林望國

（廣東中煙工業(yè)有限責(zé)任公司湛江卷煙廠，廣東湛江524033）

基于加裝過載保護(hù)裝置的PROTOS70卷接機(jī)組平準(zhǔn)器傳動改進(jìn)

林望國

（廣東中煙工業(yè)有限責(zé)任公司湛江卷煙廠，廣東湛江524033）

針對煙絲生產(chǎn)過程中因煙絲含有雜質(zhì)造成卷煙機(jī)容易過載，導(dǎo)致劈刀、傳動軸部位零件的損壞等問題，將PROTOS70卷接機(jī)組平準(zhǔn)器設(shè)置相應(yīng)的傳動加裝過載保護(hù)裝置，保護(hù)卷煙機(jī)在過載狀態(tài)下不易損害。既解決了因過載引起的劈刀及傳動裝置損壞，又能節(jié)約生產(chǎn)時(shí)間、提高工作效率。

PROTOS70卷接機(jī)組；平準(zhǔn)器傳動；過載保護(hù)裝置

1　 PROTOS70卷接機(jī)組存在的問題

煙支重量的控制是通過卷煙機(jī)平準(zhǔn)器的兩把劈刀按相反方向轉(zhuǎn)動、上下方向移動，來按照要求修剪煙絲，保證煙支達(dá)到設(shè)定的重量標(biāo)準(zhǔn)。據(jù)調(diào)查，某廠引進(jìn)安裝了5臺PROTOS70卷煙機(jī)。3個(gè)月后，劈刀經(jīng)常被打得變形，甚至導(dǎo)致了傳動系統(tǒng)部分齒輪的損壞，劈刀報(bào)廢。PROTOS70卷煙機(jī)在運(yùn)行的過程中，由于煙絲中含有較多的雜物，如煙梗這種硬質(zhì)地的雜質(zhì)，在經(jīng)過磁選除雜裝置時(shí)，磁性物質(zhì)被出去，但還有許多的非磁性雜質(zhì)摻雜在煙絲中。這些非磁性物質(zhì)隨著煙絲一同進(jìn)入吸絲通道，隨后經(jīng)過劈刀加工，劈刀受到非磁性物質(zhì)的阻礙，受到的力矩突然增大，嚴(yán)重時(shí)導(dǎo)致劈刀打壞，傳動裝置的齒輪打壞。損壞后的卷煙機(jī)需要進(jìn)行整修，在檢修時(shí)，需要拆卸劈刀，打開劈刀的傳動系統(tǒng)，由于技術(shù)難度較大，這樣的后果只會導(dǎo)致耗費(fèi)時(shí)間較長，而且修理費(fèi)用一般較為昂貴，加大了資金的投入［1］。卷煙機(jī)的經(jīng)常損壞不僅降低了生產(chǎn)效率，還造成了直接的經(jīng)濟(jì)效益降低。據(jù)調(diào)查，PROTOS70卷煙機(jī)中的平整器成本在30000元，費(fèi)用不菲。

2　問題原因分析

2.1故障原因分析

針對在本文中卷煙機(jī)存在的問題，我們對一臺受阻的平準(zhǔn)器進(jìn)行了診斷分析，發(fā)現(xiàn)摻雜在煙絲中的少量非磁性硬質(zhì)物質(zhì)進(jìn)入吸絲通道，當(dāng)劈刀削減煙絲時(shí)，平準(zhǔn)器上的劈刀發(fā)生了位移，當(dāng)位移達(dá)到一定的長度，會與刷絲輪碰撞而導(dǎo)致毀壞。

