储丝柜出料辊减速机支撑座的研制（最终版）

红云红河烟草（集团）有限责任公司2019年新疆卷烟厂红云红河烟草（集团）有限责任公司2019年新疆卷烟厂QC成果储丝柜出料辊减速机支撑座的研制（创新型）红云红河烟草（集团）有限责任公司新疆卷烟厂制丝车间“风暴”QC小组目录TOC\h\z\t"QC标题1,1"前言 3一、小组概况 4二、活动计划 5三、选择课题 6四、目标设定 8五、提出各种方案并确定最佳方案 11六、制定对策 26七、对策实施 27八、效果检查 31九、巩固措施及标准化化 32十、总结及下一步打算 35

前言储丝柜的主要作用是缓存烟丝，平衡前后工序的生产能力，在工艺具有均匀水分、均匀配比、调整烟丝流量的作用，是制丝工艺中较为重要的环节。储丝柜出料辊减速机长时间处在高负荷、高承压的工作状态，若在生产中减速机频繁启停或过载，其支撑座的支撑焊接点经过长时间负荷工作后，在生产中会频繁出现开裂、脱焊现象，造成储丝柜故障停机，影响制丝生产能力，导致卷烟机组生产缺料，已影响制丝与卷包的生产衔接，更严重的是影响全厂的生产进度。为此，风暴QC小组针对出料辊减速机支撑座易断裂这一问题开展QC课题活动。

小组概况：制丝车间风暴QC小组成立于2009年，小组成员由经验丰富的维修工、操作工、和管理人员构成。QC小组多次在国家、自治区、集团和新疆卷烟厂QC发布会上获奖。本小组成员多次参加车间设备的改进和完善，有多年的项目和QC活动经验，为制丝车间设备的高效、安全、稳定的运行提供了必要的保障，做出了一定的贡献。表1-1小组概况及小组成员小组名称新疆卷烟厂风暴QC小组成立时间2009年8月课题类型创新型小组注册号HHXJTQC学习40小时组长冯涛小组成员14人活动时间2018年4月——2019年1月序号姓名性别文化程度职称/职务组内分工1冯涛男本科设备副主任活动总体协调2李晓军男大专机电主管课题指导3吴松柏男大专维修主管分析论证4王建新男大专机械修理组织协调5张伟男本科机械修理效果检查6王征新男大专机械修理活动策划7苏保虎男本科机械修理设备维护8李文亮男本科电工设备维护9吴悦男本科电工成果资料整理10陈新兴男本科机械修理QC编写11杨小平男本科设备管理员组织协调12申蜀密女本科安全管理理员QC发布13黄海成男本科叶片加料操作QC发布14范宝成女研究生设备资产管理员成果资料整理制表：陈新兴时间：2018年4月5日活动计划表2-1活动计划表日期项目2018.42018.52018.62018.72018.82018.92018.102018.112018.122019.1选择课题目标设定提出各种方案并确定最佳方案制定对策对策实施效果检查效益分析巩固措施及标准化总结及下一步打算计划完成实际完成制表：陈新兴时间：2018年4月5日

