【铺料车刮板升降装置的研制研究4900字（论文）】

铺料车刮板升降装置的研制研究目录TOC\o"1-2"\h\u13935铺料车刮板升降装置的研制研究 124556关键词：铺料车刮板；升降装置；质量风险 2278631研究问题 2141141.1问题引入 275661.2方法借鉴 243682设定目标及可行性论证 377202.1研究目标 3277042.2目标可行性论证 4239193提出方案并确定最佳方案 413493.1装置设计思路 4128713.2研发方案选择 4145624制定对策 6191025对策实施 6310915.1设计制作螺旋传动机构 67165.2螺母滑道机构设计 780385.3位置检测机构 8289525.4现场安装 9207885.5调试运行 1036425.6风险识别 10267026效果检查 10274066.1目标检查 1188406.2相关指标检查 1194386.3效益检查 12111987标准化 1253507.1推广及应用性分析 12106987.2标准化措施 12238028总结及展望 1312848.1活动总结 13170278.2下一步打算 1314818参考文献 13摘要：制丝车间铺料车的作用是将物料均匀输送至贮柜或仓式喂料机内。铺料车两端设计安装有固定式皮带清洁刮板机构，以解决物料经过工艺处理后粘附在皮带和托辊的问题。当前铺料车刮板间隙依靠维修工在空间受限的情况下调整,工时长、劳动强度大，属于行业共性问题。如何高效调整刮板与输送皮带间隙，保障烟丝食品卫生、杜绝质量风险一直是制丝人探索的方向。制丝睿智QC小组，通过开展创新活动，小组设计一种固定刮板间隙自动可调装置，解决了铺料车刮板维修效率低、劳动强度大等问题，填补铺料车刮板自动调整方面的技术空白，在行业内具有一定的推广借鉴价值。关键词：铺料车刮板；升降装置；质量风险1研究问题1.1问题引入制丝车间现有43个贮柜均采用固定式刮板清洁模式，2020年铺料车刮板维修42次，铺料车运行385h刮板间隙调整一次，单次维修所需3人平均耗时0.7h，维修频次高。由于铺料车刮板安装高度1550mm，维修空间高度有限，维修工处于半蹲姿势维修，维修效率低、工时长、劳动强度大的问题长期困扰着维修团队。因此，笔者希望通过本次研究改善维修方法，提高刮板维修效率。月份3月4月5月6月7月8月合计更换工时维修次数87957642385h表1.1铺料车刮板清洁维修次数统计1.2方法借鉴针对刮板维修耗时长等问题，为了寻找解决办法，小组成员在中国知网、国家知识产权局等网站搜集到以下几种方法：1.2.1带式运输机清洁器图1.1带式运输机清洁器设计图该装置安装在防滑输送带下方，在自动保洁工作模式时，由升降机构控制毛刷升降，完成毛刷与皮带间隙调节。借鉴用升降机构控制毛刷升降完成间隙150mm调整耗时0.65min。1.2.2筒类排潮风门开度调节升降装置图1.2筒类排潮风门开度调节升降装置设计图该装置通过蜗轮蜗杆机构驱动齿轮齿条，实现风门开度的调节。借鉴风门开度升降器的结构原理，实现齿条上升150mm耗时0.5min。1.2.3一种高度可调的升降装置图1.3高度可调的升降装置设计图该高度可调升降装置是通过蜗轮蜗杆传递动力，蜗轮上固定连接有丝杆，蜗轮运动时带动丝杠旋转，丝杆再带动螺母进行升降动作。借鉴该装置使用蜗轮蜗杆机构传递动力，运动实现升降动作，完成高度150mm调整耗时为0.4min，能够满足功能需求。1.2.4一种升降定位装置图1.4一种升降定位装置设计图该装置由主控单元、高度升降装置和红外检测装置组成，通过升降装置完成运动传递，由红外装置检测机构位置，从而对升降位置进行调整。借鉴高度可调的升降装置使用红外传感器在线检测机构位置并完成实时调整，调整距离150mm耗时0.5min，能够满足功能需求。2设定目标及可行性论证2.1研究目标根据课题需求改善维修方法，提高刮板维修效率，通过借鉴数据，经过充分调研，小组决定设计一种刮板位置可调的升降装置，具备自动调整刮板位置的能力，提升维修效率。因此本次课题的目标为：刮板维修时间=拆卸刮板耗时+预调整时间+间隙调整时间+紧固支架=4.98+7.25+0.7+4.93=17.86min。2.2目标可行性论证根据借鉴内容升降机构传动参数，制作模型计算自动调整耗时，模拟结果表明间隙调整耗时均小于0.7min，刮板维修耗时=刮板维修时间=拆卸刮板耗时+预调整时间+间隙调整时间+重新安装≤18min，目标可行。