部防腐等级达到海水级防腐，在无人为、机械损伤情况下保证5年无脱落、鼓泡、裂缝现象。齿轮箱上设计可拆卸的有机玻璃观察窗，设备运行时可以从此处观察到齿轮和轴承的运转情况。 
　　4.2 牵伸轴与牵伸辊之间的配合采用锥面接触并配平键，辊轴间的锁紧螺母的螺纹根据每个辊的不同旋向分别采用正反螺纹形式，来保证无法辊轴脱离。牵伸轴、齿轮材质为42CrMo，牵伸辊材质S304表面镀硬铬（镀层厚度抛光后大于0.12mm）。基本结构参照现生产线用件。 
　　4.3 压辊系统包括气缸座、气缸、铝芯橡胶压辊及气动控制元件。压辊规格：直径165mm*长240mm，辊芯为铝合金，外表面粘贴橡胶，表面邵氏硬度84±1，压辊延伸轴材质：S304。结构参照生产线前纺F14压辊用件，保证可以互换。 
　　4.4 齿轮、轴承采用强制润滑方式，油泵选型必须满足设备运行润滑的需要，油泵动力由辊齿轮传入，油泵入口有内置滤器，位置便于拆装、清洗和更换，油泵出口过滤器采用外置式，带副线，位置便于在开车的情况下切换、拆装清洗和更换。油位视镜应能清楚观察油位高度，排油管线应能将箱体内润滑油排放干净，位置应便于操作。 
　　5 结束语 
　　装置改造后，效果显著，从使用情况及记录数据可以看出，应用新装置牵伸倍数、缠辊次数、停车时间、丝束含水量均达到了工艺指标的要求。应用新牵伸挤水装置后设备故障率和维护保养次数也符合要求，性能稳定，完全能满足生产要求。