方瑞萍 田德興 張興禮 普云偉 肖智斌

（紅云紅河煙草（集團(tuán)）有限責(zé)任公司 會(huì)澤卷煙廠, 云南 會(huì)澤 654200）

卷煙制絲過程中，常用貯柜來緩存物料或平衡物料水分，常用的貯柜有葉預(yù)配柜、葉柜、葉絲柜、梗柜、梗絲柜、葉絲柜和貯絲柜等。葉柜常用的是對(duì)頂式貯葉柜，即對(duì)一組柜子同時(shí)往復(fù)布料，在用的對(duì)頂式貯葉柜往復(fù)布料車均為“單驅(qū)動(dòng)”形式，只在一端設(shè)置驅(qū)動(dòng)電機(jī)，在往復(fù)布料運(yùn)轉(zhuǎn)過程中，輸送帶正反轉(zhuǎn)（順時(shí)針轉(zhuǎn)向逆時(shí)針）換向時(shí)，會(huì)出現(xiàn)打滑現(xiàn)象，導(dǎo)致堵料停機(jī)，嚴(yán)重影響了制絲流水線的連續(xù)性生產(chǎn)，進(jìn)而影響生產(chǎn)過程中產(chǎn)品質(zhì)量的穩(wěn)定性。為了解決“輸送帶打滑”這一問題，進(jìn)行了對(duì)頂式貯葉柜往復(fù)布料車輸送帶“雙驅(qū)動(dòng)”裝置的研制及應(yīng)用研究。

1 現(xiàn)狀調(diào)查及原因分析

對(duì)頂式貯葉柜布料車由布料輸送帶、托板、主從動(dòng)輥、托輥、張緊托輥，毛刷、布料車驅(qū)動(dòng)電機(jī)、布料輸送帶驅(qū)動(dòng)電機(jī)、輥輪及輥道組成。布料車驅(qū)動(dòng)電機(jī)和布料輸送帶驅(qū)動(dòng)電機(jī)各一個(gè)，分別位于布料車一端的兩側(cè)（如圖1 所示）。

圖1 對(duì)頂式貯葉柜布料車結(jié)構(gòu)示意圖

輸送帶順時(shí)針運(yùn)行時(shí)，輸送帶下部為松邊，輸送帶與驅(qū)動(dòng)輥輪的包角∠AOC＞180°（如圖2 所示），此包角為有效包角，包角越大摩擦力越大，保證了輸送帶不會(huì)打滑跳閘，物料也就不會(huì)堆積堵料。

圖2 輸送帶運(yùn)行分析簡(jiǎn)圖

當(dāng)順時(shí)針旋轉(zhuǎn)變?yōu)槟鏁r(shí)針旋轉(zhuǎn)時(shí)的瞬間，因慣性的原因，導(dǎo)致包角∠AOC 內(nèi)輸送帶與主動(dòng)輥產(chǎn)生空隙，空隙夾角為∠DOE，因?yàn)椤螪OE＞∠EOC，所以此時(shí)的實(shí)際包角∠AOC＝∠AOD+∠EOC＜180° ，有效包角變小，摩擦力降低，因此，輸送帶出現(xiàn)打滑現(xiàn)象，物料就不斷堆積而堵料。在調(diào)緊張緊裝置或張緊托輥后堵料情況稍有好轉(zhuǎn)，有時(shí)出現(xiàn)堵料時(shí)，在不調(diào)節(jié)張緊裝置的情況下，在主從動(dòng)輥位置推動(dòng)或壓緊輸送帶后，輸送帶打滑跳閘現(xiàn)象消除，輸送帶隨主從動(dòng)輥同步運(yùn)行，物料布料入柜正常。但運(yùn)行2-3 天后，堵料現(xiàn)象再次出現(xiàn)，即出現(xiàn)輸送帶打滑和電機(jī)跳閘現(xiàn)象。將張緊裝置或張緊托輥調(diào)節(jié)至極限位置，輸送帶打滑現(xiàn)象仍然存在，甚至出現(xiàn)了過載跳閘情況。進(jìn)一步分析得知，主從動(dòng)輥及張緊托輥所受到的力F、F1、F2、f、f1、f2（如圖3所示，在此忽略托輥所受的重力和支撐力）：F 是主從動(dòng)輥受到輸送帶的張緊壓力，為水平向內(nèi)的壓力，F(xiàn)1和F2是主從動(dòng)輥受到兩邊張緊裝置的推力，為水平向外的壓力；f 是張緊托輥受到輸送帶的張緊壓力，為垂直向下的壓力，f1和f2是張緊托輥受到兩邊張緊裝置的推力，為垂直向上的壓力，因此：F=F1+F2，f=f1+f2，如圖3。

