一種皮帶輸送機托輥清潔工具的設計

韋斌 梁志遠 張松

廣西中煙工業有限責任公司柳州卷煙廠 廣西 柳州 545005

引言

近年來，煙草局提出順應市場需求、優化產品結構的戰略目標。隨著消費者水平的提升，顧客對卷煙的追求趨于多樣化、精細化，卷煙制造過程對產品質量把控越發嚴格。為滿足市場需求，煙草行業以設備技術改造為支點，優化卷煙工藝流程，全面提升卷煙制造水平。

在煙草行業卷煙加工過程中，皮帶輸送機是目前行業生產加工過程中應用極為廣泛的一種連接輸送設備，在生產輸送過程皮帶輸送機的托輥起到拖頂做回轉運動的皮帶，托輥和皮帶表面接觸，皮帶上的灰塵或者物料黏附在托輥表面形成積垢，特別是卷煙制絲生產線皮帶輸送機托輥機構更為容易積大量污垢，目前利用鏟刀人工清理，由于作業空間受限，工作起來費時費力，需要投入大量的勞動力，托輥得不到有效的保養，導致設備運行異常，不僅影響生產，還增加維修成本。針對該問題，本廠利用類似車床切削的工作原理，設計了一種皮帶輸送機托輥清潔工具，用于清潔皮帶輸送機托輥表面積垢。

1 皮帶輸送機的結構與原理

1.1 皮帶輸送機的結構

皮帶輸送機的結構主要包括機架、輸送皮帶、主從動輥、驅動裝置、張緊裝置和卸料罩等。機架包括機頭、機尾和中段三個部分，大多數皮帶輸送機的主動輥和從動輥分別位于機頭部分和機尾部分。輸送皮帶采用的是高強度塑性材料，接頭采用加熱粘接或者不銹鋼扣連接成環狀。為防止皮帶下垂，降低皮帶運行阻力，皮帶下方由支撐板和托輥支撐[1]。主動輥下方安裝有清潔裝置，清潔皮帶表面積垢；從動輥由皮帶驅動，內部安裝有刮板以保持滾筒表面清潔。驅動裝置由減速機直接驅動或者鏈條傳動。張緊裝置主要通過調節螺釘來調整從動輥的位置，以保證皮帶具有一定的張緊力。調整時應保證主從動輥兩側間距一致，否則皮帶受力不平衡從而導致皮帶跑偏。

1.2 皮帶輸送機的工作原理

皮帶輸送機主要運用摩擦力傳輸動力實現輸送的。皮帶輸送機有一定張緊力的輸送皮帶安裝在機架兩端的主動輥和從動輥上，張緊力對皮帶輥筒產生一個正壓力。傳動裝置驅動主動輥運轉，滾筒與皮帶間形成靜摩擦力，使輸送皮帶隨主動輥一起同向運動。皮帶載物面上的物料，同樣是利用物料與皮帶之間的摩擦力來實現運輸的。

2 皮帶輸送機托輥積垢的危害

皮帶輸送機所有輥筒的安裝位置必須垂直于輸送機長度方向的中心線，使托輥對皮帶的作用力始終平行于皮帶，若出現偏斜必然發生皮帶跑偏現象[2]。托輥輥筒表面積主要由三大危害[3]。一是將導致托輥對皮帶的作用力不再平行于皮帶，在該作用力下皮帶出現跑偏。二是托輥輥筒表面積垢會增大托輥對皮帶局部的張緊力，導致皮帶變形為喇叭口狀。通過普通的調偏手段無法將呈喇叭口狀的皮帶調正，必須更換皮帶。三是影響皮帶載物面清潔刮板或者毛刷的功能。主動輥下方的清潔裝置采用毛刷或者塑料刮板結構，為保證清潔裝置能有效清潔皮帶表面的殘留物，安裝時將清潔裝置調整到與皮帶表面剛好接觸。托輥積垢將縮短皮帶與清潔裝置的間距，加劇清潔面的磨損，甚至塑料刮板類的清潔裝置會刮傷皮帶，影響皮帶使用壽命。

