基于加裝過載保護裝置的PROTOS70卷接機組平準器傳動改進

　林望國

（廣東中煙工業(yè)有限責任公司湛江卷煙廠，廣東湛江524033）

基于加裝過載保護裝置的PROTOS70卷接機組平準器傳動改進

林望國

（廣東中煙工業(yè)有限責任公司湛江卷煙廠，廣東湛江524033）

針對煙絲生產(chǎn)過程中因煙絲含有雜質(zhì)造成卷煙機容易過載，導致劈刀、傳動軸部位零件的損壞等問題，將PROTOS70卷接機組平準器設(shè)置相應的傳動加裝過載保護裝置，保護卷煙機在過載狀態(tài)下不易損害。既解決了因過載引起的劈刀及傳動裝置損壞，又能節(jié)約生產(chǎn)時間、提高工作效率。

PROTOS70卷接機組；平準器傳動；過載保護裝置

1　 PROTOS70卷接機組存在的問題

煙支重量的控制是通過卷煙機平準器的兩把劈刀按相反方向轉(zhuǎn)動、上下方向移動，來按照要求修剪煙絲，保證煙支達到設(shè)定的重量標準。據(jù)調(diào)查，某廠引進安裝了5臺PROTOS70卷煙機。3個月后，劈刀經(jīng)常被打得變形，甚至導致了傳動系統(tǒng)部分齒輪的損壞，劈刀報廢。PROTOS70卷煙機在運行的過程中，由于煙絲中含有較多的雜物，如煙梗這種硬質(zhì)地的雜質(zhì)，在經(jīng)過磁選除雜裝置時，磁性物質(zhì)被出去，但還有許多的非磁性雜質(zhì)摻雜在煙絲中。這些非磁性物質(zhì)隨著煙絲一同進入吸絲通道，隨后經(jīng)過劈刀加工，劈刀受到非磁性物質(zhì)的阻礙，受到的力矩突然增大，嚴重時導致劈刀打壞，傳動裝置的齒輪打壞。損壞后的卷煙機需要進行整修，在檢修時，需要拆卸劈刀，打開劈刀的傳動系統(tǒng)，由于技術(shù)難度較大，這樣的后果只會導致耗費時間較長，而且修理費用一般較為昂貴，加大了資金的投入［1］。卷煙機的經(jīng)常損壞不僅降低了生產(chǎn)效率，還造成了直接的經(jīng)濟效益降低。據(jù)調(diào)查，PROTOS70卷煙機中的平整器成本在30000元，費用不菲。

2　問題原因分析

2.1故障原因分析

針對在本文中卷煙機存在的問題，我們對一臺受阻的平準器進行了診斷分析，發(fā)現(xiàn)摻雜在煙絲中的少量非磁性硬質(zhì)物質(zhì)進入吸絲通道，當劈刀削減煙絲時，平準器上的劈刀發(fā)生了位移，當位移達到一定的長度，會與刷絲輪碰撞而導致毀壞。

2.2原設(shè)計缺陷分析

PROTOS70卷煙機的平準器傳動原理如圖1所示。平準器傳動裝置與傳動軸的連接靠接觸摩擦傳動，動力通過傳動軸上的鍵將動力傳給軸套，在同步帶輪上壓緊了4個固定螺絲，帶輪與軸套間產(chǎn)生磨擦力，帶動平準器的傳動系統(tǒng)工作。在同步帶輪壓蓋上有4個固定螺絲將同步帶輪壓蓋與同步帶輪端面壓緊，從而產(chǎn)生摩擦力。但摩擦力大小我們無法計算，當平準器上的劈刀受到的力矩大于該摩擦力時，劈刀就會遭到毀壞，甚至傳動系統(tǒng)的損壞［2］。

圖1　傳動裝置示意圖

3　改進方案的提出

3.1改進思路

參照其他機械的過載保護裝置，根據(jù)機械設(shè)計原理，在傳動系統(tǒng)的零件組成中傳動是環(huán)環(huán)相扣的，若一環(huán)節(jié)出現(xiàn)問題，則傳動就無法進行。也就是說當負荷大于正常的工作負荷時，在平準器上總是存在強度最弱的零件最先毀壞，該傳動系統(tǒng)失效。因此本文針對PROTOS70卷煙機中平準器的傳動裝置的不足，安裝過載保護裝置。

3.2過載保護裝置的選擇及適用標準

根據(jù)其應用場合、原理及品種的不同，可將過載保護裝置分為很多類，其中按照品種分類可分為，齒式過載保護裝置、牙嵌式過載保護裝置、摩擦式過載保護裝置和固定式安全銷釘式過載保護裝置等，若需傳載能力大的保護裝置，可以選擇牙嵌式過載保護裝置，因其參與嚙合的齒數(shù)較多，有較強的傳載能力；若需要用于傳遞大轉(zhuǎn)矩的場合，可以選擇齒式過載保護裝置；若需傳動效率較高時，可使用固定式安全銷釘式過載保護裝置，當彎矩大于安全銷的許用剪應力時，安全銷非常容易被剪斷，從而實現(xiàn)兩者脫離，完成自我保護；此種過載保護裝置有諸多的優(yōu)點，結(jié)構(gòu)簡單、維修方便、安裝方便等優(yōu)勢得到廣泛推廣［3］。當需接合面較為平穩(wěn)，轉(zhuǎn)動慣量較大較大時，適合選用摩擦片的過載保護裝置，此種保護裝置通過摩擦來傳遞扭矩。

