基于加装过载保护装置的PROTOS70卷接机组平准器传动改进

　林望国

（广东中烟工业有限责任公司湛江卷烟厂，广东湛江524033）

基于加装过载保护装置的PROTOS70卷接机组平准器传动改进

林望国

（广东中烟工业有限责任公司湛江卷烟厂，广东湛江524033）

针对烟丝生产过程中因烟丝含有杂质造成卷烟机容易过载，导致劈刀、传动轴部位零件的损坏等问题，将PROTOS70卷接机组平准器设置相应的传动加装过载保护装置，保护卷烟机在过载状态下不易损害。既解决了因过载引起的劈刀及传动装置损坏，又能节约生产时间、提高工作效率。

PROTOS70卷接机组；平准器传动；过载保护装置

1　 PROTOS70卷接机组存在的问题

烟支重量的控制是通过卷烟机平准器的两把劈刀按相反方向转动、上下方向移动，来按照要求修剪烟丝，保证烟支达到设定的重量标准。据调查，某厂引进安装了5台PROTOS70卷烟机。3个月后，劈刀经常被打得变形，甚至导致了传动系统部分齿轮的损坏，劈刀报废。PROTOS70卷烟机在运行的过程中，由于烟丝中含有较多的杂物，如烟梗这种硬质地的杂质，在经过磁选除杂装置时，磁性物质被出去，但还有许多的非磁性杂质掺杂在烟丝中。这些非磁性物质随着烟丝一同进入吸丝通道，随后经过劈刀加工，劈刀受到非磁性物质的阻碍，受到的力矩突然增大，严重时导致劈刀打坏，传动装置的齿轮打坏。损坏后的卷烟机需要进行整修，在检修时，需要拆卸劈刀，打开劈刀的传动系统，由于技术难度较大，这样的后果只会导致耗费时间较长，而且修理费用一般较为昂贵，加大了资金的投入［1］。卷烟机的经常损坏不仅降低了生产效率，还造成了直接的经济效益降低。据调查，PROTOS70卷烟机中的平整器成本在30000元，费用不菲。

2　问题原因分析

2.1故障原因分析

针对在本文中卷烟机存在的问题，我们对一台受阻的平准器进行了诊断分析，发现掺杂在烟丝中的少量非磁性硬质物质进入吸丝通道，当劈刀削减烟丝时，平准器上的劈刀发生了位移，当位移达到一定的长度，会与刷丝轮碰撞而导致毁坏。

2.2原设计缺陷分析

PROTOS70卷烟机的平准器传动原理如图1所示。平准器传动装置与传动轴的连接靠接触摩擦传动，动力通过传动轴上的键将动力传给轴套，在同步带轮上压紧了4个固定螺丝，带轮与轴套间产生磨擦力，带动平准器的传动系统工作。在同步带轮压盖上有4个固定螺丝将同步带轮压盖与同步带轮端面压紧，从而产生摩擦力。但摩擦力大小我们无法计算，当平准器上的劈刀受到的力矩大于该摩擦力时，劈刀就会遭到毁坏，甚至传动系统的损坏［2］。

图1　传动装置示意图

3　改进方案的提出

3.1改进思路

参照其他机械的过载保护装置，根据机械设计原理，在传动系统的零件组成中传动是环环相扣的，若一环节出现问题，则传动就无法进行。也就是说当负荷大于正常的工作负荷时，在平准器上总是存在强度最弱的零件最先毁坏，该传动系统失效。因此本文针对PROTOS70卷烟机中平准器的传动装置的不足，安装过载保护装置。

3.2过载保护装置的选择及适用标准

根据其应用场合、原理及品种的不同，可将过载保护装置分为很多类，其中按照品种分类可分为，齿式过载保护装置、牙嵌式过载保护装置、摩擦式过载保护装置和固定式安全销钉式过载保护装置等，若需传载能力大的保护装置，可以选择牙嵌式过载保护装置，因其参与啮合的齿数较多，有较强的传载能力；若需要用于传递大转矩的场合，可以选择齿式过载保护装置；若需传动效率较高时，可使用固定式安全销钉式过载保护装置，当弯矩大于安全销的许用剪应力时，安全销非常容易被剪断，从而实现两者脱离，完成自我保护；此种过载保护装置有诸多的优点，结构简单、维修方便、安装方便等优势得到广泛推广［3］。当需接合面较为平稳，转动惯量较大较大时，适合选用摩擦片的过载保护装置，此种保护装置通过摩擦来传递扭矩。

