论文部分内容阅读
贵州中烟工业有限责任公司贵阳卷烟厂，贵州贵阳 550009
摘 要 带式输送机被动辊轮轴的轴颈磨损故障是卷烟厂制丝线常见的故障类型。本文对被动辊的轴颈结构进行了优化，采用可拆卸式螺旋轴套结构替代可能磨损的轴颈与轴承配合。若轴套发生磨损，可在不拆卸辊轮轴的情况下原位置更换轴套即可修复原轴颈磨损的故障，而无需从机架上拆装被动辊轮轴，无需对辊轮轴进行堆焊、精车等修复性加工，使原有的备品备件简化为只储备轴套。
关键词 带式输送机；被动辊轮轴；轴颈结构；设计优化；改进
中图分类号 TH22 文献标识码 A 文章编号 2095-6363（2017）13-0084-02
在烟草行业的制丝生产线中，带式输送机是不可或缺的辅联设备，它实现了烟叶、烟梗、烟丝在制丝生产线中前后工序的输送功能，在制丝生产线中分布广泛、数量众多。贵阳卷烟厂的制丝车间有A、B、C、F、CO2膨胀共计5条生产线，带式输送机共计349条之多，单向带式输送机占比92%，其中高空输送带多达169条，维护难度较大。带式输送机的一种常见的故障形式是被动辊轮轴与轴承配合的轴颈位置磨损。针对该种故障，对被动辊轮轴的轴颈结构进行优化设计，简化带式输送机的备品备件储备，便于维修作业，降低维修工劳动强度，降低维修成本，缩短故障维修时间，增强对故障处理的响应能力。
1 带式输送机被动辊轮轴存在的问题
目前，对被动轴轴颈故障进行修复的处理措施是拆卸轴承，将被动辊轮拆下，对轴颈进行堆焊、精车加工，使其恢复原有尺寸精度。厂里设备现状是存在较大比例的高空输送带，被动辊轮轴重量繁重。常常需要3～4个修理工配合作业，将约30公斤被动辊从3m～4m高空抬上抬下，耗时2h才能完成拆卸和装配工作，修复加工时间大概需要1h完成，生产连续性受到较大影响。此外，为省去加工时间，库存中不得不储备各种规格的辊轮轴，致使库存量增大。因此，需要一种便于维修、维修耗时短的轴颈结构给予生产连续性以有力的保障。
2 带式输送机原理及原被动辊结构
如图1所示，DPH型带式输送机是烟草行业中具有代表性的输送设备。其由减速机、主动辊、输送带、改向辊、张紧机构、被动辊、毛刷辊等主要部件构成。其工作原理如下：被动辊通过张紧机构的张紧作用与主动辊形成对环形皮带的拉力，依靠皮带的持续拉力与主、被动辊轮形成足够的摩擦力，由减速电机带动主动辊驱动环形皮带运行，而将物料送达到下个工序。
图2所示为原被动辊轮轴结构。改进前，被动辊轮轴通过辐板的焊接形成无缝钢管与轴头的联接。轴头与轴承配合的轴颈部分精车加工至表面粗糙度1.6，轴颈尺寸精度为?35h6与轴承形成过渡配合，依靠带座外球面球轴承UCT207的止退螺钉加强与轴颈的紧固。
3 解决方案
由于轴承的失效，轴颈磨损往往发生率较高，那么在保证可靠强度的前提下，将轴颈设计成可分离式结构，方便、快速地拆卸磨损的轴颈，更换新的轴颈即可解决该问题。
3.1 带式输送机新型轴颈结构的设计思路
如图3所示，为改造后的轴颈结构示意图，其由螺纹轴1、抱箍紧固螺钉2、抱箍3及螺纹套轴颈4构成。在该种分离式结构中，螺纹轴套4与螺纹轴1采用M22×2.5螺纹联接紧固；抱箍3通过M10内六角螺栓紧固，形成对轴套4和螺纹轴1台阶分界面处的过盈配合，因原设计该处截面强度尺寸为?45，由此抱箍3补偿该台阶分界处的强度，确保了整个结构的强度可靠性。相比于原结构，其具有如下优点。
1）拆卸方便，降低劳动强度。尤其对于高空皮带的轴颈磨损故障，该种结构可使得在不从设备上拆卸笨重的辊筒的情况下原位置进行轴颈的更换，降低了机修工的作业难度和作业风险；通过轴承座滑槽上的机架空间，内六角扳手即可拆卸抱箍3上的紧固螺栓，解除抱箍3的过盈配合，用S=30呆板手拧下螺纹轴套4即可完成更换作业。
2）备品备件的大量简化。原有被动辊轮轴的尺寸主要分为800mm、1 000mm、1 200mm、1 400mm四种规格，要省去修复轴颈磨损所需的堆焊、精车加工时间，需储备以上4种规格的辊轮轴，如此占用了较大的库存空间和库存成本。虽然该四种规格的辊轮轴的辊轮体的尺寸不一样，然而其轴头尺寸却是统一的，通过储备同种规格的螺纹轴套即可大大简化备品备件的储备。
