一种皮带输送机托辊清洁工具的设计

韦斌 梁志远 张松

广西中烟工业有限责任公司柳州卷烟厂 广西 柳州 545005

引言

近年来，烟草局提出顺应市场需求、优化产品结构的战略目标。随着消费者水平的提升，顾客对卷烟的追求趋于多样化、精细化，卷烟制造过程对产品质量把控越发严格。为满足市场需求，烟草行业以设备技术改造为支点，优化卷烟工艺流程，全面提升卷烟制造水平。

在烟草行业卷烟加工过程中，皮带输送机是目前行业生产加工过程中应用极为广泛的一种连接输送设备，在生产输送过程皮带输送机的托辊起到拖顶做回转运动的皮带，托辊和皮带表面接触，皮带上的灰尘或者物料黏附在托辊表面形成积垢，特别是卷烟制丝生产线皮带输送机托辊机构更为容易积大量污垢，目前利用铲刀人工清理，由于作业空间受限，工作起来费时费力，需要投入大量的劳动力，托辊得不到有效的保养，导致设备运行异常，不仅影响生产，还增加维修成本。针对该问题，本厂利用类似车床切削的工作原理，设计了一种皮带输送机托辊清洁工具，用于清洁皮带输送机托辊表面积垢。

1 皮带输送机的结构与原理

1.1 皮带输送机的结构

皮带输送机的结构主要包括机架、输送皮带、主从动辊、驱动装置、张紧装置和卸料罩等。机架包括机头、机尾和中段三个部分，大多数皮带输送机的主动辊和从动辊分别位于机头部分和机尾部分。输送皮带采用的是高强度塑性材料，接头采用加热粘接或者不锈钢扣连接成环状。为防止皮带下垂，降低皮带运行阻力，皮带下方由支撑板和托辊支撑[1]。主动辊下方安装有清洁装置，清洁皮带表面积垢；从动辊由皮带驱动，内部安装有刮板以保持滚筒表面清洁。驱动装置由减速机直接驱动或者链条传动。张紧装置主要通过调节螺钉来调整从动辊的位置，以保证皮带具有一定的张紧力。调整时应保证主从动辊两侧间距一致，否则皮带受力不平衡从而导致皮带跑偏。

1.2 皮带输送机的工作原理

皮带输送机主要运用摩擦力传输动力实现输送的。皮带输送机有一定张紧力的输送皮带安装在机架两端的主动辊和从动辊上，张紧力对皮带辊筒产生一个正压力。传动装置驱动主动辊运转，滚筒与皮带间形成静摩擦力，使输送皮带随主动辊一起同向运动。皮带载物面上的物料，同样是利用物料与皮带之间的摩擦力来实现运输的。

2 皮带输送机托辊积垢的危害

皮带输送机所有辊筒的安装位置必须垂直于输送机长度方向的中心线，使托辊对皮带的作用力始终平行于皮带，若出现偏斜必然发生皮带跑偏现象[2]。托辊辊筒表面积主要由三大危害[3]。一是将导致托辊对皮带的作用力不再平行于皮带，在该作用力下皮带出现跑偏。二是托辊辊筒表面积垢会增大托辊对皮带局部的张紧力，导致皮带变形为喇叭口状。通过普通的调偏手段无法将呈喇叭口状的皮带调正，必须更换皮带。三是影响皮带载物面清洁刮板或者毛刷的功能。主动辊下方的清洁装置采用毛刷或者塑料刮板结构，为保证清洁装置能有效清洁皮带表面的残留物，安装时将清洁装置调整到与皮带表面刚好接触。托辊积垢将缩短皮带与清洁装置的间距，加剧清洁面的磨损，甚至塑料刮板类的清洁装置会刮伤皮带，影响皮带使用寿命。

