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1問(wèn)題分析
1.1存在的問(wèn)題
生產(chǎn)制造中當(dāng)煙包由YB518型包裝機(jī)運(yùn)輸至YB618型包裝機(jī)時(shí)，輸入通道前半部經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)頂層煙包滑掉狀況，導(dǎo)致安全通道內(nèi)左右雙層煙包總數(shù)不一致。伴隨著輸入通道內(nèi)下一層煙包總數(shù)增加，煙包總數(shù)探測(cè)器發(fā)信號(hào)，造成 機(jī)器設(shè)備關(guān)機(jī)。為故障檢測(cè)實(shí)際操作工作人員必須另外旋轉(zhuǎn)輸入通道的2個(gè)轉(zhuǎn)換開關(guān)，運(yùn)用汽缸提高輸入通道的上輸送皮帶支撐架，對(duì)排序參差不齊的煙包開展人力補(bǔ)包，實(shí)際操作繁雜且用時(shí)長(zhǎng)，危害生產(chǎn)率。
1.2根本原因
1.2.1原理
由圖1由此可見，改善前YB618型包裝機(jī)煙包輸入通道構(gòu)造為密閉式，煙包運(yùn)輸方法是由左右兩根輸送皮帶捏住煙包借助滑動(dòng)摩擦力開展同步運(yùn)輸［8］。電動(dòng)機(jī)根據(jù)傳動(dòng)系統(tǒng)同步帶輪驅(qū)動(dòng)器左右輸送皮帶，將層疊煙包由YB518型包裝機(jī)美容器出入口傳至YB618型包裝機(jī)的伸縮輪入口。輸入通道是雙通道內(nèi)存，由2組上輸送皮帶和下輸送皮帶構(gòu)成。

1.傳動(dòng)系統(tǒng)同步皮帶2.主主動(dòng)輪3.同步帶輪4.漲緊輪
5.上驅(qū)動(dòng)器輥6.驅(qū)動(dòng)器輥7.張緊輥8.兩層煙包9.下輸送皮帶10.上輸送皮帶11.隔板12.安全通道聲卡機(jī)架
圖1改善前輸入通道結(jié)構(gòu)示意圖
Fig.1Schematicdiagramofinputpassagebeforemodification
煙包輸入通道中安裝有煙包層疊總量光學(xué)探測(cè)器，部位見圖2。在其中，探測(cè)器1安裝在第四個(gè)層疊煙包處，當(dāng)其檢驗(yàn)不上安全通道內(nèi)層疊煙包時(shí)，YB618型包裝機(jī)會(huì)顯示信息常見故障信息內(nèi)容“最少/最少，鍵入滑軌”；探測(cè)器2安裝在第9個(gè)層疊煙包處，當(dāng)其檢驗(yàn)到積累的層疊煙包時(shí)，最前端開發(fā)的五個(gè)層疊煙包將被送入伸縮輪；探測(cè)器3安裝在第14個(gè)層疊煙包處，當(dāng)其檢驗(yàn)到輸入通道中持續(xù)層疊煙包時(shí)，設(shè)備的運(yùn)行速率將全自動(dòng)提升；探測(cè)器4安裝在第二十二個(gè)層疊煙包處，當(dāng)其被煙包擋住時(shí)，YB518型包裝機(jī)將發(fā)布美容器內(nèi)的煙包，機(jī)器設(shè)備警報(bào)并關(guān)機(jī)；探測(cè)器5安裝在輸入通道入口，當(dāng)其被煙包擋住時(shí)，機(jī)器設(shè)備馬上關(guān)機(jī)。

