提升机独立清扫装置改进

许 旭

（河北白沙烟草有限责任公司保定卷烟厂，河北保定 071000）

0 引言

烘丝前提升机的清扫装置主要由扫辊、扫辊轴、减速机及辅助部件等组成。清扫装置的作用是及时清扫提升机输送带的耙钉上粘附的烟丝，使清扫下来的烟丝通过计量管进入电子称，防止粘附的烟丝落入提升机的护板内。生产中提升机内部残存的烟丝较多，生产结束后，对提升机保养时烟丝被清理出，这部分烟丝的整丝率、水分、含杂等指标都难以达到工艺要求，被当作垃圾处理，造成较大的浪费。通过提高扫辊转速、改进扫辊轴的方法，可以有效提高清扫效果，减少提升机内部积存的烟丝，并且降低了更换清扫装置扫辊的难度，延长扫辊的使用寿命。

1 问题与分析

1.1 存在问题

烘丝前提升机与仓储式喂料机结合在一起作为一个单元使用（图1），完成存储、输送烟丝的功能。生产过程中，烟丝被提升机输送带上的耙钉带动，输送至电子秤，粘附在耙钉及耙钉支架上的少量烟丝在清扫装置的清扫作用下，落至电子秤。

图1 设备布置

在调查叶丝段损耗的过程中，发现提升机内部残存烟丝较多。对提升机内部残存烟丝进行质量检测，发现整丝率、水分、含杂等指标均不符合工艺、质量要求，不能被回收二次利用，造成浪费。我们把烘丝前提升机生产结束后，吹扫出的物料进行了统计。结果见表1。

1.2 原因分析

提升机内积存烟丝主要在提升机顶部、托盘及提升机的尾部盖板内。从烟丝积存位置分析，这些烟丝是提升机输送带经过扫辊后落下来的粘附烟丝，烟丝落入提升机背部的护板，然后又顺着护盖板落入托盘并使托盘内充满了烟丝，托盘内烟丝又被耙钉反复挤压，造成烟丝整丝率降低。提升机内部残存的烟丝存放时间较长，导致其水分散失；一些杂物容易惨杂其中，导致其质量达不到工艺要求。结合生产、设备实际情况，发现造成提升机内部积存烟丝较多的原因在于：提升机清扫装置的清扫效果较差，主要包括3方面原因。

表1 提升机班后保养残存烟丝量

1.2.1 扫辊转速低

提升机输送带与扫辊由同一台减速机驱动，耙钉经过扫辊毛刷的时间内，扫辊旋转的转数称为扫辊的有效转数。从表2看出，扫辊对耙钉清扫不到0.4 r/min，而对其他积存物料较少的提升机的扫辊进行计算时，发现清扫转数约0.8 r/min。

表2 扫辊转速计算结果

1.2.2 扫辊毛刷清扫效果差

扫辊在使用过程中，输送带及耙钉支架对扫辊毛刷丝的损害较小，但是耙钉较长（55 mm），对毛刷丝的伤害最大，导致毛刷丝的弹性降低，最终毛刷丝向两边倾斜，扫辊上出现一圈圈的凹槽，使扫辊的清扫作用降低。

1.2.3 扫辊毛刷更换难度大

扫辊的毛刷丝变形后，需要更换，但由于设备设计的原因，扫辊轴最大处直径为75 mm，而护板开孔直径是43 mm（图2），扫棍轴不能从护板开孔处取出，需要拆除护板（图3），更换时间约4 h。

图2 原扫辊轴尺寸

图3 扫辊拆装示意

2 改进措施

2.1 增加减速机

通过增加1台减速机，以提高扫辊转速。经过计算，若清扫转数达到0.8转，则扫辊转速须达到105 r/min，为了便于计算，扫辊转速到120 r/min；新扫辊轴总重25 kg，扫辊轴的支撑轴承为p205轴承。由《SKF轴承的恒定摩擦因数》表查出摩擦因数μ=0.015。