三、课题选择（一）问题提出小组通过调查统计，从2017年9月到2018年2月，储丝房19组储丝柜，平均每月出现2.67次的出料辊减速机支撑座断裂问题。平均每月断裂2.67次平均每月断裂2.67次图3-1支撑座每月断裂次数统计图支撑座断裂停机时间占制丝设备总停机时间的10%表3-1支撑座断裂停机时间表时间产量（万箱）总停机时（分钟）支撑座断裂停机时间（分钟）2017年9月4.64352017年10月3.323222017年11月3.653532017年12月3.643542018年1月4.433942018年2月1.68142合计21.3219820设备停机率（分钟/万箱）9.2870540.938086制表：陈新兴时间：2018.4.9支撑座在生产中频繁出现开裂、脱焊现象，支撑座的更换频率高，修理工劳动强度大，设备维修费成本高，与企业“节能降耗”的政策背道而驰。储丝柜故障停机，影响制丝生产能力，影响制丝与卷包的生产衔接。悬挂固定装置中的连接螺栓和支撑座断裂后造成减速电机突然坠落，绕输出轴旋转，从而使电机电源线拉断，造成电路短路，损坏电器设备，甚至可能造成操作人员触电和火灾事故的发生，存在安全隐患。（二）问题分析一：支撑座断裂是如何发生的图3-3支撑座断裂原因分析图（二）问题分析二：常规解决问题的办法1、自行焊修：当支撑座断裂时，需要协调机电修理班电焊工，开具动火证，每次维修需1个小时，维修耗时过长。2、联系厂家：设备生产厂家并不能短时间内解决支撑座频繁断裂的问题，该问题引起的设备停机率居高不下。3、加工备件：委托外协加工一批支撑座备件，当支撑座出现断裂时及时更换，缩短设备维修时间，降低设备停机率。但是更换支撑座耗时较长，会影响到卷接的烟丝供给。4、课题查新：小组成员查阅了行业内外相关资料，在国家专利检索网站、万方数据网、中国知网和烟草科技网进行查新，均未找到类似的现成方案。结论：常规方法并不能从根本上解决支撑座断裂频繁的问题。（三）确定课题小组考虑自行研制储丝柜出料辊减速机支撑座，提出本次QC活动的课题为：储丝柜出料辊减速机支撑座的研制。目标设定（一）课题目标图4-1目标设定图（二）可行性减速机在运行时的实际扭力： 减速机的实际功率P=1.732*I*U*cosφ*η电流I可用钳形电流表测得，基本稳定在2.99A，电压U为380V，功率因数cosφ取0.86，效率η取0.8。可知P=1.732*2.99*380*0.86*0.8=1354W=1.354KW；减速机转速=电机转速/速比=1440/35.2=40.9r/min；可知T=9550*p/n=9550*1.354/40.9=316Nm减速机在不同扭矩下受力情况:支撑架与减速机连接点与轴的垂直距离为25cm即0.25m，1、支撑座在正常运行过程中受到的力：常态下支撑架受力F×0.25=316，可知F=1264N，销轴轴心与电机输出轴轴心之间连线的垂直方向即为受力方向，由于支撑架并不是水平或垂直，因此在方向上会与其垂直面呈一个角度（30°）。2、支撑座在过载情况下受到最大的力：通过铭牌可知，确定固定在支撑架上的SEW电机额定扭矩为720Nm，最大扭矩一般为额定扭矩的2倍，即720×2=1440Nm。当物料水分超标或积压时间过长导致拨料辊阻力急剧上升时，减速机功率逐渐升高，扭矩随之升高并达到最大值1440Nm，此时支撑架受力F×0.25=1440NM，此时受力F=5660N分析

正常运行时，支撑座载荷受力为1264N，带入软件“算例”，可以得到应力、位移、应变、安全系数和疲劳检查五个图解，我们主要对应力进行分析。由图可知，最大应力为162.2MPa，主要集中在螺栓固定处，固定板受的应力不大，但靠近底座的固定板与底板连接处较大，通过探测可知其值约为50MPa。由于支撑架的材料为Q235B，其屈服强度为235MPa，高于最大应力，因此可知在正常运行时支撑架是安全的。在频繁启停或过载时，支撑座的载荷受力为5660Nm，带入软件“算例”，由图可知，最大应力为729.1MPa，是Q235B屈服强度235MPa的3.1倍，应力大的地方主要集中在底座螺丝孔附件和内侧固定板与底板连接处。若增加支撑座受力强度，杜绝支撑座断裂可行。五、提出各种方案并确定最佳方案（一）提出方案小组通过头脑风暴法，对储丝柜减速机支撑座的研制方案进行讨论，并汇总形成了四个备选方案，利用亲和图整理如下：图5-1总体方案亲和图（二）方案比较

表5-1方案一方案1原理分析分析结果结论增厚型支撑座通过SolidWorks软件对支撑座进行受力分析，将所有板材的厚度由10mm调整至20mm。正常运行时，支撑座的载荷受力为1264N，带入软件“算例”，得知支撑座最大应力值为67.6MPa，大大小于材料235MPa的屈服强度。在启停频繁或过载时，支撑座的载荷受力为5660N，带入软件“算例”，得知由图可知支撑座最大应力为281.1MPa，超过了材料235MPa的屈服强度。优点：1、结构简单、安装简便2、实施成本低，加工制作需300元3、能满足正常运行过程中使用要求4、对原有设备无影响不采用缺点：1、维修更换耗约30分钟2、在频繁起停或过载时支撑座会产生断裂制表：陈新兴时间：2018年4月15日

表5-2方案二方案2原理分析分析结果结论加筋型支撑座通过SolidWorks软件对支撑座进行受力分析，根据以往的断裂位置，在螺纹孔之间焊接两块加强筋，内侧固定板与底座之间焊接两块加强筋。如图所示，在启动或过载时支撑座的应力大小及分布情况，最大应力由之前的281.1MPa降至175.4MPa，远小于材料的屈服强度235MPa。Q235B属于塑性材料，安全系数一般在静载下取1.5-2.0，通过SolidWorks软件“算例”分析得知，支撑座最低安全系数达到1.26，若设备在启动时由于受力时间非常短，瞬间受力可以由螺栓进行一定的缓冲，对支撑架的破坏不会致命。如果在实际生产过程中出现设备卡料或卡异物时，长时间的过载受力必然使支撑架从应力大的位置断裂，1.26的系数不能满足使用要求。优点：1、结构简单、安装简便2、实施成本低，加工制作需400元3、能满足正常运行过程中使用要求4、对原有设备无影响不采用缺点：1、维修更换耗时约30分钟2、安全系数底，当出料辊卡料或卡异物时，支撑座会断裂。制表：陈新兴时间：2018年4月15日

