滤棒固化储存输送装置升级改进

王前江

（许昌烟草机械有限责任公司，河南 许昌 461000）

0 引言

许昌烟草机械有限责任公司于2008年1月研制成功“YF172 型滤棒固化储存输送装置”［1］，至今销售已有15 年之久。对于初期购买产品的客户来说，设备已经到了升级更换时期。目前产品仍然沿用10 余年前的技术，已经无法满足各类卷烟企业自动化、空间场地等方面的需求［2-3］。为了提高YF172 市场竞争力，产品亟须优化升级。YF172 主要由提升机、固化储存库、输送器、操作平台等部分组成。本研究着重介绍固化储存库的优化设计。在以往的应用中发现，固化储存库主要存在轨道驱动附近零件易磨损、滤棒规格调整不便、零件更换麻烦等问题，为了解决以上问题，本研究对固化储存库的升级改进进行了分析。

1 装置结构

YF172 滤棒固化储存输送系统将上游滤棒成型机与下游滤棒发送机柔性地连接起来，从而完成滤棒自动输送、存储调节的任务，并能促进滤棒的固化，使滤棒生产线实现高速自动化［4-6］。

如图1所示，YF172滤棒固化储存库由缓存区和固化区两个部分组成。缓冲区包括2个缓冲层，由2台可正反转的电机驱动，用于存储或补偿滤棒；固化区包括5 个固化层，由5 台电机驱动，用于促进滤棒的固化。

图1 YF172滤棒固化储存库结构

卷制成型的滤棒由入口提升机提升至高位输送器，再依次进入固化储存库缓存区和固化区，然后通过出口提升机和低位输送器输送至下游滤棒发送机。上下游设备都正常的情况下，固化区一直处于满载状态，固化储存库相当于滤棒的输送通道；当上游滤棒成型机速度大于下游滤棒发送机速度，或者下游滤棒发送机突然暂停时，为了不影响上游滤棒成型机正常工作，缓存区电机正转存储滤棒，用于补偿下游滤棒发送机速度过慢，使系统达到平衡状态；当上游滤棒成型机速度小于下游滤棒发送机速度，或者上游滤棒成型机暂停，缓存区电机反转排空滤棒，用于补偿上游滤棒，必要时也要排空固化区滤棒。

2 改进设计

根据客户对固化储存库的使用反馈，结合公司多年来的技术经验积累，利用现有新型零部件，对固化储存库的输送带、传动组件、门组件进行了优化设计。

2.1 输送带改进

如图2 所示，原YF172 固化储存库输送通道采用皮带输送，优化升级后输送通道采用链板输送。原使用的输送皮带尺寸长短不一，输送通道尺寸更改需要定制不同长度的皮带，给零部件采购带来不便。同时皮带不易更换，保养或维修时只有先将侧面固定装置拆卸方可取下皮带，因此输送通道可以采用链板输送。全新设计输送链板如图3 所示，输送通道尺寸更改只需添加或减少链板数量即可，也避免了皮带带来的跑偏、更换难等一系列问题。

图2 固化储存库输送通道

图3 输送链板结构

2.2 传动组件改进

如图4 所示，固化储存库输送轨道与驱动电机，输送轨道与张紧装置皆采用柔性连接。由于零件加工及装配存在精度误差，储存库运行过程中发现输送轨道周围的轮系零件易发生磨损，影响电机输出效率。因此，将输送轨道两侧的联轴器更换成柔性联轴器，能够有效降低驱动电机和张紧装置在箱体上的相对位置精度，减少悬臂支撑的轨道与驱动的垂直度要求，从而延长链板使用寿命。

图4 驱动与主动轮柔性连接示意

2.3 门组件改进

如图5和图6所示，经过优化的固化储存库玻璃门调节结构，将原来的腰孔结构替换成调节杆结构。固化储存库两侧门组件之间存放滤棒，当滤棒规格调整时，两侧玻璃门间隙也需要调整。如图1 所示，固化储存库两侧分布大量门组件，原玻璃门采用腰孔结构调节，调整规格时难以把控尺寸，玻璃门安装容易出现偏差，造成滤棒卡塞。玻璃门通过调节杆的方式调节通道宽度，根据主流滤棒长度，在调节杆上至少配置对应100 mm、120 mm、144 mm 滤棒的定位锥孔，其他96 mm、108 mm 长度的滤棒定位锥孔不作强行要求，可方便安装调试。

图5 腰孔结构

图6 调节杆结构

3 电机选型

本研究以固化存储库固化层为例，介绍了输送通道改为链板输送后电机的选型方法。

已知固化层物料高度H为400 mm，滤棒直径d为φ7.7 mm，固化层输送通道长度L为8 200 mm［7］，代入公式（1）和公式（2），得出固化层存储滤棒共60层，约60 000支。

已知固化层链板工作长度L链板为8 200×2=16 400 mm（每层），每根滤棒（规格φ7.7×100）质量m滤棒为0.5 g，链板质量m链板为0.75 kg/m，链板轮质量m链板轮为0.16 kg，链板与导轨之间摩擦因素预估u=0.3，链板张紧力预估为F预紧力为200 N。从而得出，固化层链板总质量M链板=0.75×16.4=12.3 kg，滤棒总质量M滤棒=60 000×0.5=30 000 g=30 kg，从动链板轮与主动链板轮质量之和M链板轮=0.16×2=0.32 kg，以上代入公式（3）得电机受到的阻力F总为530 N。

已知主动轮分度圆直径D链主动轮为φ74.265 mm；代入公式（4）得主动轮输送扭矩T链主动轮为19.6 Nm。

已知电机轴直径D电机为φ25 mm，代入公式（5）得电机输送扭矩T电机为58.22 Nm。

根据上游成型机最大生产速度600 000 mm/min，滤棒长度100 mm［8-9］，得成型机速度V成为6 000 支/min，代入公式（6）得链板输送线速度V链板为770 mm/min。

主动轮每转链板输送距离：S链主动轮=πD链主动轮=3.14×74.265=233.19 mm。

根据《SEW 样本手册》选用SA57DRN71M4 减速电机，功率为370 W，减速比为158.12，输出转速为8.9 r/min，输出扭矩为240 Nm，安装方式采用M4。

4 结语

本研究对YF172固化储存库进行改进升级。输送通道采用链板输送，解决了原有传送带更换不便且采购麻烦的问题；轮系之间采用柔性连接，解决了输送通道两侧已发生磨损的问题；调节杆结构代替腰孔结构，解决了固化储存库规格调整中玻璃门对齐困难的问题。本研究还以固化存储库固化层为例，介绍了输送通道改为链板输送后电机的选型方法。经过现场调试，改进升级后的固化储存库运行状态良好。