一種皮帶輸送機(jī)托輥清潔工具的設(shè)計(jì)

韋斌 梁志遠(yuǎn) 張松

廣西中煙工業(yè)有限責(zé)任公司柳州卷煙廠 廣西 柳州 545005

引言

近年來，煙草局提出順應(yīng)市場(chǎng)需求、優(yōu)化產(chǎn)品結(jié)構(gòu)的戰(zhàn)略目標(biāo)。隨著消費(fèi)者水平的提升，顧客對(duì)卷煙的追求趨于多樣化、精細(xì)化，卷煙制造過程對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量把控越發(fā)嚴(yán)格。為滿足市場(chǎng)需求，煙草行業(yè)以設(shè)備技術(shù)改造為支點(diǎn)，優(yōu)化卷煙工藝流程，全面提升卷煙制造水平。

在煙草行業(yè)卷煙加工過程中，皮帶輸送機(jī)是目前行業(yè)生產(chǎn)加工過程中應(yīng)用極為廣泛的一種連接輸送設(shè)備，在生產(chǎn)輸送過程皮帶輸送機(jī)的托輥起到拖頂做回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的皮帶，托輥和皮帶表面接觸，皮帶上的灰塵或者物料黏附在托輥表面形成積垢，特別是卷煙制絲生產(chǎn)線皮帶輸送機(jī)托輥機(jī)構(gòu)更為容易積大量污垢，目前利用鏟刀人工清理，由于作業(yè)空間受限，工作起來費(fèi)時(shí)費(fèi)力，需要投入大量的勞動(dòng)力，托輥得不到有效的保養(yǎng)，導(dǎo)致設(shè)備運(yùn)行異常，不僅影響生產(chǎn)，還增加維修成本。針對(duì)該問題，本廠利用類似車床切削的工作原理，設(shè)計(jì)了一種皮帶輸送機(jī)托輥清潔工具，用于清潔皮帶輸送機(jī)托輥表面積垢。

1 皮帶輸送機(jī)的結(jié)構(gòu)與原理

1.1 皮帶輸送機(jī)的結(jié)構(gòu)

皮帶輸送機(jī)的結(jié)構(gòu)主要包括機(jī)架、輸送皮帶、主從動(dòng)輥、驅(qū)動(dòng)裝置、張緊裝置和卸料罩等。機(jī)架包括機(jī)頭、機(jī)尾和中段三個(gè)部分，大多數(shù)皮帶輸送機(jī)的主動(dòng)輥和從動(dòng)輥分別位于機(jī)頭部分和機(jī)尾部分。輸送皮帶采用的是高強(qiáng)度塑性材料，接頭采用加熱粘接或者不銹鋼扣連接成環(huán)狀。為防止皮帶下垂，降低皮帶運(yùn)行阻力，皮帶下方由支撐板和托輥支撐[1]。主動(dòng)輥下方安裝有清潔裝置，清潔皮帶表面積垢；從動(dòng)輥由皮帶驅(qū)動(dòng)，內(nèi)部安裝有刮板以保持滾筒表面清潔。驅(qū)動(dòng)裝置由減速機(jī)直接驅(qū)動(dòng)或者鏈條傳動(dòng)。張緊裝置主要通過調(diào)節(jié)螺釘來調(diào)整從動(dòng)輥的位置，以保證皮帶具有一定的張緊力。調(diào)整時(shí)應(yīng)保證主從動(dòng)輥兩側(cè)間距一致，否則皮帶受力不平衡從而導(dǎo)致皮帶跑偏。

1.2 皮帶輸送機(jī)的工作原理

皮帶輸送機(jī)主要運(yùn)用摩擦力傳輸動(dòng)力實(shí)現(xiàn)輸送的。皮帶輸送機(jī)有一定張緊力的輸送皮帶安裝在機(jī)架兩端的主動(dòng)輥和從動(dòng)輥上，張緊力對(duì)皮帶輥筒產(chǎn)生一個(gè)正壓力。傳動(dòng)裝置驅(qū)動(dòng)主動(dòng)輥運(yùn)轉(zhuǎn)，滾筒與皮帶間形成靜摩擦力，使輸送皮帶隨主動(dòng)輥一起同向運(yùn)動(dòng)。皮帶載物面上的物料，同樣是利用物料與皮帶之間的摩擦力來實(shí)現(xiàn)運(yùn)輸?shù)摹?/p>

