双向调头皮运机结构改进研究

朱斌+张崟

摘要：文章针对卷烟制丝生产线双向调头皮运机，在生产运行过程中，皮带经常频繁无规律性的跑偏，不能保证生产的正常连续性。根据皮带输送机的运行特点，通过技术改进，在原皮运机的基础上，把主、从动滚筒将原直筒结构改为腰鼓结构，解决皮带无规律性的跑偏问题，确保设备生产的正常运行，提高了设备的有效作业率。

关键词：皮运机跑偏；直桶滚筒；腰鼓滚筒；作业率

中图分类号：U491 文献标识码：A 文章编号：1009-2374（2014）06-0037-02

1 概述

在烟草行业制丝生产线中，皮带输送机是衔接整个生产的枢纽，双向皮带输送机在生产过程中尤为重要。喂料机前的皮运机在生产过程中，根据生产工艺路径的需求，需要频繁换向使用。在生产运行过程中，皮运机皮带频繁无规律性的跑偏，频繁调整皮带输送机的跑偏，严重增加了维修人员的维修劳动强度，而即使设备调整其跑偏之后，已只能单向运行，反方向调向使用皮带跑偏严重，无法调整，严重影响生产的连续性。而皮带跑偏导致皮带与两侧边机架磨损严重，产生胶粉，落入烟丝中，严重影响烟丝产品质量。

2 皮带跑偏的原因及受力分析

皮带输送机频繁跑偏的主要原因是由于机架损坏变形、机架基准面中心线不在同一周面上，造成皮带主、从动滚筒的“中心线”不能保证在“同一个矩形基准平面”上，导致皮带在生产过程中频繁性无规律的跑偏，致使皮带损频率高，严重影响生产的连续性。通常情况下，采取常规的整体校正皮运机机架、校准机架的基准平面，但由于条件限制，不能达到整体校正的目的。经过深入研究，对主、从动滚筒的受力分析，寻找出产生跑偏主要原因，通过技术攻关，改变主、从动滚筒的结构，即改变其主、从动滚筒的受力，消除皮带跑偏的

问题。

2.1 皮运机皮带正常运行的受力分析

双向调头皮运机的皮带平稳运动，是由皮带与主、从动滚筒接触所产生的摩擦力的大小、方向来控制的。皮运机的皮带在正常运行（动平衡）时，原设计结构作用在主、从动滚筒是“直桶型”，两端主、从动滚筒的皮带所受径向摩擦力，摩擦力的大小均匀相等，方向均匀指向主、从动滚筒的轴心上，且“同一个矩形基准中心平面”上工作。皮带与主、从动滚筒接触的受力点，主要在主、从动滚筒与皮带接触的皮带受力方式表现为“面──直线”。此时，皮带正常运行，不会产生跑偏。如图1所示：

图1 “直桶型”滚筒基准受力分析

2.2 皮运机皮带跑偏原因的受力分析

对于较短的皮运机，如果机架损坏变形了（变成“喇叭”形或“扭曲”形），则其机构原来的形位尺寸、形状尺寸被改变。皮带运动时，原受力动平衡状态（“同一个矩形基准中心平面”）就会被破坏。此时皮运机主、从动滚筒与皮带接触时，会产生轴向摩擦分力，与径向摩擦力形成的和力的方向不能与滚筒轴心垂直，进而皮带不能平稳运行。产生皮带跑偏问题。

对于皮运机由于运行较长，皮带内应力的变化，把皮带拉长或局部拉长，此时环形皮带形成“喇叭口”，皮带与滚筒接触处的一端产生松边。皮带松边与滚筒接触所产生摩擦力的大小会变化，摩擦力的大小不能均匀相等，在轴向产生外摩擦推力（平行于滚筒轴向方向产生分力），此时形成的摩擦力合力的大小、方向也会改变，不与滚筒的轴心线垂直。会导致皮带运动时，皮带就会朝松边跑偏。如图2所示：