2.2原設(shè)計(jì)缺陷分析

PROTOS70卷煙機(jī)的平準(zhǔn)器傳動原理如圖1所示。平準(zhǔn)器傳動裝置與傳動軸的連接靠接觸摩擦傳動，動力通過傳動軸上的鍵將動力傳給軸套，在同步帶輪上壓緊了4個(gè)固定螺絲，帶輪與軸套間產(chǎn)生磨擦力，帶動平準(zhǔn)器的傳動系統(tǒng)工作。在同步帶輪壓蓋上有4個(gè)固定螺絲將同步帶輪壓蓋與同步帶輪端面壓緊，從而產(chǎn)生摩擦力。但摩擦力大小我們無法計(jì)算，當(dāng)平準(zhǔn)器上的劈刀受到的力矩大于該摩擦力時(shí)，劈刀就會遭到毀壞，甚至傳動系統(tǒng)的損壞［2］。

圖1　傳動裝置示意圖

3　改進(jìn)方案的提出

3.1改進(jìn)思路

參照其他機(jī)械的過載保護(hù)裝置，根據(jù)機(jī)械設(shè)計(jì)原理，在傳動系統(tǒng)的零件組成中傳動是環(huán)環(huán)相扣的，若一環(huán)節(jié)出現(xiàn)問題，則傳動就無法進(jìn)行。也就是說當(dāng)負(fù)荷大于正常的工作負(fù)荷時(shí)，在平準(zhǔn)器上總是存在強(qiáng)度最弱的零件最先毀壞，該傳動系統(tǒng)失效。因此本文針對PROTOS70卷煙機(jī)中平準(zhǔn)器的傳動裝置的不足，安裝過載保護(hù)裝置。

3.2過載保護(hù)裝置的選擇及適用標(biāo)準(zhǔn)

根據(jù)其應(yīng)用場合、原理及品種的不同，可將過載保護(hù)裝置分為很多類，其中按照品種分類可分為，齒式過載保護(hù)裝置、牙嵌式過載保護(hù)裝置、摩擦式過載保護(hù)裝置和固定式安全銷釘式過載保護(hù)裝置等，若需傳載能力大的保護(hù)裝置，可以選擇牙嵌式過載保護(hù)裝置，因其參與嚙合的齒數(shù)較多，有較強(qiáng)的傳載能力；若需要用于傳遞大轉(zhuǎn)矩的場合，可以選擇齒式過載保護(hù)裝置；若需傳動效率較高時(shí)，可使用固定式安全銷釘式過載保護(hù)裝置，當(dāng)彎矩大于安全銷的許用剪應(yīng)力時(shí)，安全銷非常容易被剪斷，從而實(shí)現(xiàn)兩者脫離，完成自我保護(hù)；此種過載保護(hù)裝置有諸多的優(yōu)點(diǎn)，結(jié)構(gòu)簡單、維修方便、安裝方便等優(yōu)勢得到廣泛推廣［3］。當(dāng)需接合面較為平穩(wěn)，轉(zhuǎn)動慣量較大較大時(shí)，適合選用摩擦片的過載保護(hù)裝置，此種保護(hù)裝置通過摩擦來傳遞扭矩。

綜合以上各個(gè)過載保護(hù)裝置的分析，從設(shè)備的緊湊性、加工及維修費(fèi)用、維修的簡便性等方面對比，本文中選用固定式安全銷過載保護(hù)裝置。

3.3改進(jìn)方案

改進(jìn)方案中是以固定式安全銷過載保護(hù)裝置的剪切力傳動代替原卷接機(jī)組平準(zhǔn)器的摩擦力傳動。固定式安全銷過載保護(hù)裝置的工作原理為：平準(zhǔn)器傳動裝置與傳動軸的連接是靠剪切力傳動。動力通過傳動軸上的鍵將動力傳給軸套，在同步帶輪上壓緊固定螺絲，兩者之間的剪切力帶動平準(zhǔn)器的傳動系統(tǒng)工作。按以上設(shè)計(jì)原理，當(dāng)過載狀況出現(xiàn)時(shí)，安全銷即刻被剪斷，軸承與軸套因發(fā)生相對運(yùn)動而分開，使平準(zhǔn)器傳動系統(tǒng)與主傳動系統(tǒng)分離，實(shí)現(xiàn)機(jī)械的自我保護(hù)。當(dāng)卷接機(jī)組平準(zhǔn)器正常工作時(shí)，平準(zhǔn)器的輪體與其軸承相對靜止同步運(yùn)動，主動力的傳遞是靠安全銷的剪切力傳遞給平準(zhǔn)器傳動系統(tǒng)；當(dāng)發(fā)生異常情況時(shí)，立即切斷安全銷，從而實(shí)現(xiàn)對劈刀和平準(zhǔn)器傳動系統(tǒng)的保護(hù)。