3）大幅节省维修时间，提高故障维修的灵活性。原维修故障的耗时主要来自于维修步骤较多，尤其在维修空间较为局促的场合，耗时会更长些。为此，原有的故障维修模式是等待生产的安排，预留半天维修时间来进行处置。改造后的结构由于更换耗时缩短为25min左右，所以，维修模式优化为交接班间隔即可进行螺纹轴套的更换，对生产的保证更加有效，提高了应对故障突发的能力。
3.2 带式输送机分离式轴颈结构的制作
1）如图4所示为螺旋轴套的零件图。其中，螺旋轴套采用45号钢，经调质工艺处理至HB225-255。与螺纹轴为同样材質和同样热处理工艺。
2）螺旋轴套内螺纹的旋向为一左一右。被动辊轮轴的运动在设备运行中为旋转运动，因此螺旋结构的防松问题是分离式轴颈结构可靠性的另一个关键点。以面对两侧轴头的参照角度来看，被动辊轮轴两侧轴头的运动方向为一顺一逆时针；而两侧螺纹轴套与螺纹轴在设备运行期间的相对运动趋势为一顺一逆时针；当被动辊轮轴旋转时，对于顺时针转向的一侧轴头，螺纹轴套与螺纹轴的相对运动趋势为逆时针，该侧螺纹轴套的内螺纹加工成左旋螺纹，同理，逆时针转向一侧的内螺纹加工成右旋螺纹。因此，在辊轮轴安装时，须分清该侧轴头的旋转方向，不可混装。
3）内螺纹为M22×2.5普通粗牙螺纹，轴套所允许的径向磨损量为7.5mm。在设备运行中，轴套所允许的磨损极限为7.5mm，在此之前必须更换轴套，否则会损坏螺纹轴的螺纹。
4）轴套设有30mm榫槽以便30mm呆板手拆装轴套。
5）装配时，螺纹套与螺纹轴须涂抹防锈油脂，以防螺紋轴套与螺纹轴卡死。
4 结论
该被动辊轮轴的轴颈结构力求做到简化带式输送机的备品备件储备，便于维修作业，降低维修工劳动强度，降低维修成本，缩短故障维修时间，增强对故障处理的应对响应能力。
参考文献
[1]中国烟草总公司.卷烟制丝设备[M].郑州：河南科学技术出版社，2014.
[2]江苏智思带式输送机产品手册.
[3]贵阳卷烟厂制丝设备手册.
[4]成大先.机械设计手册单行本轴及其联接[M].北京：化学工业出版社，2004.
摘 要 带式输送机被动辊轮轴的轴颈磨损故障是卷烟厂制丝线常见的故障类型。本文对被动辊的轴颈结构进行了优化，采用可拆卸式螺旋轴套结构替代可能磨损的轴颈与轴承配合。若轴套发生磨损，可在不拆卸辊轮轴的情况下原位置更换轴套即可修复原轴颈磨损的故障，而无需从机架上拆装被动辊轮轴，无需对辊轮轴进行堆焊、精车等修复性加工，使原有的备品备件简化为只储备轴套。
关键词 带式输送机；被动辊轮轴；轴颈结构；设计优化；改进
中图分类号 TH22 文献标识码 A 文章编号 2095-6363（2017）13-0084-02
在烟草行业的制丝生产线中，带式输送机是不可或缺的辅联设备，它实现了烟叶、烟梗、烟丝在制丝生产线中前后工序的输送功能，在制丝生产线中分布广泛、数量众多。贵阳卷烟厂的制丝车间有A、B、C、F、CO2膨胀共计5条生产线，带式输送机共计349条之多，单向带式输送机占比92%，其中高空输送带多达169条，维护难度较大。带式输送机的一种常见的故障形式是被动辊轮轴与轴承配合的轴颈位置磨损。针对该种故障，对被动辊轮轴的轴颈结构进行优化设计，简化带式输送机的备品备件储备，便于维修作业，降低维修工劳动强度，降低维修成本，缩短故障维修时间，增强对故障处理的响应能力。
1 带式输送机被动辊轮轴存在的问题
目前，对被动轴轴颈故障进行修复的处理措施是拆卸轴承，将被动辊轮拆下，对轴颈进行堆焊、精车加工，使其恢复原有尺寸精度。厂里设备现状是存在较大比例的高空输送带，被动辊轮轴重量繁重。常常需要3～4个修理工配合作业，将约30公斤被动辊从3m～4m高空抬上抬下，耗时2h才能完成拆卸和装配工作，修复加工时间大概需要1h完成，生产连续性受到较大影响。此外，为省去加工时间，库存中不得不储备各种规格的辊轮轴，致使库存量增大。因此，需要一种便于维修、维修耗时短的轴颈结构给予生产连续性以有力的保障。
2 带式输送机原理及原被动辊结构