图2 变形后“直桶型”滚筒受力分析图

3 解决皮带跑偏问题及受力分析

通过皮带跑偏的受力分析，将主、从动滚筒“直桶型”改为对称的“腰鼓型”后，这样主、从动滚筒与皮带接触所产生的径向摩擦力主要集中在鼓轮中间区域，主、从动滚筒与皮带接触所产生轴向摩擦推力，随着滚筒直径的对称逐渐减小，向外的摩擦推力的大小也逐渐对称减小，且两侧边的轴向摩擦分力方向相反，因主、从辊筒的对称性，主、从辊筒两侧边区域的轴向向外摩擦推力相互抵消，而消除皮带与主、从动滚筒接触产生的轴向受力。此时，皮带的受力表现为，只有皮带的径向摩擦力，这种受力方式有效消除由于机架变形，或皮运机由于运行较长，把皮带拉长，致使皮带双向调头在运行过程中无规律跑偏现象。皮带受力方式表现为“点──直线”。如图3所示：

图3 “腰鼓型”滚筒受力分析图

为此，经理论分析和实验测试后，重新设计改造主、从动滚筒。把“直桶型”主、从动滚筒改造成对称的“腰鼓型”。即皮带两侧受力为“点──线”方式替换“面──直线”方式，能保证皮带的调头平稳运行。从而消除皮带双向调头运行无规律跑偏现象。解决设备存在的问题。保障了设备正常运行。

3.1 “腰鼓型”主、从动滚筒斜角的设计计算：

（1）主、从动滚筒斜角计算。根据原“直桶型”主、从动滚这自身条件（壁厚δ=5mm），经过多次测试，确定吧滚筒两侧边制作成相等斜面，保证对称的“腰鼓型”。确保斜角在α=20′以上即可。可满足设计要求。如图4所示。

斜角计算：α=Arctogean（2.5÷410）

=0.35°=0°20′57″

∴滚筒两侧边斜角=0°20′57″

图4“腰鼓型”主、从动滚筒

（2）主、从动滚筒设计：根据实际计算、设计和测试，确定滚筒两端与中心之间的斜角为0°20′57″，设计测绘主、从动滚筒零件图。如图5、图6所示：

图5 主动滚筒零件

图6 从动滚筒零件

将重新设计、制作的主、从动滚筒分别安装到原机架上，调整皮带张紧机构试机运行，有效消除由于机架变形致使皮带双向调头在运行过程中无规律跑偏现象。达到预期目的。

4 效果总结

通过技术改进后，彻底消除了皮带双向调头在生产过程中无规律跑偏，解决了由于皮带跑偏而产生的胶粉落入烟丝中，保证了烟丝产品质量，降低了皮带的损坏率，同时提高了双向调头运行皮带跑偏调整的灵敏度，增加了皮带运行的稳定性，确保了设备生产运行的连续性，提高了设备运行的有效作业率，达到了设备技术改造的目的，该项目技术改造效果显著，及其具有推广应用价值。

参考文献

[1] 机械设计手册[M].北京：机械工业出版社，2004.

[2] 金属材料[M].北京：机械工业出版社，2004.

摘要：文章针对卷烟制丝生产线双向调头皮运机，在生产运行过程中，皮带经常频繁无规律性的跑偏，不能保证生产的正常连续性。根据皮带输送机的运行特点，通过技术改进，在原皮运机的基础上，把主、从动滚筒将原直筒结构改为腰鼓结构，解决皮带无规律性的跑偏问题，确保设备生产的正常运行，提高了设备的有效作业率。

关键词：皮运机跑偏；直桶滚筒；腰鼓滚筒；作业率

中图分类号：U491 文献标识码：A 文章编号：1009-2374（2014）06-0037-02

1 概述

在烟草行业制丝生产线中，皮带输送机是衔接整个生产的枢纽，双向皮带输送机在生产过程中尤为重要。喂料机前的皮运机在生产过程中，根据生产工艺路径的需求，需要频繁换向使用。在生产运行过程中，皮运机皮带频繁无规律性的跑偏，频繁调整皮带输送机的跑偏，严重增加了维修人员的维修劳动强度，而即使设备调整其跑偏之后，已只能单向运行，反方向调向使用皮带跑偏严重，无法调整，严重影响生产的连续性。而皮带跑偏导致皮带与两侧边机架磨损严重，产生胶粉，落入烟丝中，严重影响烟丝产品质量。

