雙向調頭皮運機結構改進研究

朱斌+張崟

摘要：文章針對卷煙制絲生產線雙向調頭皮運機，在生產運行過程中，皮帶經常頻繁無規律性的跑偏，不能保證生產的正常連續性。根據皮帶輸送機的運行特點，通過技術改進，在原皮運機的基礎上，把主、從動滾筒將原直筒結構改為腰鼓結構，解決皮帶無規律性的跑偏問題，確保設備生產的正常運行，提高了設備的有效作業率。

關鍵詞：皮運機跑偏；直桶滾筒；腰鼓滾筒；作業率

中圖分類號：U491 文獻標識碼：A 文章編號：1009-2374（2014）06-0037-02

1 概述

在煙草行業制絲生產線中，皮帶輸送機是銜接整個生產的樞紐，雙向皮帶輸送機在生產過程中尤為重要。喂料機前的皮運機在生產過程中，根據生產工藝路徑的需求，需要頻繁換向使用。在生產運行過程中，皮運機皮帶頻繁無規律性的跑偏，頻繁調整皮帶輸送機的跑偏，嚴重增加了維修人員的維修勞動強度，而即使設備調整其跑偏之后，已只能單向運行，反方向調向使用皮帶跑偏嚴重，無法調整，嚴重影響生產的連續性。而皮帶跑偏導致皮帶與兩側邊機架磨損嚴重，產生膠粉，落入煙絲中，嚴重影響煙絲產品質量。

2 皮帶跑偏的原因及受力分析

皮帶輸送機頻繁跑偏的主要原因是由于機架損壞變形、機架基準面中心線不在同一周面上，造成皮帶主、從動滾筒的“中心線”不能保證在“同一個矩形基準平面”上，導致皮帶在生產過程中頻繁性無規律的跑偏，致使皮帶損頻率高，嚴重影響生產的連續性。通常情況下，采取常規的整體校正皮運機機架、校準機架的基準平面，但由于條件限制，不能達到整體校正的目的。經過深入研究，對主、從動滾筒的受力分析，尋找出產生跑偏主要原因，通過技術攻關，改變主、從動滾筒的結構，即改變其主、從動滾筒的受力，消除皮帶跑偏的

問題。

2.1 皮運機皮帶正常運行的受力分析

雙向調頭皮運機的皮帶平穩運動，是由皮帶與主、從動滾筒接觸所產生的摩擦力的大小、方向來控制的。皮運機的皮帶在正常運行（動平衡）時，原設計結構作用在主、從動滾筒是“直桶型”，兩端主、從動滾筒的皮帶所受徑向摩擦力，摩擦力的大小均勻相等，方向均勻指向主、從動滾筒的軸心上，且“同一個矩形基準中心平面”上工作。皮帶與主、從動滾筒接觸的受力點，主要在主、從動滾筒與皮帶接觸的皮帶受力方式表現為“面──直線”。此時，皮帶正常運行，不會產生跑偏。如圖1所示：

圖1 “直桶型”滾筒基準受力分析

2.2 皮運機皮帶跑偏原因的受力分析

對于較短的皮運機，如果機架損壞變形了（變成“喇叭”形或“扭曲”形），則其機構原來的形位尺寸、形狀尺寸被改變。皮帶運動時，原受力動平衡狀態（“同一個矩形基準中心平面”）就會被破壞。此時皮運機主、從動滾筒與皮帶接觸時，會產生軸向摩擦分力，與徑向摩擦力形成的和力的方向不能與滾筒軸心垂直，進而皮帶不能平穩運行。產生皮帶跑偏問題。

對于皮運機由于運行較長，皮帶內應力的變化，把皮帶拉長或局部拉長，此時環形皮帶形成“喇叭口”，皮帶與滾筒接觸處的一端產生松邊。皮帶松邊與滾筒接觸所產生摩擦力的大小會變化，摩擦力的大小不能均勻相等，在軸向產生外摩擦推力（平行于滾筒軸向方向產生分力），此時形成的摩擦力合力的大小、方向也會改變，不與滾筒的軸心線垂直。會導致皮帶運動時，皮帶就會朝松邊跑偏。如圖2所示：

