提升機(jī)獨立清掃裝置改進(jìn)

許 旭

（河北白沙煙草有限責(zé)任公司保定卷煙廠，河北保定 071000）

0 引言

烘絲前提升機(jī)的清掃裝置主要由掃輥、掃輥軸、減速機(jī)及輔助部件等組成。清掃裝置的作用是及時清掃提升機(jī)輸送帶的耙釘上粘附的煙絲，使清掃下來的煙絲通過計量管進(jìn)入電子稱，防止粘附的煙絲落入提升機(jī)的護(hù)板內(nèi)。生產(chǎn)中提升機(jī)內(nèi)部殘存的煙絲較多，生產(chǎn)結(jié)束后，對提升機(jī)保養(yǎng)時煙絲被清理出，這部分煙絲的整絲率、水分、含雜等指標(biāo)都難以達(dá)到工藝要求，被當(dāng)作垃圾處理，造成較大的浪費(fèi)。通過提高掃輥轉(zhuǎn)速、改進(jìn)掃輥軸的方法，可以有效提高清掃效果，減少提升機(jī)內(nèi)部積存的煙絲，并且降低了更換清掃裝置掃輥的難度，延長掃輥的使用壽命。

1 問題與分析

1.1 存在問題

烘絲前提升機(jī)與倉儲式喂料機(jī)結(jié)合在一起作為一個單元使用（圖1），完成存儲、輸送煙絲的功能。生產(chǎn)過程中，煙絲被提升機(jī)輸送帶上的耙釘帶動，輸送至電子秤，粘附在耙釘及耙釘支架上的少量煙絲在清掃裝置的清掃作用下，落至電子秤。

圖1 設(shè)備布置

在調(diào)查葉絲段損耗的過程中，發(fā)現(xiàn)提升機(jī)內(nèi)部殘存煙絲較多。對提升機(jī)內(nèi)部殘存煙絲進(jìn)行質(zhì)量檢測，發(fā)現(xiàn)整絲率、水分、含雜等指標(biāo)均不符合工藝、質(zhì)量要求，不能被回收二次利用，造成浪費(fèi)。我們把烘絲前提升機(jī)生產(chǎn)結(jié)束后，吹掃出的物料進(jìn)行了統(tǒng)計。結(jié)果見表1。

1.2 原因分析

提升機(jī)內(nèi)積存煙絲主要在提升機(jī)頂部、托盤及提升機(jī)的尾部蓋板內(nèi)。從煙絲積存位置分析，這些煙絲是提升機(jī)輸送帶經(jīng)過掃輥后落下來的粘附煙絲，煙絲落入提升機(jī)背部的護(hù)板，然后又順著護(hù)蓋板落入托盤并使托盤內(nèi)充滿了煙絲，托盤內(nèi)煙絲又被耙釘反復(fù)擠壓，造成煙絲整絲率降低。提升機(jī)內(nèi)部殘存的煙絲存放時間較長，導(dǎo)致其水分散失；一些雜物容易慘雜其中，導(dǎo)致其質(zhì)量達(dá)不到工藝要求。結(jié)合生產(chǎn)、設(shè)備實際情況，發(fā)現(xiàn)造成提升機(jī)內(nèi)部積存煙絲較多的原因在于：提升機(jī)清掃裝置的清掃效果較差，主要包括3方面原因。

表1 提升機(jī)班后保養(yǎng)殘存煙絲量

1.2.1 掃輥轉(zhuǎn)速低

提升機(jī)輸送帶與掃輥由同一臺減速機(jī)驅(qū)動，耙釘經(jīng)過掃輥毛刷的時間內(nèi)，掃輥旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)數(shù)稱為掃輥的有效轉(zhuǎn)數(shù)。從表2看出，掃輥對耙釘清掃不到0.4 r/min，而對其他積存物料較少的提升機(jī)的掃輥進(jìn)行計算時，發(fā)現(xiàn)清掃轉(zhuǎn)數(shù)約0.8 r/min。

表2 掃輥轉(zhuǎn)速計算結(jié)果

1.2.2 掃輥毛刷清掃效果差

掃輥在使用過程中，輸送帶及耙釘支架對掃輥毛刷絲的損害較小，但是耙釘較長（55 mm），對毛刷絲的傷害最大，導(dǎo)致毛刷絲的彈性降低，最終毛刷絲向兩邊傾斜，掃輥上出現(xiàn)一圈圈的凹槽，使掃輥的清掃作用降低。

1.2.3 掃輥毛刷更換難度大

掃輥的毛刷絲變形后，需要更換，但由于設(shè)備設(shè)計的原因，掃輥軸最大處直徑為75 mm，而護(hù)板開孔直徑是43 mm（圖2），掃棍軸不能從護(hù)板開孔處取出，需要拆除護(hù)板（圖3），更換時間約4 h。

圖2 原掃輥軸尺寸

圖3 掃輥拆裝示意

2 改進(jìn)措施

2.1 增加減速機(jī)

通過增加1臺減速機(jī)，以提高掃輥轉(zhuǎn)速。經(jīng)過計算，若清掃轉(zhuǎn)數(shù)達(dá)到0.8轉(zhuǎn)，則掃輥轉(zhuǎn)速須達(dá)到105 r/min，為了便于計算，掃輥轉(zhuǎn)速到120 r/min；新掃輥軸總重25 kg，掃輥軸的支撐軸承為p205軸承。由《SKF軸承的恒定摩擦因數(shù)》表查出摩擦因數(shù)μ=0.015。