3 皮帶輸送機托輥清潔工具的設計

3.1 設計皮帶輸送機托輥清潔工具的必要性分析

本廠制絲過程的輸送設備以皮帶輸送機為主，大多皮帶輸送機主、從動輥都安裝有刮刀清潔裝置，而受空間限制，調節輥、支撐輥、斜輥等托輥無自動清潔裝置。一般情況下，皮帶輸送機每隔1~2m會設計一根支撐輥，支撐輥長期與皮帶載物面接觸后在輥面形成積垢。受皮帶與托輥的擠壓，積垢緊緊黏附在輥面上。除主從動輥外，其余托輥是通過人工用鏟刀清潔。人工清潔托輥效率低、效果差。

目前行業內采用了一種無積垢托輥，該托輥設計思路與不粘鍋設計原理類似，但成本較高，不適合大范圍推廣。已存在的其他托輥清潔裝置，受空間、成本、效果等因素影響，也無法應用到本廠。為提升托輥的清潔效率，保證皮帶輸送機的正常運行，本廠設計了一種新型的皮帶輸送機托輥清潔工具。

3.2 皮帶輸送機托輥清潔工具的設計結構與工作原理

本文中皮帶輸送機托輥清潔工具的結構包括4個部分，分別是固定滑座、刮刀固定架、移動輪組和用于刮除皮帶輸送機托輥上積垢的刮刀[4]。固定滑座是主體支撐部分，由移動掛鉤、滑座、螺栓和固定掛鉤組成；刮刀固定架由鎖緊螺栓、刮刀固定支架、螺母和蝶形螺母組成，用于安裝、調整刮刀；移動輪組由空心軸、軸承、軸承和拉桿組成。為滿足高溫、潮濕的使用環境，清潔工具的刮刀選用表面涂有防銹層的鐵質刮刀，滑座、刮刀支架、移動掛鉤等零部件采用不銹鋼材料加工制作。其余的螺栓、螺母等零件也以不銹鋼材質的零件為主。為減輕清潔工具的重量，便于操作，拉桿采用鋁合金材料加工而成。

本廠設計的皮帶輸送機托輥清潔工具巧妙運用了車床切削的工作原理，清潔工具的使用條件是皮帶輸送機處于正常運行狀態。皮帶輸送機啟動時，輸送機的托輥以兩端軸承為支點高速運轉，托輥上的積垢與托輥同步做圓周運動。在輸送帶與托輥的擠壓力作用下，積垢逐漸呈圓環狀。托輥清潔工具上的刮刀如同車床上的刀頭一樣可以做縱向進給運動，通過手動進給，逐漸接觸到托輥上的積垢，鋒利的刮刀將積垢切削成碎末。托輥積垢硬度不同，刮刀進給量也不同。清潔工具上的刮刀還設計有橫向移動功能，通過橫向移動刮刀位置，對不同位置的積垢進行切削清理，實現托輥清潔功能。托輥下方的接灰盒用于收集積垢碎末，由保養人員定期清理接灰盒。本廠設計的皮帶輸送機托輥清潔過程與車床切削過程也有一定的差異性，主要表現在控制方面，清潔工具的刮刀由人工進給，控制精度較低；車床主要是自動控制，控制精度較高。所以在清潔工具的使用過程中，人工進給量不宜過大，避免損傷托輥和清潔工具。

3.3 皮帶輸送機托輥清潔工具的安裝與使用說明

如圖1和圖2所示，清潔工具的固定架一端是固定框一端是長螺桿，刮刀1通過鎖緊螺栓2固定在固定筐上，長螺桿穿過所述移動輪組的空心軸8，軸上安裝有軸承10，操作拉桿6移動輪組可以在固定滑座里來回移動，軸的兩端分別穿過固定滑座5兩側的移動槽，固定滑座5上有移動掛鉤4和固定掛鉤11用來將工具固定在皮帶輸送機上。

圖1 皮帶輸送機托輥清潔工具示意圖

圖2 拉桿示意圖

刮刀1安裝在刮刀固定支架3上，固定支架3上的一端固定框類似一個扁形的“口”上方有一缺口，固定框前端開有槽限制刀片左右晃動，刮刀1尾端通過一個安裝在固定框上方的鎖緊螺栓2壓緊固定，另外一端長螺桿穿過空心軸8，兩端通過螺母9和蝶形螺母鎖緊固定。所述空心軸8上安裝有軸承10，軸承壓緊拉桿6一端，通過拉動拉桿6可以移動刮刀固定支架3，空心軸8的兩端分別有上下兩個平面。

