皮帶輸送機新型清潔毛刷總成的設計

段志勇

摘 要：制絲設備中的皮帶運輸機清潔毛刷輥總成拆裝過程費時費力，經過全新設計的快拆型毛刷總成，采用分體支撐式的毛刷軸，利用矩形花鍵連接的特殊形式，并采用魚眼銷的結構，實現了毛刷與軸、軸與軸承的可靠聯接，實現了毛刷輥的快速拆裝功能。使用快拆型毛刷總成后，減少了維修人員，拆裝時間大幅縮短。

關鍵詞：分體支撐；矩形花鍵；拆裝快捷

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2019.13.032

0 引言

制絲線中的皮帶輸送機是傳輸物料的主要設備之一。皮帶輸送機清潔毛刷總成的作用是用來清掃皮帶上附著的物料和雜物。為了防止清潔毛刷臟污后磨損皮帶，需定期對其拆下進行清理或更換。根據統計，清潔毛刷總成的組成零件數量為51件，拆裝時所需工具數量接近20件，需要3名專業維修人員花費約2小時的時間才能完成一次拆裝，成為困擾維修人員的一個難題。

1 清潔毛刷總成工作原理

清潔毛刷總成主要由驅動鏈條、毛刷軸、毛刷輥、支撐軸承等零部件組成。其工作原理如下：當皮帶驅動減速機運行時，通過傳動鏈條帶動雙排鏈輪轉動，雙排鏈輪將動力一路傳遞給皮帶機主動輥帶動皮帶運轉；另一路帶動轉動毛刷軸同步轉動，毛刷軸上安裝的毛刷輥利用分布在外圓周上的刷毛連續清掃皮帶的底面，保證皮帶表面始終清潔。

2 清潔毛刷總成基本拆裝過程

一般情況下，會安排3名維修人員進行拆裝操作，其原因如下：①由于拆卸防護罩、下料斗時需兩至三人同時操作；②用軸承拆卸工具拆卸鏈輪、軸承時需一人操作另一人輔助操作；③拆卸毛刷時需兩人從兩端同時操作；④拆卸左右兩端毛刷輥定位套及毛刷軸時經常會遇到螺釘銹蝕難以取下的情況，需兩人配合鉆孔操作；⑤整個過程勞動強度較大且時間要求較為緊張。

3 快拆型清潔毛刷總成的研制

3.1 設計思路

設計指導原則如下：①不對設備原主體結構進行大的改動，盡量只對毛刷總成進行改造，不破壞機體其它部位結構。②可大幅度減少操作人員，縮短拆卸時間。

3.2 設計方案

采用內、外矩形花鍵配合的結構實現毛刷輥1與毛刷軸2、3的聯接。毛刷軸2、3設計為分體結構，其中帶有外矩形花鍵的固定軸2與鏈輪相聯接，用以驅動毛刷旋轉，其在總成拆裝過程中無需拆卸；另一端帶有外矩形花鍵的快拆浮動軸3起輔助支撐作用，其內部采用魚眼銷結構，來保證軸的軸向定位，其可與毛刷輥快速分離。毛刷輥1兩端內部鑲有內矩形花鍵結構的軸套4，與兩端的外花鍵軸相嚙合。當需要拆卸毛刷輥1時，只需要抽下浮動軸3，然后將毛刷輥在料斗內沿軸向移動，使其與固定軸2脫開，即可取下毛刷輥，安裝時采用相反的步驟即可。

3.2.1 快拆型清潔毛刷總成結構組成

3.3 矩形花鍵固定軸的設計

3.3.1 材料選擇

結合煙草物料中的化學成分會在一定程度上對毛刷軸產生腐蝕作用，同時考慮到清潔毛刷工作環境濕度較大，會對毛刷軸產生銹蝕，最終選用40Cr作為花鍵軸的材料。

3.3.2 固定花鍵軸設計

計算出的直徑為軸受扭段的最小直徑，若該剖面有鍵槽時，應將軸徑適當放大，當有一個鍵槽時，增大4%-5%，該軸上有一個鍵槽，故其軸徑應為：

d=d+d×5%=12.49+12.49×5%=13.11mm

即危險截面處的最小軸徑為13.11mm，軸上任意截面處的軸徑應大于該值。因為原毛刷軸驅動鏈輪的內徑為φ16mm，為繼續使用原鏈輪，故固定花鍵軸受扭轉部位的最小直徑確定為D=φ16mm。