2 皮帶輸送機(jī)托輥積垢的危害

皮帶輸送機(jī)所有輥筒的安裝位置必須垂直于輸送機(jī)長(zhǎng)度方向的中心線，使托輥對(duì)皮帶的作用力始終平行于皮帶，若出現(xiàn)偏斜必然發(fā)生皮帶跑偏現(xiàn)象[2]。托輥輥筒表面積主要由三大危害[3]。一是將導(dǎo)致托輥對(duì)皮帶的作用力不再平行于皮帶，在該作用力下皮帶出現(xiàn)跑偏。二是托輥輥筒表面積垢會(huì)增大托輥對(duì)皮帶局部的張緊力，導(dǎo)致皮帶變形為喇叭口狀。通過普通的調(diào)偏手段無法將呈喇叭口狀的皮帶調(diào)正，必須更換皮帶。三是影響皮帶載物面清潔刮板或者毛刷的功能。主動(dòng)輥下方的清潔裝置采用毛刷或者塑料刮板結(jié)構(gòu)，為保證清潔裝置能有效清潔皮帶表面的殘留物，安裝時(shí)將清潔裝置調(diào)整到與皮帶表面剛好接觸。托輥積垢將縮短皮帶與清潔裝置的間距，加劇清潔面的磨損，甚至塑料刮板類的清潔裝置會(huì)刮傷皮帶，影響皮帶使用壽命。

3 皮帶輸送機(jī)托輥清潔工具的設(shè)計(jì)

3.1 設(shè)計(jì)皮帶輸送機(jī)托輥清潔工具的必要性分析

本廠制絲過程的輸送設(shè)備以皮帶輸送機(jī)為主，大多皮帶輸送機(jī)主、從動(dòng)輥都安裝有刮刀清潔裝置，而受空間限制，調(diào)節(jié)輥、支撐輥、斜輥等托輥無自動(dòng)清潔裝置。一般情況下，皮帶輸送機(jī)每隔1~2m會(huì)設(shè)計(jì)一根支撐輥，支撐輥長(zhǎng)期與皮帶載物面接觸后在輥面形成積垢。受皮帶與托輥的擠壓，積垢緊緊黏附在輥面上。除主從動(dòng)輥外，其余托輥是通過人工用鏟刀清潔。人工清潔托輥效率低、效果差。

目前行業(yè)內(nèi)采用了一種無積垢托輥，該托輥設(shè)計(jì)思路與不粘鍋設(shè)計(jì)原理類似，但成本較高，不適合大范圍推廣。已存在的其他托輥清潔裝置，受空間、成本、效果等因素影響，也無法應(yīng)用到本廠。為提升托輥的清潔效率，保證皮帶輸送機(jī)的正常運(yùn)行，本廠設(shè)計(jì)了一種新型的皮帶輸送機(jī)托輥清潔工具。

3.2 皮帶輸送機(jī)托輥清潔工具的設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)與工作原理

本文中皮帶輸送機(jī)托輥清潔工具的結(jié)構(gòu)包括4個(gè)部分，分別是固定滑座、刮刀固定架、移動(dòng)輪組和用于刮除皮帶輸送機(jī)托輥上積垢的刮刀[4]。固定滑座是主體支撐部分，由移動(dòng)掛鉤、滑座、螺栓和固定掛鉤組成；刮刀固定架由鎖緊螺栓、刮刀固定支架、螺母和蝶形螺母組成，用于安裝、調(diào)整刮刀；移動(dòng)輪組由空心軸、軸承、軸承和拉桿組成。為滿足高溫、潮濕的使用環(huán)境，清潔工具的刮刀選用表面涂有防銹層的鐵質(zhì)刮刀，滑座、刮刀支架、移動(dòng)掛鉤等零部件采用不銹鋼材料加工制作。其余的螺栓、螺母等零件也以不銹鋼材質(zhì)的零件為主。為減輕清潔工具的重量，便于操作，拉桿采用鋁合金材料加工而成。