综合以上各个过载保护装置的分析，从设备的紧凑性、加工及维修费用、维修的简便性等方面对比，本文中选用固定式安全销过载保护装置。

3.3改进方案

改进方案中是以固定式安全销过载保护装置的剪切力传动代替原卷接机组平准器的摩擦力传动。固定式安全销过载保护装置的工作原理为：平准器传动装置与传动轴的连接是靠剪切力传动。动力通过传动轴上的键将动力传给轴套，在同步带轮上压紧固定螺丝，两者之间的剪切力带动平准器的传动系统工作。按以上设计原理，当过载状况出现时，安全销即刻被剪断，轴承与轴套因发生相对运动而分开，使平准器传动系统与主传动系统分离，实现机械的自我保护。当卷接机组平准器正常工作时，平准器的轮体与其轴承相对静止同步运动，主动力的传递是靠安全销的剪切力传递给平准器传动系统；当发生异常情况时，立即切断安全销，从而实现对劈刀和平准器传动系统的保护。

4　相关零件的改进

（1）本文中选用改进后的过载保护装置是固定式安全销过载保护装置，因此其传动主要靠安全销。由于压盖与带轮轮体没有接触，所以齿形带压盖与带轮之间没有存在摩擦力。为了使平准器部件与PROTOS70卷烟机配合更加方便，我们将固定螺丝孔改成腰孔，这样的改进有利于两者的同步传动。

（2）确定同步齿形带带轮内径和轴套外径，保证其尺寸的对应及安装；确定安全销销孔的个数，一般为4个，且需要均布，保证受力均匀。

（3）按照保护要求，一旦发生过载，安全销受剪切力立即断裂，从而起到保护作用，因此对于材料的选取显得至关重要。进过反复试验和验证，发现H65材料能够满足该要求。剪切应力的大小还与安全销的截面积有关，所以安全销直径的确定也是很关键的。从材料力学中剪切理论可知，受剪面上的剪应力等于受剪面承受的剪力/受剪面积，此受剪面承受的剪力即为安全销工作时受到的剪力。

5　结束语

本文通过烟丝生产过程中所遇到的问题，并在分析众多的过载保护装置的基础上，创造性的提出固定式安全销过载保护装置，当安全销发生过载被切断时，平准器的传动系统并无损坏，更换安全销费用较平准器的传动系统非常少，减少了资金的浪费；同时安全销的更换可在极端的时间内完成，从而提高了工作效率及节约了生产成本，极大的有利于烟丝在生产车间中的加工，降低了社会必要劳动时间，提高了资本。

［1］湖南常德烟机公司.YJ17-YJ27卷接机组［M］.北京：中国科学技术出版社，2008.

［2］孙训方，方孝淑，关来泰.材料力学（Ⅰ）［M］.北京：高等教育出版社，2009.

［3］赵彩红.卷烟机组中交流伺服控制系统的设计［D］.重庆大学，2006.

Discussion on the Application ofOverload Protection Device in the Transm ission of the PROTOS70 Rolling Unit

LIN Wang-guo
（Guangdong Tobacco Industry Co.，Ltd.Zhanjiang Cigarette factory，Zhanjiang Guangdong 524033，China）

In the process of tobacco production，tobacco contains impurities to caused easy machines overload，cause the damage of the cleaver，drive shaft parts parts，etc of Problems，in this paper，In this paper，we will PROTOS70 winding machine set up the corresponding transmission to install overload device the protection device，to protect the cigarettemachine in overload condition according noteasy to damage.

PROTOS70 winding unit；leveling device drive；overload protection device

TG 315.4

A

1672-545X（2016）06-0250-03

2016-03-08

林望国（1984-），男，广东徐闻人，工学学士，助理工程师，研究方向：机械设计制造。