【鋪料車刮板升降裝置的研制研究4900字（論文）】

鋪料車刮板升降裝置的研制研究目錄TOC\o"1-2"\h\u13935鋪料車刮板升降裝置的研制研究 124556關(guān)鍵詞：鋪料車刮板；升降裝置；質(zhì)量風險 2278631研究問題 2141141.1問題引入 275661.2方法借鑒 243682設(shè)定目標及可行性論證 377202.1研究目標 3277042.2目標可行性論證 4239193提出方案并確定最佳方案 413493.1裝置設(shè)計思路 4128713.2研發(fā)方案選擇 4145624制定對策 6191025對策實施 6310915.1設(shè)計制作螺旋傳動機構(gòu) 67165.2螺母滑道機構(gòu)設(shè)計 780385.3位置檢測機構(gòu) 8289525.4現(xiàn)場安裝 9207885.5調(diào)試運行 1036425.6風險識別 10267026效果檢查 10274066.1目標檢查 1188406.2相關(guān)指標檢查 1194386.3效益檢查 12111987標準化 1253507.1推廣及應用性分析 12106987.2標準化措施 12238028總結(jié)及展望 1312848.1活動總結(jié) 13170278.2下一步打算 1314818參考文獻 13摘要：制絲車間鋪料車的作用是將物料均勻輸送至貯柜或倉式喂料機內(nèi)。鋪料車兩端設(shè)計安裝有固定式皮帶清潔刮板機構(gòu)，以解決物料經(jīng)過工藝處理后粘附在皮帶和托輥的問題。當前鋪料車刮板間隙依靠維修工在空間受限的情況下調(diào)整,工時長、勞動強度大，屬于行業(yè)共性問題。如何高效調(diào)整刮板與輸送皮帶間隙，保障煙絲食品衛(wèi)生、杜絕質(zhì)量風險一直是制絲人探索的方向。制絲睿智QC小組，通過開展創(chuàng)新活動，小組設(shè)計一種固定刮板間隙自動可調(diào)裝置，解決了鋪料車刮板維修效率低、勞動強度大等問題，填補鋪料車刮板自動調(diào)整方面的技術(shù)空白，在行業(yè)內(nèi)具有一定的推廣借鑒價值。關(guān)鍵詞：鋪料車刮板；升降裝置；質(zhì)量風險1研究問題1.1問題引入制絲車間現(xiàn)有43個貯柜均采用固定式刮板清潔模式，2020年鋪料車刮板維修42次，鋪料車運行385h刮板間隙調(diào)整一次，單次維修所需3人平均耗時0.7h，維修頻次高。由于鋪料車刮板安裝高度1550mm，維修空間高度有限，維修工處于半蹲姿勢維修，維修效率低、工時長、勞動強度大的問題長期困擾著維修團隊。因此，筆者希望通過本次研究改善維修方法，提高刮板維修效率。月份3月4月5月6月7月8月合計更換工時維修次數(shù)87957642385h表1.1鋪料車刮板清潔維修次數(shù)統(tǒng)計1.2方法借鑒針對刮板維修耗時長等問題，為了尋找解決辦法，小組成員在中國知網(wǎng)、國家知識產(chǎn)權(quán)局等網(wǎng)站搜集到以下幾種方法：1.2.1帶式運輸機清潔器圖1.1帶式運輸機清潔器設(shè)計圖該裝置安裝在防滑輸送帶下方，在自動保潔工作模式時，由升降機構(gòu)控制毛刷升降，完成毛刷與皮帶間隙調(diào)節(jié)。借鑒用升降機構(gòu)控制毛刷升降完成間隙150mm調(diào)整耗時0.65min。1.2.2筒類排潮風門開度調(diào)節(jié)升降裝置圖1.2筒類排潮風門開度調(diào)節(jié)升降裝置設(shè)計圖該裝置通過蝸輪蝸桿機構(gòu)驅(qū)動齒輪齒條，實現(xiàn)風門開度的調(diào)節(jié)。借鑒風門開度升降器的結(jié)構(gòu)原理，實現(xiàn)齒條上升150mm耗時0.5min。