馬加平，趙慶輝，周書沖，李光文，張程

（紅云紅河煙草（集團）有限責任公司會澤卷煙廠制絲部，云南 曲靖 654200）

SQ21型切絲機在進刀系統(tǒng)、磨刀系統(tǒng)、防塵鋼帶及鋼帶卷筒更換等檢維修過程中，均需進行手動盤轉(zhuǎn)砂輪往復移動至合適位置，在盤轉(zhuǎn)過程中，由于砂輪導軌內(nèi)油脂的吸附作用，需要克服較大靜摩擦阻力，當砂輪開始從靜止到盤動的一瞬間阻力系數(shù)會急劇下降，維修人員可能會因來不及收力而磕碰受傷。

為了解決相關問題，許多學者對切絲機砂輪往復部位的結(jié)構(gòu)改進進行了研究。江西中煙工業(yè)有限責任公司通過一種用于煙草制絲線切絲機砂輪往復的噴吹裝置，避免了切絲機在生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的煙絲粉塵等在砂輪往復系統(tǒng)內(nèi)結(jié)垢，減小了因砂輪往復運行阻力，造成砂輪往復系統(tǒng)內(nèi)的零部件易損壞現(xiàn)象。河南中煙工業(yè)有限責任公司通過煙葉切絲機砂輪磨刀器的往復導桿裝置及砂輪磨刀器裝置研制，利用螺紋式調(diào)平機構(gòu)來調(diào)節(jié)相應導桿的平行度，提高往復導桿裝置的更換和維修效率。進一步，魯中甫通過對砂輪往復裝置及往復軌道的改造（使用聚四氟乙烯為材料，設計制作往復軌道，替代原銅質(zhì)軌道），保證砂輪磨削系統(tǒng)的正常工作，延長了防塵鋼帶的使用壽命。

綜上所述，在對切絲機砂輪往復部位的改進研究中，主要是為了減小砂輪往復運行阻力，降低往復導桿裝置的更換和維修效率。

對于砂輪往復盤動費力等問題并未提及，參考中國船舶重工集團公司第七0三研究所研制的一種用于手動盤車的齒輪傳動省力裝置，本文結(jié)合SQ系列切絲機現(xiàn)狀，通過齒輪傳動中改變傳動比帶來省力的優(yōu)勢，研制出一種切絲機砂輪往復盤動省力裝置。

1 切絲機砂輪往復結(jié)構(gòu)介紹

在SQ21型切絲機磨刀系統(tǒng)中包含了砂輪往復結(jié)構(gòu)，磨刀系統(tǒng)結(jié)構(gòu)見圖1，從圖中可以看出，砂輪往復結(jié)構(gòu)包含磨刀支架、砂輪支架、導軌、支架傳動機構(gòu)、傳動鏈條等。支架傳動機構(gòu)為單向轉(zhuǎn)動，在單向轉(zhuǎn)動過程中通過傳動鏈條帶動磨刀支架、砂輪支架等整套安裝部件沿兩導軌往復運動，見圖2。

2 傳統(tǒng)處理方式

針對SQ21型切絲機砂輪往復盤動情況，傳統(tǒng)的方式為使用專用工具套在專用工具接口位置進行手動盤動，其中涉及的專用工具有兩種：一種是“T”型式扳手，該工具在使用過程中，T型橫向桿位置可調(diào)節(jié)，通過調(diào)節(jié)可以增大轉(zhuǎn)動力矩進行省力，此外，還可在該桿上使用加力桿進行省力，但由于砂輪裝置位于切絲機防護罩與刀輥的夾角之間，使用加力桿沒有足夠的轉(zhuǎn)動空間；另一種是手柄式扳手，該工具轉(zhuǎn)動力臂較與“T”型式扳手小，在使用過程中相對費力，僅是攜帶和使用時方便而已。

3 新型盤動省力裝置

3.1 新型盤動省力裝置理論分析

通過聞邦椿主編的《機械設計手冊》中闡述漸開線圓柱齒輪傳動應用非常廣泛，傳動效率（η）高，一對齒輪可達98%～99.5%，且考慮到加工裝配實際，新型盤動省力裝置中采用1對圓柱齒輪進行外嚙合傳遞即可，見圖3。

根據(jù)SQ21型切絲機砂輪往復盤動結(jié)構(gòu)專用工具接口連接鏈輪情況，利用圓柱齒輪進行外嚙合設計，整體傳動示意如圖4所示，其中設計前和設計后均要使砂輪能夠往復移動，設此時的力矩為M，改進前需要施加的力矩為M1，改進后需要施加的力矩為M2，對應齒輪1產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩為T1，齒輪2產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩為T2，見圖4。

