馬加平，趙慶輝，周書(shū)沖，李光文，張程

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

SQ21型切絲機(jī)在進(jìn)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(guò)程中，均需進(jìn)行手動(dòng)盤(pán)轉(zhuǎn)砂輪往復(fù)移動(dòng)至合適位置，在盤(pán)轉(zhuǎn)過(guò)程中，由于砂輪導(dǎo)軌內(nèi)油脂的吸附作用，需要克服較大靜摩擦阻力，當(dāng)砂輪開(kāi)始從靜止到盤(pán)動(dòng)的一瞬間阻力系數(shù)會(huì)急劇下降，維修人員可能會(huì)因來(lái)不及收力而磕碰受傷。

為了解決相關(guān)問(wèn)題，許多學(xué)者對(duì)切絲機(jī)砂輪往復(fù)部位的結(jié)構(gòu)改進(jìn)進(jìn)行了研究。江西中煙工業(yè)有限責(zé)任公司通過(guò)一種用于煙草制絲線切絲機(jī)砂輪往復(fù)的噴吹裝置，避免了切絲機(jī)在生產(chǎn)過(guò)程中產(chǎn)生的煙絲粉塵等在砂輪往復(fù)系統(tǒng)內(nèi)結(jié)垢，減小了因砂輪往復(fù)運(yùn)行阻力，造成砂輪往復(fù)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(zé)任公司通過(guò)煙葉切絲機(jī)砂輪磨刀器的往復(fù)導(dǎo)桿裝置及砂輪磨刀器裝置研制，利用螺紋式調(diào)平機(jī)構(gòu)來(lái)調(diào)節(jié)相應(yīng)導(dǎo)桿的平行度，提高往復(fù)導(dǎo)桿裝置的更換和維修效率。進(jìn)一步，魯中甫通過(guò)對(duì)砂輪往復(fù)裝置及往復(fù)軌道的改造（使用聚四氟乙烯為材料，設(shè)計(jì)制作往復(fù)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(zhǎng)了防塵鋼帶的使用壽命。

綜上所述，在對(duì)切絲機(jī)砂輪往復(fù)部位的改進(jìn)研究中，主要是為了減小砂輪往復(fù)運(yùn)行阻力，降低往復(fù)導(dǎo)桿裝置的更換和維修效率。

對(duì)于砂輪往復(fù)盤(pán)動(dòng)費(fèi)力等問(wèn)題并未提及，參考中國(guó)船舶重工集團(tuán)公司第七0三研究所研制的一種用于手動(dòng)盤(pán)車(chē)的齒輪傳動(dòng)省力裝置，本文結(jié)合SQ系列切絲機(jī)現(xiàn)狀，通過(guò)齒輪傳動(dòng)中改變傳動(dòng)比帶來(lái)省力的優(yōu)勢(shì)，研制出一種切絲機(jī)砂輪往復(fù)盤(pán)動(dòng)省力裝置。

1 切絲機(jī)砂輪往復(fù)結(jié)構(gòu)介紹

在SQ21型切絲機(jī)磨刀系統(tǒng)中包含了砂輪往復(fù)結(jié)構(gòu)，磨刀系統(tǒng)結(jié)構(gòu)見(jiàn)圖1，從圖中可以看出，砂輪往復(fù)結(jié)構(gòu)包含磨刀支架、砂輪支架、導(dǎo)軌、支架傳動(dòng)機(jī)構(gòu)、傳動(dòng)鏈條等。支架傳動(dòng)機(jī)構(gòu)為單向轉(zhuǎn)動(dòng)，在單向轉(zhuǎn)動(dòng)過(guò)程中通過(guò)傳動(dòng)鏈條帶動(dòng)磨刀支架、砂輪支架等整套安裝部件沿兩導(dǎo)軌往復(fù)運(yùn)動(dòng)，見(jiàn)圖2。

2 傳統(tǒng)處理方式

針對(duì)SQ21型切絲機(jī)砂輪往復(fù)盤(pán)動(dòng)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(jìn)行手動(dòng)盤(pán)動(dòng)，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(guò)程中，T型橫向桿位置可調(diào)節(jié)，通過(guò)調(diào)節(jié)可以增大轉(zhuǎn)動(dòng)力矩進(jìn)行省力，此外，還可在該桿上使用加力桿進(jìn)行省力，但由于砂輪裝置位于切絲機(jī)防護(hù)罩與刀輥的夾角之間，使用加力桿沒(méi)有足夠的轉(zhuǎn)動(dòng)空間；另一種是手柄式扳手，該工具轉(zhuǎn)動(dòng)力臂較與“T”型式扳手小，在使用過(guò)程中相對(duì)費(fèi)力，僅是攜帶和使用時(shí)方便而已。

