長役齡儲柜布料系統優化改進

馬齊瑤，向 光，戴 勇，禹 韜

（湖南中煙工業有限責任公司長沙卷煙廠，湖南長沙 410007）

0 引言

在卷煙生產過程中，儲柜廣泛應用于預混、儲葉、儲絲等工序，主要起到混合配方、平衡水分、吸收料液、緩沖銜接和流量控制的作用[1]。儲柜布料系統主要包括柜頂軌道、布料行車、分配行車3 個部分，其中分配行車在布料行車上方作橫向寸動將物料均勻輸送給布料行車，布料行車沿柜頂軌道作縱向往復運動，通過縱橫往復的布料方式將物料均勻地平鋪在柜體內部。長役齡儲柜布料系統易出現布料行車走輪打滑、分配行車和與布料行車錯位的現象，會造成布料行車報警停車、物料泄漏、儲柜布料不均的情況，儲柜布料不均易造成出料流量波動，出現斷料或堵料現象[2]。

1 儲柜工作原理

儲柜主要包括柜體、布料行車、分配行車3 個部分，柜體上方兩側安裝有沿水平方向平行的軌道，布料行車位于儲柜柜體上方，由布料皮帶機、布料行車支撐架、齒輪齒條裝置、走輪及驅動電機組成，布料皮帶通過4 組齒輪、齒條裝置實現在布料行車支撐架上的固定及橫向位移。4 組走輪安裝在布料行車支撐架上，其中一組走輪為帶電機的主動驅動輪，其余3 組走輪為隨動輪，走輪均與柜體上方兩側的軌道接觸，通過走輪在軌道上的移動來實現布料行車的縱向往復運動。分配行車在布料行車上方作橫向往復寸動，通過和縱向往復運動的布料行車相配合，實現物料在儲柜內的均勻分布[3]。儲柜結構及工作原理如圖1 所示。

圖1 儲柜結構及工作原理

儲柜布料系統主要由柜頂軌道、布料行車、分配行車3 個部分構成，布料行車在柜頂軌道上反復運行，分配行車依據程序的設定在規定的時間間隔后橫向位移一定距離，在分配行車橫向位移設定距離后，布料行車在程序控制下通過4 組齒輪、齒條裝置驅動橫向位移同樣的距離，這樣就能保證布料行車和分配行車始終處于相互配合、物料交接順暢的位置。

2 布料行車縱向往復驅動系統

布料行車支撐架上安裝有4 組走輪，其中1 組走輪為主動輪，由走輪驅動電機通過鏈傳動進行驅動，其余3 組為隨動輪，4 組走輪均與軌道相接觸并通過主動輪驅動實現縱向往復運動（圖2）。布料行車縱向往復的過程中，有一激光測距儀測量布料行車縱向往復的位移是否符合程序的設定值，如果實際位移與程序設定值不匹配，布料行車會自動報警停車。

圖2 布料行車縱向往復驅動系統

3 布料行車與分配行車定位方式

布料行車與分配行車通過激光測距儀進行定位[4]，布料行車和分配行車在橫向位移方向上均裝有激光測距儀反光板，在儲柜固定機架上安裝有激光與接收傳感器，激光實時發射至布料行車與分配行車的反光板上，接收器接收返回的激光光束，通過PLC 處理后，得出布料行車及分配行車與固定的傳感器之間的距離。這兩個距離信息傳入PLC 中，通過設定的程序自動控制布料行車與分配行車的橫向位移，確保布料行車和分配行車位于相互配合的位置，在程序設定的時間內，布料行車與分配行車未移動至配合位置，儲柜布料系統會報警停車。

4 布料行車走輪打滑、分配行車和與布料行車錯位的現象

4.1 布料行車走輪打滑分析與改進思路

由于布料行車長時間使用運行，布料行車走輪及軌道均有較大磨損，行車走輪對軌道的適應能力持續下降，軌道上任意一處的凹面下沉和光面磨損都有可能導致布料行車走輪打滑。布料行車現有的4 組走輪中，只有1 組主動輪，當主動輪發生打滑時會導致布料行車縱向往復運動卡阻甚至停滯[5]，導致布料行車在程序設定時間內不能完成相應的位移，儲柜布料系統報警停車，進料停止。在制絲流水線生產過程中，當儲柜進料停止時，前段生產流程也會相應停產，造成較大的經濟損失。

為解決長役齡儲柜布料系統易發生走輪打滑的問題，設計制作一種儲柜布料行車增強驅動裝置，通過新增一個增強驅動輪來提高布料行車縱向往復運行的穩定性。

4.2 分配行車與布料行車錯位分析與改進思路

觀察生產過程中分配行車與布料行車運行情況，發現分配行車用來定位的激光測距儀反光板在行車運行過程中有抖動現象，導致分配行車運行過程中定位不準。分配行車與布料行車運行過程中的剎車模式采用的是切斷動力后利用行車自重產生的摩擦阻力進行制動[6]，隨著設備長時間運行老化，分配行車與布料行車制動效率持續下降，現分配行車與布料行車運行過程中制動位置控制參數已不適應現在的工況，容易出現錯位的情況。需要提高激光測距儀測距精度，優化布料系統控制程序，減少分配行車與布料行車錯位的情況。