1.探測(cè)器1（輸送皮帶中的煙包極小值）2.探測(cè)器2（煙包總量底位）3.探測(cè)器3（煙包總量上位）4.探測(cè)器4
（輸送皮帶積煙）5.探測(cè)器5（輸入處積煙）
圖2輸入通道中煙包總量探測(cè)器方位圖
Fig.2Positionsofdetectorsforquantityofpacketsininputpassage
1.2.2兩層煙包應(yīng)力分析
依據(jù)左右輸送皮帶推動(dòng)煙包運(yùn)輸?shù)姆椒?，?duì)兩層煙包開展應(yīng)力分析，見圖3。為確保上下一層煙包不產(chǎn)生互相健身運(yùn)動(dòng)，上下一層煙包的運(yùn)作速率應(yīng)各自與幾包煙總體運(yùn)作速率相同［9］。

a.頂層煙包應(yīng)力分析 b.下一層煙包應(yīng)力分析
圖3兩層煙包受力分析圖
Fig.3Mechanicalanalysisofcigarettepacketsontopandbottomconveyingbelts
之上層煙包為目標(biāo)開展應(yīng)力分析，能夠 獲得頂層煙包在水平方向上的驅(qū)動(dòng)力動(dòng)力學(xué)方程組：
f合1=f1-f相=μ皮F1-μ煙N1=μ皮F1-μ煙（F1+mg）（1）
a1=f合1/m=［μ皮F1-μ煙（F1+mg）］/m （2）
v1=v01-a1t （3）
對(duì)下一層煙包開展應(yīng)力分析，得下一層煙包在水平方向上的驅(qū)動(dòng)力動(dòng)力學(xué)方程組：
f合2=f2+f′相=μ皮（F1+1mg）+μ煙（F1+mg）（4）a2=f合2/m=［μ皮（F1+1mg）+μ煙（F1+mg）］/m（5）v2=v02+a2t （6）
式（1）～式（6）中：f合1為頂層煙包在水平方向上的協(xié)力，N；f合2為下一層煙包在水平方向上的協(xié)力，N；f1為上輸送皮帶對(duì)頂層煙包造成的滑動(dòng)摩擦力，N；f2為下輸送皮帶對(duì)下一層煙包造成的滑動(dòng)摩擦力，N；f相為下一層煙包對(duì)頂層煙包的滑動(dòng)摩擦力，N；f相′為頂層煙包對(duì)下一層煙包的滑動(dòng)摩擦力，N；μ皮為輸送皮帶與煙包中間的摩擦阻力；F1為上輸送皮帶對(duì)頂層煙包的工作壓力，N；μ煙為上下一層煙包中間的摩擦阻力；N1為下一層煙包對(duì)頂層煙包的承受力，N；m為煙包品質(zhì)，kg；g為重力加速，m/s2；a1為頂層煙包在水平方向上的
瞬時(shí)速度，m/s2；a2為下一層煙包在水平方向上的瞬時(shí)速度，m/s2；v1為頂層煙包水準(zhǔn)運(yùn)輸速率，m/s；v2為下一層煙包水準(zhǔn)運(yùn)輸速率，m/s；v01為頂層煙包從美容器中發(fā)布的原始速率，m/s；v02為下一層煙包從美容器中發(fā)布的原始速率，m/s；t為時(shí)間，s。
因?yàn)樯舷乱粚訜煱鼜拿廊萜髦邪l(fā)布的原始速率同樣，即v=v。依據(jù)相互作用力與反沖力基本原理必得

