GD121卷煙機煙支盒模輸送帶輪組件的改進

王鑫　甘春霖　徐璐　陳潔

[摘 要]煙支盒模輸送帶的從動帶輪設(shè)計了容灰槽，在每個帶輪齒槽齒寬方向設(shè)計了煙灰排出口，在與齒形帶輪聯(lián)接的前后兩邊板徑向也做相應(yīng)開槽處理與帶輪匹配，利于煙灰的排除，屬國內(nèi)首創(chuàng)。本項目的齒形帶輪及端蓋為均分分布，即齒形帶輪齒面5個寬槽開腰型孔處理，5個腰型孔左右各兩齒槽做成排小孔處理，齒形帶輪軸面開5個輪腔與齒面所開孔垂直聯(lián)通，兩側(cè)端蓋軸向也做相應(yīng)均勻分布的5個開孔處理，利于煙灰排除，具有創(chuàng)新性。該項技術(shù)在國內(nèi)同型號的設(shè)備上處于領(lǐng)先水平，有較高的推廣使用價值。

[關(guān)鍵詞]GD121；卷煙機；輸送帶輪；組件；改進

中圖分類號：S843 文獻標(biāo)識碼：A 文章編號：1009-914X（2018）24-0169-01

1 結(jié)構(gòu)設(shè)計

1.1 從動帶輪結(jié)構(gòu)設(shè)計方案

改進前的從動帶輪是實心結(jié)構(gòu)，不具備排灰功能，要從煙支盒模輸送帶帶輪內(nèi)部進行在線清潔、排灰，就必須對帶輪進行重新設(shè)計，如圖1所示。新設(shè)計的煙支盒模輸送帶齒形帶輪在每個寬槽的槽底沿齒寬方向都加工有腰型孔，每個正常齒槽的底部也都加工有7個連排小孔，這些通孔起到排灰通道的作用，便于將煙灰和造碎煙絲壓入或甩向容灰槽。5個寬槽處腰形孔寬度為6mm，腰型孔兩側(cè)半圓孔的圓心距為12mm，半圓孔半徑為3mm；其余正常齒槽底部的7個成排小孔直徑為3mm，之所以不設(shè)計成腰型孔，是因為受到加工設(shè)備和工藝條件的限制。同時，新設(shè)計的煙支盒模輸送帶齒形帶輪在5個均勻分布的寬槽處加工了5個環(huán)形均布腰型孔輪腔，是用來收集從上述排灰孔中進入的煙灰和造碎煙絲，起到容灰槽的作用。該5個均勻分布的腰型孔輪腔寬度為13mm，腰型孔腔兩半圓圓心與輪體中心角度為42？。原來的從動帶輪為鋁合金（LY12CZ）材料，銑空后強度不夠，因此采用合金鋼（40Cr）材料。

1.2 從動帶輪力學(xué)分析

通過運用ANSYS工程軟件分別對使用鋁合金（LY12CZ）實心帶輪和合金鋼（40Cr）空心雙幅帶輪進行力學(xué)分析。

以從動輪上的同步帶作為分析對象，當(dāng)同步帶驅(qū)動從動帶輪轉(zhuǎn)動時，同步帶的一邊被進一步拉緊，其所受拉力由初拉力逐漸增大，稱為緊邊；而帶的另一邊則被放松，其所受拉力由初拉力逐漸降低，稱為松邊。圖3為同步輪上同步帶端面受力模型[3][4][5]。當(dāng)帶輪轉(zhuǎn)動時，動力傳遞是通過各帶齒對相應(yīng)的從動帶輪齒法向作用力NiF和帶齒頂與帶輪齒槽之間的摩擦力fiF，各齒所受力的總和構(gòu)成從動帶輪所受的有效圓周力Fε。