3 皮带输送机托辊清洁工具的设计

3.1 设计皮带输送机托辊清洁工具的必要性分析

本厂制丝过程的输送设备以皮带输送机为主，大多皮带输送机主、从动辊都安装有刮刀清洁装置，而受空间限制，调节辊、支撑辊、斜辊等托辊无自动清洁装置。一般情况下，皮带输送机每隔1~2m会设计一根支撑辊，支撑辊长期与皮带载物面接触后在辊面形成积垢。受皮带与托辊的挤压，积垢紧紧黏附在辊面上。除主从动辊外，其余托辊是通过人工用铲刀清洁。人工清洁托辊效率低、效果差。

目前行业内采用了一种无积垢托辊，该托辊设计思路与不粘锅设计原理类似，但成本较高，不适合大范围推广。已存在的其他托辊清洁装置，受空间、成本、效果等因素影响，也无法应用到本厂。为提升托辊的清洁效率，保证皮带输送机的正常运行，本厂设计了一种新型的皮带输送机托辊清洁工具。

3.2 皮带输送机托辊清洁工具的设计结构与工作原理

本文中皮带输送机托辊清洁工具的结构包括4个部分，分别是固定滑座、刮刀固定架、移动轮组和用于刮除皮带输送机托辊上积垢的刮刀[4]。固定滑座是主体支撑部分，由移动挂钩、滑座、螺栓和固定挂钩组成；刮刀固定架由锁紧螺栓、刮刀固定支架、螺母和蝶形螺母组成，用于安装、调整刮刀；移动轮组由空心轴、轴承、轴承和拉杆组成。为满足高温、潮湿的使用环境，清洁工具的刮刀选用表面涂有防锈层的铁质刮刀，滑座、刮刀支架、移动挂钩等零部件采用不锈钢材料加工制作。其余的螺栓、螺母等零件也以不锈钢材质的零件为主。为减轻清洁工具的重量，便于操作，拉杆采用铝合金材料加工而成。

本厂设计的皮带输送机托辊清洁工具巧妙运用了车床切削的工作原理，清洁工具的使用条件是皮带输送机处于正常运行状态。皮带输送机启动时，输送机的托辊以两端轴承为支点高速运转，托辊上的积垢与托辊同步做圆周运动。在输送带与托辊的挤压力作用下，积垢逐渐呈圆环状。托辊清洁工具上的刮刀如同车床上的刀头一样可以做纵向进给运动，通过手动进给，逐渐接触到托辊上的积垢，锋利的刮刀将积垢切削成碎末。托辊积垢硬度不同，刮刀进给量也不同。清洁工具上的刮刀还设计有横向移动功能，通过横向移动刮刀位置，对不同位置的积垢进行切削清理，实现托辊清洁功能。托辊下方的接灰盒用于收集积垢碎末，由保养人员定期清理接灰盒。本厂设计的皮带输送机托辊清洁过程与车床切削过程也有一定的差异性，主要表现在控制方面，清洁工具的刮刀由人工进给，控制精度较低；车床主要是自动控制，控制精度较高。所以在清洁工具的使用过程中，人工进给量不宜过大，避免损伤托辊和清洁工具。

3.3 皮带输送机托辊清洁工具的安装与使用说明

如图1和图2所示，清洁工具的固定架一端是固定框一端是长螺杆，刮刀1通过锁紧螺栓2固定在固定筐上，长螺杆穿过所述移动轮组的空心轴8，轴上安装有轴承10，操作拉杆6移动轮组可以在固定滑座里来回移动，轴的两端分别穿过固定滑座5两侧的移动槽，固定滑座5上有移动挂钩4和固定挂钩11用来将工具固定在皮带输送机上。

图1 皮带输送机托辊清洁工具示意图

图2 拉杆示意图

刮刀1安装在刮刀固定支架3上，固定支架3上的一端固定框类似一个扁形的“口”上方有一缺口，固定框前端开有槽限制刀片左右晃动，刮刀1尾端通过一个安装在固定框上方的锁紧螺栓2压紧固定，另外一端长螺杆穿过空心轴8，两端通过螺母9和蝶形螺母锁紧固定。所述空心轴8上安装有轴承10，轴承压紧拉杆6一端，通过拉动拉杆6可以移动刮刀固定支架3，空心轴8的两端分别有上下两个平面。

