O形帶更換專用工具的研制

吳翟，謝文啟，楊再旭，王志全，李智聰

[摘? ? 要]滾筒作為一種常用的傳輸裝置，結(jié)構(gòu)簡單并且可靠耐用，其滾筒軸之間的動力傳輸靠O形帶完成。O形帶在老化后更換過程中會很麻煩，本文通過實踐和論證的方式，利用現(xiàn)場的工具，研制了一種O形帶的專用更換工具，使其更換時間從之前的10 min降低到2分鐘，更換效率提升了4倍。這種工具大幅度降低了工作難度，提升了工作效率，有效的解決了因O形帶更換帶來的停機(jī)等待問題。

[關(guān)鍵詞]O形帶;專用工具;研制;效率提高

[中圖分類號]TH122 [文獻(xiàn)標(biāo)志碼]A [文章編號]2095–6487（2021）12–00–02

Development of special tools for replacing O-belt

Wu Di，Xie Wen-qi，Yang Zai-xu，Wang Zhi-quan，Li Zhi-cong

[Abstract]As a commonly used transmission device， the roller has a simple structure and is reliable and durable. The power transmission between the roller shafts is completed by an O-belt. The replacement of O-belt after aging will be very troublesome. Through practice and demonstration， this article uses on-site tools to develop a special replacement tool for O-belt， which reduces the replacement time from the previous 10 minutes to 2 Minutes， the replacement efficiency has increased by 4 times. This tool greatly reduces the difficulty of work， improves work efficiency， and effectively solves the problem of waiting for shutdown caused by O-belt replacement.

[Keywords]O-belt; special tools; development; efficiency improvement

滾筒作為一種傳輸設(shè)備因其構(gòu)造簡單輸送穩(wěn)定，成了各行各業(yè)普遍使用的的裝置。兩個滾筒之間的動力通過O形帶進(jìn)行傳輸，由于O形帶材料為塑料，在長時間反復(fù)的轉(zhuǎn)動后會出現(xiàn)老化磨損，需要及時更換。O形帶的作用是利用一個滾筒帶動另一個滾筒轉(zhuǎn)動，因此需要O形帶拉緊的摩擦力來帶動滾筒轉(zhuǎn)動，而O形帶為了保證其摩擦力，其彈性系數(shù)往往很小，可伸縮的長度也短，給拆除和安裝帶來了極大的困難。以往的做法都是拆除直接剪掉，安裝需要把擋板卸掉或者把滾筒撬開然后用撬棍等工具硬拉到位，不僅費(fèi)時費(fèi)力，而且容易造成新O形帶的損壞。故，本課題為解決由于O形帶更換困難的問題，提出研制一種工具能有效地提高O形帶的更換效率，實現(xiàn)省時省力的目的。

1 工具設(shè)計

1.1 材料分析

O形帶作為磨損件，是屬于消耗品，太過于結(jié)實會導(dǎo)致彈性變差，影響傳輸效率，因此磨損并斷裂是正常的，但是斷裂后新的O形帶的更換成了問題。其主要原因在于O形帶處于兩個滾筒的凹槽處，為保障O形帶的傳動力，需要O形帶的張力來提供摩擦力，以帶動滾筒轉(zhuǎn)動，因此O形帶尺寸一般會略小于兩個滾筒凹槽處尺寸，如圖1所示。

O形帶一般采用聚氨酯作為材料，查資料可知，聚氨酯的抗拉強(qiáng)度為65 MPa，扯斷伸長率為445%。

1.2 力矩設(shè)計

要安裝上O形帶需要的力量不得超過其拉伸極限的力量，即處于其彈性極限點以內(nèi)，其變形應(yīng)力處于普彈形變區(qū)，符合虎克定律，直線斜率即為其彈性模量。經(jīng)過現(xiàn)場測量，O形帶的橫截面積為19.63 mm2，O形帶圈周長314 mm，滾筒之間的間距為70 mm。要將O形帶安裝上去，需要將O形帶拉伸到如圖2所示的長度才可安裝上去。

O形帶要想安裝到滾筒凹槽處，必須將O形帶拉伸到單側(cè)超出兩滾筒間距的長度，而根據(jù)之前的測試，需要取出O形帶的極限距離為20π+25π+120×2=381.3 mm，也就是說需要變O形帶需要伸長67.3 mm，因此需要測算需要多大的力才能將O形帶伸長67.37 mm。