图2.1目标可行性论证3提出方案并确定最佳方案3.1装置设计思路小组成员根据以上创新思路和目标可行性论证，经过讨论研究，提出铺料车刮板升降装置的设计思路。如图所示：3.2研发方案选择3.2.1蜗轮蜗杆式刮板升降装置工作原理：如下图所示，蜗轮蜗杆式升降装置由蜗杆、蜗轮、斜齿条组成。依靠蜗轮蜗杆传递动力至斜齿条处并将旋转运动转换为直线运动。刮板与斜齿条固定后随斜齿条运动完成升降过程。图3.1蜗轮蜗杆式刮板升降装置示意图3.2.2丝杆式刮板刮板升降装置如下图所示，丝杠式升降装置由丝杆、铜套、燕尾槽滑道和固定座组成。依靠丝杆与铜套传递动力并将螺旋运动转换为铜套的直线运动，刮板通过螺栓连接在固定座上，随铜套动作完成升降过程。图3.2丝杆式刮板刮板升降装置示意图3.2.3方案对比从结构上看，蜗轮蜗杆式刮板升降装置蜗轮蜗杆啮合传动时，啮合轮齿间的相对滑动速度大，摩擦损耗大，传动效率较低。而丝杆式刮板刮板升降装置摩擦阻力小效率高，传动平稳，效率高，低速时不会出现爬行现象。从制造成本来看，蜗轮蜗杆式刮板升降装置相对滑动速度大使齿面磨损严重、发热严重，为了散热和减小磨损，常采用价格较为昂贵的减摩性与抗磨性较好的材料及良好的润滑装置，因而成本较高，预计单套成本4500元。而丝杆式刮板刮板升降装置螺旋传动的材料一般选择45钢和40Cr等，材料成本低廉、耐磨性能、工艺性能普遍高于蜗轮蜗杆传动，预计单套成本2570元。从安装后风险来看，蜗轮蜗杆式刮板升降装置添加润滑装置存在润滑剂滴落到物料的质量隐患。而丝杆式升降装置能够满足两项目标需求且传动精度高，载荷均匀，可靠性和稳定性高。综上所述，在进行对比后，选择选择丝杆式刮板升降装置（方案二）为改善最终方案。3.2.4驱动机等其他结构的选择在驱动机构方面，从温升特性和外形尺寸方面考虑选择直流电机。在回旋螺杆材质方面，选用45钢。在螺母材质方面，从备选材料的力学性能、工作范围和抗拉强度等方面综合考虑，选择黄铜。在选用螺母滑道机构时，从抗振性、耐磨性、摩擦特性以及运行时间等方面考虑选择滑动轨道。在选择滑槽类型时，从交变载荷的工作条件和直线度误差范围考虑选择一体式燕尾槽。在检测机构选择时，从抗干扰性和检测范围考虑选择光电传感器。在选择检测装置类型时，从检测方法、检测能力和功能等方面考虑选择激光传感器。在选择自适应控制模块时，从控制方式、集成性和应用性等方面考虑选择模块化编程。在输出信号选择上，从控制过程难易度考虑采用开关量为输出信号。4制定对策依据5w1h原则制定对策实施表，如下图所示：5对策实施5.1设计制作螺旋传动机构5.1.1确定驱动机构型号已知条件：刮板重量M=10kg，螺杆螺距PB=3mm，螺杆直径DB=24mm，旋转部件自重MB=1kg，摩擦系数µ=0.4，机械效率η=0.7，负载移动速度V=0.03m/min。过程措施：刮板折算到电机轴上转动惯量：JW=M*(PB/2π)2=0.023kg/cm2螺杆转动惯量：JB=MB*DB2/8=0.72kg/cm2总负载惯量：JL=JW+JB=0.743kg/cm；电机所需转速n=V/PB=10rpm；克服摩擦力所需转矩Tf=M*g*µ*PB/2π/η=2.68x10-2N.M；电机可安装尺寸长宽高为:400x300x700；所选电机参数：电机型号为MY-36GP-5552480，额定转速9rpm；扭矩为85kgf.cm，尺寸45mm,总长102mm。5.1.2回旋螺杆设计及组装根据实际情况，确定回旋螺杆尺寸1.螺纹旋合长度L=200mm2.螺纹公称直径D=24mm3.螺纹螺距p=3mm4.轴肩直径d=20mm5.材质为45#钢图5.1回旋螺杆设计实施图纸5.1.3回旋螺母设计及组装根据实际情况，确定回转螺母尺寸：1.回转螺母通孔长度L=70mm2.通孔螺纹公称直径D=24mm3.通孔螺纹螺距p=3mm4.回转螺母外径d=36mm5.回转螺母轴肩直径d1=44mm6.材质为黄铜。图5.2回旋螺母设计实施图纸5.2螺母滑道机构设计5.2.1滑道支撑座设计及组装据实际情况，确定滑道支撑座尺寸：1.支撑座长度L=220mm2.燕尾槽角度∠A=45°3.支撑座通孔直径D=20mm4.滑槽间距s=40mm5.材质为防锈铝合金。图5.3滑道支撑座设计实施图纸5.2.2燕尾槽滑道下部设计及组装根据实际情况，确定燕尾槽滑道下部尺寸：1.