圖2 變形后“直桶型”滾筒受力分析圖

3 解決皮帶跑偏問題及受力分析

通過皮帶跑偏的受力分析，將主、從動滾筒“直桶型”改為對稱的“腰鼓型”后，這樣主、從動滾筒與皮帶接觸所產生的徑向摩擦力主要集中在鼓輪中間區域，主、從動滾筒與皮帶接觸所產生軸向摩擦推力，隨著滾筒直徑的對稱逐漸減小，向外的摩擦推力的大小也逐漸對稱減小，且兩側邊的軸向摩擦分力方向相反，因主、從輥筒的對稱性，主、從輥筒兩側邊區域的軸向向外摩擦推力相互抵消，而消除皮帶與主、從動滾筒接觸產生的軸向受力。此時，皮帶的受力表現為，只有皮帶的徑向摩擦力，這種受力方式有效消除由于機架變形，或皮運機由于運行較長，把皮帶拉長，致使皮帶雙向調頭在運行過程中無規律跑偏現象。皮帶受力方式表現為“點──直線”。如圖3所示：

圖3 “腰鼓型”滾筒受力分析圖

為此，經理論分析和實驗測試后，重新設計改造主、從動滾筒。把“直桶型”主、從動滾筒改造成對稱的“腰鼓型”。即皮帶兩側受力為“點──線”方式替換“面──直線”方式，能保證皮帶的調頭平穩運行。從而消除皮帶雙向調頭運行無規律跑偏現象。解決設備存在的問題。保障了設備正常運行。

3.1 “腰鼓型”主、從動滾筒斜角的設計計算：

（1）主、從動滾筒斜角計算。根據原“直桶型”主、從動滾這自身條件（壁厚δ=5mm），經過多次測試，確定吧滾筒兩側邊制作成相等斜面，保證對稱的“腰鼓型”。確保斜角在α=20′以上即可?？蓾M足設計要求。如圖4所示。

斜角計算：α=Arctogean（2.5÷410）

=0.35°=0°20′57″

∴滾筒兩側邊斜角=0°20′57″

圖4“腰鼓型”主、從動滾筒

（2）主、從動滾筒設計：根據實際計算、設計和測試，確定滾筒兩端與中心之間的斜角為0°20′57″，設計測繪主、從動滾筒零件圖。如圖5、圖6所示：

圖5 主動滾筒零件

圖6 從動滾筒零件

將重新設計、制作的主、從動滾筒分別安裝到原機架上，調整皮帶張緊機構試機運行，有效消除由于機架變形致使皮帶雙向調頭在運行過程中無規律跑偏現象。達到預期目的。

4 效果總結

通過技術改進后，徹底消除了皮帶雙向調頭在生產過程中無規律跑偏，解決了由于皮帶跑偏而產生的膠粉落入煙絲中，保證了煙絲產品質量，降低了皮帶的損壞率，同時提高了雙向調頭運行皮帶跑偏調整的靈敏度，增加了皮帶運行的穩定性，確保了設備生產運行的連續性，提高了設備運行的有效作業率，達到了設備技術改造的目的，該項目技術改造效果顯著，及其具有推廣應用價值。

參考文獻

[1] 機械設計手冊[M].北京：機械工業出版社，2004.

[2] 金屬材料[M].北京：機械工業出版社，2004.

摘要：文章針對卷煙制絲生產線雙向調頭皮運機，在生產運行過程中，皮帶經常頻繁無規律性的跑偏，不能保證生產的正常連續性。根據皮帶輸送機的運行特點，通過技術改進，在原皮運機的基礎上，把主、從動滾筒將原直筒結構改為腰鼓結構，解決皮帶無規律性的跑偏問題，確保設備生產的正常運行，提高了設備的有效作業率。

關鍵詞：皮運機跑偏；直桶滾筒；腰鼓滾筒；作業率

中圖分類號：U491 文獻標識碼：A 文章編號：1009-2374（2014）06-0037-02

1 概述

在煙草行業制絲生產線中，皮帶輸送機是銜接整個生產的樞紐，雙向皮帶輸送機在生產過程中尤為重要。喂料機前的皮運機在生產過程中，根據生產工藝路徑的需求，需要頻繁換向使用。在生產運行過程中，皮運機皮帶頻繁無規律性的跑偏，頻繁調整皮帶輸送機的跑偏，嚴重增加了維修人員的維修勞動強度，而即使設備調整其跑偏之后，已只能單向運行，反方向調向使用皮帶跑偏嚴重，無法調整，嚴重影響生產的連續性。而皮帶跑偏導致皮帶與兩側邊機架磨損嚴重，產生膠粉，落入煙絲中，嚴重影響煙絲產品質量。

