張磊++劉金龍++孟貝++張建超++王進(jìn)安

摘 要：為了解決8000Kg/h制葉線星輥輸送機(jī)的堵料和誤剔除故障，提高生產(chǎn)效率，降低勞動(dòng)強(qiáng)度，本文應(yīng)用螺旋輸送原理設(shè)計(jì)了新型星輥；利用擬合回歸找到了星輥的最佳傳動(dòng)比是2，并利用邏輯回歸確定星輥電機(jī)最佳頻率是37Hz。設(shè)計(jì)優(yōu)化后，結(jié)果表明：星輥的布料寬度由原來(lái)800mm擴(kuò)展到1400mm，并且布料厚度均勻；分揀機(jī)的雜物剔除率由改造前的79%提高至88.38%；分揀機(jī)處的堵料次數(shù)由原來(lái)的5次/月降低至1次/月。

關(guān)鍵詞：星輥輸送機(jī)；勻料裝置；邏輯回歸；新型星輥

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2017.07.012

濟(jì)南卷煙廠8000Kg/h制葉線煙葉異物剔除系統(tǒng)[1-2]主要由星輥輸送機(jī)和分揀機(jī)[3-4]組成。星輥輸送機(jī)安裝在松散回潮滾筒后，分揀機(jī)前，主要負(fù)責(zé)沒(méi)回潮透煙餅及較大雜物的剔除任務(wù)。星輥輸送機(jī)的星輥為五棱體結(jié)構(gòu)，在物料輸送過(guò)程中利用五棱面在轉(zhuǎn)動(dòng)過(guò)程中上下高度的變化使物料跳動(dòng)松散，將未松散徹底的煙餅分選出來(lái)，這些煙餅經(jīng)過(guò)除餅皮帶輸送機(jī)落入物料盒，重新進(jìn)行回潮。松散好的物料經(jīng)星輥輸送機(jī)勻料裝置，將物料攤薄，落入其下方的高速皮帶，再進(jìn)入到分揀機(jī)，剔除煙葉中的雜物。

1 存在的問(wèn)題

星輥輸送機(jī)主要存在煙葉誤剔除和堵料問(wèn)題，煙葉誤剔除是指已松散好的煙葉經(jīng)除餅皮帶輸送機(jī)落入物料盒的現(xiàn)象。堵料主要是由于物料松散不均勻和電機(jī)頻率不穩(wěn)定造成的物料流量過(guò)大，超過(guò)了分揀機(jī)的額定輸送能力，從而導(dǎo)致物料積聚，造成堵料故障。煙葉松散是利用勻料星輥的五棱面在轉(zhuǎn)動(dòng)過(guò)程中上下高度的變化來(lái)完成的，但此種結(jié)構(gòu)沒(méi)有使物料橫向擴(kuò)展的功能，容易導(dǎo)致物料在星輥中間堆積，致使松散效果不好。勻料裝置中間物料較兩邊厚，存在送料不均的現(xiàn)象，這樣既可造成位于中間物料下方的雜物在經(jīng)分揀機(jī)時(shí)無(wú)法剔除，使這些雜物進(jìn)入到下道工序，也會(huì)在分揀機(jī)處增加了堵料風(fēng)險(xiǎn)。

2 改進(jìn)方法

為解決物料輸送過(guò)程中松散效果不好，容易在星輥中間堆積的問(wèn)題，設(shè)計(jì)一種新的星輥結(jié)構(gòu)顯得尤為重要；星輥輸送機(jī)工作時(shí)物料大部分集中在靠近皮帶輸送機(jī)的前三個(gè)星輥上，物料向前傳遞的原動(dòng)力不足，物料的輸送距離短，從而導(dǎo)致物料易在前方堆積，增加堵料的幾率，因此需要改變相鄰星輥的傳動(dòng)比以增大傳遞的原動(dòng)力；星輥輸送機(jī)星輥的轉(zhuǎn)速對(duì)物料的松散與輸送速度有著重要的影響，轉(zhuǎn)速過(guò)快增加誤剔除風(fēng)險(xiǎn)；轉(zhuǎn)速過(guò)慢會(huì)造成物料輸送速度慢同時(shí)也會(huì)增加煙葉誤剔除的風(fēng)險(xiǎn)，因此優(yōu)化轉(zhuǎn)速就顯得十分必要。

2.1 星輥的設(shè)計(jì)

星輥[5-6]主要作用是將未被松散的煙餅分選出來(lái)，松散好的物料均勻布料。勻料裝置前方皮帶輸送機(jī)上的物料寬度為300mm，物料經(jīng)五棱體星輥松散后，皮帶輸送機(jī)上的物料寬度只有800mm左右，并且存在布料不均的現(xiàn)象，增加堵料風(fēng)險(xiǎn)。