如图1所示，DPH型带式输送机是烟草行业中具有代表性的输送设备。其由减速机、主动辊、输送带、改向辊、张紧机构、被动辊、毛刷辊等主要部件构成。其工作原理如下：被动辊通过张紧机构的张紧作用与主动辊形成对环形皮带的拉力，依靠皮带的持续拉力与主、被动辊轮形成足够的摩擦力，由减速电机带动主动辊驱动环形皮带运行，而将物料送达到下个工序。
图2所示为原被动辊轮轴结构。改进前，被动辊轮轴通过辐板的焊接形成无缝钢管与轴头的联接。轴头与轴承配合的轴颈部分精车加工至表面粗糙度1.6，轴颈尺寸精度为?35h6与轴承形成过渡配合，依靠带座外球面球轴承UCT207的止退螺钉加强与轴颈的紧固。
3 解决方案
由于轴承的失效，轴颈磨损往往发生率较高，那么在保证可靠强度的前提下，将轴颈设计成可分离式结构，方便、快速地拆卸磨损的轴颈，更换新的轴颈即可解决该问题。
3.1 带式输送机新型轴颈结构的设计思路
如图3所示，为改造后的轴颈结构示意图，其由螺纹轴1、抱箍紧固螺钉2、抱箍3及螺纹套轴颈4构成。在该种分离式结构中，螺纹轴套4与螺纹轴1采用M22×2.5螺纹联接紧固；抱箍3通过M10内六角螺栓紧固，形成对轴套4和螺纹轴1台阶分界面处的过盈配合，因原设计该处截面强度尺寸为?45，由此抱箍3补偿该台阶分界处的强度，确保了整个结构的强度可靠性。相比于原结构，其具有如下优点。
1）拆卸方便，降低劳动强度。尤其对于高空皮带的轴颈磨损故障，该种结构可使得在不从设备上拆卸笨重的辊筒的情况下原位置进行轴颈的更换，降低了机修工的作业难度和作业风险；通过轴承座滑槽上的机架空间，内六角扳手即可拆卸抱箍3上的紧固螺栓，解除抱箍3的过盈配合，用S=30呆板手拧下螺纹轴套4即可完成更换作业。
2）备品备件的大量简化。原有被动辊轮轴的尺寸主要分为800mm、1 000mm、1 200mm、1 400mm四种规格，要省去修复轴颈磨损所需的堆焊、精车加工时间，需储备以上4种规格的辊轮轴，如此占用了较大的库存空间和库存成本。虽然该四种规格的辊轮轴的辊轮体的尺寸不一样，然而其轴头尺寸却是统一的，通过储备同种规格的螺纹轴套即可大大简化备品备件的储备。
3）大幅节省维修时间，提高故障维修的灵活性。原维修故障的耗时主要来自于维修步骤较多，尤其在维修空间较为局促的场合，耗时会更长些。为此，原有的故障维修模式是等待生产的安排，预留半天维修时间来进行处置。改造后的结构由于更换耗时缩短为25min左右，所以，维修模式优化为交接班间隔即可进行螺纹轴套的更换，对生产的保证更加有效，提高了应对故障突发的能力。
3.2 带式输送机分离式轴颈结构的制作
1）如图4所示为螺旋轴套的零件图。其中，螺旋轴套采用45号钢，经调质工艺处理至HB225-255。与螺纹轴为同样材質和同样热处理工艺。
2）螺旋轴套内螺纹的旋向为一左一右。被动辊轮轴的运动在设备运行中为旋转运动，因此螺旋结构的防松问题是分离式轴颈结构可靠性的另一个关键点。以面对两侧轴头的参照角度来看，被动辊轮轴两侧轴头的运动方向为一顺一逆时针；而两侧螺纹轴套与螺纹轴在设备运行期间的相对运动趋势为一顺一逆时针；当被动辊轮轴旋转时，对于顺时针转向的一侧轴头，螺纹轴套与螺纹轴的相对运动趋势为逆时针，该侧螺纹轴套的内螺纹加工成左旋螺纹，同理，逆时针转向一侧的内螺纹加工成右旋螺纹。因此，在辊轮轴安装时，须分清该侧轴头的旋转方向，不可混装。
3）内螺纹为M22×2.5普通粗牙螺纹，轴套所允许的径向磨损量为7.5mm。在设备运行中，轴套所允许的磨损极限为7.5mm，在此之前必须更换轴套，否则会损坏螺纹轴的螺纹。
4）轴套设有30mm榫槽以便30mm呆板手拆装轴套。
5）装配时，螺纹套与螺纹轴须涂抹防锈油脂，以防螺紋轴套与螺纹轴卡死。
4 结论
该被动辊轮轴的轴颈结构力求做到简化带式输送机的备品备件储备，便于维修作业，降低维修工劳动强度，降低维修成本，缩短故障维修时间，增强对故障处理的应对响应能力。
参考文献
[1]中国烟草总公司.卷烟制丝设备[M].郑州：河南科学技术出版社，2014.
[2]江苏智思带式输送机产品手册.
[3]贵阳卷烟厂制丝设备手册.
[4]成大先.机械设计手册单行本轴及其联接[M].北京：化学工业出版社，2004.