【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(fēng)險(xiǎn) 2278631研究問題 2141141.1問題引入 275661.2方法借鑒 243682設(shè)定目標(biāo)及可行性論證 377202.1研究目標(biāo) 3277042.2目標(biāo)可行性論證 4239193提出方案并確定最佳方案 413493.1裝置設(shè)計(jì)思路 4128713.2研發(fā)方案選擇 4145624制定對(duì)策 6191025對(duì)策實(shí)施 6310915.1設(shè)計(jì)制作螺旋傳動(dòng)機(jī)構(gòu) 67165.2螺母滑道機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 780385.3位置檢測機(jī)構(gòu) 8289525.4現(xiàn)場安裝 9207885.5調(diào)試運(yùn)行 1036425.6風(fēng)險(xiǎn)識(shí)別 10267026效果檢查 10274066.1目標(biāo)檢查 1188406.2相關(guān)指標(biāo)檢查 1194386.3效益檢查 12111987標(biāo)準(zhǔn)化 1253507.1推廣及應(yīng)用性分析 12106987.2標(biāo)準(zhǔn)化措施 12238028總結(jié)及展望 1312848.1活動(dòng)總結(jié) 13170278.2下一步打算 1314818參考文獻(xiàn) 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(jī)內(nèi)。鋪料車兩端設(shè)計(jì)安裝有固定式皮帶清潔刮板機(jī)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(dāng)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(shí)長、勞動(dòng)強(qiáng)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(fēng)險(xiǎn)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(dòng)，小組設(shè)計(jì)一種固定刮板間隙自動(dòng)可調(diào)裝置，解決了鋪料車刮板維修效率低、勞動(dòng)強(qiáng)度大等問題，填補(bǔ)鋪料車刮板自動(dòng)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(jià)值。關(guān)鍵詞：鋪料車刮板；升降裝置；質(zhì)量風(fēng)險(xiǎn)1研究問題1.1問題引入制絲車間現(xiàn)有43個(gè)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(yùn)行385h刮板間隙調(diào)整一次，單次維修所需3人平均耗時(shí)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(shí)長、勞動(dòng)強(qiáng)度大的問題長期困擾著維修團(tuán)隊(duì)。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(jì)更換工時(shí)維修次數(shù)87957642385h表1.1鋪料車刮板清潔維修次數(shù)統(tǒng)計(jì)1.2方法借鑒針對(duì)刮板維修耗時(shí)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(shí)產(chǎn)權(quán)局等網(wǎng)站搜集到以下幾種方法：1.2.1帶式運(yùn)輸機(jī)清潔器圖1.1帶式運(yùn)輸機(jī)清潔器設(shè)計(jì)圖該裝置安裝在防滑輸送帶下方，在自動(dòng)保潔工作模式時(shí)，由升降機(jī)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(jī)構(gòu)控制毛刷升降完成間隙150mm調(diào)整耗時(shí)0.65min。1.2.2筒類排潮風(fēng)門開度調(diào)節(jié)升降裝置圖1.2筒類排潮風(fēng)門開度調(diào)節(jié)升降裝置設(shè)計(jì)圖該裝置通過蝸輪蝸桿機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)齒輪齒條，實(shí)現(xiàn)風(fēng)門開度的調(diào)節(jié)。借鑒風(fēng)門開度升降器的結(jié)構(gòu)原理，實(shí)現(xiàn)齒條上升150mm耗時(shí)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(jì)圖該高度可調(diào)升降裝置是通過蝸輪蝸桿傳遞動(dòng)力，蝸輪上固定連接有絲桿，蝸輪運(yùn)動(dòng)時(shí)帶動(dòng)絲杠旋轉(zhuǎn)，絲桿再帶動(dòng)螺母進(jìn)行升降動(dòng)作。借鑒該裝置使用蝸輪蝸桿機(jī)構(gòu)傳遞動(dòng)力，運(yùn)動(dòng)實(shí)現(xiàn)升降動(dòng)作，完成高度150mm調(diào)整耗時(shí)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(jì)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(yùn)動(dòng)傳遞，由紅外裝置檢測機(jī)構(gòu)位置，從而對(duì)升降位置進(jìn)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(jī)構(gòu)位置并完成實(shí)時(shí)調(diào)整，調(diào)整距離150mm耗時(shí)0.5min，能夠滿足功能需求。2設(shè)定目標(biāo)及可行性論證2.1研究目標(biāo)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(jì)一種刮板位置可調(diào)的升降裝置，具備自動(dòng)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(biāo)為：刮板維修時(shí)間=拆卸刮板耗時(shí)+預(yù)調(diào)整時(shí)間+間隙調(diào)整時(shí)間+緊固支架=4.98+7.25+0.7+4.93=17.86min。