煙箱升降輸送機(jī)結(jié)構(gòu)優(yōu)化

王東

摘 要：詳細(xì)介紹了煙箱升降輸送機(jī)出現(xiàn)的結(jié)構(gòu)問(wèn)題，并對(duì)問(wèn)題原因進(jìn)行了結(jié)構(gòu)分析，分析表面，原來(lái)的設(shè)計(jì)存在結(jié)構(gòu)性缺陷，導(dǎo)致故障頻繁，本文通過(guò)結(jié)構(gòu)優(yōu)化，對(duì)原來(lái)的設(shè)計(jì)方案進(jìn)行了改造，通過(guò)計(jì)算導(dǎo)向輥強(qiáng)度、導(dǎo)向輥導(dǎo)向角以及對(duì)限位套的結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析，重新設(shè)計(jì)了導(dǎo)向輥的結(jié)構(gòu)和材料，減少了導(dǎo)向輥的導(dǎo)向角度，對(duì)限位套的設(shè)計(jì)進(jìn)行了結(jié)構(gòu)優(yōu)化，解決了O型帶脫落和升降輸送機(jī)故障問(wèn)題，為企業(yè)節(jié)約了生產(chǎn)成本，同時(shí)，也為行業(yè)內(nèi)解決類(lèi)似問(wèn)題提供了參考。

關(guān)鍵詞：升降輸送機(jī);結(jié)構(gòu)性缺陷;結(jié)構(gòu)優(yōu)化

中圖分類(lèi)號(hào)：S219.08 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1671-2064（2020）06-0092-02

0引言

楚雄卷煙廠高架庫(kù)共有兩臺(tái)提升機(jī)，當(dāng)輔助提升機(jī)工作時(shí)，需要一臺(tái)升降輸送機(jī)將件煙導(dǎo)流至分流道上，在使用過(guò)程中經(jīng)常出現(xiàn)以下情況：升降輸送機(jī)上O型帶脫落，煙箱停止在升降輸送機(jī)上，無(wú)法向前輸送，影響設(shè)備的有效作業(yè)率;煙箱在輸送過(guò)程中，煙箱在升降輸送機(jī)處向防護(hù)欄偏移，碰撞防護(hù)欄，后面的煙箱由于前面煙箱的阻擋不能順利進(jìn)入輔助分流道，而主提升機(jī)分流道與輔助提升機(jī)分流道有一段輸送皮帶是共用的，造成后面煙箱橫向前進(jìn)，直接卡在右側(cè)防護(hù)欄的尖頂處，造成煙箱和煙條破損。

1原因分析和計(jì)算條件

針對(duì)升降輸送機(jī)上O型帶脫落造成煙箱和煙條破損的問(wèn)題，進(jìn)行了原因分析，共分析出三個(gè)原因，其過(guò)程如下：

1.1導(dǎo)向輥支板強(qiáng)度小

硬包線每件卷煙14.6-14.7kg，按每件煙箱14.7kg計(jì)算，F(xiàn)=mg=147N。利用有限元對(duì)支板進(jìn)行應(yīng)力分析[1]，支板厚度4mm，選擇SOLID186作為網(wǎng)格劃分單元，劃分為19056個(gè)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(gè)支板上共有3個(gè)導(dǎo)向輪，每件煙需要4個(gè)支撐板支撐運(yùn)輸，共計(jì)12個(gè)受力點(diǎn)，每個(gè)受力點(diǎn)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(gè)受力點(diǎn)上。

求解：由圖1分析結(jié)果看出，支撐板最大撓度為3.759mm，大于技術(shù)要求的2mm。該因素是導(dǎo)致O型帶脫落升降機(jī)故障的原因之一。

1.2導(dǎo)向輥導(dǎo)向角過(guò)大

升降輸送機(jī)發(fā)生故障時(shí)，對(duì)煙箱與輥道輸送機(jī)之間的距離進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量，并隨機(jī)統(tǒng)計(jì)了其中10件卷煙與輥道輸送機(jī)邊緣之間間距，統(tǒng)計(jì)結(jié)果見(jiàn)表1。

統(tǒng)計(jì)結(jié)果顯示：平均距離5.8mm，小于技術(shù)要求的20mm，導(dǎo)向輥導(dǎo)向角過(guò)大。該因素是導(dǎo)致O型帶脫落升降機(jī)故障的原因之一。

1.3限位塊為兩分結(jié)構(gòu)

2019年1-3月對(duì)故障進(jìn)行了統(tǒng)計(jì)，48次O型帶脫落，其中有12次限位塊螺栓松動(dòng)，導(dǎo)致限位塊在主軸上發(fā)生移動(dòng)，使導(dǎo)向輥與限位塊之間的相對(duì)位置發(fā)生變化，限位塊在主軸上發(fā)生移動(dòng)。相對(duì)位置移動(dòng)距離見(jiàn)表2。