5 改進措施

5.1 布料行車增強驅動裝置的設計

儲柜布料行車增強驅動裝置主要由安裝支架、增強驅動輪支撐軸、增強驅動輪、從動鏈輪、傳動鏈條、主動鏈輪、布料行車主動輪組成（圖3）。

圖3 儲柜布料行車增強驅動裝置結構

儲柜布料行車增強驅動裝置各組件位置分布如爆炸圖4所示。

圖4 儲柜布料行車增強驅動裝置爆炸圖

安裝支架用于將增強驅動輪固定在布料行車支撐架上，其頂部和底部共開有4 個腰型孔，用于固定在布料行車支撐架上，并可以左右調整其安裝位置。安裝支架上有4 個螺孔，用于固定增強驅動輪支撐軸。增強驅動輪支撐軸用于安裝增強驅動輪，軸上開槽，用于安裝擋圈。支撐軸底部安裝孔采用腰形孔設計，可以實現上下兩個方向的位置調整。

增強驅動輪外徑和布料行車主動輪外徑相等，確保兩輪線速度一致，布料行車主動輪通過鏈傳動帶動增強驅動輪作同步同向轉動。增強驅動輪內側有一臺階，臺階兩側各裝有一個深溝球軸承，輪內開槽，用兩個擋圈分別對兩個軸承外圈進行限位。主、從動鏈輪采用同一規格，確保增強驅動輪和布料行車主動輪線速度一致，在鏈輪上開有4 個通孔，便于將鏈輪用螺釘固定在增強驅動輪和布料行車主動輪上。傳動鏈條和主、從動鏈輪相嚙合，將布料行車主動輪的轉動傳遞至增強驅動輪，通過調整安裝支架的左右位置，可以對傳動鏈條進行張緊或松開。

5.2 布料行車增強驅動裝置的實際運用

（1）在布料行車支撐架適宜位置打4 個腰形孔，用4 顆螺釘將安裝支架固定在布料行車支撐架上，安裝支架上4 個螺孔朝外。

（2）將兩個深溝球軸承安裝在增強驅動輪上裝好擋圈，將增強驅動輪支撐軸軸端裝入深溝球軸承內圈位置并裝好擋圈。

（3）將增強驅動輪及增強驅動輪支撐軸裝到安裝支架上，用4 顆螺釘進行固定，可以通過調整支撐軸上的4 個腰形孔進行上下位置的微調以確保走輪和軌道接觸，再將從動鏈輪安裝在增強驅動輪上，用4 顆螺釘進行固定。

（4）在布料行車主動輪上鉆4 個孔并攻絲，注意螺孔位置應該和增強驅動輪保持一致，用4 顆螺釘將主動鏈輪固定在布料行車主動輪上。

（5）安裝傳動鏈條，傳動鏈條和主、從動鏈輪相嚙合，將布料行車主動輪的轉動傳遞至增強驅動輪，通過調整安裝支架的左右位置，可以對傳動鏈條進行張緊或松開，確保傳動鏈條張緊適度。

（6）儲柜布料行車增強驅動裝置安裝完畢，試車正常后加裝防護罩即可投入生產使用。

增強驅動輪通過鏈傳動，實現和布料行車主動輪的同步運轉[7]，當布料行車主動輪打滑時，增強驅動輪仍然能正常運轉，帶動布料行車正常運行，避免因為布料行車主動輪打滑導致的布料行車縱向往復異常，減少走輪打滑導致的布料故障。對于長役齡儲柜，更換全部磨損軌道及走輪也能解決布料行車打滑問題，不過成本高、改造時間長、施工難度大，通過新增布料行車增強驅動裝置，可以顯著提升長役齡儲柜的布料穩定性，效果顯著，成本低廉，具有較高實用推廣價值。

5.3 提高分配行車與布料行車定位精度

（1）設計制作一個分配行車激光測距儀反光板固定支架（圖5），通過新增兩個支撐肋，確保反光板在行車運行過程中的穩定性，提高行車定位精度。

圖5 激光測距儀反光板固定支架

（2）重新調整分配行車與布料行車運行程序，優化行車距離計算方法、控制邏輯和制動位置控制參數。對布料行車與上方的分配行車實際運行距離進行測量，每個柜橫向點動5 次，記錄總的距離偏差，計算得出每次運行的距離偏差，在PLC 程序中對原程序進行優化，將點動距離減去偏差作為修正值，設置為布料行車的實際運行設定值，再根據生產過程實際進料情況進行進一步的位置微調和行車定位。

6 改進效果

改進之后，由于布料行車走輪打滑、分配行車和與布料行車錯位引起的儲柜報警停車次數降低80%，顯著提升長役齡儲柜布料系統的運行穩定性。

7 結束語

對于長役齡儲柜，更換全部磨損軌道走輪、更新激光測距裝置成本高，改造時間長。通過新增布料行車增強驅動裝置、提高分配行車與布料行車定位精度可以顯著提升長役齡儲柜的布料穩定性，是一種低耗高效的長役齡儲柜維保方法。