圖3 張緊托輥受理示意圖

將張緊調(diào)整至極限位置時(shí)，主從動(dòng)輥及張緊托輥所受到的壓力F、F1、F2、f、f1、f2增至最大，會(huì)使托輥發(fā)生撓性彎曲變形，導(dǎo)致輥體不再同心，輥體要旋轉(zhuǎn)時(shí)所需要的扭矩已超出驅(qū)動(dòng)電機(jī)所能提供的最大扭矩，所以當(dāng)驅(qū)動(dòng)電機(jī)順時(shí)針或逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)啟動(dòng)時(shí)，驅(qū)動(dòng)電機(jī)就會(huì)跳閘。

當(dāng)對(duì)頂式儲(chǔ)葉柜布料車輸送帶打滑跳閘現(xiàn)象出現(xiàn)后，葉片加料機(jī)就被迫停機(jī)，導(dǎo)致葉片加料工藝指標(biāo)瞬間下降，最終會(huì)造成整批次葉片加料工藝指標(biāo)的波動(dòng)或下降，甚至是工藝指標(biāo)不合格。

我廠在用的對(duì)頂柜共有7 種，其中包括對(duì)頂式貯葉柜，其布料車輸送帶均是由一個(gè)電機(jī)來驅(qū)動(dòng)，即為“單驅(qū)動(dòng)”方式，縱觀行業(yè)或其他廠家的對(duì)頂柜布料車，均為“單驅(qū)動(dòng)”方式，包括設(shè)備制造廠家在設(shè)計(jì)制造時(shí)，考慮的也是“單驅(qū)”方式。針對(duì)對(duì)頂式貯葉柜“打滑跳閘”的問題，我們決定摒棄傳統(tǒng)驅(qū)動(dòng)方式，開啟新的思路，探究新的驅(qū)動(dòng)方式。

2 方法借鑒查新

通過行業(yè)資訊及國家知識(shí)產(chǎn)權(quán)局網(wǎng)站檢索，尋找到一些思路啟發(fā)。儲(chǔ)建華[1]等針對(duì)大型輸送機(jī)皮帶打滑問題，設(shè)計(jì)了一種典型絞車固定式張緊裝置，可廣泛應(yīng)用于皮帶較長(zhǎng)、結(jié)構(gòu)較大的輸送設(shè)備中，但這種裝置適用于皮帶打滑以后的調(diào)整操作，不能起到預(yù)防作用。鐘武[2]公開了一種大載荷輸送帶的驅(qū)動(dòng)裝置，第一驅(qū)動(dòng)輥和第二驅(qū)動(dòng)輥分別單獨(dú)連接有第一驅(qū)動(dòng)裝置與第二驅(qū)動(dòng)裝置，增加推動(dòng)力的同時(shí)，使得旋轉(zhuǎn)輥與皮帶之間不會(huì)發(fā)生打滑的情況，有效提高運(yùn)送速度的同時(shí)，保證了輸送過程的穩(wěn)定性，避免出現(xiàn)原料抵達(dá)不及時(shí)的情況。洪健榮[3]等設(shè)計(jì)了一種輸送帶齒輪，用于輸送帶的驅(qū)動(dòng)軸或換向軸，根據(jù)齒輪傳動(dòng)的原理，輸送帶齒輪可以實(shí)現(xiàn)輸送帶與驅(qū)動(dòng)輥輪同步運(yùn)行，可減少打滑問題。畢懿琳[4]為解決輸送帶打滑故障，對(duì)輸送帶的受力進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)輸送帶與驅(qū)動(dòng)輥筒的摩擦系數(shù)和包角過低都會(huì)導(dǎo)致輸送帶打滑，通過改變?cè)雒鏉L筒的位置來增大驅(qū)動(dòng)滾筒的包角，有效地解決了輸送帶打滑的故障。

3 解決輸送帶打滑問題的方案選擇

根據(jù)文獻(xiàn)方法查新，并結(jié)合實(shí)際，就如何解決對(duì)頂式貯葉柜布料車輸送帶打滑的問題，提出以下創(chuàng)新方案。

方案一：把主動(dòng)輥表面改為橡膠磨砂涂層

將光滑的主動(dòng)輥表面進(jìn)行橡膠涂層處理，以增大主動(dòng)輥與輸送帶的摩擦力，從而防止輸送帶打滑。從理論上來分析，橡膠磨砂涂層與輸送帶的摩擦力比鋼輥的金屬表面與輸送帶的摩擦力確已增大，逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)啟動(dòng)時(shí)，輸送帶與主動(dòng)輥的包角內(nèi)產(chǎn)生間隙的可能性能夠減小，但不能完全消除，仍然會(huì)出現(xiàn)打滑現(xiàn)象，并且隨著運(yùn)行時(shí)間的增長(zhǎng)，半年或一年之后，因橡膠易于老化，橡膠涂層會(huì)破碎剝落，掉落至物料中，影響產(chǎn)品質(zhì)量。

