皮帶輸送機(jī)新型清潔毛刷總成的設(shè)計(jì)

段志勇

摘 要：制絲設(shè)備中的皮帶運(yùn)輸機(jī)清潔毛刷輥總成拆裝過(guò)程費(fèi)時(shí)費(fèi)力，經(jīng)過(guò)全新設(shè)計(jì)的快拆型毛刷總成，采用分體支撐式的毛刷軸，利用矩形花鍵連接的特殊形式，并采用魚(yú)眼銷的結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)了毛刷與軸、軸與軸承的可靠聯(lián)接，實(shí)現(xiàn)了毛刷輥的快速拆裝功能。使用快拆型毛刷總成后，減少了維修人員，拆裝時(shí)間大幅縮短。

關(guān)鍵詞：分體支撐；矩形花鍵；拆裝快捷

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2019.13.032

0 引言

制絲線中的皮帶輸送機(jī)是傳輸物料的主要設(shè)備之一。皮帶輸送機(jī)清潔毛刷總成的作用是用來(lái)清掃皮帶上附著的物料和雜物。為了防止清潔毛刷臟污后磨損皮帶，需定期對(duì)其拆下進(jìn)行清理或更換。根據(jù)統(tǒng)計(jì)，清潔毛刷總成的組成零件數(shù)量為51件，拆裝時(shí)所需工具數(shù)量接近20件，需要3名專業(yè)維修人員花費(fèi)約2小時(shí)的時(shí)間才能完成一次拆裝，成為困擾維修人員的一個(gè)難題。

1 清潔毛刷總成工作原理

清潔毛刷總成主要由驅(qū)動(dòng)鏈條、毛刷軸、毛刷輥、支撐軸承等零部件組成。其工作原理如下：當(dāng)皮帶驅(qū)動(dòng)減速機(jī)運(yùn)行時(shí)，通過(guò)傳動(dòng)鏈條帶動(dòng)雙排鏈輪轉(zhuǎn)動(dòng)，雙排鏈輪將動(dòng)力一路傳遞給皮帶機(jī)主動(dòng)輥帶動(dòng)皮帶運(yùn)轉(zhuǎn)；另一路帶動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng)毛刷軸同步轉(zhuǎn)動(dòng)，毛刷軸上安裝的毛刷輥利用分布在外圓周上的刷毛連續(xù)清掃皮帶的底面，保證皮帶表面始終清潔。

2 清潔毛刷總成基本拆裝過(guò)程

一般情況下，會(huì)安排3名維修人員進(jìn)行拆裝操作，其原因如下：①由于拆卸防護(hù)罩、下料斗時(shí)需兩至三人同時(shí)操作；②用軸承拆卸工具拆卸鏈輪、軸承時(shí)需一人操作另一人輔助操作；③拆卸毛刷時(shí)需兩人從兩端同時(shí)操作；④拆卸左右兩端毛刷輥定位套及毛刷軸時(shí)經(jīng)常會(huì)遇到螺釘銹蝕難以取下的情況，需兩人配合鉆孔操作；⑤整個(gè)過(guò)程勞動(dòng)強(qiáng)度較大且時(shí)間要求較為緊張。

3 快拆型清潔毛刷總成的研制

3.1 設(shè)計(jì)思路

設(shè)計(jì)指導(dǎo)原則如下：①不對(duì)設(shè)備原主體結(jié)構(gòu)進(jìn)行大的改動(dòng)，盡量只對(duì)毛刷總成進(jìn)行改造，不破壞機(jī)體其它部位結(jié)構(gòu)。②可大幅度減少操作人員，縮短拆卸時(shí)間。