2 皮帶跑偏的原因及受力分析

皮帶輸送機頻繁跑偏的主要原因是由于機架損壞變形、機架基準面中心線不在同一周面上，造成皮帶主、從動滾筒的“中心線”不能保證在“同一個矩形基準平面”上，導致皮帶在生產過程中頻繁性無規律的跑偏，致使皮帶損頻率高，嚴重影響生產的連續性。通常情況下，采取常規的整體校正皮運機機架、校準機架的基準平面，但由于條件限制，不能達到整體校正的目的。經過深入研究，對主、從動滾筒的受力分析，尋找出產生跑偏主要原因，通過技術攻關，改變主、從動滾筒的結構，即改變其主、從動滾筒的受力，消除皮帶跑偏的

問題。

2.1 皮運機皮帶正常運行的受力分析

雙向調頭皮運機的皮帶平穩運動，是由皮帶與主、從動滾筒接觸所產生的摩擦力的大小、方向來控制的。皮運機的皮帶在正常運行（動平衡）時，原設計結構作用在主、從動滾筒是“直桶型”，兩端主、從動滾筒的皮帶所受徑向摩擦力，摩擦力的大小均勻相等，方向均勻指向主、從動滾筒的軸心上，且“同一個矩形基準中心平面”上工作。皮帶與主、從動滾筒接觸的受力點，主要在主、從動滾筒與皮帶接觸的皮帶受力方式表現為“面──直線”。此時，皮帶正常運行，不會產生跑偏。如圖1所示：

圖1 “直桶型”滾筒基準受力分析

2.2 皮運機皮帶跑偏原因的受力分析

對于較短的皮運機，如果機架損壞變形了（變成“喇叭”形或“扭曲”形），則其機構原來的形位尺寸、形狀尺寸被改變。皮帶運動時，原受力動平衡狀態（“同一個矩形基準中心平面”）就會被破壞。此時皮運機主、從動滾筒與皮帶接觸時，會產生軸向摩擦分力，與徑向摩擦力形成的和力的方向不能與滾筒軸心垂直，進而皮帶不能平穩運行。產生皮帶跑偏問題。

對于皮運機由于運行較長，皮帶內應力的變化，把皮帶拉長或局部拉長，此時環形皮帶形成“喇叭口”，皮帶與滾筒接觸處的一端產生松邊。皮帶松邊與滾筒接觸所產生摩擦力的大小會變化，摩擦力的大小不能均勻相等，在軸向產生外摩擦推力（平行于滾筒軸向方向產生分力），此時形成的摩擦力合力的大小、方向也會改變，不與滾筒的軸心線垂直。會導致皮帶運動時，皮帶就會朝松邊跑偏。如圖2所示：

圖2 變形后“直桶型”滾筒受力分析圖

3 解決皮帶跑偏問題及受力分析

通過皮帶跑偏的受力分析，將主、從動滾筒“直桶型”改為對稱的“腰鼓型”后，這樣主、從動滾筒與皮帶接觸所產生的徑向摩擦力主要集中在鼓輪中間區域，主、從動滾筒與皮帶接觸所產生軸向摩擦推力，隨著滾筒直徑的對稱逐漸減小，向外的摩擦推力的大小也逐漸對稱減小，且兩側邊的軸向摩擦分力方向相反，因主、從輥筒的對稱性，主、從輥筒兩側邊區域的軸向向外摩擦推力相互抵消，而消除皮帶與主、從動滾筒接觸產生的軸向受力。此時，皮帶的受力表現為，只有皮帶的徑向摩擦力，這種受力方式有效消除由于機架變形，或皮運機由于運行較長，把皮帶拉長，致使皮帶雙向調頭在運行過程中無規律跑偏現象。皮帶受力方式表現為“點──直線”。如圖3所示：

圖3 “腰鼓型”滾筒受力分析圖

為此，經理論分析和實驗測試后，重新設計改造主、從動滾筒。把“直桶型”主、從動滾筒改造成對稱的“腰鼓型”。即皮帶兩側受力為“點──線”方式替換“面──直線”方式，能保證皮帶的調頭平穩運行。從而消除皮帶雙向調頭運行無規律跑偏現象。解決設備存在的問題。保障了設備正常運行。

3.1 “腰鼓型”主、從動滾筒斜角的設計計算：

（1）主、從動滾筒斜角計算。根據原“直桶型”主、從動滾這自身條件（壁厚δ=5mm），經過多次測試，確定吧滾筒兩側邊制作成相等斜面，保證對稱的“腰鼓型”。確保斜角在α=20′以上即可?？蓾M足設計要求。如圖4所示。