方案二：把主動(dòng)輥表面改為金屬磨砂涂層

為了避免橡膠破碎剝落至物料中，將主動(dòng)輥表面改為金屬磨砂涂層。從理論上來分析，金屬磨砂涂層也能增大主動(dòng)輥與輸送帶的摩擦力，但同樣不能消除包角內(nèi)產(chǎn)生間隙的可能性，并且鋼輥表面金屬磨砂涂層的工藝加工復(fù)雜，費(fèi)用極高，且金屬磨砂涂層會(huì)過早磨損輸送帶內(nèi)表面，縮短輸送帶的使用壽命。

方案三：改進(jìn)主從動(dòng)輥及輸送帶結(jié)構(gòu)，將主從動(dòng)輥與輸送帶的傳動(dòng)方式改為同步齒形帶傳動(dòng)原理

按照同步齒形帶傳動(dòng)原理的思路，改進(jìn)主從動(dòng)輥及輸送帶結(jié)構(gòu)，這樣一來，順時(shí)針和逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)啟動(dòng)時(shí)，輸送帶與主動(dòng)輥是同步運(yùn)行的，均不會(huì)出現(xiàn)輸送帶打滑現(xiàn)象，從原理上來說是可行的，但是實(shí)際上原布料車的結(jié)構(gòu)改動(dòng)較大，施工難度也較大，并且主從動(dòng)輥及輸送帶造價(jià)比原機(jī)增加了3-5 倍，經(jīng)濟(jì)性較差。

方案四：將傳動(dòng)方式改為儲(chǔ)柜橫跑車往復(fù)帶式輸送機(jī)的結(jié)構(gòu)

對(duì)儲(chǔ)柜整體結(jié)構(gòu)進(jìn)行改進(jìn)，將主動(dòng)輥設(shè)置在儲(chǔ)柜中間位置，增加張緊輥、托輥，重新設(shè)計(jì)制作儲(chǔ)柜墻板及底板，電機(jī)采用原電機(jī)型號(hào)，電控方式與原方式相同。但該方案成本高，改動(dòng)大，施工難度大，并且對(duì)頂式儲(chǔ)葉柜布料車長(zhǎng)度是往復(fù)布料車長(zhǎng)度的2 倍以上，且自重和負(fù)載都遠(yuǎn)比往復(fù)布料車要大，在實(shí)際應(yīng)用中不能完全排除輸送帶打滑現(xiàn)象。經(jīng)過從經(jīng)濟(jì)性、技術(shù)難度、可靠性、可行性等方面分析，以上四種方案都存在一定的弊端，所以從布料車輸送帶運(yùn)行過程的動(dòng)力傳遞方面進(jìn)行打滑原因的再次分析。順時(shí)針旋轉(zhuǎn)時(shí)，輸送帶上部為緊邊，下部為松邊，輸送帶與驅(qū)動(dòng)輥輪的包角∠AOC 內(nèi)不會(huì)產(chǎn)生空隙包角，輸送帶不會(huì)打滑，此時(shí)，動(dòng)力傳遞依次是：驅(qū)動(dòng)輥→緊邊→從動(dòng)輥→松邊；而當(dāng)順時(shí)針旋轉(zhuǎn)變?yōu)槟鏁r(shí)針旋轉(zhuǎn)啟動(dòng)的瞬間，因輸送帶下部為松邊，上部為緊邊，加之慣性的原因，輸送帶與驅(qū)動(dòng)輥輪的包角∠AOC 內(nèi)就會(huì)產(chǎn)生空隙包角∠DOE，所以有效包角變小，摩擦力降低，因此，輸送帶出現(xiàn)打滑現(xiàn)象，此時(shí)，動(dòng)力傳遞依次是：驅(qū)動(dòng)輥→松邊→從動(dòng)輥→緊邊。進(jìn)一步對(duì)比分析得知：要使輸送帶不打滑，輸送帶與驅(qū)動(dòng)輥輪間就不能產(chǎn)生空隙包角，那么，順時(shí)針轉(zhuǎn)變?yōu)槟鏁r(shí)針旋轉(zhuǎn)啟動(dòng)時(shí)，就必須保證動(dòng)力傳遞也依次是：驅(qū)動(dòng)輥→緊邊→從動(dòng)輥→松邊。這由原驅(qū)動(dòng)輥驅(qū)動(dòng)是無法實(shí)現(xiàn)的，因此，如果在原從動(dòng)輥上加裝一個(gè)同樣的輸送帶驅(qū)動(dòng)電機(jī)，將原從動(dòng)輥?zhàn)優(yōu)轵?qū)動(dòng)輥，兩個(gè)電機(jī)同時(shí)驅(qū)動(dòng)，既“雙驅(qū)動(dòng)”，就能實(shí)現(xiàn)相同的動(dòng)力傳遞方式，運(yùn)行示意圖如圖4 所示。在電控方面，兩個(gè)電機(jī)可以共用原有的變頻器或饋電器來提供同步驅(qū)動(dòng)控制，簡(jiǎn)化了電控方法。

