煙箱升降輸送機結構優化

王東

摘 要：詳細介紹了煙箱升降輸送機出現的結構問題，并對問題原因進行了結構分析，分析表面，原來的設計存在結構性缺陷，導致故障頻繁，本文通過結構優化，對原來的設計方案進行了改造，通過計算導向輥強度、導向輥導向角以及對限位套的結構進行分析，重新設計了導向輥的結構和材料，減少了導向輥的導向角度，對限位套的設計進行了結構優化，解決了O型帶脫落和升降輸送機故障問題，為企業節約了生產成本，同時，也為行業內解決類似問題提供了參考。

關鍵詞：升降輸送機;結構性缺陷;結構優化

中圖分類號：S219.08 文獻標識碼：A 文章編號：1671-2064（2020）06-0092-02

0引言

楚雄卷煙廠高架庫共有兩臺提升機，當輔助提升機工作時，需要一臺升降輸送機將件煙導流至分流道上，在使用過程中經常出現以下情況：升降輸送機上O型帶脫落，煙箱停止在升降輸送機上，無法向前輸送，影響設備的有效作業率;煙箱在輸送過程中，煙箱在升降輸送機處向防護欄偏移，碰撞防護欄，后面的煙箱由于前面煙箱的阻擋不能順利進入輔助分流道，而主提升機分流道與輔助提升機分流道有一段輸送皮帶是共用的，造成后面煙箱橫向前進，直接卡在右側防護欄的尖頂處，造成煙箱和煙條破損。

1原因分析和計算條件

針對升降輸送機上O型帶脫落造成煙箱和煙條破損的問題，進行了原因分析，共分析出三個原因，其過程如下：

1.1導向輥支板強度小

硬包線每件卷煙14.6-14.7kg，按每件煙箱14.7kg計算，F=mg=147N。利用有限元對支板進行應力分析[1]，支板厚度4mm，選擇SOLID186作為網格劃分單元，劃分為19056個單元，原支板采用Q235-A普通碳素鋼，材料屬性如下：彈性模量2×106MPa，泊松比0.3，每個支板上共有3個導向輪，每件煙需要4個支撐板支撐運輸，共計12個受力點，每個受力點作用力。

邊界條件：支撐板兩端用螺栓緊固，因此，可以約束所有自由度，即約束UX、UY、UZ，作用力作用在支撐板三個受力點上。

求解：由圖1分析結果看出，支撐板最大撓度為3.759mm，大于技術要求的2mm。該因素是導致O型帶脫落升降機故障的原因之一。

1.2導向輥導向角過大

升降輸送機發生故障時，對煙箱與輥道輸送機之間的距離進行現場測量，并隨機統計了其中10件卷煙與輥道輸送機邊緣之間間距，統計結果見表1。

統計結果顯示：平均距離5.8mm，小于技術要求的20mm，導向輥導向角過大。該因素是導致O型帶脫落升降機故障的原因之一。

1.3限位塊為兩分結構

2019年1-3月對故障進行了統計，48次O型帶脫落，其中有12次限位塊螺栓松動，導致限位塊在主軸上發生移動，使導向輥與限位塊之間的相對位置發生變化，限位塊在主軸上發生移動。相對位置移動距離見表2。

從統計結果中可以看出，其平均位移量為3.6mm，大于技術要求中的1mm。該因素是導致O型帶脫落升降機故障的原因之一。

2結構優化和改進

優化改進一：增加導向輥支板強度。

原導向輥支板厚度原為4mm，在運行過程中振動較大，導致導向輥振動也較大，O型帶從O型槽中跳出來，為了解決這個問題，將支板材料由Q235-A變為45鋼，支板厚度有原來的4mm增加到10mm，并且對支板結構進行改進，改進后工程圖如圖2所示。

按照圖紙加工并進行安裝，安裝完成后，對改進后的支板進行了有限元分析，45鋼材料屬性：彈性模量2.2×106 MPa，泊松比0.31，每個支板上共有3個導向輪，每件煙需要4個支撐板支撐運輸，共計12個受力點，每個受力點作用力，選擇SOLID186作為網格劃分單元，共劃分14974個單元。

邊界條件：支撐板兩端用螺栓緊固，因此，可以約束所有自由度，即約束UX、UY、UZ，作用力作用在支撐板三個受力點上。并對結果進行了檢查，分析效果表明：FX方向最大位移解0.3561mm，小于2mm，完全滿足要求。

優化改進二：減小導向角。

導向輥安裝在導向輪支座上，由于導向輥支座上導向角過大，導致煙箱通過后與護欄發生碰撞，使得導向輥會停止轉動，導向輥上的O型帶與導向輥之間的滾動摩擦變滑動摩擦，摩擦力增大使O型帶拉長，跳出O型槽，升降輸送機失去動力傳遞，煙箱堵在升降輸送機上，后面煙箱與前面煙箱碰撞，煙箱傾斜，撞在主、輔道提升機護欄端口處。

根據設計的工程圖，加工出導向輥支座，安裝完成后對5個工作日生產的件煙側邊與護欄之間的距離進行了測量，測量結果表明：件煙側邊與護欄之間的距離大于20mm，小于60mm，達到了技術要求。

優化改進三：將限位塊做成一體結構。

對原限位塊的結構分析：原限位塊是采用整體加工后切割的方式實現，緊固依靠螺栓，在生產過程中，由于振動很大，導致原限位塊緊固螺栓松動，限位塊相對于驅動軸發生位置移動，從而導致O型帶脫落。

為了解決限位塊螺栓松脫后限位塊相對于驅動軸移動的情況，將限位塊做成一體結構，即做成限位套，限位套與驅動軸之間用3個M6螺栓緊固。改進后的限位套工程圖如圖4所示。

3結語

本文對煙箱升降輸送機導向輥支板、導向輥支座、限位套結構優化以后，升降輸送機故障頻次大幅度減少，有效提升了設備運行效率。導向輥支座導向角減少和限位套一體機結構優化煙箱前進方向，避開與防護欄碰撞，破損煙箱和煙條數量也大幅度降低，降本增效非常明顯。

參考文獻

[1] 趙均海，汪夢甫.彈性力學及有限元[M].武漢：武漢理工大學出版社，2003.