2 皮带跑偏的原因及受力分析

皮带输送机频繁跑偏的主要原因是由于机架损坏变形、机架基准面中心线不在同一周面上，造成皮带主、从动滚筒的“中心线”不能保证在“同一个矩形基准平面”上，导致皮带在生产过程中频繁性无规律的跑偏，致使皮带损频率高，严重影响生产的连续性。通常情况下，采取常规的整体校正皮运机机架、校准机架的基准平面，但由于条件限制，不能达到整体校正的目的。经过深入研究，对主、从动滚筒的受力分析，寻找出产生跑偏主要原因，通过技术攻关，改变主、从动滚筒的结构，即改变其主、从动滚筒的受力，消除皮带跑偏的

问题。

2.1 皮运机皮带正常运行的受力分析

双向调头皮运机的皮带平稳运动，是由皮带与主、从动滚筒接触所产生的摩擦力的大小、方向来控制的。皮运机的皮带在正常运行（动平衡）时，原设计结构作用在主、从动滚筒是“直桶型”，两端主、从动滚筒的皮带所受径向摩擦力，摩擦力的大小均匀相等，方向均匀指向主、从动滚筒的轴心上，且“同一个矩形基准中心平面”上工作。皮带与主、从动滚筒接触的受力点，主要在主、从动滚筒与皮带接触的皮带受力方式表现为“面──直线”。此时，皮带正常运行，不会产生跑偏。如图1所示：

图1 “直桶型”滚筒基准受力分析

2.2 皮运机皮带跑偏原因的受力分析

对于较短的皮运机，如果机架损坏变形了（变成“喇叭”形或“扭曲”形），则其机构原来的形位尺寸、形状尺寸被改变。皮带运动时，原受力动平衡状态（“同一个矩形基准中心平面”）就会被破坏。此时皮运机主、从动滚筒与皮带接触时，会产生轴向摩擦分力，与径向摩擦力形成的和力的方向不能与滚筒轴心垂直，进而皮带不能平稳运行。产生皮带跑偏问题。

对于皮运机由于运行较长，皮带内应力的变化，把皮带拉长或局部拉长，此时环形皮带形成“喇叭口”，皮带与滚筒接触处的一端产生松边。皮带松边与滚筒接触所产生摩擦力的大小会变化，摩擦力的大小不能均匀相等，在轴向产生外摩擦推力（平行于滚筒轴向方向产生分力），此时形成的摩擦力合力的大小、方向也会改变，不与滚筒的轴心线垂直。会导致皮带运动时，皮带就会朝松边跑偏。如图2所示：

图2 变形后“直桶型”滚筒受力分析图

3 解决皮带跑偏问题及受力分析

通过皮带跑偏的受力分析，将主、从动滚筒“直桶型”改为对称的“腰鼓型”后，这样主、从动滚筒与皮带接触所产生的径向摩擦力主要集中在鼓轮中间区域，主、从动滚筒与皮带接触所产生轴向摩擦推力，随着滚筒直径的对称逐渐减小，向外的摩擦推力的大小也逐渐对称减小，且两侧边的轴向摩擦分力方向相反，因主、从辊筒的对称性，主、从辊筒两侧边区域的轴向向外摩擦推力相互抵消，而消除皮带与主、从动滚筒接触产生的轴向受力。此时，皮带的受力表现为，只有皮带的径向摩擦力，这种受力方式有效消除由于机架变形，或皮运机由于运行较长，把皮带拉长，致使皮带双向调头在运行过程中无规律跑偏现象。皮带受力方式表现为“点──直线”。如图3所示：

图3 “腰鼓型”滚筒受力分析图

为此，经理论分析和实验测试后，重新设计改造主、从动滚筒。把“直桶型”主、从动滚筒改造成对称的“腰鼓型”。即皮带两侧受力为“点──线”方式替换“面──直线”方式，能保证皮带的调头平稳运行。从而消除皮带双向调头运行无规律跑偏现象。解决设备存在的问题。保障了设备正常运行。

3.1 “腰鼓型”主、从动滚筒斜角的设计计算：

（1）主、从动滚筒斜角计算。根据原“直桶型”主、从动滚这自身条件（壁厚δ=5mm），经过多次测试，确定吧滚筒两侧边制作成相等斜面，保证对称的“腰鼓型”。确保斜角在α=20′以上即可。可满足设计要求。如图4所示。

