淺析FHZ型條盒包裝機(jī)無級(jí)變速機(jī)構(gòu)的改造

張世典

摘 要 FHZ型條盒包裝機(jī)的無級(jí)變速機(jī)構(gòu)由主電機(jī)驅(qū)動(dòng)，工作時(shí)通過調(diào)節(jié)裝置來改變錐形皮帶輪的工作直徑，從而使主動(dòng)輪與從動(dòng)輪的傳動(dòng)比發(fā)生變化，以實(shí)現(xiàn)傳動(dòng)系統(tǒng)的無級(jí)調(diào)速。由于該傳動(dòng)機(jī)構(gòu)采用皮帶傳動(dòng)方式，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，且傳動(dòng)功率大，因此零件的磨損比較嚴(yán)重，故障較多，傳動(dòng)不平穩(wěn)，直接影響設(shè)備的有效運(yùn)行。通過對(duì)該機(jī)構(gòu)的改造，增加了聯(lián)軸器和傳動(dòng)軸，由聯(lián)軸器把主電機(jī)輸出軸和傳動(dòng)軸連接在一起來驅(qū)動(dòng)變速箱進(jìn)行工作，由變頻器來實(shí)現(xiàn)主傳動(dòng)系統(tǒng)的調(diào)速與剎車制動(dòng)，節(jié)約了維修費(fèi)用，提高了設(shè)備運(yùn)行的穩(wěn)定性。

關(guān)鍵詞 FHZ型條盒包裝機(jī);無級(jí)變速機(jī)構(gòu);聯(lián)軸器;改造

1FHZ型條盒包裝機(jī)無級(jí)變速機(jī)構(gòu)的工作原理分析

1.1 改造原因

B1包裝機(jī)組是德國(guó)斯慕門公司生產(chǎn)的包裝機(jī)組，已連續(xù)使用多年。經(jīng)過長(zhǎng)時(shí)間的滿負(fù)荷運(yùn)行，部分機(jī)械傳動(dòng)部位磨損嚴(yán)重，性能下降，特別是FHZ型條盒包裝機(jī)無級(jí)變速機(jī)構(gòu)近幾年來故障出現(xiàn)頻繁，直接影響生產(chǎn)和設(shè)備的有效作業(yè)率，為此我們決定對(duì)該機(jī)構(gòu)進(jìn)行技術(shù)改造。

1.2 原結(jié)構(gòu)介紹

原無級(jí)變速機(jī)構(gòu)主要有漲縮式皮帶輪、皮帶、皮帶輪調(diào)節(jié)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(dòng)部分構(gòu)成。主動(dòng)帶輪由主電機(jī)帶動(dòng)，主動(dòng)帶輪的活動(dòng)部分可以通過調(diào)節(jié)裝置相對(duì)固定部分做軸向移動(dòng)，當(dāng)活動(dòng)部分向前移動(dòng)靠近固定部分時(shí)，主動(dòng)輪的工作面直徑變大，這時(shí)由于皮帶的長(zhǎng)度不變，從動(dòng)輪的活動(dòng)部分受皮帶的拉力而克服彈簧壓力遠(yuǎn)離固定部分向后移動(dòng)，從動(dòng)輪的工作面直徑變小。反之，當(dāng)主動(dòng)輪的活動(dòng)部分通過調(diào)節(jié)裝置遠(yuǎn)離固定部分時(shí)，主動(dòng)輪的工作面直徑會(huì)變小，從動(dòng)輪的活動(dòng)部分受彈簧壓力向固定部分靠近，從動(dòng)輪的工作面直徑變大。隨著主動(dòng)帶輪與從動(dòng)帶輪傳動(dòng)比的變化，條盒包裝機(jī)的速度會(huì)發(fā)生相應(yīng)變化。

1.3 設(shè)備現(xiàn)狀

該機(jī)構(gòu)采用皮帶傳動(dòng)，傳動(dòng)時(shí)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(jī)構(gòu)采用多級(jí)傳動(dòng)，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，容易產(chǎn)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(jīng)過長(zhǎng)期的滿負(fù)荷運(yùn)行，近幾年整套機(jī)構(gòu)都磨損比較嚴(yán)重，工作時(shí)噪音大、振動(dòng)大、傳動(dòng)不平穩(wěn)，對(duì)條盒包裝機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)速度的控制能力差，使FHZ型煙包輸送通道內(nèi)煙包過多，引起計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)混亂，停車次數(shù)增多。對(duì)該機(jī)構(gòu)進(jìn)行徹底的項(xiàng)修，僅維修資金達(dá)20多萬(wàn)元，資金的占用較高[1]。

2條盒包裝機(jī)無級(jí)變速機(jī)構(gòu)改造過程

2.1 技術(shù)論證

通過對(duì)該傳動(dòng)機(jī)構(gòu)進(jìn)行觀察、測(cè)繪、并查找資料進(jìn)行分析和論證后認(rèn)為：變頻器的變頻調(diào)速技術(shù)經(jīng)過幾十年的發(fā)展，至今變頻技術(shù)已日臻成熟，可根據(jù)變頻器有無級(jí)變速功能和剎車制動(dòng)功能的特點(diǎn)，通過加裝變頻器，應(yīng)該完全有能力對(duì)條盒包裝機(jī)進(jìn)行無級(jí)調(diào)速和剎車制動(dòng)。

2.2 夾殼聯(lián)軸器的設(shè)計(jì)