從統(tǒng)計(jì)結(jié)果中可以看出，其平均位移量為3.6mm，大于技術(shù)要求中的1mm。該因素是導(dǎo)致O型帶脫落升降機(jī)故障的原因之一。

2結(jié)構(gòu)優(yōu)化和改進(jìn)

優(yōu)化改進(jìn)一：增加導(dǎo)向輥支板強(qiáng)度。

原導(dǎo)向輥支板厚度原為4mm，在運(yùn)行過(guò)程中振動(dòng)較大，導(dǎo)致導(dǎo)向輥振動(dòng)也較大，O型帶從O型槽中跳出來(lái)，為了解決這個(gè)問(wèn)題，將支板材料由Q235-A變?yōu)?5鋼，支板厚度有原來(lái)的4mm增加到10mm，并且對(duì)支板結(jié)構(gòu)進(jìn)行改進(jìn)，改進(jìn)后工程圖如圖2所示。

按照?qǐng)D紙加工并進(jìn)行安裝，安裝完成后，對(duì)改進(jìn)后的支板進(jìn)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(gè)支板上共有3個(gè)導(dǎo)向輪，每件煙需要4個(gè)支撐板支撐運(yùn)輸，共計(jì)12個(gè)受力點(diǎn)，每個(gè)受力點(diǎn)作用力，選擇SOLID186作為網(wǎng)格劃分單元，共劃分14974個(gè)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(gè)受力點(diǎn)上。并對(duì)結(jié)果進(jìn)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(mǎn)足要求。

優(yōu)化改進(jìn)二：減小導(dǎo)向角。

導(dǎo)向輥安裝在導(dǎo)向輪支座上，由于導(dǎo)向輥支座上導(dǎo)向角過(guò)大，導(dǎo)致煙箱通過(guò)后與護(hù)欄發(fā)生碰撞，使得導(dǎo)向輥會(huì)停止轉(zhuǎn)動(dòng)，導(dǎo)向輥上的O型帶與導(dǎo)向輥之間的滾動(dòng)摩擦變滑動(dòng)摩擦，摩擦力增大使O型帶拉長(zhǎng)，跳出O型槽，升降輸送機(jī)失去動(dòng)力傳遞，煙箱堵在升降輸送機(jī)上，后面煙箱與前面煙箱碰撞，煙箱傾斜，撞在主、輔道提升機(jī)護(hù)欄端口處。

根據(jù)設(shè)計(jì)的工程圖，加工出導(dǎo)向輥支座，安裝完成后對(duì)5個(gè)工作日生產(chǎn)的件煙側(cè)邊與護(hù)欄之間的距離進(jìn)行了測(cè)量，測(cè)量結(jié)果表明：件煙側(cè)邊與護(hù)欄之間的距離大于20mm，小于60mm，達(dá)到了技術(shù)要求。

優(yōu)化改進(jìn)三：將限位塊做成一體結(jié)構(gòu)。

對(duì)原限位塊的結(jié)構(gòu)分析：原限位塊是采用整體加工后切割的方式實(shí)現(xiàn)，緊固依靠螺栓，在生產(chǎn)過(guò)程中，由于振動(dòng)很大，導(dǎo)致原限位塊緊固螺栓松動(dòng)，限位塊相對(duì)于驅(qū)動(dòng)軸發(fā)生位置移動(dòng)，從而導(dǎo)致O型帶脫落。

為了解決限位塊螺栓松脫后限位塊相對(duì)于驅(qū)動(dòng)軸移動(dòng)的情況，將限位塊做成一體結(jié)構(gòu)，即做成限位套，限位套與驅(qū)動(dòng)軸之間用3個(gè)M6螺栓緊固。改進(jìn)后的限位套工程圖如圖4所示。

3結(jié)語(yǔ)

本文對(duì)煙箱升降輸送機(jī)導(dǎo)向輥支板、導(dǎo)向輥支座、限位套結(jié)構(gòu)優(yōu)化以后，升降輸送機(jī)故障頻次大幅度減少，有效提升了設(shè)備運(yùn)行效率。導(dǎo)向輥支座導(dǎo)向角減少和限位套一體機(jī)結(jié)構(gòu)優(yōu)化煙箱前進(jìn)方向，避開(kāi)與防護(hù)欄碰撞，破損煙箱和煙條數(shù)量也大幅度降低，降本增效非常明顯。

參考文獻(xiàn)

[1] 趙均海，汪夢(mèng)甫.彈性力學(xué)及有限元[M].武漢：武漢理工大學(xué)出版社，2003.