表5-3方案三方案3原理分析分析结果结论链条传动型支撑座改变支撑座与悬挂装置间硬碰硬的受力方式，出料滚轴与减速机通过链条实现传动，而且链条传动能在低速、重载和高温条件下及灰尘较大的不良环境中工作，重新设计减速机的安装位置，将减速机轴和出料辊轴上安装链轮，通过链条实现减速机和拨料辊的传动。优点：1、维修更换耗时约20分钟2、能避免支撑座断裂3、对原有设备影响较大不采用缺点：1、结构复杂、安装困难2、实施成本高，加工制作需4000元制表：陈新兴时间：2018年4月16日

表5-4方案四方案4原理分析分析结果结论缓冲减震型支撑座优点：1、结构简单、安装简便2、实施成本低，加工制作需400元3、维修更换耗约10分钟4、能避免支撑座断裂5、对原有设备无影响采用缺点：1、减震垫需要经常更换制表：陈新兴时间：2018年4月16日（三）方案选择表5-5方案选择表方案增厚型支撑座加筋型支撑座链式传动型支撑座缓冲减震型支撑座复杂度结构简单、安装简便结构简单、安装简便结构复杂、安装复杂设计简单、安装简便经济性300元300元4000元400元周期性维修更换耗时30分钟维修更换耗时30分钟维修更换耗时20分钟维修更换耗时10分钟有效性过载时支撑座会断裂支撑座极少数情况会断裂支撑座不会断裂支撑座不会断裂对设备影响对设备无影响对设备无影响装置改动大对设备无影响对设备无影响结论不采用不采用不采用采用制表：陈新兴时间：2018年4月17日

（四）方案细化图5-2方案细化图

（五）确定最佳方案1、支撑架连接方案：表5-5支撑架连接方案选择表备选方案方案1：焊接方案2：冲压折弯选择标准1、强度满足使用要求；2、加工费用低；方案比较1、常见的焊接方法有手工电弧焊，CO2焊，氩弧焊，埋弧焊，气焊等。无论哪种焊接（气焊除外）都要求焊缝强度大于母材强度，就是要大于100%母材，一般在150%~200%左右强度可满足使用要求2、机电修理班有电焊工1、常用的金属材料大都是塑性材料，钣金折弯后强度都会增加2、板材过厚需联系外协加工结果分析1、焊缝强度大于母材强度，强度可以满足使用要求2、可自行焊接，加工成本低1、钣金折弯后强度都会增加，强度可以满足使用要求2、需联系外协加工，加工成本高方案选择采用不采用制表：陈新兴时间：2018年5月8日

2、支撑架材质方案：表5-6支撑架材质选择表备选方案方案1：Q235（碳钢）方案2：38CrMoal（氮化钢）选择标准1、成本低、方便购买；2.强度满足要求，不易变形。方案比较1、Q235一吨价格在3500元，在市面上很常见2、强度可满足使用要求1、38CrMoal一吨价格在8000元，在市面上不多2、具有高耐磨性,高疲劳强度和高强度特点。强度可满足使用要求结果分析1、在市面上很常见，价格相对低很多2、可以满足使用要求1、在市面上很常见，价格相对高很多2、可以满足使用要求方案选择采用不采用制表：陈新兴时间：2018年5月9日

3、连接螺杆安装方式选择：表5-7连接螺杆安装方式表备选方案方案1：焊接固定方案2：通孔连接选择标准连接螺杆安装方便快捷，用时短试验方法1、5月10日，分别加工两种类型的螺杆固定方式安装在储丝柜上2、分别进行安装时间对比测试结果分析焊接固定方式安装需要20分钟通孔连接方式安装需要10分钟方案选择不采用采用制表：陈新兴时间：2018年5月10日

4、连接螺杆尺寸选择：表5-8连接螺杆尺寸方式表备选方案方案1：M10方案2：M14方案2：M16选择标准1、安全系数高；2、安装位置尺寸结果分析承载力为170×58＝18560N承载力为170×115＝19550N承载力为170×157＝26690N方案选择不采用不采用采用制表：陈新兴时间：2018年5月14日