斜角计算：α=Arctogean（2.5÷410）

=0.35°=0°20′57″

∴滚筒两侧边斜角=0°20′57″

图4“腰鼓型”主、从动滚筒

（2）主、从动滚筒设计：根据实际计算、设计和测试，确定滚筒两端与中心之间的斜角为0°20′57″，设计测绘主、从动滚筒零件图。如图5、图6所示：

图5 主动滚筒零件

图6 从动滚筒零件

将重新设计、制作的主、从动滚筒分别安装到原机架上，调整皮带张紧机构试机运行，有效消除由于机架变形致使皮带双向调头在运行过程中无规律跑偏现象。达到预期目的。

4 效果总结

通过技术改进后，彻底消除了皮带双向调头在生产过程中无规律跑偏，解决了由于皮带跑偏而产生的胶粉落入烟丝中，保证了烟丝产品质量，降低了皮带的损坏率，同时提高了双向调头运行皮带跑偏调整的灵敏度，增加了皮带运行的稳定性，确保了设备生产运行的连续性，提高了设备运行的有效作业率，达到了设备技术改造的目的，该项目技术改造效果显著，及其具有推广应用价值。

参考文献

[1] 机械设计手册[M].北京：机械工业出版社，2004.

[2] 金属材料[M].北京：机械工业出版社，2004.

摘要：文章针对卷烟制丝生产线双向调头皮运机，在生产运行过程中，皮带经常频繁无规律性的跑偏，不能保证生产的正常连续性。根据皮带输送机的运行特点，通过技术改进，在原皮运机的基础上，把主、从动滚筒将原直筒结构改为腰鼓结构，解决皮带无规律性的跑偏问题，确保设备生产的正常运行，提高了设备的有效作业率。

关键词：皮运机跑偏；直桶滚筒；腰鼓滚筒；作业率

中图分类号：U491 文献标识码：A 文章编号：1009-2374（2014）06-0037-02

1 概述

在烟草行业制丝生产线中，皮带输送机是衔接整个生产的枢纽，双向皮带输送机在生产过程中尤为重要。喂料机前的皮运机在生产过程中，根据生产工艺路径的需求，需要频繁换向使用。在生产运行过程中，皮运机皮带频繁无规律性的跑偏，频繁调整皮带输送机的跑偏，严重增加了维修人员的维修劳动强度，而即使设备调整其跑偏之后，已只能单向运行，反方向调向使用皮带跑偏严重，无法调整，严重影响生产的连续性。而皮带跑偏导致皮带与两侧边机架磨损严重，产生胶粉，落入烟丝中，严重影响烟丝产品质量。

2 皮带跑偏的原因及受力分析

皮带输送机频繁跑偏的主要原因是由于机架损坏变形、机架基准面中心线不在同一周面上，造成皮带主、从动滚筒的“中心线”不能保证在“同一个矩形基准平面”上，导致皮带在生产过程中频繁性无规律的跑偏，致使皮带损频率高，严重影响生产的连续性。通常情况下，采取常规的整体校正皮运机机架、校准机架的基准平面，但由于条件限制，不能达到整体校正的目的。经过深入研究，对主、从动滚筒的受力分析，寻找出产生跑偏主要原因，通过技术攻关，改变主、从动滚筒的结构，即改变其主、从动滚筒的受力，消除皮带跑偏的

问题。

2.1 皮运机皮带正常运行的受力分析

双向调头皮运机的皮带平稳运动，是由皮带与主、从动滚筒接触所产生的摩擦力的大小、方向来控制的。皮运机的皮带在正常运行（动平衡）时，原设计结构作用在主、从动滚筒是“直桶型”，两端主、从动滚筒的皮带所受径向摩擦力，摩擦力的大小均匀相等，方向均匀指向主、从动滚筒的轴心上，且“同一个矩形基准中心平面”上工作。皮带与主、从动滚筒接触的受力点，主要在主、从动滚筒与皮带接触的皮带受力方式表现为“面──直线”。此时，皮带正常运行，不会产生跑偏。如图1所示：