（1）計算靜態(tài)功率。P1=FV/η=μmgnπD/η。P1為靜態(tài)功率，F(xiàn)為掃輥軸阻力，μ為軸承的恒定摩擦系數(shù)（取0.015），m為掃輥軸與毛刷的總質(zhì)量（25 kg），n為掃輥軸轉(zhuǎn)速（120 r/min），D 為掃輥軸半徑（38 mm），η為傳動效率（0.85）。P1=61.9 W。

（2）計算動態(tài)功率。P2=Jn2（/91 200tη），J=MD2/8。J為轉(zhuǎn)動慣量（kg·m2），P2為動態(tài)功率，n 為掃輥軸轉(zhuǎn)速（120 r/min），t為啟動時間（0.6 s），m為掃輥質(zhì)量（25kg），η為傳動效率（0.85），D為掃輥直徑（38 mm），計算出P2=0.139 kW。

通過以上計算及《SEW減速機(jī)選型手冊》確定。減速機(jī)：RF37DT80N4，輸入 1420 r/min、輸出 115 r/min；電機(jī)：DV112M4 0.375 kW。使用原掃輥軸齒輪（16齒），推導(dǎo)出減速機(jī)輸出軸齒輪為17齒，這樣掃輥轉(zhuǎn)速達(dá)到122 r/min。

2.2 設(shè)計控制線路

增加的減速機(jī)驅(qū)動并聯(lián)在撥料輥的饋電器輸出端，撥料輥饋電器的額定電流3A，可驅(qū)動的電機(jī)功率U為電源電壓380 V，I為饋電器電流（3 A），cosφ為功率因數(shù)（負(fù)載較小，取0.8）。計算出P=1.56 kW。撥料輥電機(jī)型號DVM4 0.375 kW，增加的電機(jī)為0.375 kW，它們之和等于0.75 kW，＜1.56 kW（0.375+0.375=0.75＜1.56），可以由撥料輥的饋電器驅(qū)動這2臺電機(jī)，同時啟停。

2.3 改進(jìn)掃輥軸

掃輥軸的改進(jìn)思路是：一是：縮小掃輥軸直徑，使掃輥軸能從護(hù)板的開孔處取出，縮短更換時間；二是：設(shè)計、制作調(diào)整裝置，安裝在掃棍軸的兩端，定期橫向調(diào)整掃輥軸，移動距離為耙釘?shù)闹睆? mm，使掃輥的毛刷絲有一個恢復(fù)期，延長掃輥的使用壽命。

原掃輥軸中間部分是空心的，不需要傳遞較大力矩?？梢园堰@一部分改造為實心。原軸重量m=16.2 kg，掃輥安裝部分長度1080 mm，改為實心后新軸的重量不變，直徑D2的推算公式m=ρv=ρπr2L 推導(dǎo)出ρ為鐵的密度，7.85g/cm3，L 為軸的長度1570 mm，m為原軸重量16.2 kg，新軸直徑D2=40.5 mm。為了新軸便于安裝及降低新軸的自重，縮小了掃輥安裝位的直徑，新軸掃輥安裝處直徑為38 mm（圖4）。

圖4 新軸設(shè)計圖

2.4 設(shè)計制作調(diào)整裝置

掃輥軸的齒輪端制作了鏈輪定位裝置，便于掃輥軸調(diào)整之后，鏈輪的調(diào)整、定位。軸的另一端設(shè)計了掃輥軸的推拉支架及推拉接頭，可以橫向調(diào)整掃輥軸（圖5和圖6）。

圖5 推拉接頭

圖6 推拉支架

2.5 軸扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度校驗

τT=T（/0.2×d3）≤［τT］MPa，T=9.55×106×P/n。P 為傳遞的功率（0.139 kW），n為軸的轉(zhuǎn)速（122 r/min）。d為軸的直徑（20 mm，鏈輪部位），［τT］為材料的許用扭剪應(yīng)力（MPa）。

計算τT=6.8 MPa≤100 MPa（45#鋼的許用扭剪應(yīng)力是85 MPa），證明改進(jìn)后的掃輥軸能達(dá)到使用要求。

3 應(yīng)用效果

改進(jìn)后，對生產(chǎn)結(jié)束后的班后保養(yǎng)物料進(jìn)行統(tǒng)計，結(jié)果如表3。統(tǒng)計結(jié)果表明提升機(jī)內(nèi)部殘存煙絲量有明顯的降低，達(dá)到了預(yù)期效果。

通過分析，每天減少保養(yǎng)物料7.26 kg，每年節(jié)省煙絲1742.4 kg；掃輥軸可以向左、右分別移動20 mm，相當(dāng)于更換4次掃輥，扣除掃輥轉(zhuǎn)速提高帶來的影響，掃輥的壽命至少延長了兩倍。更換時間由4 h降低到1.5 h。

表3 班后保養(yǎng)物料統(tǒng)計

4 結(jié)論

通過提高掃輥轉(zhuǎn)速、改進(jìn)掃輥軸，提升機(jī)內(nèi)部殘存煙絲量有明顯的降低，經(jīng)濟(jì)效益及工作效率得到很大提高。

［1］王亮，石躍朋，牛博，等.YF17卷煙儲存輸送系統(tǒng)提升機(jī)的分析與改進(jìn)［J］.煙草科技，2014（2）：19-22.

［2］陳良元.卷煙生產(chǎn)工藝技術(shù)［M］.鄭州：河南科學(xué)技術(shù)出版社，2002.