4　相關(guān)零件的改進(jìn)

（1）本文中選用改進(jìn)后的過載保護(hù)裝置是固定式安全銷過載保護(hù)裝置，因此其傳動主要靠安全銷。由于壓蓋與帶輪輪體沒有接觸，所以齒形帶壓蓋與帶輪之間沒有存在摩擦力。為了使平準(zhǔn)器部件與PROTOS70卷煙機(jī)配合更加方便，我們將固定螺絲孔改成腰孔，這樣的改進(jìn)有利于兩者的同步傳動。

（2）確定同步齒形帶帶輪內(nèi)徑和軸套外徑，保證其尺寸的對應(yīng)及安裝；確定安全銷銷孔的個(gè)數(shù)，一般為4個(gè)，且需要均布，保證受力均勻。

（3）按照保護(hù)要求，一旦發(fā)生過載，安全銷受剪切力立即斷裂，從而起到保護(hù)作用，因此對于材料的選取顯得至關(guān)重要。進(jìn)過反復(fù)試驗(yàn)和驗(yàn)證，發(fā)現(xiàn)H65材料能夠滿足該要求。剪切應(yīng)力的大小還與安全銷的截面積有關(guān)，所以安全銷直徑的確定也是很關(guān)鍵的。從材料力學(xué)中剪切理論可知，受剪面上的剪應(yīng)力等于受剪面承受的剪力/受剪面積，此受剪面承受的剪力即為安全銷工作時(shí)受到的剪力。

5　結(jié)束語

本文通過煙絲生產(chǎn)過程中所遇到的問題，并在分析眾多的過載保護(hù)裝置的基礎(chǔ)上，創(chuàng)造性的提出固定式安全銷過載保護(hù)裝置，當(dāng)安全銷發(fā)生過載被切斷時(shí)，平準(zhǔn)器的傳動系統(tǒng)并無損壞，更換安全銷費(fèi)用較平準(zhǔn)器的傳動系統(tǒng)非常少，減少了資金的浪費(fèi)；同時(shí)安全銷的更換可在極端的時(shí)間內(nèi)完成，從而提高了工作效率及節(jié)約了生產(chǎn)成本，極大的有利于煙絲在生產(chǎn)車間中的加工，降低了社會必要?jiǎng)趧訒r(shí)間，提高了資本。

［1］湖南常德煙機(jī)公司.YJ17-YJ27卷接機(jī)組［M］.北京：中國科學(xué)技術(shù)出版社，2008.

［2］孫訓(xùn)方，方孝淑，關(guān)來泰.材料力學(xué)（Ⅰ）［M］.北京：高等教育出版社，2009.

［3］趙彩紅.卷煙機(jī)組中交流伺服控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)［D］.重慶大學(xué)，2006.

Discussion on the Application ofOverload Protection Device in the Transm ission of the PROTOS70 Rolling Unit

LIN Wang-guo
（Guangdong Tobacco Industry Co.，Ltd.Zhanjiang Cigarette factory，Zhanjiang Guangdong 524033，China）

In the process of tobacco production，tobacco contains impurities to caused easy machines overload，cause the damage of the cleaver，drive shaft parts parts，etc of Problems，in this paper，In this paper，we will PROTOS70 winding machine set up the corresponding transmission to install overload device the protection device，to protect the cigarettemachine in overload condition according noteasy to damage.

PROTOS70 winding unit；leveling device drive；overload protection device

TG 315.4

A

1672-545X（2016）06-0250-03

2016-03-08

林望國（1984-），男，廣東徐聞人，工學(xué)學(xué)士，助理工程師，研究方向：機(jī)械設(shè)計(jì)制造。