图1 “直桶型”滚筒基准受力分析

2.2 皮运机皮带跑偏原因的受力分析

对于较短的皮运机，如果机架损坏变形了（变成“喇叭”形或“扭曲”形），则其机构原来的形位尺寸、形状尺寸被改变。皮带运动时，原受力动平衡状态（“同一个矩形基准中心平面”）就会被破坏。此时皮运机主、从动滚筒与皮带接触时，会产生轴向摩擦分力，与径向摩擦力形成的和力的方向不能与滚筒轴心垂直，进而皮带不能平稳运行。产生皮带跑偏问题。

对于皮运机由于运行较长，皮带内应力的变化，把皮带拉长或局部拉长，此时环形皮带形成“喇叭口”，皮带与滚筒接触处的一端产生松边。皮带松边与滚筒接触所产生摩擦力的大小会变化，摩擦力的大小不能均匀相等，在轴向产生外摩擦推力（平行于滚筒轴向方向产生分力），此时形成的摩擦力合力的大小、方向也会改变，不与滚筒的轴心线垂直。会导致皮带运动时，皮带就会朝松边跑偏。如图2所示：

图2 变形后“直桶型”滚筒受力分析图

3 解决皮带跑偏问题及受力分析

通过皮带跑偏的受力分析，将主、从动滚筒“直桶型”改为对称的“腰鼓型”后，这样主、从动滚筒与皮带接触所产生的径向摩擦力主要集中在鼓轮中间区域，主、从动滚筒与皮带接触所产生轴向摩擦推力，随着滚筒直径的对称逐渐减小，向外的摩擦推力的大小也逐渐对称减小，且两侧边的轴向摩擦分力方向相反，因主、从辊筒的对称性，主、从辊筒两侧边区域的轴向向外摩擦推力相互抵消，而消除皮带与主、从动滚筒接触产生的轴向受力。此时，皮带的受力表现为，只有皮带的径向摩擦力，这种受力方式有效消除由于机架变形，或皮运机由于运行较长，把皮带拉长，致使皮带双向调头在运行过程中无规律跑偏现象。皮带受力方式表现为“点──直线”。如图3所示：

图3 “腰鼓型”滚筒受力分析图

为此，经理论分析和实验测试后，重新设计改造主、从动滚筒。把“直桶型”主、从动滚筒改造成对称的“腰鼓型”。即皮带两侧受力为“点──线”方式替换“面──直线”方式，能保证皮带的调头平稳运行。从而消除皮带双向调头运行无规律跑偏现象。解决设备存在的问题。保障了设备正常运行。

3.1 “腰鼓型”主、从动滚筒斜角的设计计算：

（1）主、从动滚筒斜角计算。根据原“直桶型”主、从动滚这自身条件（壁厚δ=5mm），经过多次测试，确定吧滚筒两侧边制作成相等斜面，保证对称的“腰鼓型”。确保斜角在α=20′以上即可。可满足设计要求。如图4所示。

斜角计算：α=Arctogean（2.5÷410）

=0.35°=0°20′57″

∴滚筒两侧边斜角=0°20′57″

图4“腰鼓型”主、从动滚筒

（2）主、从动滚筒设计：根据实际计算、设计和测试，确定滚筒两端与中心之间的斜角为0°20′57″，设计测绘主、从动滚筒零件图。如图5、图6所示：

图5 主动滚筒零件

图6 从动滚筒零件

将重新设计、制作的主、从动滚筒分别安装到原机架上，调整皮带张紧机构试机运行，有效消除由于机架变形致使皮带双向调头在运行过程中无规律跑偏现象。达到预期目的。

4 效果总结

通过技术改进后，彻底消除了皮带双向调头在生产过程中无规律跑偏，解决了由于皮带跑偏而产生的胶粉落入烟丝中，保证了烟丝产品质量，降低了皮带的损坏率，同时提高了双向调头运行皮带跑偏调整的灵敏度，增加了皮带运行的稳定性，确保了设备生产运行的连续性，提高了设备运行的有效作业率，达到了设备技术改造的目的，该项目技术改造效果显著，及其具有推广应用价值。

参考文献

[1] 机械设计手册[M].北京：机械工业出版社，2004.

[2] 金属材料[M].北京：机械工业出版社，2004.