圖3 刮刀固定架、移動輪組剖面結構示意圖

刮刀固定架、移動輪組組合體安裝在滑座5上，滑座5為一根空心方管一端封閉一端不封閉，滑座5兩側分別開有長槽，安裝刮刀1一側的長槽靠近拉桿6一端開有一個工藝安裝孔，用于拆裝空心軸8。移動輪組上的軸承可以在滑座5內移動，空心軸8兩端穿過滑座長槽，利用空心軸8兩端的平面對移動輪組圓周方向進行限位。整體工具利用滑座5上的移動掛鉤4和固定掛鉤11固定在設備上進行作業。

當需要進行托輥積垢清潔作業時，利用滑座5上的兩個掛鉤固定在皮帶輸送機上，通過調節兩個掛鉤的相對距離滿足不同寬度尺寸的托輥，移動掛鉤4可以松開螺栓7后進行移動定位后鎖緊。利用安裝在刮刀固定架上3的刮刀1對皮帶輸送機托輥上的機構進行清理，刮刀1和托輥的相對距離通過刮刀固定架3長螺桿一端的蝶形螺母進行調節伸出量，通過移動輪組的拉桿6實現刮刀1的移動，皮帶輸送機啟動托輥在皮帶的作用下也做旋轉運動，類似車床切削的工作原理，刮刀1做軸向運動對托輥整個圓柱面機構進行刮除，刮刀做徑向伸進時積垢厚度減少直至清除干凈。

4 皮帶輸送機托輥清潔工具的維保項目

為保證皮帶輸送機托輥清潔工具的正常使用，要對清潔工具定期維保，維保項目分為月保和年保。

4.1 皮帶輸送機托輥清潔工具的月保項目[5-6]

4.1.1 刮刀固定支架的檢查工作。刮刀工作時，刮刀受到托輥表面積垢的阻力通過刮刀傳遞到刮板固定架上，刮板固定架長期受作用力容易出現變形，所以要每個月對托輥清潔工具的刮刀固定架進行檢查，發現變形要及時矯正。

4.1.2 托輥清潔工具各緊固部位的檢查工作。皮帶輸送機在運行時托輥清潔工具才能發揮作用，托輥運轉頻次大，托輥清潔工具在工作時會出現高頻振動，各緊固件容易出現松動，所以要每個月對托輥清潔工具各緊固部位進行檢查，松動部位及時擰緊。

4.1.3 滑座內軸承的檢查與潤滑工作。為保證軸承正常運行，每個月對軸承進行檢查，檢查是否存在卡阻、異響等現象，并用潤滑脂進行潤滑，可根據使用頻次將潤滑周期延長至2-3個月。

4.1.4 刮刀檢查工作。刮刀受力面小，長期使用后出現變形或者鈍化現象。每個月對刮刀表面進行檢查，發現刮刀鈍化后要及時打磨刃口，出現變形則及時矯正。另外，重點檢查刮刀與托輥的接觸情況，正常情況下刮刀與托輥的接觸屬于線接觸，且交線位于托輥上半部分，如果刮刀磨損后交線移到托輥下半部分則要調整刮刀伸出量。

4.2 皮帶輸送機托輥清潔工具的年保項目

更換刮刀，刮刀在使用一年后進行更換。刮刀屬于損耗件，在長期接觸托輥上的積垢后會出現磨損現象。刮刀的更換周期是每年1次，可根據使用頻次將更換周期延長至2年。

5 結束語

本論文講述的輸送機托輥清潔工具巧妙運用車床切削的工作原理，投入使用后，為皮帶輸送機托輥積垢的清潔保養提供了一種全新的作業方法和模式。通過驗證，該輸送機托輥清潔工具可以替代人工清潔托輥，保養時間由20min縮短到5min以內。清潔工具結構簡單、功能實用，便于安裝和拆卸，操作簡單機，可以減輕保養勞動強度，提高工作效率，保證設備的可靠性和穩定性。該清潔工具適用于不同尺寸型號的皮帶輸送機，根據皮帶的寬度制作相應長度的輸送機托輥清潔工具即可，有很大的應用與推廣價值。