1.2.3一種高度可調(diào)的升降裝置圖1.3高度可調(diào)的升降裝置設(shè)計圖該高度可調(diào)升降裝置是通過蝸輪蝸桿傳遞動力，蝸輪上固定連接有絲桿，蝸輪運動時帶動絲杠旋轉(zhuǎn)，絲桿再帶動螺母進行升降動作。借鑒該裝置使用蝸輪蝸桿機構(gòu)傳遞動力，運動實現(xiàn)升降動作，完成高度150mm調(diào)整耗時為0.4min，能夠滿足功能需求。1.2.4一種升降定位裝置圖1.4一種升降定位裝置設(shè)計圖該裝置由主控單元、高度升降裝置和紅外檢測裝置組成，通過升降裝置完成運動傳遞，由紅外裝置檢測機構(gòu)位置，從而對升降位置進行調(diào)整。借鑒高度可調(diào)的升降裝置使用紅外傳感器在線檢測機構(gòu)位置并完成實時調(diào)整，調(diào)整距離150mm耗時0.5min，能夠滿足功能需求。2設(shè)定目標及可行性論證2.1研究目標根據(jù)課題需求改善維修方法，提高刮板維修效率，通過借鑒數(shù)據(jù)，經(jīng)過充分調(diào)研，小組決定設(shè)計一種刮板位置可調(diào)的升降裝置，具備自動調(diào)整刮板位置的能力，提升維修效率。因此本次課題的目標為：刮板維修時間=拆卸刮板耗時+預調(diào)整時間+間隙調(diào)整時間+緊固支架=4.98+7.25+0.7+4.93=17.86min。2.2目標可行性論證根據(jù)借鑒內(nèi)容升降機構(gòu)傳動參數(shù)，制作模型計算自動調(diào)整耗時，模擬結(jié)果表明間隙調(diào)整耗時均小于0.7min，刮板維修耗時=刮板維修時間=拆卸刮板耗時+預調(diào)整時間+間隙調(diào)整時間+重新安裝≤18min，目標可行。圖2.1目標可行性論證3提出方案并確定最佳方案3.1裝置設(shè)計思路小組成員根據(jù)以上創(chuàng)新思路和目標可行性論證，經(jīng)過討論研究，提出鋪料車刮板升降裝置的設(shè)計思路。如圖所示：3.2研發(fā)方案選擇3.2.1蝸輪蝸桿式刮板升降裝置工作原理：如下圖所示，蝸輪蝸桿式升降裝置由蝸桿、蝸輪、斜齒條組成。依靠蝸輪蝸桿傳遞動力至斜齒條處并將旋轉(zhuǎn)運動轉(zhuǎn)換為直線運動。刮板與斜齒條固定后隨斜齒條運動完成升降過程。圖3.1蝸輪蝸桿式刮板升降裝置示意圖3.2.2絲桿式刮板刮板升降裝置如下圖所示，絲杠式升降裝置由絲桿、銅套、燕尾槽滑道和固定座組成。依靠絲桿與銅套傳遞動力并將螺旋運動轉(zhuǎn)換為銅套的直線運動，刮板通過螺栓連接在固定座上，隨銅套動作完成升降過程。圖3.2絲桿式刮板刮板升降裝置示意圖3.2.3方案對比從結(jié)構(gòu)上看，蝸輪蝸桿式刮板升降裝置蝸輪蝸桿嚙合傳動時，嚙合輪齒間的相對滑動速度大，摩擦損耗大，傳動效率較低。而絲桿式刮板刮板升降裝置摩擦阻力小效率高，傳動平穩(wěn)，效率高，低速時不會出現(xiàn)爬行現(xiàn)象。從制造成本來看，蝸輪蝸桿式刮板升降裝置相對滑動速度大使齒面磨損嚴重、發(fā)熱嚴重，為了散熱和減小磨損，常采用價格較為昂貴的減摩性與抗磨性較好的材料及良好的潤滑裝置，因而成本較高，預計單套成本4500元。而絲桿式刮板刮板升降裝置螺旋傳動的材料一般選擇45鋼和40Cr等，材料成本低廉、耐磨性能、工藝性能普遍高于蝸輪蝸桿傳動，預計單套成本2570元。從安裝后風險來看，蝸輪蝸桿式刮板升降裝置添加潤滑裝置存在潤滑劑滴落到物料的質(zhì)量隱患。而絲桿式升降裝置能夠滿足兩項目標需求且傳動精度高，載荷均勻，可靠性和穩(wěn)定性高。綜上所述，在進行對比后，選擇選擇絲桿式刮板升降裝置（方案二）為改善最終方案。3.2.4驅(qū)動機等其他結(jié)構(gòu)的選擇在驅(qū)動機構(gòu)方面，從溫升特性和外形尺寸方面考慮選擇直流電機。在回旋螺桿材質(zhì)方面，選用45鋼。在螺母材質(zhì)方面，從備選材料的力學性能、工作范圍和抗拉強度等方面綜合考慮，選擇黃銅。