GD121卷烟机烟支盒模输送带轮组件的改进

　　[摘 要]烟支盒模输送带的从动带轮设计了容灰槽，在每个带轮齿槽齿宽方向设计了烟灰排出口，在与齿形带轮联接的前后两边板径向也做相应开槽处理与带轮匹配，利于烟灰的排除，属国内首创。本项目的齿形带轮及端盖为均分分布，即齿形带轮齿面5个宽槽开腰型孔处理，5个腰型孔左右各两齿槽做成排小孔处理，齿形带轮轴面开5个轮腔与齿面所开孔垂直联通，两侧端盖轴向也做相应均匀分布的5个开孔处理，利于烟灰排除，具有创新性。该项技术在国内同型号的设备上处于领先水平，有较高的推广使用价值。
　　[关键词]GD121；卷烟机；输送带轮；组件；改进
　　中图分类号：S843 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2018）24-0169-01
　　1 结构设计
　　1.1 从动带轮结构设计方案
　　改进前的从动带轮是实心结构，不具备排灰功能，要从烟支盒模输送带带轮内部进行在线清洁、排灰，就必须对带轮进行重新设计，如图1所示。新设计的烟支盒模输送带齿形带轮在每个宽槽的槽底沿齿宽方向都加工有腰型孔，每个正常齿槽的底部也都加工有7个连排小孔，这些通孔起到排灰通道的作用，便于将烟灰和造碎烟丝压入或甩向容灰槽。5个宽槽处腰形孔宽度为6mm，腰型孔两侧半圆孔的圆心距为12mm，半圆孔半径为3mm；其余正常齿槽底部的7个成排小孔直径为3mm，之所以不设计成腰型孔，是因为受到加工设备和工艺条件的限制。同时，新设计的烟支盒模输送带齿形带轮在5个均匀分布的宽槽处加工了5个环形均布腰型孔轮腔，是用来收集从上述排灰孔中进入的烟灰和造碎烟丝，起到容灰槽的作用。该5个均匀分布的腰型孔轮腔宽度为13mm，腰型孔腔两半圆圆心与轮体中心角度为42？。原来的从动带轮为铝合金（LY12CZ）材料，铣空后强度不够，因此采用合金钢（40Cr）材料。
　　1.2 从动带轮力学分析
　　通过运用ANSYS工程软件分别对使用铝合金（LY12CZ）实心带轮和合金钢（40Cr）空心双幅带轮进行力学分析。
　　以从动轮上的同步带作为分析对象，当同步带驱动从动带轮转动时，同步带的一边被进一步拉紧，其所受拉力由初拉力逐渐增大，称为紧边；而带的另一边则被放松，其所受拉力由初拉力逐渐降低，称为松边。图3为同步轮上同步带端面受力模型[3][4][5]。当带轮转动时，动力传递是通过各带齿对相应的从动带轮齿法向作用力NiF和带齿顶与带轮齿槽之间的摩擦力fiF，各齿所受力的总和构成从动带轮所受的有效圆周力Fε。
　　根据以上同步带从动带轮的受力模型对改在前后的从动带轮进行应力分析和疲劳寿命仿真，对比改造前后从动带轮的应力分布及疲劳寿命的变化。
　　（1）建立模型
　　分别对改造前后的从动带轮建立模型，运用ANSYS进行模态仿真时，模型的建立有两种方法。一种是运用SolidWorks软件完成三维模型的建立，然后将模型转换为stp格式导入ANSYS软件。另外一种是直接在ANSYS经典GUI界面中建立三维模。本文中由于运动部件为均匀的旋转体，建模简单，因此选择运用SolidWorks软件建立三维模型并导入ANSYS中，如图4、图5所示。
　　（2）材料的定义及单元网格的划分
　　在ANSYS软件中，分别设定改进前的从动带轮的材料为LY12CZ，改进后的从动带轮材料为40Cr。材料力学性能参数如表2所示[6]。
　　（3）网格划分
　　由于分析对象为单个零件，对零件的网格划分选用六面体单元划分网格。并根据带轮的结构特特点对可能出现应力集中的位置进行网格细化，以保证计算结果的精确性。划分网格后的零件模型如图6、图7所示。
　　（4）仿真计算
　　i）应力仿真
　　同步带宽度为76mm，带齿为梯形，齿宽为一般宽度，根据同步带轮的实际工作状态，查询技术参数得到同步带抗拉强度为9120N[7]。从动带轮半径为70mm，受到的转矩为638.4N·m，在分析中采用动静法，将转动状态下对从动带轮的分析转化为静力学分析[8][9]，同时，考虑到从动带轮转动过程中离心力产生的离心应力，根据GD121的设计速度，给从动带轮给定100r/min的转速。
　　2 结论
　　GD121包裝机在生产过程中，烟灰会进入烟支模盒输送带从动带轮齿形槽内，长时间积累后导致齿形带与带轮不能正确配合而发生跳齿，对烟支盒模输送带组件造成严重损害。为解决该问题，对烟支盒模输送从动带轮组件进行结构改进，在从动带轮的轮体上设计烟灰收集槽和烟灰排出口，在从动带轮前后两边板处设计一套压缩空气喷嘴装置。该改造应用结果表明：改进方案达到在线清洁带轮齿槽、及时清除烟灰的目的，解决了烟支盒模输送带因烟灰堆积而跳槽的问题，单机设备效率提高了0.4%，节约维修费用21.38万元。
　　参考文献
　　[1] 叶相霆.ZB25包装机烟支模盒输送带装置的改进[J].科技致富向导，2014（5）.
　　[2] 周奎田.超高速卷烟机组PROTOS2-2和GD121PLUS/16K喂丝机工作原理的比较与研究[C]//中国烟草学会2010年学术年会论文集.2010.
　　[3] 逯江，王石金，高卫军.ZJ17卷烟机烟丝输送部分传动离合器装置的改进[J].中国设备工程，2016，15（7）：14-15.
　　作者简介
　　王鑫（1993），男，汉，籍贯玉溪，学历本科，红塔集团玉溪卷烟厂。
　　甘春霖（出生年份―1994），性别，女，民族，汉族，籍贯，云南昭通，职务/职称[无]，学历，本科，单位，卷包二车间，GDX1000包装工。
　　徐璐（1992），女，民族，云南玉溪，本科，红塔集团玉溪卷烟厂卷一，GDX500包装机操作工。
　　陈洁（1994）性别女，民族汉，籍贯云南昭通，学历本科，单位红塔集团玉溪卷烟厂，GDX500包装机。

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