原來驅動鏈輪端的軸承為FL204，其安裝于皮帶輸送機機頭的墻板上，軸承底座安裝孔中心距a=90mm?？紤]到新總成為分體支撐結構形式，此端為矩形花鍵固定軸，須使用非調心軸承。經查閱相關技術資料，原來使用的6204軸承承載參數可滿足使用要求，但從使用壽命角度考慮，最終將軸承型號增大為62205-2RS。

根據矩形花鍵固定軸Dmin=φ16mm，D1=φ25mm， 同時考慮矩形外花鍵的安裝便捷性要求，經查閱《機械設計手冊》確定出花鍵的規格為N×d×D×B= 6×23×28×6的中系列矩形花鍵。

3.3.3 浮動花鍵軸設計

計算出危險截面處的最小軸徑為11.60mm，軸上任意截面處的軸徑應大于該值。原來此端安裝有FL204軸承，因此端為矩形花鍵浮動軸，故應繼續使用調心軸承，以與另一端的固定軸相匹配。經查閱相關技術資料，原FL204軸承承載參數可滿足使用要求，故繼續使用。所以與軸承相配合的浮動軸部位直徑為D=φ20mm，考慮到機械加工

的方便，查閱《機械設計手冊》，確定浮動軸的矩形外花鍵部位規格

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（上接第35頁）

為N×d×D×B= 6×16×20×5的中系列矩形花鍵。

其用在毛刷輥無鏈輪一端，主要起輔助支撐作用，在其內部設計有彈簧鋼球裝置，通過頂桿的軸向位移帶動鋼球升起落下，從而為浮動軸進行軸向定位，所以其他具體尺寸以配合連接為準。

3.3.4 固定花鍵軸套設計

固定花鍵軸套是為了將毛刷輥與固定花鍵軸連接在一起的，所以該軸套的尺寸設計應以完美配合二者的連接為準。根據《機械設計手冊》軸與軸套的連接、軸與孔的連接，確定出固定件套長L=56mm，外徑d外=φ36mm，M8的孔位于距離軸套左端44mm處，內部花鍵規格為N×d×D×B= 6×23×28×6的中系列矩形花鍵。

3.3.5 浮動花鍵軸套設計

浮動花鍵軸套是為了將毛刷輥與浮動花鍵軸連接在一起的，所以該軸套的尺寸設計應以完美配合二者的連接為準。根據《機械設計手冊》軸與軸套的連接、軸與孔的連接，確定出固定件套長L=56mm，外徑d外=φ36mm，M8的孔位于距離軸套左端44mm處，內部花鍵規格為N×d×D×B= 6×16×20×5的中系列矩形花鍵。

3.3.6 毛刷輥的設計

因為考慮到毛刷總成為分體結構，為使兩端的支撐軸承受的載荷盡可能小，所以毛刷輥設計為空心結構，同時在保證強度的前提下盡量要選用輕量化的材料。又因為毛刷輥兩端需鑲配花鍵套，其安裝方法對毛刷輥強度也有相應要求，所以經過綜合比較，最終選擇1010高強度尼龍作為毛刷輥的材料。

最后將毛刷長度設計為L=785mm，這樣即保證了對皮帶的清掃效果，又能夠使毛刷在機頭罩內自由移動與外矩形花鍵軸配合。

4 結果

快拆型清潔毛刷總成先期在制絲線安裝了四套，經過11個月的運行，其運行狀況穩定，清潔效果良好，相關產品質量與原來保持一致。其拆裝過程由原來的兩小時下降到5分鐘，拆裝人員由原來的3名專業維修工減少為1名操作工。因此，快拆型清潔毛刷總成的使用，大大提高了工作效率，減少了操作人員，創造了較為明顯的經濟效益。

5 結論

快拆型清潔毛刷總成的成功研制應用，簡化了相關設備的結構，提高了工作效率，減少了操作人員，其在制絲生產線的皮帶類、儲柜類設備中具有一定的借鑒意義。

參考文獻：

[1]機械設計手冊編委會.機械設計手冊[M].北京：機械工業出版社，2004.