5、连接螺杆强度选择：表5-9连接螺杆强度选择表备选方案方案1：4.8方案2：8.8选择标准破断强度大于729.1MPa满足要求使用结果分析强度等级为4.8的螺杆破断强度为392MPa，不能满足使用要求强度等级为8.8的螺杆破断强度为784MPa，满足使用要求方案选择不采用采用制表：陈新兴时间：2018年5月15日6、减震垫材质选择：表5-10减震垫材质选择表备选方案方案1：塑料方案2：橡胶选择标准1、减震；2抗压，硬度满足使用要求结果分析1、有减震效果2、塑料发生形变时塑性变形，塑料变形后不容易恢复原状态，形变量小，承压小，硬度能满足使用要求1、相对于塑料减震效果更好2橡胶是弹性变形，橡胶变形后容易恢复原状态，形变量大，承压大，硬度能满足使用要求方案选择不采用采用制表：陈新兴时间：2018年5月16日

7、减震垫尺寸选择：表5-11减震垫尺寸选择表备选方案方案1：φ80mm方案2：φ100mm选择标准1、满足强度使用要求2、价格低结果分析1、支撑座侧板尺寸为67mm,尺寸较为接近，受到压力变时变形小2、价格相对低1、支撑座侧板尺寸为67mm,尺寸偏差33mm，受到压力变形大2、价格相对高方案选择采用不采用制表：陈新兴时间：2018年5月17日

8、确定最优方案：图5-3最优方案选择图

制定对策表6-1对策实施表方案对策目标措施地点负责人完成日期采购材料支撑架、螺杆、减震块符合设计要求1、提交采购申请；2、提交验收报告；向车间提出申请机电修理班杨小平2018.6.11加工零件支撑架表面光滑平整，螺丝孔径符合要求1、根据设计方案，用CAD软件绘制零配件图纸；2、按图纸加工制作机电修理班张伟、苏保虎2018.6.14螺杆尺寸M16×150mm，强度8.81、根据设计方案，用CAD软件绘制零配件图纸；2、按图纸加工制作机电修理班张伟、苏保虎2018.6.14减震块尺寸φ80×30mm,φ80×35mm1、根据设计方案，用CAD软件绘制零配件图纸；2、按图纸加工制作机电修理班张伟、苏保虎2018.6.14装配支撑架确保减速安装稳固按设计图纸组装机电修理班吴松柏、王建新2018.6.18螺杆螺杆连接稳固、可灵活旋转按设计图纸组装机电修理班吴松柏、王建新2018.6.18减震块确保减速机运行平稳可靠按设计图纸组装机电修理班吴松柏、王建新2018.6.18现场调试快速安装并空载运行通过实际生产观察，确定支撑座满足要求。储丝房现场调试混丝掺兑吴松柏、王建新张伟、苏保虎2018.6.19制表：陈新兴时间：2018年6月11日七、对策实施表7-1对策实施一实施一采购备件实施人员杨小平地点机电修理班时间2018年6月11日目标向车间提出采购申请：1、支撑架材质为Q235，厚度10mm2、螺杆1根，M16×150mm，强度为8.83、减震垫为振槽减震块2个，φ80×65mm,实施过程通过OA上报车间采购计划，经设备管理科批准后统一购买效果检查通过钢卷尺测量购买材料尺寸结论购买材料符合符合目标要求。制表：陈新兴时间：2018年6月11日

表7-2对策实施二实施二加工零件实施人员张伟、苏保虎地点机电修理班时间2018年6月14日目标零件按照图纸要求进行加工1、支撑架：179×100mm,141×90mm;2、减震垫：φ80×30mm,φ80×35mm3、螺杆：M16×130mm实施过程效果检查通过游标卡尺对加工零件进行测量结论各零件尺寸达到图纸加工要求，符合目标要求。制表：陈新兴时间：2018年6月14日

表7-3对策实施三实施三装配实施人员吴松柏、王建新地点机电修理班时间2018年6月18日目标各部件装配合适实施过程按装图纸进行装配效果检查各部件完成安装结论经观察，该支撑座装配良好，符合目标要求。制表：陈新兴时间：2018年6月18日

表7-4对策实施四实施四现场调制实施人员吴松柏、王建新、张伟、苏保虎地点混丝掺兑时间2018年6月19日目标1、有效避免支撑座断裂；2、安装误差±1mm；实施过程1、拆卸旧支撑座2、安装新型支撑座效果检查1、进行设备空载运行，支撑座未发生断裂；2、安装误差±1mm；结论经观察，该支撑座未发生断裂，各部件完好，符合目标要求。制表：陈新兴时间：2018年6月19日

八、效果检查（一）目标值完成情况从2018年7月至2019年1月，从未出现过因减速机支撑座断裂问题引起的故障停机，与之前2017年9月至2018年2月设备设备停机率相比，由之前的9.29分钟/万箱下降至8.84分钟/万箱，支撑座故障停机时间为0，取得了较好的效果。表8-1支撑座断裂停机时间表时间产量（万箱）总停机时间（分钟）支撑座断裂停机时间（分钟）2018年7月3.022902018年8月43702018年9月3.83402018年10月