夾殼聯(lián)軸器可用作對(duì)中性較好的兩短軸之間的連接，使它們一起回轉(zhuǎn)，并傳遞轉(zhuǎn)矩，且具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、使用方便、載荷能力強(qiáng)、性能可靠、傳動(dòng)平穩(wěn)的特點(diǎn)。為了代替現(xiàn)有的傳動(dòng)系統(tǒng)，決定根據(jù)夾殼聯(lián)軸器的特點(diǎn)及作用，設(shè)計(jì)加工一套夾殼聯(lián)軸器，再根據(jù)變速箱部位的裝配要求，設(shè)計(jì)加工傳動(dòng)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(qū)動(dòng)變速箱機(jī)構(gòu)的斜齒輪，軸的另一端通過聯(lián)軸器與電機(jī)主軸相連，然后把主電機(jī)的法蘭面與箱體的法蘭面用螺絲固定，用以支承電機(jī)及改造后的傳動(dòng)部分。這樣一來，主電機(jī)的動(dòng)力經(jīng)聯(lián)軸器傳遞到變速箱機(jī)構(gòu)，從而可實(shí)現(xiàn)電機(jī)對(duì)主傳動(dòng)系統(tǒng)的驅(qū)動(dòng)。

2.3 連接軸的設(shè)計(jì)

拆下主電機(jī)、無級(jí)變速機(jī)構(gòu)、變速箱及變速箱傳動(dòng)軸、剎車制動(dòng)單元及變速箱輸出齒行帶后，拆除原無級(jí)變速機(jī)構(gòu)的皮帶輪、皮帶、帶輪調(diào)節(jié)裝置、壓簧、軸套。拆除變速箱傳動(dòng)軸及剎車制動(dòng)單元。根據(jù)變速箱內(nèi)齒輪的裝配要求，與主電機(jī)主軸的連接要求，所傳遞功率的大小，箱體的長(zhǎng)度尺寸及箱體內(nèi)軸承的配合要求，通過測(cè)量和計(jì)算，繪制加工一件軸。

2.4 整體裝配測(cè)試

根據(jù)所設(shè)計(jì)的軸和電機(jī)主軸的連接要求，箱體的安裝尺寸要求，以及所傳遞功率，運(yùn)轉(zhuǎn)速度的要求，繪制加工一套夾殼聯(lián)軸器。將與減速箱相連接的箱體的一側(cè)開一個(gè)長(zhǎng)方形窗口，以方便鎖緊聯(lián)軸器螺釘。另加工一塊窗口防護(hù)罩，用與聯(lián)軸器裝配完畢后，封蓋窗口，防止灰塵進(jìn)入箱體。在箱體上裝配加工好的軸，將軸的一端裝配上驅(qū)動(dòng)變速機(jī)構(gòu)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(nèi)的齒輪正確嚙合。

2.5 無級(jí)變速機(jī)構(gòu)的安裝調(diào)試

將所加工軸的另一端和主電機(jī)主軸分別插入聯(lián)軸器后，使軸上的鍵及主電機(jī)主軸的鍵與聯(lián)軸器的鍵槽正確配合，把主電機(jī)的法蘭與箱體的法蘭緊貼后，從箱體所開的窗口處調(diào)整聯(lián)軸器的位置，調(diào)整合適后，對(duì)角均勻鎖緊聯(lián)軸器螺釘。將主電機(jī)的法蘭與箱體的法蘭用四個(gè)螺釘連接固定后，蓋好窗口防護(hù)罩，把裝配好的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)安裝在原來的位置上。安裝變頻器及電器控制線路，點(diǎn)動(dòng)機(jī)器調(diào)整電機(jī)正反轉(zhuǎn)，最后掛上同步齒形帶進(jìn)行試車[2]。

3改造后的使用效果

3.1 投入明細(xì)

改造的投入，僅增加一臺(tái)變頻器，一套聯(lián)軸器和軸及相關(guān)自制零件，就取代了原來的無級(jí)變速機(jī)構(gòu)及剎車制動(dòng)單元，完成了對(duì)條盒包裝機(jī)無級(jí)變速機(jī)構(gòu)的改造。改造前，該機(jī)構(gòu)各部分零件已磨損嚴(yán)重，故障率高，每臺(tái)機(jī)器每月所造成的停機(jī)時(shí)間累計(jì)達(dá)6小時(shí)以上。每月需要更換2條1千多元的進(jìn)口皮帶幾其他相關(guān)零件。如進(jìn)行徹底維修費(fèi)用多達(dá)20多萬(wàn)元。

3.2 實(shí)際效果

改造后，該傳動(dòng)機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，零件數(shù)量少，承載能力強(qiáng)，運(yùn)轉(zhuǎn)可靠，傳動(dòng)精度高。經(jīng)過2年來的觀察使用，改造后的部位運(yùn)轉(zhuǎn)良好，從未出現(xiàn)返修現(xiàn)象。這樣，不僅節(jié)約了數(shù)額可觀的維修費(fèi)用，解決了改造前故障率高，零部件磨損嚴(yán)重，維修困難等問題，還提高了設(shè)備的穩(wěn)定性和設(shè)備的有效作業(yè)率。

參考文獻(xiàn)

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

[2] 陳?？?機(jī)械基礎(chǔ)[M].北京：中國(guó)勞動(dòng)社會(huì)保障出版社，2007：7-8.