燕尾槽滑道下部长度L1=100mm2.燕尾槽滑道下部宽度L2=60mm3.燕尾槽倾角∠B=45°4.燕尾槽间距s=40mm5.半圆孔直径D=36mm6.材质为防锈铝合金。图5.4燕尾槽滑道下部设计实施图纸5.2.3螺母固定架的设计及组装根据实际情况，确定燕尾槽滑道上部尺寸：1.燕尾槽滑道上部长度L1=100mm2.燕尾槽滑道上部宽度L2=60mm3.燕尾槽滑道上部厚度X=25mm4.半圆孔直径D=36mm5.材质为防锈铝合金。图5.5螺母固定架设计实施图纸5.3位置检测机构5.3.1位置检测装置选型刮板的有效升降范围在0-60mm燕尾槽滑道的长宽尺寸为100mmx60mm升降装置的移动速度为0.03m/min。在选择激光传感器时，虑到安装效果，激光传感器的检测范围应＜60mm所选激光传感器尺寸大小应在滑道尺寸范围内即整体尺寸小于100mmX60mm。具备较高的灵敏度和分辨率选择AM-D30型点激光位移传感器。在选择限位开关时，为防止激光传感器失效，设置机械式限位开关保护设备，防止设备损坏。选择V-152-1C25型三脚直柄限位开关。5.3.2控制程序编程首先是模块化编程，要求满足控制系统可靠性、稳定性、及时性。其次是输出信号，需要满足原控制系统兼容性、成本低，0/1位置控制输出；.控制简单、备件费用成本低。图5.6模块化编程图图5.7输出信号图5.4现场安装在现场安装时，需要按要求将升降装置与刮板进行组装：装配零部件，安装传感器，组装升降及积灰槽装置。组装结果如下图所示：图5.8组装结果图5.5调试运行选择任意升降机位置检测刮板升降效果。遮挡激光传感器反射板，检测电动机是否按正确指令工作，确认程序的控制效果。开启铺料车检测刮板的清洁效果。调试运行后得到的结论是该装置升降效果达标，能够准确检测刮板与皮带的间隙，并进行调整；检测激光传感器能够实时监控刮板位置，plc反馈程序运行可靠稳定。5.6风险识别在安装完成后，小组对刮板升降装置检测元件进行识别，对刮板升降装置运行情况进行了识别，对刮板升降装置安装后的质量隐患进行了识别。6效果检查铺料车刮板自动升降装置的安装应用，有效解决了刮板维修过程中人工调整困难、耗时长等问题。图6.1改善前后刮板维修流程对比图6.1目标检查经统计发现铺料车刮板自动升降装置安装完成后，刮板调整均值从42.09min下降为14.95min,有效提升了刮板维修效率，缩短了刮板调整时长，圆满完成了活动目标。6.2相关指标检查铺料车皮带保养时间由改善前的50.8min/次缩短至30min/次，有效缩短了保养时间，保养效率显著提升。序号工序改善前保养耗时改善后保养耗时1预混柜53min 32min2贮叶柜52min 31min3膨前柜51min 28min4贮丝柜54min 30min5以及梗柜47min 29min6二级梗柜51min 30min7梗丝柜49min28min平均值/50.8min30min表6.2：铺料车改善前后保养耗时统计表6.3效益检查6.3.1装置成本6.3.2节约维修工工时费用D为年维修次数：4次，△G为工作时长缩减额：0.7小时-0.25小时=0.45小时，C为每小时人均人工费用：30元/小时、N为现场工作人数：3人，全车间共有86处刮板。△S=DX△GXCXN=4×0.45×30×3=162元/年全车间共有86处使用刮板，故铺料车刮板自动升降装置的应用，故铺料车刮板自动升降装置的应用每年可节约维修工工时费用为162*86=1.4万元/年。综上，铺料车刮板自动升降装置的设计安装全年节约资金近1.4万-0.25万=1.15万元/年。7标准化7.1推广及应用性分析该装置在铺料车皮带、储柜底带、分配车皮带机上都有良好的应用效果。在皮带刮板间隙调整方式方法和刮板升降装置结构方面，有显著的推广价值，与刷辊清洁方式相比，刮板升降清洁装置成本低、可调整性强、安全性高，现已在本车间准备进行推广、应用。该套铺料车清洁刮板自动升降装置的设计改进后受到维修人员、操作人员一致好评，有效提升了生产效率，降低劳动强度。7.2标准化措施为进一步固化活动成果，有效指导相关作业人员实际工作，小组将铺料车刮板自动升降装置的操作，点检纳入至车间相关的管理规定中，并将设计步骤，计算方法、图纸、备件明细以及刮板维修经验进行固化存档。8总结及展望8.1活动总结图8.1本次设计安装活动总结8.2下一步