條煙輸送線單道獨(dú)立驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)與改造

張偉峰

（河南中煙工業(yè)有限責(zé)任公司黃金葉生產(chǎn)制造中心，河南鄭州 450000）

0 引言

條煙輸送系統(tǒng)廣泛應(yīng)用于卷煙廠卷包車間，通過高架接力輸送成品條煙，實(shí)現(xiàn)封箱機(jī)集中裝箱，減輕了員工的勞動(dòng)強(qiáng)度，使工作現(xiàn)場整潔美觀。制造中心的條煙輸送系統(tǒng)分為A，B 和C等3 個(gè)區(qū)域，每個(gè)區(qū)域使用9 個(gè)機(jī)械離合動(dòng)力頭，且排包區(qū)輸送通道有2 個(gè)90°的拐彎、上下立體安裝，空間狹小無法安裝鏈帶漲緊裝置，致使鏈帶易打滑，頻繁誤觸發(fā)堵煙傳感器，一條輸送通道堵塞，一個(gè)驅(qū)動(dòng)軸上的其他7 條輸送通道立即停轉(zhuǎn)，對應(yīng)8臺(tái)包裝機(jī)也立即停機(jī)，嚴(yán)重影響包裝機(jī)的有效作業(yè)率。需要改進(jìn)為輸送線間獨(dú)立運(yùn)行，并解決輸送鏈帶打滑的問題。

1 輸送線驅(qū)動(dòng)原理及結(jié)構(gòu)

輸送線的鏈帶驅(qū)動(dòng)分為機(jī)械離合動(dòng)力頭、電磁離合動(dòng)力頭和氣動(dòng)離合動(dòng)力頭等傳動(dòng)方式，下面介紹各傳動(dòng)方式的特點(diǎn)及優(yōu)劣。

1.1 機(jī)械離合動(dòng)力頭

機(jī)械離合動(dòng)力頭是最常用傳動(dòng)方式，用一臺(tái)異步電機(jī)通過鏈條傳動(dòng)帶動(dòng)一根傳動(dòng)軸上安裝的多個(gè)機(jī)械離合器，一般最多拖動(dòng)8 道輸送線在特定的滑道上滑行。當(dāng)某一道輸送線不生產(chǎn)或檢修時(shí)，需要先停止條煙輸送系統(tǒng)運(yùn)行，通過手動(dòng)分開該道輸送線的機(jī)械離合，然后再啟動(dòng)條煙高架輸送系統(tǒng)運(yùn)行，達(dá)到停轉(zhuǎn)該道輸送線的目的。條煙輸送系統(tǒng)的動(dòng)力頭處一般都安裝有多個(gè)條煙堵塞傳感器，當(dāng)檢測到某一條輸送線堵煙信號(hào)時(shí)，及時(shí)停止條煙輸送動(dòng)力頭運(yùn)行，防止條煙堵塞擠壓變形損壞。因多條輸送線共用一個(gè)動(dòng)力頭，因此當(dāng)一道輸送線出現(xiàn)堵塞時(shí)，所有的輸送線都停止運(yùn)行，且對應(yīng)的上游條煙包裝機(jī)也必須停機(jī)，影響整條生產(chǎn)線的運(yùn)行效率。該裝置結(jié)構(gòu)簡單，成本低廉，適用于裝封箱機(jī)在包裝機(jī)100 m 范圍內(nèi)，傳輸距離較短，輸送線單層安裝，生產(chǎn)環(huán)境灰塵小的車間。

1.2 電磁離合動(dòng)力頭

針對機(jī)械離合的缺陷，技術(shù)人員設(shè)計(jì)了電磁離合動(dòng)力頭，采用2 臺(tái)電機(jī)通過鏈條傳動(dòng)帶動(dòng)2 根傳動(dòng)軸上安裝多個(gè)主、從牙嵌式電磁離合器，拖動(dòng)多道輸送鏈帶在特定滑道上滑行。其原理是2 根傳動(dòng)軸安裝軸編碼器，通過轉(zhuǎn)速匹配后，控制2 根傳動(dòng)軸上主、從電磁離合器的吸合和斷開，可以實(shí)現(xiàn)某道輸送線出現(xiàn)故障時(shí)的即時(shí)停機(jī)或臨時(shí)停機(jī)，而不影響其他輸送線的運(yùn)行，生產(chǎn)效率較高。但電磁離合器受動(dòng)力頭體積限制不能設(shè)計(jì)過大，里面的傳動(dòng)軸承易損壞，因主從電磁離合器均安裝在同一根傳動(dòng)軸上，一個(gè)電磁離合器損壞時(shí)，拆卸安裝耗時(shí)大于3 h，電磁離合動(dòng)力頭可以實(shí)現(xiàn)輸送線間相對獨(dú)立驅(qū)動(dòng)，但其結(jié)構(gòu)復(fù)雜，使用壽命短，無法即時(shí)檢修且維修耗時(shí)長、費(fèi)用高昂。