2.2目標(biāo)可行性論證根據(jù)借鑒內(nèi)容升降機(jī)構(gòu)傳動(dòng)參數(shù)，制作模型計(jì)算自動(dòng)調(diào)整耗時(shí)，模擬結(jié)果表明間隙調(diào)整耗時(shí)均小于0.7min，刮板維修耗時(shí)=刮板維修時(shí)間=拆卸刮板耗時(shí)+預(yù)調(diào)整時(shí)間+間隙調(diào)整時(shí)間+重新安裝≤18min，目標(biāo)可行。圖2.1目標(biāo)可行性論證3提出方案并確定最佳方案3.1裝置設(shè)計(jì)思路小組成員根據(jù)以上創(chuàng)新思路和目標(biāo)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(jì)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(dòng)力至斜齒條處并將旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換為直線運(yùn)動(dòng)。刮板與斜齒條固定后隨斜齒條運(yùn)動(dòng)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(dòng)力并將螺旋運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換為銅套的直線運(yùn)動(dòng)，刮板通過螺栓連接在固定座上，隨銅套動(dòng)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(duì)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(dòng)時(shí)，嚙合輪齒間的相對(duì)滑動(dòng)速度大，摩擦損耗大，傳動(dòng)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(dòng)平穩(wěn)，效率高，低速時(shí)不會(huì)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(duì)滑動(dòng)速度大使齒面磨損嚴(yán)重、發(fā)熱嚴(yán)重，為了散熱和減小磨損，常采用價(jià)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(yù)計(jì)單套成本4500元。而絲桿式刮板刮板升降裝置螺旋傳動(dòng)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(dòng)，預(yù)計(jì)單套成本2570元。從安裝后風(fēng)險(xiǎn)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(xiàng)目標(biāo)需求且傳動(dòng)精度高，載荷均勻，可靠性和穩(wěn)定性高。綜上所述，在進(jìn)行對(duì)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(dòng)機(jī)等其他結(jié)構(gòu)的選擇在驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)方面，從溫升特性和外形尺寸方面考慮選擇直流電機(jī)。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(xué)性能、工作范圍和抗拉強(qiáng)度等方面綜合考慮，選擇黃銅。在選用螺母滑道機(jī)構(gòu)時(shí)，從抗振性、耐磨性、摩擦特性以及運(yùn)行時(shí)間等方面考慮選擇滑動(dòng)軌道。在選擇滑槽類型時(shí)，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(jī)構(gòu)選擇時(shí)，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(shí)，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(yīng)控制模塊時(shí)，從控制方式、集成性和應(yīng)用性等方面考慮選擇模塊化編程。在輸出信號(hào)選擇上，從控制過程難易度考慮采用開關(guān)量為輸出信號(hào)。4制定對(duì)策依據(jù)5w1h原則制定對(duì)策實(shí)施表，如下圖所示：5對(duì)策實(shí)施5.1設(shè)計(jì)制作螺旋傳動(dòng)機(jī)構(gòu)5.1.1確定驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)型號(hào)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(jī)械效率η=0.7，負(fù)載移動(dòng)速度V=0.03m/min。過程措施：刮板折算到電機(jī)軸上轉(zhuǎn)動(dòng)慣量：JW=M*(PB/2π)2=0.023kg/cm2螺桿轉(zhuǎn)動(dòng)慣量：JB=MB*DB2/8=0.72kg/cm2總負(fù)載慣量：JL=JW+JB=0.743kg/cm；電機(jī)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(jī)可安裝尺寸長寬高為:400x300x700；所選電機(jī)參數(shù)：電機(jī)型號(hào)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(jì)及組裝根據(jù)實(shí)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(jì)實(shí)施圖紙5.1.3回旋螺母設(shè)計(jì)及組裝根據(jù)實(shí)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(jì)實(shí)施圖紙5.2螺母滑道機