本廠設(shè)計(jì)的皮帶輸送機(jī)托輥清潔工具巧妙運(yùn)用了車床切削的工作原理，清潔工具的使用條件是皮帶輸送機(jī)處于正常運(yùn)行狀態(tài)。皮帶輸送機(jī)啟動(dòng)時(shí)，輸送機(jī)的托輥以兩端軸承為支點(diǎn)高速運(yùn)轉(zhuǎn)，托輥上的積垢與托輥同步做圓周運(yùn)動(dòng)。在輸送帶與托輥的擠壓力作用下，積垢逐漸呈圓環(huán)狀。托輥清潔工具上的刮刀如同車床上的刀頭一樣可以做縱向進(jìn)給運(yùn)動(dòng)，通過手動(dòng)進(jìn)給，逐漸接觸到托輥上的積垢，鋒利的刮刀將積垢切削成碎末。托輥積垢硬度不同，刮刀進(jìn)給量也不同。清潔工具上的刮刀還設(shè)計(jì)有橫向移動(dòng)功能，通過橫向移動(dòng)刮刀位置，對(duì)不同位置的積垢進(jìn)行切削清理，實(shí)現(xiàn)托輥清潔功能。托輥下方的接灰盒用于收集積垢碎末，由保養(yǎng)人員定期清理接灰盒。本廠設(shè)計(jì)的皮帶輸送機(jī)托輥清潔過程與車床切削過程也有一定的差異性，主要表現(xiàn)在控制方面，清潔工具的刮刀由人工進(jìn)給，控制精度較低；車床主要是自動(dòng)控制，控制精度較高。所以在清潔工具的使用過程中，人工進(jìn)給量不宜過大，避免損傷托輥和清潔工具。

3.3 皮帶輸送機(jī)托輥清潔工具的安裝與使用說明

如圖1和圖2所示，清潔工具的固定架一端是固定框一端是長(zhǎng)螺桿，刮刀1通過鎖緊螺栓2固定在固定筐上，長(zhǎng)螺桿穿過所述移動(dòng)輪組的空心軸8，軸上安裝有軸承10，操作拉桿6移動(dòng)輪組可以在固定滑座里來回移動(dòng)，軸的兩端分別穿過固定滑座5兩側(cè)的移動(dòng)槽，固定滑座5上有移動(dòng)掛鉤4和固定掛鉤11用來將工具固定在皮帶輸送機(jī)上。

圖1 皮帶輸送機(jī)托輥清潔工具示意圖

圖2 拉桿示意圖

刮刀1安裝在刮刀固定支架3上，固定支架3上的一端固定框類似一個(gè)扁形的“口”上方有一缺口，固定框前端開有槽限制刀片左右晃動(dòng)，刮刀1尾端通過一個(gè)安裝在固定框上方的鎖緊螺栓2壓緊固定，另外一端長(zhǎng)螺桿穿過空心軸8，兩端通過螺母9和蝶形螺母鎖緊固定。所述空心軸8上安裝有軸承10，軸承壓緊拉桿6一端，通過拉動(dòng)拉桿6可以移動(dòng)刮刀固定支架3，空心軸8的兩端分別有上下兩個(gè)平面。

圖3 刮刀固定架、移動(dòng)輪組剖面結(jié)構(gòu)示意圖

刮刀固定架、移動(dòng)輪組組合體安裝在滑座5上，滑座5為一根空心方管一端封閉一端不封閉，滑座5兩側(cè)分別開有長(zhǎng)槽，安裝刮刀1一側(cè)的長(zhǎng)槽靠近拉桿6一端開有一個(gè)工藝安裝孔，用于拆裝空心軸8。移動(dòng)輪組上的軸承可以在滑座5內(nèi)移動(dòng)，空心軸8兩端穿過滑座長(zhǎng)槽，利用空心軸8兩端的平面對(duì)移動(dòng)輪組圓周方向進(jìn)行限位。整體工具利用滑座5上的移動(dòng)掛鉤4和固定掛鉤11固定在設(shè)備上進(jìn)行作業(yè)。

當(dāng)需要進(jìn)行托輥積垢清潔作業(yè)時(shí)，利用滑座5上的兩個(gè)掛鉤固定在皮帶輸送機(jī)上，通過調(diào)節(jié)兩個(gè)掛鉤的相對(duì)距離滿足不同寬度尺寸的托輥，移動(dòng)掛鉤4可以松開螺栓7后進(jìn)行移動(dòng)定位后鎖緊。利用安裝在刮刀固定架上3的刮刀1對(duì)皮帶輸送機(jī)托輥上的機(jī)構(gòu)進(jìn)行清理，刮刀1和托輥的相對(duì)距離通過刮刀固定架3長(zhǎng)螺桿一端的蝶形螺母進(jìn)行調(diào)節(jié)伸出量，通過移動(dòng)輪組的拉桿6實(shí)現(xiàn)刮刀1的移動(dòng)，皮帶輸送機(jī)啟動(dòng)托輥在皮帶的作用下也做旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，類似車床切削的工作原理，刮刀1做軸向運(yùn)動(dòng)對(duì)托輥整個(gè)圓柱面機(jī)構(gòu)進(jìn)行刮除，刮刀做徑向伸進(jìn)時(shí)積垢厚度減少直至清除干凈。