1.3 氣動(dòng)離合動(dòng)力頭

氣動(dòng)離合動(dòng)力頭與電磁離合動(dòng)力頭結(jié)構(gòu)相似，使用壓縮空氣做為離合分合的動(dòng)力源，如果氣源稍有波動(dòng)，離合無法分離和嚙合出現(xiàn)打滑現(xiàn)象，同樣存在結(jié)構(gòu)復(fù)雜，使用壽命短，無法即時(shí)檢修且維修耗時(shí)長等問題。

2 設(shè)計(jì)輸送線單道獨(dú)立驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)

2.1 設(shè)計(jì)思路

拋棄機(jī)械離合動(dòng)力頭和電磁離合動(dòng)力頭、氣動(dòng)離合動(dòng)力頭的設(shè)計(jì)方案，采用單道獨(dú)立驅(qū)動(dòng)電機(jī)，實(shí)現(xiàn)在任意時(shí)間段自動(dòng)、手動(dòng)或故障任意啟停單道或多道輸送線，其余輸送線不受任何影響；拋棄傳動(dòng)鏈條，驅(qū)動(dòng)電機(jī)和傳動(dòng)軸通過法蘭連接；設(shè)計(jì)新型主動(dòng)鏈輪和尾輪，便于快速安裝；鏈帶回程使用包角弧形板裝置，避免鏈帶打滑現(xiàn)象發(fā)生；設(shè)計(jì)獨(dú)立的清潔潤滑裝置；機(jī)架模塊化設(shè)計(jì)便于機(jī)械動(dòng)力頭向單道獨(dú)立驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的改造。

2.2 工作原理

單道獨(dú)立驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)主要由變頻器、電機(jī)、傳動(dòng)軸、主動(dòng)鏈輪、弧形板、尾輪、過渡輪、機(jī)架和電控裝置組成。通過電控裝置的PLC（Programmable Logic Controller，可編程邏輯控制器）控制每條輸送線的啟停，當(dāng)接收到啟動(dòng)命令且無堵塞信號(hào)后，變頻器驅(qū)動(dòng)電機(jī)在設(shè)定的上升時(shí)間內(nèi)由靜止到達(dá)設(shè)定頻率，平穩(wěn)啟動(dòng)減少對高分子鏈帶的沖擊，電機(jī)帶動(dòng)傳動(dòng)軸上的主動(dòng)鏈輪運(yùn)轉(zhuǎn)實(shí)現(xiàn)鏈帶在滑道上滑行，當(dāng)鏈帶離開主動(dòng)鏈輪后受到弧形板的包裹和托舉作用，一方面使鏈帶和主動(dòng)鏈輪嚙合緊密，另一方面使鏈帶順暢進(jìn)入回程滑道，當(dāng)鏈帶運(yùn)行至尾輪時(shí)改變運(yùn)行方向做環(huán)形運(yùn)轉(zhuǎn)。兩段輸送線間通過過渡輪進(jìn)行銜接接力傳送。停止時(shí)變頻器驅(qū)動(dòng)電機(jī)在設(shè)定的下降時(shí)間內(nèi)將鏈帶平穩(wěn)停下來。

2.3 機(jī)械結(jié)構(gòu)