3.2 設(shè)計(jì)方案

采用內(nèi)、外矩形花鍵配合的結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)毛刷輥1與毛刷軸2、3的聯(lián)接。毛刷軸2、3設(shè)計(jì)為分體結(jié)構(gòu)，其中帶有外矩形花鍵的固定軸2與鏈輪相聯(lián)接，用以驅(qū)動(dòng)毛刷旋轉(zhuǎn)，其在總成拆裝過(guò)程中無(wú)需拆卸；另一端帶有外矩形花鍵的快拆浮動(dòng)軸3起輔助支撐作用，其內(nèi)部采用魚(yú)眼銷結(jié)構(gòu)，來(lái)保證軸的軸向定位，其可與毛刷輥快速分離。毛刷輥1兩端內(nèi)部鑲有內(nèi)矩形花鍵結(jié)構(gòu)的軸套4，與兩端的外花鍵軸相嚙合。當(dāng)需要拆卸毛刷輥1時(shí)，只需要抽下浮動(dòng)軸3，然后將毛刷輥在料斗內(nèi)沿軸向移動(dòng)，使其與固定軸2脫開(kāi)，即可取下毛刷輥，安裝時(shí)采用相反的步驟即可。

3.2.1 快拆型清潔毛刷總成結(jié)構(gòu)組成

3.3 矩形花鍵固定軸的設(shè)計(jì)

3.3.1 材料選擇

結(jié)合煙草物料中的化學(xué)成分會(huì)在一定程度上對(duì)毛刷軸產(chǎn)生腐蝕作用，同時(shí)考慮到清潔毛刷工作環(huán)境濕度較大，會(huì)對(duì)毛刷軸產(chǎn)生銹蝕，最終選用40Cr作為花鍵軸的材料。

3.3.2 固定花鍵軸設(shè)計(jì)

計(jì)算出的直徑為軸受扭段的最小直徑，若該剖面有鍵槽時(shí)，應(yīng)將軸徑適當(dāng)放大，當(dāng)有一個(gè)鍵槽時(shí)，增大4%-5%，該軸上有一個(gè)鍵槽，故其軸徑應(yīng)為：

d=d+d×5%=12.49+12.49×5%=13.11mm

即危險(xiǎn)截面處的最小軸徑為13.11mm，軸上任意截面處的軸徑應(yīng)大于該值。因?yàn)樵⑤S驅(qū)動(dòng)鏈輪的內(nèi)徑為φ16mm，為繼續(xù)使用原鏈輪，故固定花鍵軸受扭轉(zhuǎn)部位的最小直徑確定為D=φ16mm。

原來(lái)驅(qū)動(dòng)鏈輪端的軸承為FL204，其安裝于皮帶輸送機(jī)機(jī)頭的墻板上，軸承底座安裝孔中心距a=90mm。考慮到新總成為分體支撐結(jié)構(gòu)形式，此端為矩形花鍵固定軸，須使用非調(diào)心軸承。經(jīng)查閱相關(guān)技術(shù)資料，原來(lái)使用的6204軸承承載參數(shù)可滿足使用要求，但從使用壽命角度考慮，最終將軸承型號(hào)增大為62205-2RS。

根據(jù)矩形花鍵固定軸Dmin=φ16mm，D1=φ25mm， 同時(shí)考慮矩形外花鍵的安裝便捷性要求，經(jīng)查閱《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》確定出花鍵的規(guī)格為N×d×D×B= 6×23×28×6的中系列矩形花鍵。

3.3.3 浮動(dòng)花鍵軸設(shè)計(jì)

計(jì)算出危險(xiǎn)截面處的最小軸徑為11.60mm，軸上任意截面處的軸徑應(yīng)大于該值。原來(lái)此端安裝有FL204軸承，因此端為矩形花鍵浮動(dòng)軸，故應(yīng)繼續(xù)使用調(diào)心軸承，以與另一端的固定軸相匹配。經(jīng)查閱相關(guān)技術(shù)資料，原FL204軸承承載參數(shù)可滿足使用要求，故繼續(xù)使用。所以與軸承相配合的浮動(dòng)軸部位直徑為D=φ20mm，考慮到機(jī)械加工