图3 刮刀固定架、移动轮组剖面结构示意图

刮刀固定架、移动轮组组合体安装在滑座5上，滑座5为一根空心方管一端封闭一端不封闭，滑座5两侧分别开有长槽，安装刮刀1一侧的长槽靠近拉杆6一端开有一个工艺安装孔，用于拆装空心轴8。移动轮组上的轴承可以在滑座5内移动，空心轴8两端穿过滑座长槽，利用空心轴8两端的平面对移动轮组圆周方向进行限位。整体工具利用滑座5上的移动挂钩4和固定挂钩11固定在设备上进行作业。

当需要进行托辊积垢清洁作业时，利用滑座5上的两个挂钩固定在皮带输送机上，通过调节两个挂钩的相对距离满足不同宽度尺寸的托辊，移动挂钩4可以松开螺栓7后进行移动定位后锁紧。利用安装在刮刀固定架上3的刮刀1对皮带输送机托辊上的机构进行清理，刮刀1和托辊的相对距离通过刮刀固定架3长螺杆一端的蝶形螺母进行调节伸出量，通过移动轮组的拉杆6实现刮刀1的移动，皮带输送机启动托辊在皮带的作用下也做旋转运动，类似车床切削的工作原理，刮刀1做轴向运动对托辊整个圆柱面机构进行刮除，刮刀做径向伸进时积垢厚度减少直至清除干净。

4 皮带输送机托辊清洁工具的维保项目

为保证皮带输送机托辊清洁工具的正常使用，要对清洁工具定期维保，维保项目分为月保和年保。

4.1 皮带输送机托辊清洁工具的月保项目[5-6]

4.1.1 刮刀固定支架的检查工作。刮刀工作时，刮刀受到托辊表面积垢的阻力通过刮刀传递到刮板固定架上，刮板固定架长期受作用力容易出现变形，所以要每个月对托辊清洁工具的刮刀固定架进行检查，发现变形要及时矫正。

4.1.2 托辊清洁工具各紧固部位的检查工作。皮带输送机在运行时托辊清洁工具才能发挥作用，托辊运转频次大，托辊清洁工具在工作时会出现高频振动，各紧固件容易出现松动，所以要每个月对托辊清洁工具各紧固部位进行检查，松动部位及时拧紧。

4.1.3 滑座内轴承的检查与润滑工作。为保证轴承正常运行，每个月对轴承进行检查，检查是否存在卡阻、异响等现象，并用润滑脂进行润滑，可根据使用频次将润滑周期延长至2-3个月。

4.1.4 刮刀检查工作。刮刀受力面小，长期使用后出现变形或者钝化现象。每个月对刮刀表面进行检查，发现刮刀钝化后要及时打磨刃口，出现变形则及时矫正。另外，重点检查刮刀与托辊的接触情况，正常情况下刮刀与托辊的接触属于线接触，且交线位于托辊上半部分，如果刮刀磨损后交线移到托辊下半部分则要调整刮刀伸出量。

4.2 皮带输送机托辊清洁工具的年保项目

更换刮刀，刮刀在使用一年后进行更换。刮刀属于损耗件，在长期接触托辊上的积垢后会出现磨损现象。刮刀的更换周期是每年1次，可根据使用频次将更换周期延长至2年。

5 结束语

本论文讲述的输送机托辊清洁工具巧妙运用车床切削的工作原理，投入使用后，为皮带输送机托辊积垢的清洁保养提供了一种全新的作业方法和模式。通过验证，该输送机托辊清洁工具可以替代人工清洁托辊，保养时间由20min缩短到5min以内。清洁工具结构简单、功能实用，便于安装和拆卸，操作简单机，可以减轻保养劳动强度，提高工作效率，保证设备的可靠性和稳定性。该清洁工具适用于不同尺寸型号的皮带输送机，根据皮带的宽度制作相应长度的输送机托辊清洁工具即可，有很大的应用与推广价值。