按照之前的應(yīng)力和應(yīng)變在拉伸階段成正比，并且其斜率即為其彈性模量。查聚氨酯手冊，手冊表明聚氨酯的彈性系數(shù)范圍很廣，根據(jù)廠家的描述其彈性模量應(yīng)該在600 MPa左右，轉(zhuǎn)換后可得需要拉伸到可安裝到位的尺寸的力F=ΔA×E×ΔL/L=19.65×600×67.3/314=2527 N

從上可以看出，要將O形帶拉伸到可以取出的長度至少需要2 527 N的拉力，雖然成年男子拉力可達(dá)520 N，但是在維修過程中力度太大不易控制，容易損壞設(shè)備。因此，根據(jù)機(jī)修人員測試結(jié)果，維修小件機(jī)械力度控制在400 N左右合適，根據(jù)測算采用1∶7的杠桿能產(chǎn)生2 527 N的力量，使得以較小的壓力來獲得了較大的拉伸力，便于機(jī)修人員控制。同時O形帶的受力的方向應(yīng)該和移動方向一致，避免力的浪費(fèi)，所以O(shè)形帶往凹槽內(nèi)移動才能省力，如圖3所示。

1.3 主體工具的設(shè)計

為了方便加工，同時價格不能太貴，根據(jù)現(xiàn)場工作人員的建議，采用內(nèi)六角扳手來改造。與扳手等其他工具相比，內(nèi)六角扳手可以用彎曲處勾住O形帶后完全能進(jìn)行前后左右的移動不掉落，非常合適。為了能有效地發(fā)揮力矩的作用，撬動O形帶拉伸并移動，需要在輥筒上尋找一個支撐點，通過現(xiàn)場測試，輥筒凹槽處作為支撐點最為合適，不易移動，同時現(xiàn)場測量支撐點到受力點的距離為25 mm，而支撐點到發(fā)力點的距離為200 mm，比例為1∶10，大于5倍，能充分發(fā)揮力矩的效果。根據(jù)其力臂之比為1∶7，加上支撐點在凹槽處，而發(fā)力方向向外掰，因此O形帶的受力和發(fā)力處于同側(cè)，那么O形帶受力點到凹槽的支撐點有10 mm時，工具長度就應(yīng)該為8×10=80 mm，按內(nèi)六角規(guī)格表查可知臂長為80 mm的內(nèi)六角扳手型號至少為5 mm。取5 mm的扳手，將圓形鍵插入凹槽，發(fā)覺無法卡住，再拿6 mm的內(nèi)六角扳手，用其原型鍵插入凹槽，正好卡住，因此選擇6 mm的內(nèi)六角扳手，如圖4所示。

1.4 外形的設(shè)計

考慮到握手位置的外形需要能放進(jìn)工具箱的架子里，并且握手位置要適合發(fā)力，不妨礙手發(fā)力。通常現(xiàn)場的工具有U形和T形兩種。但是U形手發(fā)力時只能用握式，只有手指能發(fā)力，掌心沒握住，而T形前后或者手夾著都容易發(fā)力，掛在工具架上也比較方便，所以采用T型比較合適。T形端的材料最好和主體材料一致，選用另一根內(nèi)六角扳手為T形端材料，焊接到內(nèi)六角扳手上。T形端作為發(fā)力點，那么作為支撐點的圓形構(gòu)件應(yīng)該和T形端處于同一平面，這樣才能產(chǎn)生有效力矩，從而形成杠桿效應(yīng)。因此，圓形構(gòu)件應(yīng)該焊接在T形端同一平面的L彎頭處，距離彎頭頂端24 cm。最終成型如圖5。

2 效果檢驗

分十次進(jìn)行試驗，采用新研發(fā)的工具安裝O形帶和不采用新工具，用其他工具配合安裝O形帶統(tǒng)計安裝時間見表1。

3 結(jié)論

經(jīng)過詳細(xì)計算和反復(fù)的實驗后，充分發(fā)揮現(xiàn)場人員的智慧，在有限的條件下，用最有效、最節(jié)省的方法研制了“O形皮帶更換專用工具”，實現(xiàn)了O形帶更換的拆卸和安裝。與原有方式相

比，采用新的工具后O形帶的平均安裝時間由10.49min下降到2min，安裝時間降低了400%，同時降低了工作人員的勞動強(qiáng)度，提高了工作效率，提升故障處理速度，使設(shè)備整體運(yùn)轉(zhuǎn)更加流暢。同時，填補(bǔ)了O形皮帶沒有專屬更換工具的空白，并申請專利獲得了授權(quán)。

參考文獻(xiàn)

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