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    YJ19卷煙設(shè)備風(fēng)室伺服傳動系統(tǒng)的研究

    2019-02-06 09:25:38戚亞東
    關(guān)鍵詞:風(fēng)室集流煙支

    戚亞東

    河南中煙工業(yè)有限責(zé)任公司駐馬店卷煙廠 河南 駐馬店 463003

    1 概述

    YJ19系列卷煙設(shè)備是目前我國煙草行業(yè)主力生產(chǎn)設(shè)備,按照工藝流程YJ19可分為11個子系統(tǒng),其中風(fēng)室是吸絲成型與重量控制子系統(tǒng)的關(guān)鍵部位,但其傳動部分是傳統(tǒng)的齒輪箱、同步帶傳動,傳動鏈長,誤差大,傳動精度低,重量波動大不能滿足日益提高的工藝質(zhì)量要求。且每次煙支規(guī)格發(fā)生改變時,都需拆卸所有齒輪更換相關(guān)零件。費時費力且頻繁的拆卸進一步造成傳動精度的下降。因此行業(yè)內(nèi)有不少針對該部位的改造項目,但大多是通過改進材料,優(yōu)化傳動,改善潤滑等方式,雖起到了一定的效果,但始終存在供絲不穩(wěn),波動過大的問題,不能完全解決改部位存在的一系列問題。為此,通過重新設(shè)計一種伺服傳動系統(tǒng)替代傳統(tǒng)的齒輪箱傳動的方式解決YJ19卷煙設(shè)備風(fēng)室部位的一系列問題,降低維修成本,保障工藝質(zhì)量。

    2 現(xiàn)狀分析

    ZJ19卷煙機組風(fēng)室是吸絲成形的重要結(jié)構(gòu),其原理是:在供料系統(tǒng),煙絲經(jīng)拋送、風(fēng)分后吸附在集流管上。集流管為一高速轉(zhuǎn)動的中空管,其上密布整齊排列的小孔。來自空氣擴散器小孔的上升氣流,在集流管上方負壓作用下,自下而上貫穿集流管。煙絲在此氣流作用下吸附在集流管外表面,由于集流管的高速轉(zhuǎn)動和定子的閉氣作用,煙絲改變方向并上拋,與二次風(fēng)分的煙絲匯合,在負壓的作用下沿吸絲道向上運動,并吸附在吸絲帶下方。吸絲帶在帶輪帶動下攜帶煙絲自由向左運動。由于煙絲不斷上升和吸附。

    理論上講風(fēng)室中的煙絲束是均勻的,與機器速度是同步的,但是實際應(yīng)用中,煙絲束與機器的速度不完全一致,造成煙支空頭,標(biāo)偏不穩(wěn)定,這是因為風(fēng)室采用傳統(tǒng)齒輪、同步帶傳動,由于傳動鏈較長,機械曠量大,影響了傳動精度,造成煙絲束運行中錯移,影響煙支標(biāo)偏、吸阻的穩(wěn)定性。并且風(fēng)室傳動箱內(nèi)有一個單向軸承容易損壞,更換軸承時還需要更換一對齒輪,維修費用高,維修工時長。

    經(jīng)查詢相關(guān)資料及類似機型風(fēng)室驅(qū)動方式,決定采用現(xiàn)在技術(shù)成熟的伺服驅(qū)動技術(shù),把風(fēng)室傳動箱去掉(圖1)(圖2)(圖3),(圖4)在風(fēng)室背面安裝一個伺服電機。伺服器控制 取主機同步信號(圖5)。

    1.改造的具體內(nèi)容

    (1)拆掉原機的風(fēng)室傳動箱,裝上伺服電機支座及電機,連上同步帶。

    (2)在控制電箱里安裝科爾摩根伺服控制器。

    (3)連接科爾摩根控制器與主機網(wǎng)線。

    (4)連接刀頭編碼器信號到運動控制器。

    圖1 風(fēng)室傳動齒輪箱

    圖2 風(fēng)室傳動工作圖

    圖3 風(fēng)室實物圖

    圖4 風(fēng)室傳動與風(fēng)室連接

    2.改造方案

    2.1 概述

    該伺服運動控制系統(tǒng)采用美國科爾摩根控制器,科爾摩根是全球領(lǐng)先的運動控制系統(tǒng)供應(yīng)商,采用AKD系列運動控制器,具有許多優(yōu)點:

    (1)運動控制器與伺服驅(qū)動器集成一體,體機小,節(jié)省安裝空間;

    (2)功能強大,控制精度高,編程方便;

    (3)AKD控制器可以外接編碼器信號,很方便實現(xiàn)風(fēng)室電機與刀頭的跟隨功能;

    (4)具有以太網(wǎng)接口可以與其它設(shè)備通訊。

    2.2 系統(tǒng)的選型

    根據(jù)同類機器的風(fēng)室控制重新計算選型,選用的驅(qū)動器與電機型號及參數(shù)如下:

    圖5 改造后的伺服電機獨立驅(qū)動

    運動控制器型號:AKD-M01206

    電機型號:CK M20B-AKCN2-00

    電機參數(shù):功率:2 K W;力矩:9.55 Nm;轉(zhuǎn)速:2000r/min

    2.3 系統(tǒng)控制原理:

    將刀頭的速度信號,即編碼器信號引入到科爾摩根運動控制器,通過編程,用電子齒輪指令實現(xiàn)風(fēng)室電機跟隨刀頭同步運動。

    2.4 電子齒輪比計算

    由于風(fēng)室的動力來自風(fēng)室伺服電機,脫開了從刀頭到風(fēng)室這一段的減速箱,采用伺服控制后,電子齒輪傳動比就等于脫開這一段的機械傳動比。

    電子齒輪比=風(fēng)室電機速度/刀頭編碼器速度=

    =???????=

    公式中的數(shù)字為傳動箱的齒輪齒數(shù),za為煙支長度齒輪的齒數(shù),

    改為伺服獨立驅(qū)動后,za就是觸摸屏上要輸入的煙支長度。從上面公式也可以看出,電子齒輪比只與煙支長度有關(guān)。

    結(jié)束

    改造后在5號機試用效果明顯,質(zhì)量標(biāo)偏由25毫克下降到23毫克以內(nèi),由于減少了機械部件,維修量和維修成本大幅下降,改造前齒輪箱內(nèi)部有一個單向離合器組件每臺車每年要更換三套,一套8千余元,改造后無需更換任何易損件。每年一臺車節(jié)省配件費用2.4萬元。改造前每次更換煙支規(guī)格時,都要更換風(fēng)室齒輪箱內(nèi)部零件,耗時1個小時,改造后無需更換任何零件,僅需要在觸摸屏上修改煙支長度參數(shù)即可,省時省力,改造后質(zhì)量標(biāo)偏控制精度提高,劈刀傳動部位故障率幾乎為0,基本處于免維護狀態(tài),具有很高的推廣價值。

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