鏈板式螺旋升降機設計制造及應用

陳建剛

（杭州娃哈哈集團有限公司，浙江 杭州 832003）

集團各飲料生產線中初次使用自制螺旋提升機，目的在于該設備的應用將更加有效地優化各生產車間的布局，從而節省車間的物流通道，進而大大提高空間的利用率；但設備僅僅解決了物料的提升，在物料的下降運動過程中，還沒能得到問題的解決，因此在自制螺旋提升機的基礎上，通過對原有設計的中存在的不足和制造工藝中存在的缺陷進行優化調整和改進，將螺旋式提升機升級成為鏈板式螺旋升降機。以此滿足集團各生產性分公司不同產品、不同量產的生產線，在飲料成品輸送過程中的應用，有效實現了在廠房空間不足的條件下，成品包裝箱從車間能順利輸送到倉庫的目標。

1 鏈板式螺旋升降機的工作原理

圖1 為鏈板式螺旋升降機結構示意圖。由圖1 可知，螺旋升降機是由設備基座、中心桶、螺旋輸送架、回程輸送架和傳送運動件5 個部件組成的。

1.1 設備基座

設備基座作為鏈板式螺旋升降機整臺設備的根基，承載著空載時的設備自身重量及設備運行時連同輸送產品重量，目前集團公司的生產線有HDPE 線、PET 熱灌裝線、罐頭線等設備已應用基座構造；設備基座其他部件，例如中心桶、螺旋輸送架、回程輸送架和傳送部件等都基于此部件之上。

1.2 中心桶

中心桶是升降機設備的脊柱和中央部分，由圖1 可知，設備中心桶直徑為φ980mm×8mm 的鋼質圓形桶；整個環形螺旋輸送架的支撐點都焊于中心桶上，將環形螺旋輸送架固定于中心筒上。鋼質圓形中心桶身結構強度高，同時符合承載物料輸送運動的螺旋式上升、下降的運動軌跡，鋼質圓形中心桶是承載物料運動的主要固定部件。

1.3 螺旋輸送架

螺旋輸送架是物料輸送的主要組成部分，螺旋輸送架在電機動力傳動的作用下，物料根據設計進行輸送運動，螺旋式提升或螺旋式下降運動，最終實現使用本設備的目的，螺旋輸送架表面有傾斜角度的傳送鏈板將物料進行推移，從而有效地達到螺旋輸送架進行輸送。

1.4 回程輸送架

回程輸送架是連接物料進入或輸出螺旋輸送架的橋梁，其可以使設備實現物料進入或輸出連續性推移的螺旋輸送運動。同時使設備運行時形成一個封閉且連續的運動軌跡，從而達到設備連續輸送運行的目的。

圖1 鏈板式螺旋升降機結構示意圖

1.5 傳送鏈部件

傳送鏈采用專業鏈板生產廠家的1873T-HF 扣鏈式爬坡轉彎輸送鏈板；配套鏈條是采用碳鋼鏈，最高速度90 m/min，最大輸送長度30 m，最大承重20 kg/m，完全符合食品飲料生產企業的物料輸送要求，該傳送鏈板具有防物料打滑、耐磨性好、使用長久不變形、耐用性強、綠色環保以及高效能等特點，并且被各物料傳送行業廣泛應用，在集團的各飲料產品生產線項目中被廣泛應用于各種螺旋轉彎頂板輸送機上。

基于上述5 個部件構成的設備主體，結合HDPE 線、PET 熱灌裝線、罐頭線等各類生產線產品特性以及生產線運行線速度大小、承載大小、物料運送方向、角度等質控要求。為設備配置與生產線產品特性相符的控制系統，使設備能與生產線其他設備良好的兼容，達到此設備在各產品生產線應用中的高效運行的目的[1]。

2 設計及制造工藝改進

在螺旋提升機原型機的基礎上，經過樣機的多次實踐運行使用和分析；通過對設備的模塊化、標準化、自動化等方面的優化和改進，使設備的結構設計簡潔、大方，可以直觀地反映結構設計的合理性，零件加工方便、快捷，生產制造效率大大提高。

