片烟星辊输送机匀料装置的设计与改进

张磊++刘金龙++孟贝++张建超++王进安

摘 要：为了解决8000Kg/h制叶线星辊输送机的堵料和误剔除故障，提高生产效率，降低劳动强度，本文应用螺旋输送原理设计了新型星辊；利用拟合回归找到了星辊的最佳传动比是2，并利用逻辑回归确定星辊电机最佳频率是37Hz。设计优化后，结果表明：星辊的布料宽度由原来800mm扩展到1400mm，并且布料厚度均匀；分拣机的杂物剔除率由改造前的79%提高至88.38%；分拣机处的堵料次数由原来的5次/月降低至1次/月。

关键词：星辊输送机；匀料装置；逻辑回归；新型星辊

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2017.07.012

济南卷烟厂8000Kg/h制叶线烟叶异物剔除系统[1-2]主要由星辊输送机和分拣机[3-4]组成。星辊输送机安装在松散回潮滚筒后，分拣机前，主要负责没回潮透烟饼及较大杂物的剔除任务。星辊输送机的星辊为五棱体结构，在物料输送过程中利用五棱面在转动过程中上下高度的变化使物料跳动松散，将未松散彻底的烟饼分选出来，这些烟饼经过除饼皮带输送机落入物料盒，重新进行回潮。松散好的物料经星辊输送机匀料装置，将物料摊薄，落入其下方的高速皮带，再进入到分拣机，剔除烟叶中的杂物。

1 存在的问题

星辊输送机主要存在烟叶误剔除和堵料问题，烟叶误剔除是指已松散好的烟叶经除饼皮带输送机落入物料盒的现象。堵料主要是由于物料松散不均匀和电机频率不稳定造成的物料流量过大，超过了分拣机的额定输送能力，从而导致物料积聚，造成堵料故障。烟叶松散是利用匀料星辊的五棱面在转动过程中上下高度的变化来完成的，但此种结构没有使物料横向扩展的功能，容易导致物料在星辊中间堆积，致使松散效果不好。匀料装置中间物料较两边厚，存在送料不均的现象，这样既可造成位于中间物料下方的杂物在经分拣机时无法剔除，使这些杂物进入到下道工序，也会在分拣机处增加了堵料风险。

2 改进方法

为解决物料输送过程中松散效果不好，容易在星辊中间堆积的问题，设计一种新的星辊结构显得尤为重要；星辊输送机工作时物料大部分集中在靠近皮带输送机的前三个星辊上，物料向前传递的原动力不足，物料的输送距离短，从而导致物料易在前方堆积，增加堵料的几率，因此需要改变相邻星辊的传动比以增大传递的原动力；星辊输送机星輥的转速对物料的松散与输送速度有着重要的影响，转速过快增加误剔除风险；转速过慢会造成物料输送速度慢同时也会增加烟叶误剔除的风险，因此优化转速就显得十分必要。

2.1 星辊的设计

星辊[5-6]主要作用是将未被松散的烟饼分选出来，松散好的物料均匀布料。匀料装置前方皮带输送机上的物料宽度为300mm，物料经五棱体星辊松散后，皮带输送机上的物料宽度只有800mm左右，并且存在布料不均的现象，增加堵料风险。

2.1.1 方案选择

通过对五棱体结构、螺旋结构和人字齿结构三种方案的优缺点比较，选择将原星辊的五棱体结构改为人字齿形结构，辊筒周围焊接人字形结构的扇叶，两侧扇叶相对排布，并保持一定的倾角，在旋转时形成向两边输送的螺旋线，物料在重力作用及左右螺旋松散辊的螺旋输送的作用下使物料向星辊输送机的整个宽度方向上扩散，增加物料的横向输送距离。

2.1.2 人字齿的尺寸确定

通过对物料分布试验的验证，最终确定人字齿的方向与物料运行方向相同，齿形角度定为135°，人字齿的高度定为22.5mm。

2.1.3 绘制图纸及三维设计

根据确定的方案及人字齿的尺寸，我们绘制了旋转松散辊的图纸，并根据图纸绘制了三维图。

2.2 星辊之间转速差的优化

为了找到最佳的星辊转速传动比，我们实验记录了传动比为1、1.5、2和3时的物料传输距离。如表1所示：

我们通过对传动比数据进行拟合回归，观察表1中的数据可知，数据明显存在弯曲，所以我们直接采用二次拟合进行回归分析。

由拟合曲线图可以看出，当传动比加大时，传输距离并没有成正比增加，这符合星辊物料传输现状，因为经过结构变化后，其横向的铺料宽度增加了。

我们得到拟合方程为：

其中：S—传输距离

i—传动比

经计算可得，当i=2.042时，传输距离最长。所以，我们取传动比为2。

2.3 星辊电机运转频率的优化

为找到星辊电机频率[7-8]的最优参数值，我们运用逻辑回归的试验设计在星辊输送机上做实验。采集了星辊输送机频率分别为25、30、35、40和45五个水平，测试是否出现误剔除或者堵料故障，如表2所示：

采用逻辑回归分析数据，从分析结果可以看出，P=0.021<0.05，可见星辊电机频率对星辊故障影响显著。为了进一步确定频率参数值，我们绘制了实际概率和预测概率与星辊电机频率的散点图。

由上图和分析结果，得到故障率和星辊电机频率的回归方程为：

其中，—故障率

—星辊电机频率

我们希望故障率越低越好，经计算可得：当时，故障率最低，此时。经过以上的计算，我们将频率定为37。

3 应用效果

安装了星辊轮装置后，对误剔除、堵料进行实时监测，对星辊输送机五个班次的运行结果统计分析，如表3所示。

安装新型的松散辊后，物料布料宽度由原来800mm扩展到1400mm，并解决了原来中间物料较厚两边物料较薄的现象，杂物剔除率由改造前的79%，提高到改造后的88.38%。杂物剔除量由改造前的16.14g/批，提高至改造后的19.6g/批。改造后八千分拣机处的堵料次数由原来的5次/月降低至改造后1次/月。提升了设备利用率，提高了劳动效率，改善了现场管理水平。

参考文献：

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[8]韩安荣.通用变频器及其应用[M].北京：机械工业出版社，2000.

作者简介：张磊（1985-），山东济南人，硕士研究生，工程师，主要从事烟草制丝设备运行与维护工作。