圖4“雙驅(qū)”布料車運(yùn)行示意圖

因此，最終可行的是方案五：?jiǎn)悟?qū)動(dòng)變雙驅(qū)動(dòng)，在原從動(dòng)輥上加裝輸送帶驅(qū)動(dòng)電機(jī)。

4 措施制定及實(shí)施

根據(jù)總體最佳方案的確定，經(jīng)過現(xiàn)場(chǎng)的踏勘、測(cè)量、分析和研究，要在原從動(dòng)輥上加裝輸送帶驅(qū)動(dòng)電機(jī)，實(shí)現(xiàn)“單驅(qū)動(dòng)”變“雙驅(qū)動(dòng)”，結(jié)合總體方案的關(guān)鍵控制點(diǎn)，設(shè)計(jì)了如下實(shí)施過程：

實(shí)施一：改變從動(dòng)輥結(jié)構(gòu)

從改變從動(dòng)輥結(jié)構(gòu)及其安裝方面考慮，我們查閱了相關(guān)資料[5-7]，作了現(xiàn)場(chǎng)的勘查、測(cè)量，以及與零配件加工廠的咨詢和銜接，進(jìn)行了新輥筒及附件的選材、設(shè)計(jì)，并最終完成了新輥筒及其附件的加工、組裝等。

實(shí)施二：新驅(qū)動(dòng)電機(jī)備件

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)對(duì)原驅(qū)動(dòng)電機(jī)的查勘，按同樣的規(guī)格型號(hào)上報(bào)了驅(qū)動(dòng)電機(jī)的采購計(jì)劃，并完成驗(yàn)收。

實(shí)施三：實(shí)現(xiàn)輸送帶由“單驅(qū)動(dòng)”變“雙驅(qū)動(dòng)”的電控設(shè)計(jì)

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)查勘，以及對(duì)專業(yè)技術(shù)人員的多方咨詢，通過電工的智慧和努力，做好了“單驅(qū)動(dòng)”變“雙驅(qū)動(dòng)”的電控設(shè)計(jì)。

實(shí)施四：輥筒- 驅(qū)動(dòng)電機(jī)和電源線的現(xiàn)場(chǎng)安裝

按照安裝布局的設(shè)置，在修理工和外協(xié)的緊密配合下，完成了輥筒- 驅(qū)動(dòng)電機(jī)和電源線的現(xiàn)場(chǎng)安裝

實(shí)施五：輸送帶“雙驅(qū)動(dòng)”的調(diào)試運(yùn)行

按照電控設(shè)計(jì)的要求，在修理工和外協(xié)的緊密配合下，進(jìn)行了電控的相應(yīng)調(diào)試，調(diào)試后試機(jī)運(yùn)行，通過試機(jī)運(yùn)行檢驗(yàn)，實(shí)現(xiàn)了輸送帶由“單驅(qū)動(dòng)”變“雙驅(qū)動(dòng)”的電控運(yùn)行。

5 效果驗(yàn)證

經(jīng)過后期生產(chǎn)運(yùn)行觀察，改造后的對(duì)頂式貯葉柜布料車未出現(xiàn)輸送帶打滑跳閘現(xiàn)象，保證了葉片線的連續(xù)生產(chǎn)，保障了葉片加料工藝指標(biāo)的穩(wěn)定控制，同時(shí)降低了葉片段整線或下道工序的生產(chǎn)停機(jī)頻次，也可避免其相關(guān)設(shè)備故障的產(chǎn)生，既減少了煙葉、水電氣汽的消耗量和設(shè)備維修的工作量，又保障了產(chǎn)品質(zhì)量。

6 結(jié)論

對(duì)頂式貯葉柜布料車輸送帶用“單驅(qū)動(dòng)”變“雙驅(qū)動(dòng)”來解決輸送帶打滑的創(chuàng)新方法，對(duì)行業(yè)和其它生產(chǎn)廠具有一定的推廣應(yīng)用價(jià)值，對(duì)設(shè)備生產(chǎn)廠家，在設(shè)計(jì)、制造方面具有較好的思路啟發(fā)，能起到觸類旁通的作用，具有較好的社會(huì)效益。