2.1 設備結構改進優化

產品設計考慮模塊化設計、制造構思，在最初原有3 種機型的基礎上；拓展成配合HDPE 奶線/罐頭線及36000H/S超凈線/PET 熱灌線（高腳）使用的兩大系列，涵蓋了層高從2 層～6 層，進出口角度從90°、180°、270°、360°不同進出口角度與方向的72 種型號的設備機型。設計結構中設計的模塊化應用，使此設備的在集團各分公司生產線中的適用性能大大提高[2]。

2.2 零件制造加工工藝改進

2.2.1 支撐橫檔

以一臺5 層螺旋升降機為例，從圖1 中可知，支撐橫檔的數量約為72 件。在原機設計中，支撐橫檔使用非常規材料30 mm×3 mm 的圓管制成，通過樣整臺機制造過程的研究和分析，在技術人員不同意改變原始設計的情況下，改進整機焊接、制造工藝方法，使用我公司成品輸送帶中常規使用的30 mm×30 mm×3 mm 方管，不僅使所用材料通用性增強，同時有效地降低了焊接難度（更改前焊接相貫線為弧線，更改材料后為直線），充分有效地提高了制造加工效率，節省了整體加工制造的時間，從而為設備的批量化生產提供了強力的技術保障。

2.2.2 過渡托輪

2 種過渡托輪外形沒有明顯的結構改進，尺寸沒有明顯區別，只是做了一些局部的設計修改，但從螺旋提升機的結構示意圖（圖1）可以看出，此托輪只是在鏈板在連續運動中，在回程輸送帶中用作托架過渡。但就是這細小的改動，使得零件的加工工藝發生了變化：從原先的需要上高精加工中心，才能加工出來的零件，通過這些細微局部結構的改進，只要在普通車床上就能夠加工到位。同時還縮短了零件的加工時間，原來加工一件需要2 h～31 h，現如今在不同車床上只需要用時將近1 h，不僅降低了生產成本，同時提高了生產效率。由此可見，在產品生產中，生產成本的主要決定因素還是集中在產品設計環節。

2.2.3 設備基座

原機型設備基座，在基座的4 個支撐腳內側還有用于設備移動所用的定向輪及萬向輪。考慮到該設備在公司定位安裝使用后，不會輕易改變使用位置；同時設備的自重達1 500 kg，使設備在移動過程中輪子會產生變形，經過再次設計之后，進行優化改進，刪除了原設備基座中4 個輪子。另外，由于整個設備自身質量較大，出于對穩定性和可靠性的考慮，在基座中心位置增設了一個立腳，使基座的穩定性和承載剛性大大提高，改進后的基座顯得簡潔、大方、美觀實用。

3 應用場合

該鏈板式螺旋升降機從2016 年生產至今，在各集團各分公司生產線的成品輸送帶中廣泛使用。最初由于集團公司HDPE 奶線在進行生產線自動化改造時，需要在每條奶線中增加一臺裝箱機，而該集團各公司各分廠的奶線生產車間的空間又極其有限，因此設計、使用了該設備。

隨著每條產品生產線需要實現的功能不斷擴充，各種類型的設備不斷增加，給本來不充裕的生產廠房和車間空間帶來了極大的壓力，這也使該設備有了更大的使用價值和利用空間。目前為止除了HDPE 奶線，應用范圍已經擴大到罐頭線、PET 熱灌線、吹連灌一體機線等。凡是產品生產廠房空間有限，速度在30 m/s 范圍的生產線都可以使用該設備。螺旋升降機的主要特點是其能水平、傾斜或垂直輸送，設備具有結構簡單、橫截面積小、密封性好、操作方便、維修容易、便于封閉運輸等特點，大大提高了生產效能，也提高了設備的運用范圍和空間[3]。

4 結語

截至目前，鏈板式螺旋升降機已在各分公司不同的生產線中累計使用120 臺以上。在該設備投入到廠房生產線后，不僅是使用價值在該公司各生產線中得到了極大的發揮，同時生產產品的經濟效益方面也是一項不可小覷的數據。在市場調研中，參考同類產品的市場售價大約為15 000元/臺計算，在設備投入生產廠房期間，已為公司創造了的1 800 萬產值。由此可見，鏈板式螺旋升降機在該公司各生產線中的大量應用，不僅優化了成品輸送帶的布局設計，節省了生產車間的使用空間，并且大大提高了車間廠房的利用率，同時也給公司創造了較大的經濟價值。