根據(jù)以上同步帶從動帶輪的受力模型對改在前后的從動帶輪進行應(yīng)力分析和疲勞壽命仿真，對比改造前后從動帶輪的應(yīng)力分布及疲勞壽命的變化。

（1）建立模型

分別對改造前后的從動帶輪建立模型，運用ANSYS進行模態(tài)仿真時，模型的建立有兩種方法。一種是運用SolidWorks軟件完成三維模型的建立，然后將模型轉(zhuǎn)換為stp格式導(dǎo)入ANSYS軟件。另外一種是直接在ANSYS經(jīng)典GUI界面中建立三維模。本文中由于運動部件為均勻的旋轉(zhuǎn)體，建模簡單，因此選擇運用SolidWorks軟件建立三維模型并導(dǎo)入ANSYS中，如圖4、圖5所示。

（2）材料的定義及單元網(wǎng)格的劃分

在ANSYS軟件中，分別設(shè)定改進前的從動帶輪的材料為LY12CZ，改進后的從動帶輪材料為40Cr。材料力學(xué)性能參數(shù)如表2所示[6]。

（3）網(wǎng)格劃分

由于分析對象為單個零件，對零件的網(wǎng)格劃分選用六面體單元劃分網(wǎng)格。并根據(jù)帶輪的結(jié)構(gòu)特特點對可能出現(xiàn)應(yīng)力集中的位置進行網(wǎng)格細化，以保證計算結(jié)果的精確性。劃分網(wǎng)格后的零件模型如圖6、圖7所示。

（4）仿真計算

i）應(yīng)力仿真

同步帶寬度為76mm，帶齒為梯形，齒寬為一般寬度，根據(jù)同步帶輪的實際工作狀態(tài)，查詢技術(shù)參數(shù)得到同步帶抗拉強度為9120N[7]。從動帶輪半徑為70mm，受到的轉(zhuǎn)矩為638.4N·m，在分析中采用動靜法，將轉(zhuǎn)動狀態(tài)下對從動帶輪的分析轉(zhuǎn)化為靜力學(xué)分析[8][9]，同時，考慮到從動帶輪轉(zhuǎn)動過程中離心力產(chǎn)生的離心應(yīng)力，根據(jù)GD121的設(shè)計速度，給從動帶輪給定100r/min的轉(zhuǎn)速。

2 結(jié)論

GD121包裝機在生產(chǎn)過程中，煙灰會進入煙支模盒輸送帶從動帶輪齒形槽內(nèi)，長時間積累后導(dǎo)致齒形帶與帶輪不能正確配合而發(fā)生跳齒，對煙支盒模輸送帶組件造成嚴重損害。為解決該問題，對煙支盒模輸送從動帶輪組件進行結(jié)構(gòu)改進，在從動帶輪的輪體上設(shè)計煙灰收集槽和煙灰排出口，在從動帶輪前后兩邊板處設(shè)計一套壓縮空氣噴嘴裝置。該改造應(yīng)用結(jié)果表明：改進方案達到在線清潔帶輪齒槽、及時清除煙灰的目的，解決了煙支盒模輸送帶因煙灰堆積而跳槽的問題，單機設(shè)備效率提高了0.4%，節(jié)約維修費用21.38萬元。

參考文獻

[1] 葉相霆.ZB25包裝機煙支模盒輸送帶裝置的改進[J].科技致富向?qū)В?014（5）.

[2] 周奎田.超高速卷煙機組PROTOS2-2和GD121PLUS/16K喂絲機工作原理的比較與研究[C]//中國煙草學(xué)會2010年學(xué)術(shù)年會論文集.2010.

[3] 逯江，王石金，高衛(wèi)軍.ZJ17卷煙機煙絲輸送部分傳動離合器裝置的改進[J].中國設(shè)備工程，2016，15（7）：14-15.

作者簡介

王鑫（1993），男，漢，籍貫玉溪，學(xué)歷本科，紅塔集團玉溪卷煙廠。

甘春霖（出生年份―1994），性別，女，民族，漢族，籍貫，云南昭通，職務(wù)/職稱[無]，學(xué)歷，本科，單位，卷包二車間，GDX1000包裝工。

徐璐（1992），女，民族，云南玉溪，本科，紅塔集團玉溪卷煙廠卷一，GDX500包裝機操作工。

陳潔（1994）性別女，民族漢，籍貫云南昭通，學(xué)歷本科，單位紅塔集團玉溪卷煙廠，GDX500包裝機。