如圖1 所示，安裝機(jī)架采用模塊化設(shè)計(jì)，將后段輸送線的尾輪、前后段輸送線間的過渡輪和前段輸送線的主動(dòng)鏈輪設(shè)置在兩塊支架板上，通過吊裝孔整體吊裝在輸送線的頭部。安裝機(jī)架兩側(cè)安裝有軸承座，驅(qū)動(dòng)電機(jī)和傳動(dòng)軸通過法蘭直接連接，傳動(dòng)軸的另一端上安裝主動(dòng)鏈輪。主動(dòng)鏈輪采用雙邊壓緊分體兩半式結(jié)構(gòu)如圖2 所示，需有較高的加工精度，通過固定螺栓將兩個(gè)半輪壓緊成一個(gè)整體主動(dòng)鏈輪。驅(qū)動(dòng)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)通過傳動(dòng)軸將力矩輸出到主動(dòng)鏈輪，主動(dòng)鏈輪拖動(dòng)鏈帶在滑道上滑行。在主動(dòng)鏈輪外側(cè)安裝鏈帶包角弧形板，對鏈帶有包裹和托舉作用，使輸送鏈帶和主動(dòng)鏈輪嚙合緊密，并使鏈帶順利轉(zhuǎn)向，鏈帶包角弧形板和鏈帶高點(diǎn)間隙為10 mm。過渡輪設(shè)置在前后段輸送線之間，鏈板上條煙在脫離前段輸送線后在慣性的帶動(dòng)下，通過過渡輪支撐和轉(zhuǎn)動(dòng)順利輸送至后段輸送線上。尾輪設(shè)置在該段輸送線的末端，是被動(dòng)輪起到轉(zhuǎn)向作用，為了模塊化安裝，將過渡輪、后一段的尾輪均安裝在機(jī)架上。

圖1 單道輸送線獨(dú)立驅(qū)動(dòng)結(jié)構(gòu)

一般輸送線數(shù)均大于2 道，圖3 為7 道輸送線獨(dú)立驅(qū)動(dòng)裝置示意圖，7 個(gè)驅(qū)動(dòng)電機(jī)分列輸送線的兩邊豎直安裝，第一道輸送線由驅(qū)動(dòng)電機(jī)，主動(dòng)鏈輪驅(qū)動(dòng)，尾輪是輸送線后段輸送線的被動(dòng)輪。尾輪是第二道輸送線后段輸送線的被動(dòng)輪，安裝在第一道輸送線的傳動(dòng)軸上。第二道輸送線由驅(qū)動(dòng)電機(jī)、主動(dòng)鏈輪驅(qū)動(dòng)。尾輪是第三道輸送線后段輸送線的被動(dòng)輪，安裝在第一道輸送線的傳動(dòng)軸上。所有輸送線依次錯(cuò)開，通過機(jī)架固定在一塊，使用吊裝孔模塊化整體安裝。7 道的電控單元和1 道類似，均為獨(dú)立控制，任一道正常和故障啟停均不互相影響。

圖2 主動(dòng)鏈輪和尾輪結(jié)構(gòu)

圖3 7 道輸送線獨(dú)立驅(qū)動(dòng)示意

3 傳統(tǒng)動(dòng)力頭的改造方法

將機(jī)械離合動(dòng)力頭或電磁離合動(dòng)力頭整體拆下，依據(jù)組裝好的模塊化單道獨(dú)立驅(qū)動(dòng)動(dòng)力頭的長度，切割需改造的輸送線，將單道獨(dú)立驅(qū)動(dòng)動(dòng)力頭嵌入前后段輸送線之間，安裝尼龍導(dǎo)條，安裝鏈帶清潔潤滑裝置，安裝堵煙傳感器，修改PLC 控制程序，重新連接鏈帶試運(yùn)行，觀察電機(jī)運(yùn)行電流是否平穩(wěn)（使用0.75 kW 電機(jī)，傳送距離約為45 m，運(yùn)行平穩(wěn)時(shí)電機(jī)電流應(yīng)小于1.6 A）。

4 使用效果

制造中心將條煙輸送線A 區(qū)機(jī)械離合動(dòng)力頭改造為新型單道獨(dú)立驅(qū)動(dòng)動(dòng)力頭后，實(shí)現(xiàn)了輸送線間的獨(dú)立控制，鏈帶運(yùn)行平穩(wěn)無抽動(dòng)和爬行，輸送線可以隨時(shí)啟停，互不影響，包裝機(jī)非故障停機(jī)率下降95%；實(shí)現(xiàn)即時(shí)檢修，維保時(shí)長控制在30 min內(nèi)，除了定期月保基本免維護(hù)；輸送線故障率大幅度下降90%，提高條輸送系統(tǒng)的運(yùn)行效率至99.8%，改造效果明顯。