從圖4中可以看出：M1=M；M2=T1；T2=M。

理論推導：

推導結(jié)果：

式中，P為齒輪傳遞功率，kW；ω為齒輪的角速度，rad/s；n為齒輪的轉(zhuǎn)速，r/min；d為齒輪分度圓直徑，mm；T為轉(zhuǎn)矩，N·m；z為齒數(shù)；i為傳動比；m為模數(shù)。

綜上得知：齒輪1為主動輪，齒輪2為從動輪，主動齒輪的齒數(shù)小于從動齒輪的齒數(shù)；而且主動齒輪的半徑小于從動齒輪的半徑，才能夠起到省力作用，但這樣會出現(xiàn)減速情況，當主從動齒輪之間齒數(shù)(半徑)相差較大時，傳動比增大，即轉(zhuǎn)速比增大，在砂輪往復程度相同情況下，需要維修人員轉(zhuǎn)動的耗時增加，詳情關系描述見表1。

表1 主從動齒輪齒數(shù)配置關系

3.2 新型盤動省力裝置結(jié)構(gòu)介紹

新型盤動省力裝置中箱體殼為長方體形的殼體，在箱體殼的寬邊端面上設置有螺紋孔，在箱體殼的兩側(cè)邊各設置有兩個安裝孔，每個安裝孔均用于安裝一個軸承，手柄包括手柄本體及一端的外螺紋部，外螺紋部與箱體殼上的螺紋孔螺紋配合，實現(xiàn)手柄安裝于箱體殼的外側(cè)。主動齒輪軸和從動齒輪軸均通過軸承設置于箱體殼內(nèi)，并且至少主動齒輪軸的一端從箱體殼的側(cè)壁處露出，從動齒輪軸的一端從箱體殼的側(cè)壁處露出，為了避免出現(xiàn)轉(zhuǎn)動干涉，主動齒輪軸與從動齒輪軸不在箱體殼的同一個側(cè)壁處露出。

主動齒輪通過鍵設置于主動齒輪軸上，從動齒輪通過鍵設置于從動齒輪軸上，主動齒輪與從動齒輪嚙合。主動軸手柄與主動齒輪軸露出箱體殼側(cè)壁的一端連接，輸出軸套筒與從動齒輪軸露出箱體殼側(cè)壁的一端連接，輸出軸套筒的內(nèi)腔形狀與砂輪盤動軸的外形相匹配。在主動齒輪兩側(cè)的主動齒輪軸上，及從動齒輪兩側(cè)的從動齒輪軸上均套有齒輪定位隔套，見圖5。

針對該結(jié)構(gòu)為達到省力的效果需滿足以下需求：（1）主動齒輪的齒數(shù)小于從動齒輪的齒數(shù)。（2）主動齒輪的半徑小于從動齒輪的半徑。（3）輸出軸套筒的內(nèi)腔形狀與砂輪盤動軸的外形相匹配。

3.3 新型盤動省力裝置工作方式

將新型盤動省力裝置的輸出軸套筒套進砂輪盤動軸，即專用工具接口位置，一只手握住手柄，另一只手轉(zhuǎn)動主動軸手柄，因主動齒輪與從動齒輪的嚙合，此時主動齒輪帶動從動齒輪轉(zhuǎn)動，從而帶動輸出軸套筒轉(zhuǎn)動。由于主動齒輪的齒數(shù)小于從動齒輪齒數(shù)，從而實現(xiàn)省力的目的，可根據(jù)實際需求調(diào)整主動齒輪或從動齒輪的齒數(shù)，到合適的齒比。

4 下一步方向

當前，通過使用力矩扳手對在用6臺SQ21型切絲機砂輪進行往復盤動，測得力矩范圍之間，同時確定盤動空間最小極限尺寸約為。下一步，將結(jié)合上述兩參數(shù)，利用齒輪傳動相關原理，選擇最佳傳動比，計算出最佳主動齒輪及從動齒輪齒數(shù)及模數(shù)，進行相關校核后，確定其余零部件尺寸，最終利用二維圖紙加工制作出該省力裝置。

5 結(jié)語

本文通過理論闡述至結(jié)構(gòu)設計，利用不同齒數(shù)的主從動齒輪進行外嚙合，使得傳遞給輸出軸套筒的力大于主動軸手柄的轉(zhuǎn)動力，進而實現(xiàn)切絲機砂輪往復盤動省力的目的。與此同時，從理論方面論證了使用省力裝置可以解決砂輪無法盤動或用力過猛碰傷等問題。不足之處在于實物未作出，未進行相關現(xiàn)場及試驗數(shù)據(jù)論證，后期將進行逐步完善。