烟箱升降输送机结构优化

王东

摘 要：详细介绍了烟箱升降输送机出现的结构问题，并对问题原因进行了结构分析，分析表面，原来的设计存在结构性缺陷，导致故障频繁，本文通过结构优化，对原来的设计方案进行了改造，通过计算导向辊强度、导向辊导向角以及对限位套的结构进行分析，重新设计了导向辊的结构和材料，减少了导向辊的导向角度，对限位套的设计进行了结构优化，解决了O型带脱落和升降输送机故障问题，为企业节约了生产成本，同时，也为行业内解决类似问题提供了参考。

关键词：升降输送机;结构性缺陷;结构优化

中图分类号：S219.08 文献标识码：A 文章编号：1671-2064（2020）06-0092-02

0引言

楚雄卷烟厂高架库共有两台提升机，当辅助提升机工作时，需要一台升降输送机将件烟导流至分流道上，在使用过程中经常出现以下情况：升降输送机上O型带脱落，烟箱停止在升降输送机上，无法向前输送，影响设备的有效作业率;烟箱在输送过程中，烟箱在升降输送机处向防护栏偏移，碰撞防护栏，后面的烟箱由于前面烟箱的阻挡不能顺利进入辅助分流道，而主提升机分流道与辅助提升机分流道有一段输送皮带是共用的，造成后面烟箱横向前进，直接卡在右侧防护栏的尖顶处，造成烟箱和烟条破损。

1原因分析和计算条件

针对升降输送机上O型带脱落造成烟箱和烟条破损的问题，进行了原因分析，共分析出三个原因，其过程如下：

1.1导向辊支板强度小

硬包线每件卷煙14.6-14.7kg，按每件烟箱14.7kg计算，F=mg=147N。利用有限元对支板进行应力分析[1]，支板厚度4mm，选择SOLID186作为网格划分单元，划分为19056个单元，原支板采用Q235-A普通碳素钢，材料属性如下：弹性模量2×106MPa，泊松比0.3，每个支板上共有3个导向轮，每件烟需要4个支撑板支撑运输，共计12个受力点，每个受力点作用力。

边界条件：支撑板两端用螺栓紧固，因此，可以约束所有自由度，即约束UX、UY、UZ，作用力作用在支撑板三个受力点上。

求解：由图1分析结果看出，支撑板最大挠度为3.759mm，大于技术要求的2mm。该因素是导致O型带脱落升降机故障的原因之一。

1.2导向辊导向角过大

升降输送机发生故障时，对烟箱与辊道输送机之间的距离进行现场测量，并随机统计了其中10件卷烟与辊道输送机边缘之间间距，统计结果见表1。

统计结果显示：平均距离5.8mm，小于技术要求的20mm，导向辊导向角过大。该因素是导致O型带脱落升降机故障的原因之一。

1.3限位块为两分结构

2019年1-3月对故障进行了统计，48次O型带脱落，其中有12次限位块螺栓松动，导致限位块在主轴上发生移动，使导向辊与限位块之间的相对位置发生变化，限位块在主轴上发生移动。相对位置移动距离见表2。

从统计结果中可以看出，其平均位移量为3.6mm，大于技术要求中的1mm。该因素是导致O型带脱落升降机故障的原因之一。

2结构优化和改进

优化改进一：增加导向辊支板强度。

原导向辊支板厚度原为4mm，在运行过程中振动较大，导致导向辊振动也较大，O型带从O型槽中跳出来，为了解决这个问题，将支板材料由Q235-A变为45钢，支板厚度有原来的4mm增加到10mm，并且对支板结构进行改进，改进后工程图如图2所示。

按照图纸加工并进行安装，安装完成后，对改进后的支板进行了有限元分析，45钢材料属性：弹性模量2.2×106 MPa，泊松比0.31，每个支板上共有3个导向轮，每件烟需要4个支撑板支撑运输，共计12个受力点，每个受力点作用力，选择SOLID186作为网格划分单元，共划分14974个单元。

边界条件：支撑板两端用螺栓紧固，因此，可以约束所有自由度，即约束UX、UY、UZ，作用力作用在支撑板三个受力点上。并对结果进行了检查，分析效果表明：FX方向最大位移解0.3561mm，小于2mm，完全满足要求。

优化改进二：减小导向角。

导向辊安装在导向轮支座上，由于导向辊支座上导向角过大，导致烟箱通过后与护栏发生碰撞，使得导向辊会停止转动，导向辊上的O型带与导向辊之间的滚动摩擦变滑动摩擦，摩擦力增大使O型带拉长，跳出O型槽，升降输送机失去动力传递，烟箱堵在升降输送机上，后面烟箱与前面烟箱碰撞，烟箱倾斜，撞在主、辅道提升机护栏端口处。

根据设计的工程图，加工出导向辊支座，安装完成后对5个工作日生产的件烟侧边与护栏之间的距离进行了测量，测量结果表明：件烟侧边与护栏之间的距离大于20mm，小于60mm，达到了技术要求。

优化改进三：将限位块做成一体结构。

对原限位块的结构分析：原限位块是采用整体加工后切割的方式实现，紧固依靠螺栓，在生产过程中，由于振动很大，导致原限位块紧固螺栓松动，限位块相对于驱动轴发生位置移动，从而导致O型带脱落。

为了解决限位块螺栓松脱后限位块相对于驱动轴移动的情况，将限位块做成一体结构，即做成限位套，限位套与驱动轴之间用3个M6螺栓紧固。改进后的限位套工程图如图4所示。

3结语

本文对烟箱升降输送机导向辊支板、导向辊支座、限位套结构优化以后，升降输送机故障频次大幅度减少，有效提升了设备运行效率。导向辊支座导向角减少和限位套一体机结构优化烟箱前进方向，避开与防护栏碰撞，破损烟箱和烟条数量也大幅度降低，降本增效非常明显。

参考文献

[1] 赵均海，汪梦甫.弹性力学及有限元[M].武汉：武汉理工大学出版社，2003.