綜合以上各個過載保護裝置的分析，從設(shè)備的緊湊性、加工及維修費用、維修的簡便性等方面對比，本文中選用固定式安全銷過載保護裝置。

3.3改進方案

改進方案中是以固定式安全銷過載保護裝置的剪切力傳動代替原卷接機組平準器的摩擦力傳動。固定式安全銷過載保護裝置的工作原理為：平準器傳動裝置與傳動軸的連接是靠剪切力傳動。動力通過傳動軸上的鍵將動力傳給軸套，在同步帶輪上壓緊固定螺絲，兩者之間的剪切力帶動平準器的傳動系統(tǒng)工作。按以上設(shè)計原理，當過載狀況出現(xiàn)時，安全銷即刻被剪斷，軸承與軸套因發(fā)生相對運動而分開，使平準器傳動系統(tǒng)與主傳動系統(tǒng)分離，實現(xiàn)機械的自我保護。當卷接機組平準器正常工作時，平準器的輪體與其軸承相對靜止同步運動，主動力的傳遞是靠安全銷的剪切力傳遞給平準器傳動系統(tǒng)；當發(fā)生異常情況時，立即切斷安全銷，從而實現(xiàn)對劈刀和平準器傳動系統(tǒng)的保護。

4　相關(guān)零件的改進

（1）本文中選用改進后的過載保護裝置是固定式安全銷過載保護裝置，因此其傳動主要靠安全銷。由于壓蓋與帶輪輪體沒有接觸，所以齒形帶壓蓋與帶輪之間沒有存在摩擦力。為了使平準器部件與PROTOS70卷煙機配合更加方便，我們將固定螺絲孔改成腰孔，這樣的改進有利于兩者的同步傳動。

（2）確定同步齒形帶帶輪內(nèi)徑和軸套外徑，保證其尺寸的對應及安裝；確定安全銷銷孔的個數(shù)，一般為4個，且需要均布，保證受力均勻。

（3）按照保護要求，一旦發(fā)生過載，安全銷受剪切力立即斷裂，從而起到保護作用，因此對于材料的選取顯得至關(guān)重要。進過反復試驗和驗證，發(fā)現(xiàn)H65材料能夠滿足該要求。剪切應力的大小還與安全銷的截面積有關(guān)，所以安全銷直徑的確定也是很關(guān)鍵的。從材料力學中剪切理論可知，受剪面上的剪應力等于受剪面承受的剪力/受剪面積，此受剪面承受的剪力即為安全銷工作時受到的剪力。

5　結(jié)束語

本文通過煙絲生產(chǎn)過程中所遇到的問題，并在分析眾多的過載保護裝置的基礎(chǔ)上，創(chuàng)造性的提出固定式安全銷過載保護裝置，當安全銷發(fā)生過載被切斷時，平準器的傳動系統(tǒng)并無損壞，更換安全銷費用較平準器的傳動系統(tǒng)非常少，減少了資金的浪費；同時安全銷的更換可在極端的時間內(nèi)完成，從而提高了工作效率及節(jié)約了生產(chǎn)成本，極大的有利于煙絲在生產(chǎn)車間中的加工，降低了社會必要勞動時間，提高了資本。

［1］湖南常德煙機公司.YJ17-YJ27卷接機組［M］.北京：中國科學技術(shù)出版社，2008.

［2］孫訓方，方孝淑，關(guān)來泰.材料力學（Ⅰ）［M］.北京：高等教育出版社，2009.

［3］趙彩紅.卷煙機組中交流伺服控制系統(tǒng)的設(shè)計［D］.重慶大學，2006.

Discussion on the Application ofOverload Protection Device in the Transm ission of the PROTOS70 Rolling Unit

LIN Wang-guo
（Guangdong Tobacco Industry Co.，Ltd.Zhanjiang Cigarette factory，Zhanjiang Guangdong 524033，China）

In the process of tobacco production，tobacco contains impurities to caused easy machines overload，cause the damage of the cleaver，drive shaft parts parts，etc of Problems，in this paper，In this paper，we will PROTOS70 winding machine set up the corresponding transmission to install overload device the protection device，to protect the cigarettemachine in overload condition according noteasy to damage.

PROTOS70 winding unit；leveling device drive；overload protection device

TG 315.4

A

1672-545X（2016）06-0250-03

2016-03-08

林望國（1984-），男，廣東徐聞人，工學學士，助理工程師，研究方向：機械設(shè)計制造。