3 新型盤(pán)動(dòng)省力裝置

3.1 新型盤(pán)動(dòng)省力裝置理論分析

通過(guò)聞邦椿主編的《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》中闡述漸開(kāi)線圓柱齒輪傳動(dòng)應(yīng)用非常廣泛，傳動(dòng)效率（η）高，一對(duì)齒輪可達(dá)98%～99.5%，且考慮到加工裝配實(shí)際，新型盤(pán)動(dòng)省力裝置中采用1對(duì)圓柱齒輪進(jìn)行外嚙合傳遞即可，見(jiàn)圖3。

根據(jù)SQ21型切絲機(jī)砂輪往復(fù)盤(pán)動(dòng)結(jié)構(gòu)專用工具接口連接鏈輪情況，利用圓柱齒輪進(jìn)行外嚙合設(shè)計(jì)，整體傳動(dòng)示意如圖4所示，其中設(shè)計(jì)前和設(shè)計(jì)后均要使砂輪能夠往復(fù)移動(dòng)，設(shè)此時(shí)的力矩為M，改進(jìn)前需要施加的力矩為M1，改進(jìn)后需要施加的力矩為M2，對(duì)應(yīng)齒輪1產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩為T(mén)1，齒輪2產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩為T(mén)2，見(jiàn)圖4。

從圖4中可以看出：M1=M；M2=T1；T2=M。

理論推導(dǎo)：

推導(dǎo)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(dòng)比；m為模數(shù)。

綜上得知：齒輪1為主動(dòng)輪，齒輪2為從動(dòng)輪，主動(dòng)齒輪的齒數(shù)小于從動(dòng)齒輪的齒數(shù)；而且主動(dòng)齒輪的半徑小于從動(dòng)齒輪的半徑，才能夠起到省力作用，但這樣會(huì)出現(xiàn)減速情況，當(dāng)主從動(dòng)齒輪之間齒數(shù)(半徑)相差較大時(shí)，傳動(dòng)比增大，即轉(zhuǎn)速比增大，在砂輪往復(fù)程度相同情況下，需要維修人員轉(zhuǎn)動(dòng)的耗時(shí)增加，詳情關(guān)系描述見(jiàn)表1。

表1 主從動(dòng)齒輪齒數(shù)配置關(guān)系

3.2 新型盤(pán)動(dòng)省力裝置結(jié)構(gòu)介紹

新型盤(pán)動(dòng)省力裝置中箱體殼為長(zhǎng)方體形的殼體，在箱體殼的寬邊端面上設(shè)置有螺紋孔，在箱體殼的兩側(cè)邊各設(shè)置有兩個(gè)安裝孔，每個(gè)安裝孔均用于安裝一個(gè)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(shí)現(xiàn)手柄安裝于箱體殼的外側(cè)。主動(dòng)齒輪軸和從動(dòng)齒輪軸均通過(guò)軸承設(shè)置于箱體殼內(nèi)，并且至少主動(dòng)齒輪軸的一端從箱體殼的側(cè)壁處露出，從動(dòng)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(dòng)干涉，主動(dòng)齒輪軸與從動(dòng)齒輪軸不在箱體殼的同一個(gè)側(cè)壁處露出。

主動(dòng)齒輪通過(guò)鍵設(shè)置于主動(dòng)齒輪軸上，從動(dòng)齒輪通過(guò)鍵設(shè)置于從動(dòng)齒輪軸上，主動(dòng)齒輪與從動(dòng)齒輪嚙合。主動(dòng)軸手柄與主動(dòng)齒輪軸露出箱體殼側(cè)壁的一端連接，輸出軸套筒與從動(dòng)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(pán)動(dòng)軸的外形相匹配。在主動(dòng)齒輪兩側(cè)的主動(dòng)齒輪軸上，及從動(dòng)齒輪兩側(cè)的從動(dòng)齒輪軸上均套有齒輪定位隔套，見(jiàn)圖5。

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

3.3 新型盤(pán)動(dòng)省力裝置工作方式

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

4 下一步方向

當(dāng)前，通過(guò)使用力矩扳手對(duì)在用6臺(tái)SQ21型切絲機(jī)砂輪進(jìn)行往復(fù)盤(pán)動(dòng)，測(cè)得力矩范圍之間，同時(shí)確定盤(pán)動(dòng)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(dòng)相關(guān)原理，選擇最佳傳動(dòng)比，計(jì)算出最佳主動(dòng)齒輪及從動(dòng)齒輪齒數(shù)及模數(shù)，進(jìn)行相關(guān)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(yǔ)

本文通過(guò)理論闡述至結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，利用不同齒數(shù)的主從動(dòng)齒輪進(jìn)行外嚙合，使得傳遞給輸出軸套筒的力大于主動(dòng)軸手柄的轉(zhuǎn)動(dòng)力，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)切絲機(jī)砂輪往復(fù)盤(pán)動(dòng)省力的目的。與此同時(shí)，從理論方面論證了使用省力裝置可以解決砂輪無(wú)法盤(pán)動(dòng)或用力過(guò)猛碰傷等問(wèn)題。不足之處在于實(shí)物未作出，未進(jìn)行相關(guān)現(xiàn)場(chǎng)及試驗(yàn)數(shù)據(jù)論證，后期將進(jìn)行逐步完善。