淺析FHZ型條盒包裝機無級變速機構的改造

張世典

摘 要 FHZ型條盒包裝機的無級變速機構由主電機驅動，工作時通過調節裝置來改變錐形皮帶輪的工作直徑，從而使主動輪與從動輪的傳動比發生變化，以實現傳動系統的無級調速。由于該傳動機構采用皮帶傳動方式，結構復雜，且傳動功率大，因此零件的磨損比較嚴重，故障較多，傳動不平穩，直接影響設備的有效運行。通過對該機構的改造，增加了聯軸器和傳動軸，由聯軸器把主電機輸出軸和傳動軸連接在一起來驅動變速箱進行工作，由變頻器來實現主傳動系統的調速與剎車制動，節約了維修費用，提高了設備運行的穩定性。

關鍵詞 FHZ型條盒包裝機;無級變速機構;聯軸器;改造

1FHZ型條盒包裝機無級變速機構的工作原理分析

1.1 改造原因

B1包裝機組是德國斯慕門公司生產的包裝機組，已連續使用多年。經過長時間的滿負荷運行，部分機械傳動部位磨損嚴重，性能下降，特別是FHZ型條盒包裝機無級變速機構近幾年來故障出現頻繁，直接影響生產和設備的有效作業率，為此我們決定對該機構進行技術改造。

1.2 原結構介紹

原無級變速機構主要有漲縮式皮帶輪、皮帶、皮帶輪調節裝置、壓簧、軸套等部分組成。皮帶輪的工作面為錐形，有固定部分和活動部分構成。主動帶輪由主電機帶動，主動帶輪的活動部分可以通過調節裝置相對固定部分做軸向移動，當活動部分向前移動靠近固定部分時，主動輪的工作面直徑變大，這時由于皮帶的長度不變，從動輪的活動部分受皮帶的拉力而克服彈簧壓力遠離固定部分向后移動，從動輪的工作面直徑變小。反之，當主動輪的活動部分通過調節裝置遠離固定部分時，主動輪的工作面直徑會變小，從動輪的活動部分受彈簧壓力向固定部分靠近，從動輪的工作面直徑變大。隨著主動帶輪與從動帶輪傳動比的變化，條盒包裝機的速度會發生相應變化。

1.3 設備現狀

該機構采用皮帶傳動，傳動時帶與帶輪接觸面的摩擦力較大，造成帶與帶輪的工作面磨損，皮帶壽命較短，皮帶更換頻繁。該機構采用多級傳動，結構復雜，容易產生磨損的部位較多，故障率高、更換零配件頻繁、維修操作不方便。經過長期的滿負荷運行，近幾年整套機構都磨損比較嚴重，工作時噪音大、振動大、傳動不平穩，對條盒包裝機運轉速度的控制能力差，使FHZ型煙包輸送通道內煙包過多，引起計數器計數混亂，停車次數增多。對該機構進行徹底的項修，僅維修資金達20多萬元，資金的占用較高[1]。

2條盒包裝機無級變速機構改造過程

2.1 技術論證

通過對該傳動機構進行觀察、測繪、并查找資料進行分析和論證后認為：變頻器的變頻調速技術經過幾十年的發展，至今變頻技術已日臻成熟，可根據變頻器有無級變速功能和剎車制動功能的特點，通過加裝變頻器，應該完全有能力對條盒包裝機進行無級調速和剎車制動。

2.2 夾殼聯軸器的設計

夾殼聯軸器可用作對中性較好的兩短軸之間的連接，使它們一起回轉，并傳遞轉矩，且具有結構簡單、使用方便、載荷能力強、性能可靠、傳動平穩的特點。為了代替現有的傳動系統，決定根據夾殼聯軸器的特點及作用，設計加工一套夾殼聯軸器，再根據變速箱部位的裝配要求，設計加工傳動軸，把軸裝配在與變速箱相連接的箱體上，軸的一端裝配上驅動變速箱機構的斜齒輪，軸的另一端通過聯軸器與電機主軸相連，然后把主電機的法蘭面與箱體的法蘭面用螺絲固定，用以支承電機及改造后的傳動部分。這樣一來，主電機的動力經聯軸器傳遞到變速箱機構，從而可實現電機對主傳動系統的驅動。

2.3 連接軸的設計

拆下主電機、無級變速機構、變速箱及變速箱傳動軸、剎車制動單元及變速箱輸出齒行帶后，拆除原無級變速機構的皮帶輪、皮帶、帶輪調節裝置、壓簧、軸套。拆除變速箱傳動軸及剎車制動單元。根據變速箱內齒輪的裝配要求，與主電機主軸的連接要求，所傳遞功率的大小，箱體的長度尺寸及箱體內軸承的配合要求，通過測量和計算，繪制加工一件軸。

2.4 整體裝配測試

根據所設計的軸和電機主軸的連接要求，箱體的安裝尺寸要求，以及所傳遞功率，運轉速度的要求，繪制加工一套夾殼聯軸器。將與減速箱相連接的箱體的一側開一個長方形窗口，以方便鎖緊聯軸器螺釘。另加工一塊窗口防護罩，用與聯軸器裝配完畢后，封蓋窗口，防止灰塵進入箱體。在箱體上裝配加工好的軸，將軸的一端裝配上驅動變速機構的斜齒輪，然后把箱體與變速箱箱體連接固定，使軸上的斜齒輪與變速箱內的齒輪正確嚙合。

2.5 無級變速機構的安裝調試

將所加工軸的另一端和主電機主軸分別插入聯軸器后，使軸上的鍵及主電機主軸的鍵與聯軸器的鍵槽正確配合，把主電機的法蘭與箱體的法蘭緊貼后，從箱體所開的窗口處調整聯軸器的位置，調整合適后，對角均勻鎖緊聯軸器螺釘。將主電機的法蘭與箱體的法蘭用四個螺釘連接固定后，蓋好窗口防護罩，把裝配好的傳動機構安裝在原來的位置上。安裝變頻器及電器控制線路，點動機器調整電機正反轉，最后掛上同步齒形帶進行試車[2]。

3改造后的使用效果

3.1 投入明細

改造的投入，僅增加一臺變頻器，一套聯軸器和軸及相關自制零件，就取代了原來的無級變速機構及剎車制動單元，完成了對條盒包裝機無級變速機構的改造。改造前，該機構各部分零件已磨損嚴重，故障率高，每臺機器每月所造成的停機時間累計達6小時以上。每月需要更換2條1千多元的進口皮帶幾其他相關零件。如進行徹底維修費用多達20多萬元。

3.2 實際效果

改造后，該傳動機構結構簡單，零件數量少，承載能力強，運轉可靠，傳動精度高。經過2年來的觀察使用，改造后的部位運轉良好，從未出現返修現象。這樣，不僅節約了數額可觀的維修費用，解決了改造前故障率高，零部件磨損嚴重，維修困難等問題，還提高了設備的穩定性和設備的有效作業率。

參考文獻

[1] 汪家駒，周培請，程憲贏，等.卷煙包裝設備[M].北京：北京出版社，1994：266，806-807.

[2] 陳海奎.機械基礎[M].北京：中國勞動社會保障出版社，2007：7-8.