王前江

（許昌煙草機械有限責任公司，河南 許昌 461000）

0 引言

許昌煙草機械有限責任公司于2008年1月研制成功“YF172 型濾棒固化儲存輸送裝置”［1］，至今銷售已有15 年之久。對于初期購買產(chǎn)品的客戶來說，設備已經(jīng)到了升級更換時期。目前產(chǎn)品仍然沿用10 余年前的技術(shù)，已經(jīng)無法滿足各類卷煙企業(yè)自動化、空間場地等方面的需求［2-3］。為了提高YF172 市場競爭力，產(chǎn)品亟須優(yōu)化升級。YF172 主要由提升機、固化儲存庫、輸送器、操作平臺等部分組成。本研究著重介紹固化儲存庫的優(yōu)化設計。在以往的應用中發(fā)現(xiàn)，固化儲存庫主要存在軌道驅(qū)動附近零件易磨損、濾棒規(guī)格調(diào)整不便、零件更換麻煩等問題，為了解決以上問題，本研究對固化儲存庫的升級改進進行了分析。

1 裝置結(jié)構(gòu)

YF172 濾棒固化儲存輸送系統(tǒng)將上游濾棒成型機與下游濾棒發(fā)送機柔性地連接起來，從而完成濾棒自動輸送、存儲調(diào)節(jié)的任務，并能促進濾棒的固化，使濾棒生產(chǎn)線實現(xiàn)高速自動化［4-6］。

如圖1所示，YF172濾棒固化儲存庫由緩存區(qū)和固化區(qū)兩個部分組成。緩沖區(qū)包括2個緩沖層，由2臺可正反轉(zhuǎn)的電機驅(qū)動，用于存儲或補償濾棒；固化區(qū)包括5 個固化層，由5 臺電機驅(qū)動，用于促進濾棒的固化。

圖1 YF172濾棒固化儲存庫結(jié)構(gòu)

卷制成型的濾棒由入口提升機提升至高位輸送器，再依次進入固化儲存庫緩存區(qū)和固化區(qū)，然后通過出口提升機和低位輸送器輸送至下游濾棒發(fā)送機。上下游設備都正常的情況下，固化區(qū)一直處于滿載狀態(tài)，固化儲存庫相當于濾棒的輸送通道；當上游濾棒成型機速度大于下游濾棒發(fā)送機速度，或者下游濾棒發(fā)送機突然暫停時，為了不影響上游濾棒成型機正常工作，緩存區(qū)電機正轉(zhuǎn)存儲濾棒，用于補償下游濾棒發(fā)送機速度過慢，使系統(tǒng)達到平衡狀態(tài)；當上游濾棒成型機速度小于下游濾棒發(fā)送機速度，或者上游濾棒成型機暫停，緩存區(qū)電機反轉(zhuǎn)排空濾棒，用于補償上游濾棒，必要時也要排空固化區(qū)濾棒。

2 改進設計

根據(jù)客戶對固化儲存庫的使用反饋，結(jié)合公司多年來的技術(shù)經(jīng)驗積累，利用現(xiàn)有新型零部件，對固化儲存庫的輸送帶、傳動組件、門組件進行了優(yōu)化設計。

2.1 輸送帶改進

如圖2 所示，原YF172 固化儲存庫輸送通道采用皮帶輸送，優(yōu)化升級后輸送通道采用鏈板輸送。原使用的輸送皮帶尺寸長短不一，輸送通道尺寸更改需要定制不同長度的皮帶，給零部件采購帶來不便。同時皮帶不易更換，保養(yǎng)或維修時只有先將側(cè)面固定裝置拆卸方可取下皮帶，因此輸送通道可以采用鏈板輸送。全新設計輸送鏈板如圖3 所示，輸送通道尺寸更改只需添加或減少鏈板數(shù)量即可，也避免了皮帶帶來的跑偏、更換難等一系列問題。

圖2 固化儲存庫輸送通道

圖3 輸送鏈板結(jié)構(gòu)

2.2 傳動組件改進

如圖4 所示，固化儲存庫輸送軌道與驅(qū)動電機，輸送軌道與張緊裝置皆采用柔性連接。由于零件加工及裝配存在精度誤差，儲存庫運行過程中發(fā)現(xiàn)輸送軌道周圍的輪系零件易發(fā)生磨損，影響電機輸出效率。因此，將輸送軌道兩側(cè)的聯(lián)軸器更換成柔性聯(lián)軸器，能夠有效降低驅(qū)動電機和張緊裝置在箱體上的相對位置精度，減少懸臂支撐的軌道與驅(qū)動的垂直度要求，從而延長鏈板使用壽命。