斜角計算：α=Arctogean（2.5÷410）

=0.35°=0°20′57″

∴滾筒兩側邊斜角=0°20′57″

圖4“腰鼓型”主、從動滾筒

（2）主、從動滾筒設計：根據實際計算、設計和測試，確定滾筒兩端與中心之間的斜角為0°20′57″，設計測繪主、從動滾筒零件圖。如圖5、圖6所示：

圖5 主動滾筒零件

圖6 從動滾筒零件

將重新設計、制作的主、從動滾筒分別安裝到原機架上，調整皮帶張緊機構試機運行，有效消除由于機架變形致使皮帶雙向調頭在運行過程中無規律跑偏現象。達到預期目的。

4 效果總結

通過技術改進后，徹底消除了皮帶雙向調頭在生產過程中無規律跑偏，解決了由于皮帶跑偏而產生的膠粉落入煙絲中，保證了煙絲產品質量，降低了皮帶的損壞率，同時提高了雙向調頭運行皮帶跑偏調整的靈敏度，增加了皮帶運行的穩定性，確保了設備生產運行的連續性，提高了設備運行的有效作業率，達到了設備技術改造的目的，該項目技術改造效果顯著，及其具有推廣應用價值。

參考文獻

[1] 機械設計手冊[M].北京：機械工業出版社，2004.

[2] 金屬材料[M].北京：機械工業出版社，2004.

摘要：文章針對卷煙制絲生產線雙向調頭皮運機，在生產運行過程中，皮帶經常頻繁無規律性的跑偏，不能保證生產的正常連續性。根據皮帶輸送機的運行特點，通過技術改進，在原皮運機的基礎上，把主、從動滾筒將原直筒結構改為腰鼓結構，解決皮帶無規律性的跑偏問題，確保設備生產的正常運行，提高了設備的有效作業率。

關鍵詞：皮運機跑偏；直桶滾筒；腰鼓滾筒；作業率

中圖分類號：U491 文獻標識碼：A 文章編號：1009-2374（2014）06-0037-02

1 概述

在煙草行業制絲生產線中，皮帶輸送機是銜接整個生產的樞紐，雙向皮帶輸送機在生產過程中尤為重要。喂料機前的皮運機在生產過程中，根據生產工藝路徑的需求，需要頻繁換向使用。在生產運行過程中，皮運機皮帶頻繁無規律性的跑偏，頻繁調整皮帶輸送機的跑偏，嚴重增加了維修人員的維修勞動強度，而即使設備調整其跑偏之后，已只能單向運行，反方向調向使用皮帶跑偏嚴重，無法調整，嚴重影響生產的連續性。而皮帶跑偏導致皮帶與兩側邊機架磨損嚴重，產生膠粉，落入煙絲中，嚴重影響煙絲產品質量。

2 皮帶跑偏的原因及受力分析

皮帶輸送機頻繁跑偏的主要原因是由于機架損壞變形、機架基準面中心線不在同一周面上，造成皮帶主、從動滾筒的“中心線”不能保證在“同一個矩形基準平面”上，導致皮帶在生產過程中頻繁性無規律的跑偏，致使皮帶損頻率高，嚴重影響生產的連續性。通常情況下，采取常規的整體校正皮運機機架、校準機架的基準平面，但由于條件限制，不能達到整體校正的目的。經過深入研究，對主、從動滾筒的受力分析，尋找出產生跑偏主要原因，通過技術攻關，改變主、從動滾筒的結構，即改變其主、從動滾筒的受力，消除皮帶跑偏的

問題。

2.1 皮運機皮帶正常運行的受力分析

雙向調頭皮運機的皮帶平穩運動，是由皮帶與主、從動滾筒接觸所產生的摩擦力的大小、方向來控制的。皮運機的皮帶在正常運行（動平衡）時，原設計結構作用在主、從動滾筒是“直桶型”，兩端主、從動滾筒的皮帶所受徑向摩擦力，摩擦力的大小均勻相等，方向均勻指向主、從動滾筒的軸心上，且“同一個矩形基準中心平面”上工作。皮帶與主、從動滾筒接觸的受力點，主要在主、從動滾筒與皮帶接觸的皮帶受力方式表現為“面──直線”。此時，皮帶正常運行，不會產生跑偏。如圖1所示：