在選用螺母滑道機構(gòu)時，從抗振性、耐磨性、摩擦特性以及運行時間等方面考慮選擇滑動軌道。在選擇滑槽類型時，從交變載荷的工作條件和直線度誤差范圍考慮選擇一體式燕尾槽。在檢測機構(gòu)選擇時，從抗干擾性和檢測范圍考慮選擇光電傳感器。在選擇檢測裝置類型時，從檢測方法、檢測能力和功能等方面考慮選擇激光傳感器。在選擇自適應控制模塊時，從控制方式、集成性和應用性等方面考慮選擇模塊化編程。在輸出信號選擇上，從控制過程難易度考慮采用開關(guān)量為輸出信號。4制定對策依據(jù)5w1h原則制定對策實施表，如下圖所示：5對策實施5.1設(shè)計制作螺旋傳動機構(gòu)5.1.1確定驅(qū)動機構(gòu)型號已知條件：刮板重量M=10kg，螺桿螺距PB=3mm，螺桿直徑DB=24mm，旋轉(zhuǎn)部件自重MB=1kg，摩擦系數(shù)μ=0.4，機械效率η=0.7，負載移動速度V=0.03m/min。過程措施：刮板折算到電機軸上轉(zhuǎn)動慣量：JW=M*(PB/2π)2=0.023kg/cm2螺桿轉(zhuǎn)動慣量：JB=MB*DB2/8=0.72kg/cm2總負載慣量：JL=JW+JB=0.743kg/cm；電機所需轉(zhuǎn)速n=V/PB=10rpm；克服摩擦力所需轉(zhuǎn)矩Tf=M*g*μ*PB/2π/η=2.68x10-2N.M；電機可安裝尺寸長寬高為:400x300x700；所選電機參數(shù)：電機型號為MY-36GP-5552480，額定轉(zhuǎn)速9rpm；扭矩為85kgf.cm，尺寸45mm,總長102mm。5.1.2回旋螺桿設(shè)計及組裝根據(jù)實際情況，確定回旋螺桿尺寸1.螺紋旋合長度L=200mm2.螺紋公稱直徑D=24mm3.螺紋螺距p=3mm4.軸肩直徑d=20mm5.材質(zhì)為45#鋼圖5.1回旋螺桿設(shè)計實施圖紙5.1.3回旋螺母設(shè)計及組裝根據(jù)實際情況，確定回轉(zhuǎn)螺母尺寸：1.回轉(zhuǎn)螺母通孔長度L=70mm2.通孔螺紋公稱直徑D=24mm3.通孔螺紋螺距p=3mm4.回轉(zhuǎn)螺母外徑d=36mm5.回轉(zhuǎn)螺母軸肩直徑d1=44mm6.材質(zhì)為黃銅。圖5.2回旋螺母設(shè)計實施圖紙5.2螺母滑道機構(gòu)設(shè)計5.2.1滑道支撐座設(shè)計及組裝據(jù)實際情況，確定滑道支撐座尺寸：1.支撐座長度L=220mm2.燕尾槽角度∠A=45°3.支撐座通孔直徑D=20mm4.滑槽間距s=40mm5.材質(zhì)為防銹鋁合金。圖5.3滑道支撐座設(shè)計實施圖紙5.2.2燕尾槽滑道下部設(shè)計及組裝根據(jù)實際情況，確定燕尾槽滑道下部尺寸：1.燕尾槽滑道下部長度L1=100mm2.燕尾槽滑道下部寬度L2=60mm3.燕尾槽傾角∠B=45°4.燕尾槽間距s=40mm5.半圓孔直徑D=36mm6.材質(zhì)為防銹鋁合金。圖5.4燕尾槽滑道下部設(shè)計實施圖紙5.2.3螺母固定架的設(shè)計及組裝根據(jù)實際情況，確定燕尾槽滑道上部尺寸：1.燕尾槽滑道上部長度L1=100mm2.燕尾槽滑道上部寬度L2=60mm3.燕尾槽滑道上部厚度X=25mm4.半圓孔直徑D=36mm5.材質(zhì)為防銹鋁合金。圖5.5螺母固定架設(shè)計實施圖紙5.3位置檢測機構(gòu)5.3.1位置檢測裝置選型刮板的有效升降范圍在0-60mm燕尾槽滑道的長寬尺寸為100mmx60mm升降裝置的移動速度為0.03m/min。在選擇激光傳感器時，慮到安裝效果，激光傳感器的檢測范圍應＜60mm所選激光傳感器尺寸大小應在滑道尺寸范圍內(nèi)即整體尺寸小于100mmX60mm。具備較高的靈敏度和分辨率選擇AM-D30型點激光位移傳感器。在選擇限位開關(guān)時，為防止激光傳感器失效，設(shè)置機械式限位開關(guān)保護設(shè)備，防止設(shè)備損壞。