（1）计算静态功率。P1=FV/η=μmgnπD/η。P1为静态功率，F为扫辊轴阻力，μ为轴承的恒定摩擦系数（取0.015），m为扫辊轴与毛刷的总质量（25 kg），n为扫辊轴转速（120 r/min），D 为扫辊轴半径（38 mm），η为传动效率（0.85）。P1=61.9 W。

（2）计算动态功率。P2=Jn2（/91 200tη），J=MD2/8。J为转动惯量（kg·m2），P2为动态功率，n 为扫辊轴转速（120 r/min），t为启动时间（0.6 s），m为扫辊质量（25kg），η为传动效率（0.85），D为扫辊直径（38 mm），计算出P2=0.139 kW。

通过以上计算及《SEW减速机选型手册》确定。减速机：RF37DT80N4，输入 1420 r/min、输出 115 r/min；电机：DV112M4 0.375 kW。使用原扫辊轴齿轮（16齿），推导出减速机输出轴齿轮为17齿，这样扫辊转速达到122 r/min。

2.2 设计控制线路

增加的减速机驱动并联在拨料辊的馈电器输出端，拨料辊馈电器的额定电流3A，可驱动的电机功率U为电源电压380 V，I为馈电器电流（3 A），cosφ为功率因数（负载较小，取0.8）。计算出P=1.56 kW。拨料辊电机型号DVM4 0.375 kW，增加的电机为0.375 kW，它们之和等于0.75 kW，＜1.56 kW（0.375+0.375=0.75＜1.56），可以由拨料辊的馈电器驱动这2台电机，同时启停。

2.3 改进扫辊轴

扫辊轴的改进思路是：一是：缩小扫辊轴直径，使扫辊轴能从护板的开孔处取出，缩短更换时间；二是：设计、制作调整装置，安装在扫棍轴的两端，定期横向调整扫辊轴，移动距离为耙钉的直径9 mm，使扫辊的毛刷丝有一个恢复期，延长扫辊的使用寿命。

原扫辊轴中间部分是空心的，不需要传递较大力矩。可以把这一部分改造为实心。原轴重量m=16.2 kg，扫辊安装部分长度1080 mm，改为实心后新轴的重量不变，直径D2的推算公式m=ρv=ρπr2L 推导出ρ为铁的密度，7.85g/cm3，L 为轴的长度1570 mm，m为原轴重量16.2 kg，新轴直径D2=40.5 mm。为了新轴便于安装及降低新轴的自重，缩小了扫辊安装位的直径，新轴扫辊安装处直径为38 mm（图4）。

图4 新轴设计图

2.4 设计制作调整装置

扫辊轴的齿轮端制作了链轮定位装置，便于扫辊轴调整之后，链轮的调整、定位。轴的另一端设计了扫辊轴的推拉支架及推拉接头，可以横向调整扫辊轴（图5和图6）。

图5 推拉接头

图6 推拉支架

2.5 轴扭转强度校验

τT=T（/0.2×d3）≤［τT］MPa，T=9.55×106×P/n。P 为传递的功率（0.139 kW），n为轴的转速（122 r/min）。d为轴的直径（20 mm，链轮部位），［τT］为材料的许用扭剪应力（MPa）。

计算τT=6.8 MPa≤100 MPa（45#钢的许用扭剪应力是85 MPa），证明改进后的扫辊轴能达到使用要求。

3 应用效果

改进后，对生产结束后的班后保养物料进行统计，结果如表3。统计结果表明提升机内部残存烟丝量有明显的降低，达到了预期效果。

通过分析，每天减少保养物料7.26 kg，每年节省烟丝1742.4 kg；扫辊轴可以向左、右分别移动20 mm，相当于更换4次扫辊，扣除扫辊转速提高带来的影响，扫辊的寿命至少延长了两倍。更换时间由4 h降低到1.5 h。

表3 班后保养物料统计

4 结论

通过提高扫辊转速、改进扫辊轴，提升机内部残存烟丝量有明显的降低，经济效益及工作效率得到很大提高。

［1］王亮，石跃朋，牛博，等.YF17卷烟储存输送系统提升机的分析与改进［J］.烟草科技，2014（2）：19-22.

［2］陈良元.卷烟生产工艺技术［M］.郑州：河南科学技术出版社，2002.