圖1 “直桶型”滾筒基準受力分析

2.2 皮運機皮帶跑偏原因的受力分析

對于較短的皮運機，如果機架損壞變形了（變成“喇叭”形或“扭曲”形），則其機構原來的形位尺寸、形狀尺寸被改變。皮帶運動時，原受力動平衡狀態（“同一個矩形基準中心平面”）就會被破壞。此時皮運機主、從動滾筒與皮帶接觸時，會產生軸向摩擦分力，與徑向摩擦力形成的和力的方向不能與滾筒軸心垂直，進而皮帶不能平穩運行。產生皮帶跑偏問題。

對于皮運機由于運行較長，皮帶內應力的變化，把皮帶拉長或局部拉長，此時環形皮帶形成“喇叭口”，皮帶與滾筒接觸處的一端產生松邊。皮帶松邊與滾筒接觸所產生摩擦力的大小會變化，摩擦力的大小不能均勻相等，在軸向產生外摩擦推力（平行于滾筒軸向方向產生分力），此時形成的摩擦力合力的大小、方向也會改變，不與滾筒的軸心線垂直。會導致皮帶運動時，皮帶就會朝松邊跑偏。如圖2所示：

圖2 變形后“直桶型”滾筒受力分析圖

3 解決皮帶跑偏問題及受力分析

通過皮帶跑偏的受力分析，將主、從動滾筒“直桶型”改為對稱的“腰鼓型”后，這樣主、從動滾筒與皮帶接觸所產生的徑向摩擦力主要集中在鼓輪中間區域，主、從動滾筒與皮帶接觸所產生軸向摩擦推力，隨著滾筒直徑的對稱逐漸減小，向外的摩擦推力的大小也逐漸對稱減小，且兩側邊的軸向摩擦分力方向相反，因主、從輥筒的對稱性，主、從輥筒兩側邊區域的軸向向外摩擦推力相互抵消，而消除皮帶與主、從動滾筒接觸產生的軸向受力。此時，皮帶的受力表現為，只有皮帶的徑向摩擦力，這種受力方式有效消除由于機架變形，或皮運機由于運行較長，把皮帶拉長，致使皮帶雙向調頭在運行過程中無規律跑偏現象。皮帶受力方式表現為“點──直線”。如圖3所示：

圖3 “腰鼓型”滾筒受力分析圖

為此，經理論分析和實驗測試后，重新設計改造主、從動滾筒。把“直桶型”主、從動滾筒改造成對稱的“腰鼓型”。即皮帶兩側受力為“點──線”方式替換“面──直線”方式，能保證皮帶的調頭平穩運行。從而消除皮帶雙向調頭運行無規律跑偏現象。解決設備存在的問題。保障了設備正常運行。

3.1 “腰鼓型”主、從動滾筒斜角的設計計算：

（1）主、從動滾筒斜角計算。根據原“直桶型”主、從動滾這自身條件（壁厚δ=5mm），經過多次測試，確定吧滾筒兩側邊制作成相等斜面，保證對稱的“腰鼓型”。確保斜角在α=20′以上即可。可滿足設計要求。如圖4所示。

斜角計算：α=Arctogean（2.5÷410）

=0.35°=0°20′57″

∴滾筒兩側邊斜角=0°20′57″

圖4“腰鼓型”主、從動滾筒

（2）主、從動滾筒設計：根據實際計算、設計和測試，確定滾筒兩端與中心之間的斜角為0°20′57″，設計測繪主、從動滾筒零件圖。如圖5、圖6所示：

圖5 主動滾筒零件

圖6 從動滾筒零件

將重新設計、制作的主、從動滾筒分別安裝到原機架上，調整皮帶張緊機構試機運行，有效消除由于機架變形致使皮帶雙向調頭在運行過程中無規律跑偏現象。達到預期目的。

4 效果總結

通過技術改進后，徹底消除了皮帶雙向調頭在生產過程中無規律跑偏，解決了由于皮帶跑偏而產生的膠粉落入煙絲中，保證了煙絲產品質量，降低了皮帶的損壞率，同時提高了雙向調頭運行皮帶跑偏調整的靈敏度，增加了皮帶運行的穩定性，確保了設備生產運行的連續性，提高了設備運行的有效作業率，達到了設備技術改造的目的，該項目技術改造效果顯著，及其具有推廣應用價值。

參考文獻

[1] 機械設計手冊[M].北京：機械工業出版社，2004.

[2] 金屬材料[M].北京：機械工業出版社，2004.