徐 澤 馬 娜 張云森 楊紹榮*

(紅塔集團大理卷煙廠,云南 大理671000)

1 設備原理

YF17 卷煙儲存輸送系統(tǒng)提升機主要由水平取樣段(1)、入口轉彎段(2)、垂直提升段(3)、出口轉彎段(4)等部分組成,見圖1。煙支在取樣段被堆碼到設定高度,經(jīng)入口轉彎段90°轉彎后進入垂直提升段,再經(jīng)出口轉彎段90°轉彎,被輸送到高位輸送器(5),從而將卷煙機制造的煙支提升到一定高度[1]。

圖1 提升機結構示意圖

在速度設計上:YF17 提升機出口轉彎段采用同角速度大轉彎半徑的設計方式,垂直提升段、人口轉彎水平段、入口轉彎段外圈則與出口轉彎段內(nèi)圈線速度相同。

2 問題分析

在實際生產(chǎn)中,發(fā)現(xiàn)YF17 提升機輸送煙支時存在兩個問題:第一,出口轉彎段內(nèi)外圈輸送鏈角速度有明顯差異,進而導致在輸送煙支過程中內(nèi)外圈輸送鏈板產(chǎn)生了相對運動,煙支流之間就會產(chǎn)生較為明顯的錯動,從而造成煙支錯亂和煙支皺紋；第二,輸送鏈板上有托舉煙支的凸臺,觀察發(fā)現(xiàn)內(nèi)外圈輸送鏈板凸臺部位的煙支會批量集中地出現(xiàn)皺紋。

2.1 出口轉彎段內(nèi)外圈角速度不同步分析

根據(jù)出口轉彎段采用同角速度大轉彎半徑的設計方式,外圈輸送鏈(5)和內(nèi)圈輸送鏈(6)必須以相同角速度圍繞同一圓心轉動,也就是ω5=ω6；所以可通過對YF17 提升機出口轉彎段內(nèi)外圈實際角速度比進行計算,看角速度比是否等于或接近1,來判斷出口轉彎段內(nèi)外圈角速度是否同步。

如圖2 所示,出口轉彎段外圈傳動鏈輪(1)和內(nèi)圈傳動鏈輪(2)通過同一伺服電機進行驅動,傳動鏈輪(1)、(2)再將動力傳遞到與之同軸的柔性鏈輪(3)、(4),再通過柔性鏈輪(3)、(4)分別帶動外圈輸送鏈(5)和內(nèi)圈輸送鏈(6)轉動。

圖2 出口轉彎段傳動示意圖

結合以上已知條件,通過查找相關機械設計手冊,根據(jù)鏈傳動比公式、線速度公式[2]對內(nèi)外圈實際角速度比進行計算。

其中n 為轉速,ω 為角速度,外圈傳動鏈輪(1)齒數(shù)Z1=17,內(nèi)圈傳動鏈輪(2)齒數(shù)Z2=27,得出

又因為柔性鏈輪(3)與外圈傳動鏈輪(1)同軸,柔性鏈輪(4)與內(nèi)圈傳動鏈輪(2)同軸,可得出

根據(jù)式(1-4)結合已知數(shù)據(jù):柔性鏈輪(3)、(4)半徑r0=55mm,外圈輸送鏈(5)轉動半徑rs=370mm,內(nèi)圈輸送鏈(6)轉動半徑r6=260mm,可得出內(nèi)外圈實際角速度比為

可以看出外圈輸送鏈角速度ω5與內(nèi)圈輸送鏈角速度ω6實際比值與理論比值有較大誤差,這是出口轉彎段內(nèi)外圈角速度不同步的主要原因,故需要重新設計傳動比。(圖3)

圖3 出口轉彎段運動分析圖

2.2 鏈板凸臺造成煙支皺紋分析

如圖4 所示,煙支流提升輸送時由于重力作用會下墜與兩側鏈板產(chǎn)生相對位移,為緩解提升過程中煙支下墜的情況,輸送鏈采用了帶凸臺的鏈板,但在煙支流自身重力及內(nèi)外圈輸送鏈相互運動的作用下,與凸臺接觸的煙支都會受到向內(nèi)的擠壓力,導致了煙支皺紋。

圖4 煙支流受力分析圖

3 問題解決

3.1 調(diào)整外圈傳動鏈輪齒數(shù)

由于提升機設計上垂直提升段、人口轉彎水平段、入口轉彎段外圈與出口轉彎段內(nèi)圈線速度相同,且以上位置皆采用同一條輸送鏈,所以在調(diào)整傳動比方面只能考慮出口轉彎段外圈傳動鏈輪齒數(shù)。結合式⑤、⑥計算得出外圈傳動鏈輪齒數(shù)為:

外圈傳動鏈輪齒數(shù)Z1=18.97 時方能滿足內(nèi)外圈同角速度大轉彎半徑的設計方式,故選取整數(shù)外圈傳動鏈輪齒數(shù)為19。

3.2 采用新型提升機輸送鏈板

原YFl7 輸送鏈板采用材質為聚碳酸脂F(xiàn)LEXUNK 工程塑料鏈板[3],其凸臺較高(圖5(a)),且凸臺與鏈板連接處為直角,煙支容易卡住,為了減小與凸臺接觸的煙支受到的向內(nèi)的擠壓力,減小了凸臺高度,并將凸臺與鏈板連接處改為過渡圓弧(圖5(b))。既能避免下部煙支層因自重出現(xiàn)壓痕,又有利于煙支的提升輸送,有效地保證了煙支質量。

圖5 改進前后YF17 輸送鏈板對比圖

3.3 改進效果

改進后的YFl7 卷煙儲存輸送系統(tǒng)提升機實現(xiàn)了對煙支流的穩(wěn)定輸送,應用效果表明,提升機導致煙支錯亂現(xiàn)象消失,皺紋煙支由3～4 支/min 降低到0.5～1.0 支/min,有效提高了卷煙產(chǎn)品的外觀品質。

4 結論

該研究解決了由于出口轉彎段內(nèi)外圈角速度不同步導致煙支錯亂,以及選用輸送鏈板不合適造成煙支皺紋的問題,杜絕了YF17 提升機造成的煙支錯亂問題,減少了皺紋煙支數(shù)量,有效保障了卷煙產(chǎn)品的外觀品質。