圖4 驅(qū)動與主動輪柔性連接示意

2.3 門組件改進

如圖5和圖6所示，經(jīng)過優(yōu)化的固化儲存庫玻璃門調(diào)節(jié)結(jié)構(gòu)，將原來的腰孔結(jié)構(gòu)替換成調(diào)節(jié)桿結(jié)構(gòu)。固化儲存庫兩側(cè)門組件之間存放濾棒，當濾棒規(guī)格調(diào)整時，兩側(cè)玻璃門間隙也需要調(diào)整。如圖1 所示，固化儲存庫兩側(cè)分布大量門組件，原玻璃門采用腰孔結(jié)構(gòu)調(diào)節(jié)，調(diào)整規(guī)格時難以把控尺寸，玻璃門安裝容易出現(xiàn)偏差，造成濾棒卡塞。玻璃門通過調(diào)節(jié)桿的方式調(diào)節(jié)通道寬度，根據(jù)主流濾棒長度，在調(diào)節(jié)桿上至少配置對應100 mm、120 mm、144 mm 濾棒的定位錐孔，其他96 mm、108 mm 長度的濾棒定位錐孔不作強行要求，可方便安裝調(diào)試。

圖5 腰孔結(jié)構(gòu)

圖6 調(diào)節(jié)桿結(jié)構(gòu)

3 電機選型

本研究以固化存儲庫固化層為例，介紹了輸送通道改為鏈板輸送后電機的選型方法。

已知固化層物料高度H為400 mm，濾棒直徑d為φ7.7 mm，固化層輸送通道長度L為8 200 mm［7］，代入公式（1）和公式（2），得出固化層存儲濾棒共60層，約60 000支。

已知固化層鏈板工作長度L鏈板為8 200×2=16 400 mm（每層），每根濾棒（規(guī)格φ7.7×100）質(zhì)量m濾棒為0.5 g，鏈板質(zhì)量m鏈板為0.75 kg/m，鏈板輪質(zhì)量m鏈板輪為0.16 kg，鏈板與導軌之間摩擦因素預估u=0.3，鏈板張緊力預估為F預緊力為200 N。從而得出，固化層鏈板總質(zhì)量M鏈板=0.75×16.4=12.3 kg，濾棒總質(zhì)量M濾棒=60 000×0.5=30 000 g=30 kg，從動鏈板輪與主動鏈板輪質(zhì)量之和M鏈板輪=0.16×2=0.32 kg，以上代入公式（3）得電機受到的阻力F總為530 N。

已知主動輪分度圓直徑D鏈主動輪為φ74.265 mm；代入公式（4）得主動輪輸送扭矩T鏈主動輪為19.6 Nm。

已知電機軸直徑D電機為φ25 mm，代入公式（5）得電機輸送扭矩T電機為58.22 Nm。

根據(jù)上游成型機最大生產(chǎn)速度600 000 mm/min，濾棒長度100 mm［8-9］，得成型機速度V成為6 000 支/min，代入公式（6）得鏈板輸送線速度V鏈板為770 mm/min。

主動輪每轉(zhuǎn)鏈板輸送距離：S鏈主動輪=πD鏈主動輪=3.14×74.265=233.19 mm。

根據(jù)《SEW 樣本手冊》選用SA57DRN71M4 減速電機，功率為370 W，減速比為158.12，輸出轉(zhuǎn)速為8.9 r/min，輸出扭矩為240 Nm，安裝方式采用M4。

4 結(jié)語

本研究對YF172固化儲存庫進行改進升級。輸送通道采用鏈板輸送，解決了原有傳送帶更換不便且采購麻煩的問題；輪系之間采用柔性連接，解決了輸送通道兩側(cè)已發(fā)生磨損的問題；調(diào)節(jié)桿結(jié)構(gòu)代替腰孔結(jié)構(gòu)，解決了固化儲存庫規(guī)格調(diào)整中玻璃門對齊困難的問題。本研究還以固化存儲庫固化層為例，介紹了輸送通道改為鏈板輸送后電機的選型方法。經(jīng)過現(xiàn)場調(diào)試，改進升級后的固化儲存庫運行狀態(tài)良好。