圖4改善上輸送皮帶支撐架后平面圖
Fig.4Schematicdiagramofmodificationoftopconveyingbeltbracket
f相′=f相，N1=N1′。為確保兩層煙包在運(yùn)輸全過(guò)程中不造成相對(duì)滑動(dòng)，應(yīng)確保上下一層煙包速率一致，即v1=v2。因v01=v02，故上下一層煙包的瞬時(shí)速度相同，即a1=a2。依據(jù)式（1）～式（6）測(cè)算必得f相=-μ皮mg。
為確保煙包中間不造成相對(duì)滑動(dòng)，煙包中間滑動(dòng)摩擦力平方根應(yīng)低于煙包中間較大滾動(dòng)摩擦力，即：f相≤f靜max⇒μ皮mg≤μ煙靜ma（xF1+mg） （7）
式中：μ煙靜max為煙包中間的靜摩擦阻力。
因輸送皮帶與煙包中間的摩擦阻力μ皮和煙包中間的靜摩擦阻力μ煙靜max均為原材料原有主要參數(shù)，當(dāng)上輸送皮帶太長(zhǎng)時(shí)，煙包在輸入通道前端、中區(qū)和后半段所受工作壓力不平衡，非常容易導(dǎo)致上下一層煙包造成拖動(dòng)并滑掉，造成 安全通道阻塞常見故障。
2改善方式
2.1煙包輸入通道
2.1.1減少上輸送皮帶支撐架長(zhǎng)度
為防止輸入通道頂層煙包滑掉，將上輸送皮帶支撐架長(zhǎng)度降低850Mm，并將上輸送皮帶規(guī)格由55mm×3690mm改成55mm×1920毫米，見圖16。依據(jù)應(yīng)力分析結(jié)果，上輸送皮帶減少后能夠 明顯改進(jìn)煙包承受力不平衡狀況，確保上下一層煙包無(wú)相對(duì)滑動(dòng)。
2.1.2提升2組輸送皮帶
在上輸送皮帶支撐架減少位置提升2組垂直方位輸送皮帶，將要原先由左右輸送皮帶推動(dòng)煙包的密閉式運(yùn)輸方法，改成由上下兩邊輸送皮帶夾持煙包、底端輸送皮帶推動(dòng)煙包的敞開式運(yùn)輸方法，見圖5。根據(jù)提升2組垂直方位輸送皮帶，提升輸入通道前端煙包運(yùn)輸?shù)目煽啃浴?/span>

2.2輸入通道傳動(dòng)裝置
為使輸送皮帶運(yùn)輸速率保持一致，根據(jù)改裝3組和原同步齒形帶輪規(guī)格同樣的皮帶輪為敞開式運(yùn)輸安全通道出示驅(qū)動(dòng)力。依據(jù)各皮帶輪規(guī)格、遍布及安裝部位，再次設(shè)計(jì)方案YB618型包裝機(jī)輸入通道傳動(dòng)裝置，見圖6。電動(dòng)機(jī)根據(jù)電動(dòng)機(jī)主皮帶輪1出示系統(tǒng)軟件驅(qū)動(dòng)力，根據(jù)同步齒形帶傳送驅(qū)動(dòng)力，先后推動(dòng)軸Ⅰ、軸Ⅱ、軸Ⅲ、軸Ⅳ和軸Ⅴ旋轉(zhuǎn)，并由軸Ⅴ根據(jù)減速箱11推動(dòng)同步帶輪12轉(zhuǎn)動(dòng)。減速箱11的功效是將水平方向傳送的驅(qū)動(dòng)力變化為垂直方位傳送，再在同步帶輪12和同步齒形帶的功效下，驅(qū)動(dòng)器輸入通道中的各運(yùn)輸輥旋轉(zhuǎn)。
由圖6由此可見，電動(dòng)機(jī)主皮帶輪1驅(qū)動(dòng)器同步帶輪2和同步帶輪4旋轉(zhuǎn)，從而推動(dòng)軸Ⅰ和軸Ⅱ旋轉(zhuǎn)。軸Ⅰ是上輸送皮帶的驅(qū)動(dòng)力鍵入軸，軸Ⅱ是下輸送皮帶的驅(qū)動(dòng)力鍵入軸。同步帶輪5與軸Ⅱ固定不動(dòng)聯(lián)接，由同步帶輪5根據(jù)同步齒形帶驅(qū)動(dòng)器同步帶輪6～10傳動(dòng)系統(tǒng)，各自轉(zhuǎn)動(dòng)軸Ⅲ、軸Ⅳ和軸Ⅴ旋轉(zhuǎn)。減速箱11減速比為1∶1，其內(nèi)部有兩個(gè)外觀設(shè)計(jì)同樣、相互之間90°安裝的直齒錐齒輪，一端與軸Ⅴ聯(lián)接，另一端與同步帶輪12聯(lián)接。同步帶輪12做為改善后輸入通道的驅(qū)動(dòng)力主動(dòng)輪，推動(dòng)同步帶輪13、14、15和17旋轉(zhuǎn)。同步帶輪13、14、15和17與驅(qū)動(dòng)器輥9、10、11和12同軸輸出固。