2.1.1 方案選擇

通過(guò)對(duì)五棱體結(jié)構(gòu)、螺旋結(jié)構(gòu)和人字齒結(jié)構(gòu)三種方案的優(yōu)缺點(diǎn)比較，選擇將原星輥的五棱體結(jié)構(gòu)改為人字齒形結(jié)構(gòu)，輥筒周?chē)附尤俗中谓Y(jié)構(gòu)的扇葉，兩側(cè)扇葉相對(duì)排布，并保持一定的傾角，在旋轉(zhuǎn)時(shí)形成向兩邊輸送的螺旋線，物料在重力作用及左右螺旋松散輥的螺旋輸送的作用下使物料向星輥輸送機(jī)的整個(gè)寬度方向上擴(kuò)散，增加物料的橫向輸送距離。

2.1.2 人字齒的尺寸確定

通過(guò)對(duì)物料分布試驗(yàn)的驗(yàn)證，最終確定人字齒的方向與物料運(yùn)行方向相同，齒形角度定為135°，人字齒的高度定為22.5mm。

2.1.3 繪制圖紙及三維設(shè)計(jì)

根據(jù)確定的方案及人字齒的尺寸，我們繪制了旋轉(zhuǎn)松散輥的圖紙，并根據(jù)圖紙繪制了三維圖。

2.2 星輥之間轉(zhuǎn)速差的優(yōu)化

為了找到最佳的星輥轉(zhuǎn)速傳動(dòng)比，我們實(shí)驗(yàn)記錄了傳動(dòng)比為1、1.5、2和3時(shí)的物料傳輸距離。如表1所示：

我們通過(guò)對(duì)傳動(dòng)比數(shù)據(jù)進(jìn)行擬合回歸，觀察表1中的數(shù)據(jù)可知，數(shù)據(jù)明顯存在彎曲，所以我們直接采用二次擬合進(jìn)行回歸分析。

由擬合曲線圖可以看出，當(dāng)傳動(dòng)比加大時(shí)，傳輸距離并沒(méi)有成正比增加，這符合星輥物料傳輸現(xiàn)狀，因?yàn)榻?jīng)過(guò)結(jié)構(gòu)變化后，其橫向的鋪料寬度增加了。

我們得到擬合方程為：

其中：S—傳輸距離

i—傳動(dòng)比

經(jīng)計(jì)算可得，當(dāng)i=2.042時(shí)，傳輸距離最長(zhǎng)。所以，我們?nèi)鲃?dòng)比為2。

2.3 星輥電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)頻率的優(yōu)化

為找到星輥電機(jī)頻率[7-8]的最優(yōu)參數(shù)值，我們運(yùn)用邏輯回歸的試驗(yàn)設(shè)計(jì)在星輥輸送機(jī)上做實(shí)驗(yàn)。采集了星輥輸送機(jī)頻率分別為25、30、35、40和45五個(gè)水平，測(cè)試是否出現(xiàn)誤剔除或者堵料故障，如表2所示：

采用邏輯回歸分析數(shù)據(jù)，從分析結(jié)果可以看出，P=0.021<0.05，可見(jiàn)星輥電機(jī)頻率對(duì)星輥故障影響顯著。為了進(jìn)一步確定頻率參數(shù)值，我們繪制了實(shí)際概率和預(yù)測(cè)概率與星輥電機(jī)頻率的散點(diǎn)圖。

由上圖和分析結(jié)果，得到故障率和星輥電機(jī)頻率的回歸方程為：

其中，—故障率

—星輥電機(jī)頻率

我們希望故障率越低越好，經(jīng)計(jì)算可得：當(dāng)時(shí)，故障率最低，此時(shí)。經(jīng)過(guò)以上的計(jì)算，我們將頻率定為37。

3 應(yīng)用效果

安裝了星輥輪裝置后，對(duì)誤剔除、堵料進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，對(duì)星輥輸送機(jī)五個(gè)班次的運(yùn)行結(jié)果統(tǒng)計(jì)分析，如表3所示。

安裝新型的松散輥后，物料布料寬度由原來(lái)800mm擴(kuò)展到1400mm，并解決了原來(lái)中間物料較厚兩邊物料較薄的現(xiàn)象，雜物剔除率由改造前的79%，提高到改造后的88.38%。雜物剔除量由改造前的16.14g/批，提高至改造后的19.6g/批。改造后八千分揀機(jī)處的堵料次數(shù)由原來(lái)的5次/月降低至改造后1次/月。提升了設(shè)備利用率，提高了勞動(dòng)效率，改善了現(xiàn)場(chǎng)管理水平。

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作者簡(jiǎn)介：張磊（1985-），山東濟(jì)南人，碩士研究生，工程師，主要從事煙草制絲設(shè)備運(yùn)行與維護(hù)工作。