選擇V-152-1C25型三腳直柄限位開關(guān)。5.3.2控制程序編程首先是模塊化編程，要求滿足控制系統(tǒng)可靠性、穩(wěn)定性、及時性。其次是輸出信號，需要滿足原控制系統(tǒng)兼容性、成本低，0/1位置控制輸出；.控制簡單、備件費用成本低。圖5.6模塊化編程圖圖5.7輸出信號圖5.4現(xiàn)場安裝在現(xiàn)場安裝時，需要按要求將升降裝置與刮板進行組裝：裝配零部件，安裝傳感器，組裝升降及積灰槽裝置。組裝結(jié)果如下圖所示：圖5.8組裝結(jié)果圖5.5調(diào)試運行選擇任意升降機位置檢測刮板升降效果。遮擋激光傳感器反射板，檢測電動機是否按正確指令工作，確認程序的控制效果。開啟鋪料車檢測刮板的清潔效果。調(diào)試運行后得到的結(jié)論是該裝置升降效果達標，能夠準確檢測刮板與皮帶的間隙，并進行調(diào)整；檢測激光傳感器能夠?qū)崟r監(jiān)控刮板位置，plc反饋程序運行可靠穩(wěn)定。5.6風險識別在安裝完成后，小組對刮板升降裝置檢測元件進行識別，對刮板升降裝置運行情況進行了識別，對刮板升降裝置安裝后的質(zhì)量隱患進行了識別。6效果檢查鋪料車刮板自動升降裝置的安裝應用，有效解決了刮板維修過程中人工調(diào)整困難、耗時長等問題。圖6.1改善前后刮板維修流程對比圖6.1目標檢查經(jīng)統(tǒng)計發(fā)現(xiàn)鋪料車刮板自動升降裝置安裝完成后，刮板調(diào)整均值從42.09min下降為14.95min,有效提升了刮板維修效率，縮短了刮板調(diào)整時長，圓滿完成了活動目標。6.2相關(guān)指標檢查鋪料車皮帶保養(yǎng)時間由改善前的50.8min/次縮短至30min/次，有效縮短了保養(yǎng)時間，保養(yǎng)效率顯著提升。序號工序改善前保養(yǎng)耗時改善后保養(yǎng)耗時1預混柜53min 32min2貯葉柜52min 31min3膨前柜51min 28min4貯絲柜54min 30min5以及梗柜47min 29min6二級梗柜51min 30min7梗絲柜49min28min平均值/50.8min30min表6.2：鋪料車改善前后保養(yǎng)耗時統(tǒng)計表6.3效益檢查6.3.1裝置成本6.3.2節(jié)約維修工工時費用D為年維修次數(shù)：4次，△G為工作時長縮減額：0.7小時-0.25小時=0.45小時，C為每小時人均人工費用：30元/小時、N為現(xiàn)場工作人數(shù)：3人，全車間共有86處刮板?！鱏=DX△GXCXN=4×0.45×30×3=162元/年全車間共有86處使用刮板，故鋪料車刮板自動升降裝置的應用，故鋪料車刮板自動升降裝置的應用每年可節(jié)約維修工工時費用為162*86=1.4萬元/年。綜上，鋪料車刮板自動升降裝置的設(shè)計安裝全年節(jié)約資金近1.4萬-0.25萬=1.15萬元/年。7標準化7.1推廣及應用性分析該裝置在鋪料車皮帶、儲柜底帶、分配車皮帶機上都有良好的應用效果。在皮帶刮板間隙調(diào)整方式方法和刮板升降裝置結(jié)構(gòu)方面，有顯著的推廣價值，與刷輥清潔方式相比，刮板升降清潔裝置成本低、可調(diào)整性強、安全性高，現(xiàn)已在本車間準備進行推廣、應用。該套鋪料車清潔刮板自動升降裝置的設(shè)計改進后受到維修人員、操作人員一致好評，有效提升了生產(chǎn)效率，降低勞動強度。7.2標準化措施為進一步固化活動成果，有效指導相關(guān)作業(yè)人員實際工作，小組將鋪料車刮板自動升降裝置的操作，點檢納入至車間相關(guān)的管理規(guī)定中，并將設(shè)計步驟，計算方法、圖紙、備件明細以及刮板維修經(jīng)驗進行固化存檔。8總結(jié)及展望8.1活動總結(jié)圖8.1本次設(shè)計安裝活動總結(jié)8.2下一步