王鑫　甘春霖　徐璐　陳潔

[摘 要]煙支盒模輸送帶的從動帶輪設計了容灰槽，在每個帶輪齒槽齒寬方向設計了煙灰排出口，在與齒形帶輪聯(lián)接的前后兩邊板徑向也做相應開槽處理與帶輪匹配，利于煙灰的排除，屬國內首創(chuàng)。本項目的齒形帶輪及端蓋為均分分布，即齒形帶輪齒面5個寬槽開腰型孔處理，5個腰型孔左右各兩齒槽做成排小孔處理，齒形帶輪軸面開5個輪腔與齒面所開孔垂直聯(lián)通，兩側端蓋軸向也做相應均勻分布的5個開孔處理，利于煙灰排除，具有創(chuàng)新性。該項技術在國內同型號的設備上處于領先水平，有較高的推廣使用價值。

[關鍵詞]GD121；卷煙機；輸送帶輪；組件；改進

中圖分類號：S843 文獻標識碼：A 文章編號：1009-914X（2018）24-0169-01

1 結構設計

1.1 從動帶輪結構設計方案

改進前的從動帶輪是實心結構，不具備排灰功能，要從煙支盒模輸送帶帶輪內部進行在線清潔、排灰，就必須對帶輪進行重新設計，如圖1所示。新設計的煙支盒模輸送帶齒形帶輪在每個寬槽的槽底沿齒寬方向都加工有腰型孔，每個正常齒槽的底部也都加工有7個連排小孔，這些通孔起到排灰通道的作用，便于將煙灰和造碎煙絲壓入或甩向容灰槽。5個寬槽處腰形孔寬度為6mm，腰型孔兩側半圓孔的圓心距為12mm，半圓孔半徑為3mm；其余正常齒槽底部的7個成排小孔直徑為3mm，之所以不設計成腰型孔，是因為受到加工設備和工藝條件的限制。同時，新設計的煙支盒模輸送帶齒形帶輪在5個均勻分布的寬槽處加工了5個環(huán)形均布腰型孔輪腔，是用來收集從上述排灰孔中進入的煙灰和造碎煙絲，起到容灰槽的作用。該5個均勻分布的腰型孔輪腔寬度為13mm，腰型孔腔兩半圓圓心與輪體中心角度為42？。原來的從動帶輪為鋁合金（LY12CZ）材料，銑空后強度不夠，因此采用合金鋼（40Cr）材料。

1.2 從動帶輪力學分析

通過運用ANSYS工程軟件分別對使用鋁合金（LY12CZ）實心帶輪和合金鋼（40Cr）空心雙幅帶輪進行力學分析。

以從動輪上的同步帶作為分析對象，當同步帶驅動從動帶輪轉動時，同步帶的一邊被進一步拉緊，其所受拉力由初拉力逐漸增大，稱為緊邊；而帶的另一邊則被放松，其所受拉力由初拉力逐漸降低，稱為松邊。圖3為同步輪上同步帶端面受力模型[3][4][5]。當帶輪轉動時，動力傳遞是通過各帶齒對相應的從動帶輪齒法向作用力NiF和帶齒頂與帶輪齒槽之間的摩擦力fiF，各齒所受力的總和構成從動帶輪所受的有效圓周力Fε。

根據(jù)以上同步帶從動帶輪的受力模型對改在前后的從動帶輪進行應力分析和疲勞壽命仿真，對比改造前后從動帶輪的應力分布及疲勞壽命的變化。

（1）建立模型

分別對改造前后的從動帶輪建立模型，運用ANSYS進行模態(tài)仿真時，模型的建立有兩種方法。一種是運用SolidWorks軟件完成三維模型的建立，然后將模型轉換為stp格式導入ANSYS軟件。另外一種是直接在ANSYS經典GUI界面中建立三維模。本文中由于運動部件為均勻的旋轉體，建模簡單，因此選擇運用SolidWorks軟件建立三維模型并導入ANSYS中，如圖4、圖5所示。

（2）材料的定義及單元網格的劃分

在ANSYS軟件中，分別設定改進前的從動帶輪的材料為LY12CZ，改進后的從動帶輪材料為40Cr。材料力學性能參數(shù)如表2所示[6]。

（3）網格劃分

由于分析對象為單個零件，對零件的網格劃分選用六面體單元劃分網格。并根據(jù)帶輪的結構特特點對可能出現(xiàn)應力集中的位置進行網格細化，以保證計算結果的精確性。劃分網格后的零件模型如圖6、圖7所示。

（4）仿真計算

i）應力仿真

同步帶寬度為76mm，帶齒為梯形，齒寬為一般寬度，根據(jù)同步帶輪的實際工作狀態(tài)，查詢技術參數(shù)得到同步帶抗拉強度為9120N[7]。從動帶輪半徑為70mm，受到的轉矩為638.4N·m，在分析中采用動靜法，將轉動狀態(tài)下對從動帶輪的分析轉化為靜力學分析[8][9]，同時，考慮到從動帶輪轉動過程中離心力產生的離心應力，根據(jù)GD121的設計速度，給從動帶輪給定100r/min的轉速。

2 結論

GD121包裝機在生產過程中，煙灰會進入煙支模盒輸送帶從動帶輪齒形槽內，長時間積累后導致齒形帶與帶輪不能正確配合而發(fā)生跳齒，對煙支盒模輸送帶組件造成嚴重損害。為解決該問題，對煙支盒模輸送從動帶輪組件進行結構改進，在從動帶輪的輪體上設計煙灰收集槽和煙灰排出口，在從動帶輪前后兩邊板處設計一套壓縮空氣噴嘴裝置。該改造應用結果表明：改進方案達到在線清潔帶輪齒槽、及時清除煙灰的目的，解決了煙支盒模輸送帶因煙灰堆積而跳槽的問題，單機設備效率提高了0.4%，節(jié)約維修費用21.38萬元。

參考文獻

[1] 葉相霆.ZB25包裝機煙支模盒輸送帶裝置的改進[J].科技致富向導，2014（5）.

[2] 周奎田.超高速卷煙機組PROTOS2-2和GD121PLUS/16K喂絲機工作原理的比較與研究[C]//中國煙草學會2010年學術年會論文集.2010.

[3] 逯江，王石金，高衛(wèi)軍.ZJ17卷煙機煙絲輸送部分傳動離合器裝置的改進[J].中國設備工程，2016，15（7）：14-15.

作者簡介

王鑫（1993），男，漢，籍貫玉溪，學歷本科，紅塔集團玉溪卷煙廠。

甘春霖（出生年份―1994），性別，女，民族，漢族，籍貫，云南昭通，職務/職稱[無]，學歷，本科，單位，卷包二車間，GDX1000包裝工。

徐璐（1992），女，民族，云南玉溪，本科，紅塔集團玉溪卷煙廠卷一，GDX500包裝機操作工。

陳潔（1994）性別女，民族漢，籍貫云南昭通，學歷本科，單位紅塔集團玉溪卷煙廠，GDX500包裝機。