條煙輸送線單道獨立驅動系統設計與改造

張偉峰

（河南中煙工業有限責任公司黃金葉生產制造中心，河南鄭州 450000）

0 引言

條煙輸送系統廣泛應用于卷煙廠卷包車間，通過高架接力輸送成品條煙，實現封箱機集中裝箱，減輕了員工的勞動強度，使工作現場整潔美觀。制造中心的條煙輸送系統分為A，B和C等3個區域，每個區域使用9個機械離合動力頭，且排包區輸送通道有2個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，頻繁誤觸發堵煙傳感器，一條輸送通道堵塞，一個驅動軸上的其他7條輸送通道立即停轉，對應8臺包裝機也立即停機，嚴重影響包裝機的有效作業率。需要改進為輸送線間獨立運行，并解決輸送鏈帶打滑的問題。

1 輸送線驅動原理及結構

輸送線的鏈帶驅動分為機械離合動力頭、電磁離合動力頭和氣動離合動力頭等傳動方式，下面介紹各傳動方式的特點及優劣。

1.1 機械離合動力頭

機械離合動力頭是最常用傳動方式，用一臺異步電機通過鏈條傳動帶動一根傳動軸上安裝的多個機械離合器，一般最多拖動8道輸送線在特定的滑道上滑行。當某一道輸送線不生產或檢修時，需要先停止條煙輸送系統運行，通過手動分開該道輸送線的機械離合，然后再啟動條煙高架輸送系統運行，達到停轉該道輸送線的目的。條煙輸送系統的動力頭處一般都安裝有多個條煙堵塞傳感器，當檢測到某一條輸送線堵煙信號時，及時停止條煙輸送動力頭運行，防止條煙堵塞擠壓變形損壞。因多條輸送線共用一個動力頭，因此當一道輸送線出現堵塞時，所有的輸送線都停止運行，且對應的上游條煙包裝機也必須停機，影響整條生產線的運行效率。該裝置結構簡單，成本低廉，適用于裝封箱機在包裝機100 m范圍內，傳輸距離較短，輸送線單層安裝，生產環境灰塵小的車間。

1.2 電磁離合動力頭

針對機械離合的缺陷，技術人員設計了電磁離合動力頭，采用2臺電機通過鏈條傳動帶動2根傳動軸上安裝多個主、從牙嵌式電磁離合器，拖動多道輸送鏈帶在特定滑道上滑行。其原理是2根傳動軸安裝軸編碼器，通過轉速匹配后，控制2根傳動軸上主、從電磁離合器的吸合和斷開，可以實現某道輸送線出現故障時的即時停機或臨時停機，而不影響其他輸送線的運行，生產效率較高。但電磁離合器受動力頭體積限制不能設計過大，里面的傳動軸承易損壞，因主從電磁離合器均安裝在同一根傳動軸上，一個電磁離合器損壞時，拆卸安裝耗時大于3 h，電磁離合動力頭可以實現輸送線間相對獨立驅動，但其結構復雜，使用壽命短，無法即時檢修且維修耗時長、費用高昂。

1.3 氣動離合動力頭

氣動離合動力頭與電磁離合動力頭結構相似，使用壓縮空氣做為離合分合的動力源，如果氣源稍有波動，離合無法分離和嚙合出現打滑現象，同樣存在結構復雜，使用壽命短，無法即時檢修且維修耗時長等問題。

2 設計輸送線單道獨立驅動系統

2.1 設計思路

拋棄機械離合動力頭和電磁離合動力頭、氣動離合動力頭的設計方案，采用單道獨立驅動電機，實現在任意時間段自動、手動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；拋棄傳動鏈條，驅動電機和傳動軸通過法蘭連接；設計新型主動鏈輪和尾輪，便于快速安裝；鏈帶回程使用包角弧形板裝置，避免鏈帶打滑現象發生；設計獨立的清潔潤滑裝置；機架模塊化設計便于機械動力頭向單道獨立驅動系統的改造。

2.2 工作原理

單道獨立驅動系統主要由變頻器、電機、傳動軸、主動鏈輪、弧形板、尾輪、過渡輪、機架和電控裝置組成。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，當接收到啟動命令且無堵塞信號后，變頻器驅動電機在設定的上升時間內由靜止到達設定頻率，平穩啟動減少對高分子鏈帶的沖擊，電機帶動傳動軸上的主動鏈輪運轉實現鏈帶在滑道上滑行，當鏈帶離開主動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鏈輪嚙合緊密，另一方面使鏈帶順暢進入回程滑道，當鏈帶運行至尾輪時改變運行方向做環形運轉。兩段輸送線間通過過渡輪進行銜接接力傳送。停止時變頻器驅動電機在設定的下降時間內將鏈帶平穩停下來。

2.3 機械結構

如圖1所示，安裝機架采用模塊化設計，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鏈輪設置在兩塊支架板上，通過吊裝孔整體吊裝在輸送線的頭部。安裝機架兩側安裝有軸承座，驅動電機和傳動軸通過法蘭直接連接，傳動軸的另一端上安裝主動鏈輪。主動鏈輪采用雙邊壓緊分體兩半式結構如圖2所示，需有較高的加工精度，通過固定螺栓將兩個半輪壓緊成一個整體主動鏈輪。驅動電機轉動通過傳動軸將力矩輸出到主動鏈輪，主動鏈輪拖動鏈帶在滑道上滑行。在主動鏈輪外側安裝鏈帶包角弧形板，對鏈帶有包裹和托舉作用，使輸送鏈帶和主動鏈輪嚙合緊密，并使鏈帶順利轉向，鏈帶包角弧形板和鏈帶高點間隙為10 mm。過渡輪設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下，通過過渡輪支撐和轉動順利輸送至后段輸送線上。尾輪設置在該段輸送線的末端，是被動輪起到轉向作用，為了模塊化安裝，將過渡輪、后一段的尾輪均安裝在機架上。

圖1 單道輸送線獨立驅動結構

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

圖2 主動鏈輪和尾輪結構

圖3 7道輸送線獨立驅動示意

3 傳統動力頭的改造方法

將機械離合動力頭或電磁離合動力頭整體拆下，依據組裝好的模塊化單道獨立驅動動力頭的長度，切割需改造的輸送線，將單道獨立驅動動力頭嵌入前后段輸送線之間，安裝尼龍導條，安裝鏈帶清潔潤滑裝置，安裝堵煙傳感器，修改PLC控制程序，重新連接鏈帶試運行，觀察電機運行電流是否平穩（使用0.75 kW電機，傳送距離約為45 m，運行平穩時電機電流應小于 1.6 A）。

4 使用效果

制造中心將條煙輸送線A區機械離合動力頭改造為新型單道獨立驅動動力頭后，實現了輸送線間的獨立控制，鏈帶運行平穩無抽動和爬行，輸送線可以隨時啟停，互不影響，包裝機非故障停機率下降95%；實現即時檢修，維保時長控制在30 min內，除了定期月保基本免維護；輸送線故障率大幅度下降90%，提高條輸送系統的運行效率至99.8%，改造效果明顯。