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)5.2.1滑道支撐座設(shè)計(jì)及組裝據(jù)實(shí)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(jì)實(shí)施圖紙5.2.2燕尾槽滑道下部設(shè)計(jì)及組裝根據(jù)實(shí)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(jì)實(shí)施圖紙5.2.3螺母固定架的設(shè)計(jì)及組裝根據(jù)實(shí)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(jì)實(shí)施圖紙5.3位置檢測機(jī)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(dòng)速度為0.03m/min。在選擇激光傳感器時(shí)，慮到安裝效果，激光傳感器的檢測范圍應(yīng)＜60mm所選激光傳感器尺寸大小應(yīng)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(diǎn)激光位移傳感器。在選擇限位開關(guān)時(shí)，為防止激光傳感器失效，設(shè)置機(jī)械式限位開關(guān)保護(hù)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(shí)性。其次是輸出信號(hào)，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(fèi)用成本低。圖5.6模塊化編程圖圖5.7輸出信號(hào)圖5.4現(xiàn)場安裝在現(xiàn)場安裝時(shí)，需要按要求將升降裝置與刮板進(jìn)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(yùn)行選擇任意升降機(jī)位置檢測刮板升降效果。遮擋激光傳感器反射板，檢測電動(dòng)機(jī)是否按正確指令工作，確認(rèn)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(yùn)行后得到的結(jié)論是該裝置升降效果達(dá)標(biāo)，能夠準(zhǔn)確檢測刮板與皮帶的間隙，并進(jìn)行調(diào)整；檢測激光傳感器能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)控刮板位置，plc反饋程序運(yùn)行可靠穩(wěn)定。5.6風(fēng)險(xiǎn)識(shí)別在安裝完成后，小組對(duì)刮板升降裝置檢測元件進(jìn)行識(shí)別，對(duì)刮板升降裝置運(yùn)行情況進(jìn)行了識(shí)別，對(duì)刮板升降裝置安裝后的質(zhì)量隱患進(jìn)行了識(shí)別。6效果檢查鋪料車刮板自動(dòng)升降裝置的安裝應(yīng)用，有效解決了刮板維修過程中人工調(diào)整困難、耗時(shí)長等問題。圖6.1改善前后刮板維修流程對(duì)比圖6.1目標(biāo)檢查經(jīng)統(tǒng)計(jì)發(fā)現(xiàn)鋪料車刮板自動(dòng)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(shí)長，圓滿完成了活動(dòng)目標(biāo)。6.2相關(guān)指標(biāo)檢查鋪料車皮帶保養(yǎng)時(shí)間由改善前的50.8min/次縮短至30min/次，有效縮短了保養(yǎng)時(shí)間，保養(yǎng)效率顯著提升。序號(hào)工序改善前保養(yǎng)耗時(shí)改善后保養(yǎng)耗時(shí)1預(yù)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(jí)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(shí)統(tǒng)計(jì)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(shí)費(fèi)用D為年維修次數(shù)：4次，△G為工作時(shí)長縮減額：0.7小時(shí)-0.25小時(shí)=0.45小時(shí)，C為每小時(shí)人均人工費(fèi)用：30元/小時(shí)、N為現(xiàn)場工作人數(shù)：3人，全車間共有86處刮板。△S=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(dòng)升降裝置的應(yīng)用，故鋪料車刮板自動(dòng)升降裝置的應(yīng)用每年可節(jié)約維修工工時(shí)費(fèi)用為162*86=1.4萬元/年。綜上，鋪料車刮板自動(dòng)升降裝置的設(shè)計(jì)安裝全年節(jié)約資金近1.4萬-0.25萬=1.15萬元/年。7標(biāo)準(zhǔn)化7.1推廣及應(yīng)用性分析該裝置在鋪料車皮帶、儲(chǔ)柜底帶、分配車皮帶機(jī)上都有良好的應(yīng)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(jià)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(qiáng)、安全性高，現(xiàn)已在本車間準(zhǔn)備進(jìn)行推廣、應(yīng)用。該套鋪料車清潔刮板自動(dòng)升降裝置的設(shè)計(jì)改進(jìn)后受到維修人員、操作人員一致好評(píng)，有效提升了生產(chǎn)效率，降低勞動(dòng)強(qiáng)度。7.2標(biāo)準(zhǔn)化措施為進(jìn)一步固化活動(dòng)成果，有效指導(dǎo)相關(guān)作業(yè)人員實(shí)際工作，小組將鋪料車刮板自動(dòng)升降裝置的操作，點(diǎn)檢納入至車間相關(guān)的管理規(guī)定中，并將設(shè)計(jì)步驟，計(jì)算方法、圖紙、備件明細(xì)以及刮板維修經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行固化存檔。8總結(jié)及展望8.1活動(dòng)總結(jié)圖8.1本次設(shè)計(jì)安裝活動(dòng)總結(jié)8.2下一步