的方便，查閱《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》，確定浮動(dòng)軸的矩形外花鍵部位規(guī)格

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（上接第35頁(yè)）

為N×d×D×B= 6×16×20×5的中系列矩形花鍵。

其用在毛刷輥無(wú)鏈輪一端，主要起輔助支撐作用，在其內(nèi)部設(shè)計(jì)有彈簧鋼球裝置，通過(guò)頂桿的軸向位移帶動(dòng)鋼球升起落下，從而為浮動(dòng)軸進(jìn)行軸向定位，所以其他具體尺寸以配合連接為準(zhǔn)。

3.3.4 固定花鍵軸套設(shè)計(jì)

固定花鍵軸套是為了將毛刷輥與固定花鍵軸連接在一起的，所以該軸套的尺寸設(shè)計(jì)應(yīng)以完美配合二者的連接為準(zhǔn)。根據(jù)《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》軸與軸套的連接、軸與孔的連接，確定出固定件套長(zhǎng)L=56mm，外徑d外=φ36mm，M8的孔位于距離軸套左端44mm處，內(nèi)部花鍵規(guī)格為N×d×D×B= 6×23×28×6的中系列矩形花鍵。

3.3.5 浮動(dòng)花鍵軸套設(shè)計(jì)

浮動(dòng)花鍵軸套是為了將毛刷輥與浮動(dòng)花鍵軸連接在一起的，所以該軸套的尺寸設(shè)計(jì)應(yīng)以完美配合二者的連接為準(zhǔn)。根據(jù)《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》軸與軸套的連接、軸與孔的連接，確定出固定件套長(zhǎng)L=56mm，外徑d外=φ36mm，M8的孔位于距離軸套左端44mm處，內(nèi)部花鍵規(guī)格為N×d×D×B= 6×16×20×5的中系列矩形花鍵。

3.3.6 毛刷輥的設(shè)計(jì)

因?yàn)榭紤]到毛刷總成為分體結(jié)構(gòu)，為使兩端的支撐軸承受的載荷盡可能小，所以毛刷輥設(shè)計(jì)為空心結(jié)構(gòu)，同時(shí)在保證強(qiáng)度的前提下盡量要選用輕量化的材料。又因?yàn)槊⑤亙啥诵梃偱浠ㄦI套，其安裝方法對(duì)毛刷輥強(qiáng)度也有相應(yīng)要求，所以經(jīng)過(guò)綜合比較，最終選擇1010高強(qiáng)度尼龍作為毛刷輥的材料。

最后將毛刷長(zhǎng)度設(shè)計(jì)為L(zhǎng)=785mm，這樣即保證了對(duì)皮帶的清掃效果，又能夠使毛刷在機(jī)頭罩內(nèi)自由移動(dòng)與外矩形花鍵軸配合。

4 結(jié)果

快拆型清潔毛刷總成先期在制絲線安裝了四套，經(jīng)過(guò)11個(gè)月的運(yùn)行，其運(yùn)行狀況穩(wěn)定，清潔效果良好，相關(guān)產(chǎn)品質(zhì)量與原來(lái)保持一致。其拆裝過(guò)程由原來(lái)的兩小時(shí)下降到5分鐘，拆裝人員由原來(lái)的3名專業(yè)維修工減少為1名操作工。因此，快拆型清潔毛刷總成的使用，大大提高了工作效率，減少了操作人員，創(chuàng)造了較為明顯的經(jīng)濟(jì)效益。

5 結(jié)論

快拆型清潔毛刷總成的成功研制應(yīng)用，簡(jiǎn)化了相關(guān)設(shè)備的結(jié)構(gòu)，提高了工作效率，減少了操作人員，其在制絲生產(chǎn)線的皮帶類、儲(chǔ)柜類設(shè)備中具有一定的借鑒意義。

參考文獻(xiàn)：

[1]機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)編委會(huì).機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2004.