ZGC型振動輸送機活門加裝自鎖聯控裝置

張勝利，焦 冉，張世強，趙明輝

（河南中煙工業有限責任公司洛陽卷煙廠，河南洛陽 471000）

ZGC型振動輸送機活門加裝自鎖聯控裝置

張勝利，焦 冉，張世強，趙明輝

（河南中煙工業有限責任公司洛陽卷煙廠，河南洛陽 471000）

ZGC振動輸送機活門加裝自鎖聯控裝置，當操作工踩踏此位置后，活門的開啟縫隙由改進前的52 mm減小為2 mm左右，杜絕安全事件，提升現場操作人員的安全保障系數。

振動輸送機；活門；腳踏開啟；自鎖裝置

10.16621/j.cnki.issn1001-0599.2017.05.51

1 問題

ZGC型爬坡振動輸送機側板、槽底為不銹鋼材料，形狀為波紋結構，煙油、煙沫和煙土粘結在振槽底部，操作工日常清理、保養需要在振動輸送機上進行。振動輸送機與水平面有20°的傾角，支撐高度450～1900 mm。為保證保養效果，操作工由振動輸送機高處倒退著用拖把進行清理，當腳踩踏在振動輸送機活門時（圖1），活門受到人體重力負荷的作用極易開啟，容易夾傷腿腳，造成人身傷害。

圖1 操作者作業位置

2 原因分析

（1）工作原理（圖2）。ZGC型振動輸送機是偏心連桿平衡式振動輸送機，主要用于輸送煙絲、煙葉、煙梗、葉片等物料。工作時，由電機通過皮帶輪上的V形帶帶動偏心軸轉動，偏心軸帶動連桿運動，推動平衡體運動，平衡體通過搖桿組件帶動槽體與平衡體做同步反向簡諧振動，物料在槽體內沿輸送方向作連續拋擲運動，物料向前移動，實現輸送目的。

圖2 ZGC型振動輸送機傳動原理示意

（2）過程分析。ZGC型振動輸送機活門的開閉形式為翻轉式，采用手動控制。手動換向閥改變氣路，氣缸驅動活門關閉/打開，給相應工序定點供料或排出不合格物料。當需排出不合格物料時，活門由手動換向閥控制氣缸動作，通過壓縮空氣實現活門的快速開啟；當不合格物料排完，合格物料通過時，快速關閉活門，合格物料正常通過，輸送機氣動原理見圖3。

圖3 ZGC型振動輸送機氣動原理

日常生產結束后，操作工倒退著清掃振槽底部煙垢，當腳踩踏活門時，由于人腳的長度小于活門寬度(活門的寬度270 mm，成年人的腳長約250 mm)，活門開啟產生縫隙，操作工腳易被卡在其中，造成夾傷或擦傷事故。

（3）受力分析。輸送機所用活門驅動氣缸缸徑40 mm，氣源控制壓力 0.3 M～0.5 MPa，查表得知氣缸輸出力為377～628 N，活門處受力分析見圖4。

圖4 活門處受力示意

如圖4所示，重力G可分解為平行于斜面的力F1和垂直于斜面的力F2。當腳踩踏到活門時，活門受到重力負荷開啟。以操作工體重75 kg為例做實驗（查資料可知，一個體重為75 kg的成年人,產生的重力約為735 N）。根據物理學原理，如果物體靜止不動，根據平衡條件可知，物體受到的摩擦力f=F1≈249.9 N，摩擦力等同于下滑力；F2≈690.9 N＞氣缸輸出力。采用推力測試儀現場測試，當活門受到300 N左右的負荷時就會開啟。因此當操作人員踩踏活門時，活門開啟。

3 改進措施

3.1 改進方案

（1）改造現有活門控制裝置，加大支撐能力。改造部位多、較復雜且成本高。

（2）不改變現有活門控制裝置，增加手動插銷。操作工容易遺忘，開啟、關閉不方便。

（3）不改變現有活門控制裝置，增加一套活門聯控自鎖裝置。通過改進，實現自動聯鎖聯控。

通過對3個方案的優缺點進行比較，選擇方案3，在不改變原有活門裝置的前提下，增加一套活門自鎖聯控裝置。

3.2 改進內容

（1）確定自鎖裝置安裝位置。振動輸送機槽底下方有4根 30 mm×30 mm甲字形排列的角鋼，用于支撐和加固槽底，活門下方25 mm×25 mm角鋼用于支撐活門。活門關閉后，下方沒有其他裝置，兩支撐角鋼間距為50 mm，可以將自鎖裝置安裝于振動輸送機槽底。

圖5 自鎖裝置

（2）自鎖裝置（圖5）。根據現場測量數據，選自鎖氣缸缸徑25 mm，長100 mm；為避免自鎖裝置運動時與槽底支撐角鋼發生碰撞，支撐桿支架制作成V形，可有效形成自鎖支撐；滑座架長100 mm；2根平行的支撐桿長240 mm，直徑12 mm，所用的材料為不銹鋼。在平衡體加裝相同重量的配重，消除簡諧振動的不平衡。

（3）自鎖氣缸支架。利用30 mm的支撐角鋼作為固定自鎖氣缸的支架，根據自鎖裝置的相關尺寸加工出支撐角鋼的伸出孔，并在活門的 25 mm支撐角鋼上加工支撐孔，同時保證在一個平面上做直線伸縮運動，使自鎖裝置對活門形成兩點支撐（圖6）。

圖6 自鎖裝置工作示意圖

（4）自鎖裝置氣控系統改進。改造前，壓縮空氣管路只控制振動輸送機活門的開啟和關閉。加裝活門自鎖裝置后，為實現活門關閉時，自鎖裝置處于自鎖狀態，活門開啟排料時，自鎖裝置處于釋放狀態。對壓縮空氣管路進行改進，加裝2個Φ8 mm三通接頭，將原來的2路輸出擴充為4路輸出，并在其中的兩條管路上加裝2個控制速度的節流閥，用于調節、控制自鎖氣缸與活門氣缸的工作次序，保證活門氣缸到位后，自鎖氣缸快速到位自鎖，改進后自鎖控制氣動原理見圖7。

圖7 改進后自鎖控制氣動原理圖

（5）自鎖裝置工作過程。如圖7所示，當壓縮空氣進入自鎖氣缸無桿腔，活塞向右運動，帶動活塞桿將V形裝置推出，經固定在振槽上滑座的導向，穿過槽底角鋼的2個依托孔，2根平行支撐桿插入活門開口下端；當壓縮空氣從自鎖氣缸有桿腔進入，活塞向左運動，帶動活塞桿縮回，V形裝置退出，活門正常打開。

（6）實驗驗證。加裝自鎖裝置后，對2個體重75 kg的操作工分別進行了5次實驗，活門開啟縫隙均值分別為2.06 mm和2.04 mm。

4 改進效果

在振動輸送機活門處加裝自鎖聯控裝置，當操作工踩踏此位置后，活門的開啟縫隙寬由原來的52 mm降低為2 mm。杜絕安全事件，提升了現場操作人員的安全保障系數。

［1］孫濤.液壓與氣動技術［M］.長沙：中南大學出版社，2010.

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〔編輯 李 波〕