4 皮帶輸送機(jī)托輥清潔工具的維保項(xiàng)目

為保證皮帶輸送機(jī)托輥清潔工具的正常使用，要對(duì)清潔工具定期維保，維保項(xiàng)目分為月保和年保。

4.1 皮帶輸送機(jī)托輥清潔工具的月保項(xiàng)目[5-6]

4.1.1 刮刀固定支架的檢查工作。刮刀工作時(shí)，刮刀受到托輥表面積垢的阻力通過刮刀傳遞到刮板固定架上，刮板固定架長(zhǎng)期受作用力容易出現(xiàn)變形，所以要每個(gè)月對(duì)托輥清潔工具的刮刀固定架進(jìn)行檢查，發(fā)現(xiàn)變形要及時(shí)矯正。

4.1.2 托輥清潔工具各緊固部位的檢查工作。皮帶輸送機(jī)在運(yùn)行時(shí)托輥清潔工具才能發(fā)揮作用，托輥運(yùn)轉(zhuǎn)頻次大，托輥清潔工具在工作時(shí)會(huì)出現(xiàn)高頻振動(dòng)，各緊固件容易出現(xiàn)松動(dòng)，所以要每個(gè)月對(duì)托輥清潔工具各緊固部位進(jìn)行檢查，松動(dòng)部位及時(shí)擰緊。

4.1.3 滑座內(nèi)軸承的檢查與潤(rùn)滑工作。為保證軸承正常運(yùn)行，每個(gè)月對(duì)軸承進(jìn)行檢查，檢查是否存在卡阻、異響等現(xiàn)象，并用潤(rùn)滑脂進(jìn)行潤(rùn)滑，可根據(jù)使用頻次將潤(rùn)滑周期延長(zhǎng)至2-3個(gè)月。

4.1.4 刮刀檢查工作。刮刀受力面小，長(zhǎng)期使用后出現(xiàn)變形或者鈍化現(xiàn)象。每個(gè)月對(duì)刮刀表面進(jìn)行檢查，發(fā)現(xiàn)刮刀鈍化后要及時(shí)打磨刃口，出現(xiàn)變形則及時(shí)矯正。另外，重點(diǎn)檢查刮刀與托輥的接觸情況，正常情況下刮刀與托輥的接觸屬于線接觸，且交線位于托輥上半部分，如果刮刀磨損后交線移到托輥下半部分則要調(diào)整刮刀伸出量。

4.2 皮帶輸送機(jī)托輥清潔工具的年保項(xiàng)目

更換刮刀，刮刀在使用一年后進(jìn)行更換。刮刀屬于損耗件，在長(zhǎng)期接觸托輥上的積垢后會(huì)出現(xiàn)磨損現(xiàn)象。刮刀的更換周期是每年1次，可根據(jù)使用頻次將更換周期延長(zhǎng)至2年。

5 結(jié)束語(yǔ)

本論文講述的輸送機(jī)托輥清潔工具巧妙運(yùn)用車床切削的工作原理，投入使用后，為皮帶輸送機(jī)托輥積垢的清潔保養(yǎng)提供了一種全新的作業(yè)方法和模式。通過驗(yàn)證，該輸送機(jī)托輥清潔工具可以替代人工清潔托輥，保養(yǎng)時(shí)間由20min縮短到5min以內(nèi)。清潔工具結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、功能實(shí)用，便于安裝和拆卸，操作簡(jiǎn)單機(jī)，可以減輕保養(yǎng)勞動(dòng)強(qiáng)度，提高工作效率，保證設(shè)備的可靠性和穩(wěn)定性。該清潔工具適用于不同尺寸型號(hào)的皮帶輸送機(jī)，根據(jù)皮帶的寬度制作相應(yīng)長(zhǎng)度的輸送機(jī)托輥清潔工具即可，有很大的應(yīng)用與推廣價(jià)值。