1,4.下輸送皮帶2,3,5,6.側(cè)輸送皮帶7,8.煙包9,10,11,12.驅(qū)動(dòng)器輥
圖5改善后輸入通道結(jié)構(gòu)示意圖
Fig.5Schematicdiagramofstructureofinputpassageaftermodification

1.電動(dòng)機(jī)主帶輪2,4～10,12～18,20.同步帶輪3,19.張緊輪11.減速箱
圖6改善后輸入通道傳動(dòng)裝置平面圖
Fig.6Schematicdiagramoftransmissionsystemofinputpassageaftermodification
3運(yùn)用實(shí)際效果
定聯(lián)接（圖5），各自驅(qū)動(dòng)器輸入通道的4條輸送皮帶。同步帶輪2、4均由電動(dòng)機(jī)主皮帶輪1驅(qū)動(dòng)器，直徑為
80mm，齒數(shù)為30個(gè)，屬平級(jí)傳動(dòng)系統(tǒng)，故轉(zhuǎn)速比n1相同。同步帶輪5、6、7、8、9、10、12、13、17直徑和齒數(shù)與同步帶輪2、4同樣，由傳動(dòng)系統(tǒng)基本原理［9］得知，同步帶輪4、10轉(zhuǎn)速比與角速度也相同。減速箱11內(nèi)交疊直齒錐齒輪間的減速比為1∶1，故同步帶輪12、10轉(zhuǎn)次/天，關(guān)機(jī)率減少97.75%。煙包輸入通道改善后發(fā)電機(jī)組運(yùn)作平穩(wěn)，緩解了實(shí)際操作工作人員勞動(dòng)效率，提升了包裝機(jī)組生產(chǎn)率。

3.1試驗(yàn)設(shè)計(jì)
原材料：“紅塔山（硬經(jīng)典100）”牌煙草［由某有限責(zé)任公司企業(yè)云南大理煙廠提供］。
機(jī)器設(shè)備：ZB48包裝機(jī)組。
方式：依據(jù)DCS（DistributedControlSystem）系統(tǒng)軟件數(shù)據(jù)信息，統(tǒng)計(jì)分析YB618型包裝機(jī)煙包輸入通道改善前后左右各10個(gè)工作日之內(nèi)因頂層煙包滑掉造成 安全通道阻塞造成的關(guān)機(jī)頻次，取均值。
4 結(jié)果
根據(jù)對(duì)YB618型包裝機(jī)煙包輸入通道原理及承受力開展剖析，將煙包輸入通道由密閉式改成敞開式，將要左右輸送皮帶推動(dòng)煙包運(yùn)輸方法改成上下兩邊夾持煙包運(yùn)輸方法，并由原同步齒形帶輪經(jīng)多個(gè)鏈條傳動(dòng)和直齒錐齒輪箱傳動(dòng)系統(tǒng)后驅(qū)動(dòng)輸送皮帶，較切實(shí)解決了因輸入通道內(nèi)頂層煙包滑掉造成 安全通道阻塞導(dǎo)致關(guān)機(jī)頻次多等難題。以云南大理煙廠生產(chǎn)制造的“紅塔山（硬經(jīng)典100）”牌煙草為目標(biāo)開展檢測(cè)，結(jié)果顯示：YB618型包裝機(jī)改善后因輸入通道阻塞造成的關(guān)機(jī)頻次降低8.7次/天，關(guān)機(jī)率減少97.75%。合理提升了YB618型包裝機(jī)的生產(chǎn)率。

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