红塔集团大理卷烟厂复烤车间 云南大理 671000
摘要：本文针对复烤加工生产过程中滚筒式润叶机在高速旋转过程中出现窜动幅度较大，安全生产隐患非常高的问题研发了滚筒轴向传动稳定性控制系统，此新研发的系统由滚筒滚圈位置检测元件、PLC、报警系统、执行机构等组成，通过托轮轴线调整法对滚筒的窜动进行控制调整，由于对滚筒托轮的两个轴承座同时进行双向调节，减小了由于托轮位置的改变对滚筒运行平稳性的影响，提高了窜动控制调整的效率，防止窜动失控后对设备、人员及烟叶物料等的损伤，杜绝了安全生产隐患，提高了打叶复烤加工过程生产及产品的安全性。
关键字：滚筒；轴向窜动；稳定性控制系统；应用效果
前言
滚筒类设备是烟叶加工过程中的关键设备,在打叶复烤生产过程中应用广泛， 主要应用于一次润叶和二次润叶工序，主要作用是对人工分级、分拣、铺叶后的烟叶进行加温加湿，提高烟叶水分，提高烟叶耐加工性和抗破碎性，降低烟叶加工过程中的损耗，提高烟叶使用价值。大理卷烟厂复烤车间在用的三组滚筒式润叶机滚筒机架上均设有支承辊轮, 滚筒支撑在支承辊轮上。滚筒上安装有大齿轮, 在开机运行过程中传动系统的小齿轮与大齿轮啮合传动, 带动润叶滚筒转动, 在润叶筒中的烟叶随着滚筒转动向滚筒的出料口输送。润叶滚筒在设计制作及安装过程中由于装配误差的存在或零部件磨损, 导致滚筒在运行过程中出现上下窜动, 造成设备故障，带来加大的安全隐患。为此, 大理卷烟厂复烤车间成立专项攻关小组，研制一种滚筒轴向传动稳定性的PLC控制自动调节系统，实现对滚筒的窜动进行自动控制，防止失控窜动对设备的损伤。本系统由滚筒滚圈位置检测元件、PLC、报警系统、执行机构等组成，通过托轮轴线调整法对滚筒的窜动进行控制调整，由于对滚筒托轮的两个轴承座同时进行双向调节，减小了由于托轮位置的改变对滚筒运行平稳性的影响，提高了窜动控制调整的效率。对控制效果的改善提升，根据实际情况通过修改PLC改程序或参数来实现，具有方便、灵活的特点。
一、存在问题
滚筒类设备在打叶复烤加工生产线上广泛应用,在实际生产过程中滚筒出现轴向窜动幅度过大会造成设备的故障停机。滚筒设备一般由机架、滚筒以及传动系统等组成。在其轴线上向前后方向扩展, 滚筒设备上还安装有前、后滚道。两两为一组的四个支承辊轮形成前后间隔设置的前、后辊轮组,各辊轮组中两个支承辊轮均左右设置在滚筒的左右两侧。一般来说滚筒的进料口比出料口高，水平面与滚筒的轴线形成2度的夹角，烟叶、烟丝等物料由入口均匀的流向出口。为了防止滚筒在运转过程中沿轴向窜动，在滚筒的大齿轮前后两侧均安装有前后挡轮。
理论上分析，滚道的四条接触线和滚筒四只支撑辊轮应处于与滚筒平行的同一平面上, 但在实际生产过程中, 它们不在同一平面上, 支撑辊轮与滚筒的滚道接触由面接触变为点接触, 如果四个接触点的连线为螺旋线, 滚筒在转动时就会沿着螺旋线运动, 就会出现轴向窜动。四个支撑辊轮的外圆尺寸是一致的, 任何一个表面磨损出现凹凸不平都会造成圆尺寸出现误差, 支撑辊轮的轮轴磨损及轴承的损坏；支撑辊轮与轮轴装配太松, 造成辊轮滑动位移, 辊轮支撑轴承座紧固螺栓松动, 更换支撑辊轮或轴承时, 安装位置错误都会造成滚筒左右移动。
由于滚筒自身重量较大, 如果滚筒在左右方向或上下方向上的移动幅度较大, 滚筒就会强烈地撞击支撑辊轮, 轮轴和支撑辊轮就会快速磨损, 辊轮的更换频率较高, 影响打叶复烤正常生产, 如果辊轮更换不及时, 会造成设备的故障停机。经过项目组多次研讨, 如果滚筒的窜动是在可控范围内的话, 支撑滚轮的磨损就会大大减小, 这样就需要在滚筒的窜动过程中对窜动幅度及时进行控制、调整, 现有技术中没有对滚筒的窜动幅度进行调整和控制装置。
二、滚筒轴向传动稳定性控制系统的研制
项目组经过多次会议研讨、分析，通过头脑风暴法决定研制一套新的滚筒轴向传动稳定性控制系统，防止窜动失控后对设备的损伤。
滚筒由四个托轮支撑，托轮支撑在滚筒的滚圈上，每个托轮由两个带座轴承固定，滚筒窜动时只需对其中一个托轮进行调整，托轮轴承的固定螺栓的紧度调整到轴承座在外力的作用下可以产生滑动即可。本系统通过对托轮的两个轴承位置进行调整来实现对滚筒窜动的控制。本系统由滚筒滚圈位置检测元件、PLC、报警系统、执行机构等组成，系统框图见图一，检测系统简图见图二，滚筒示意图见图三，执行机构图见图四，A－A剖面图见图五。图中1是滚筒滚圈，由托轮2支撑，3是托轮轴承，4是与蜗轮轴7有螺纹（两侧均为右旋）配合的导向套，装在U型座6和盖板5中，由其推动托轮轴承3向前移动；8是固定蜗杆轴的带座轴承，安装在座子9上；10、11分别是蜗轮蜗杆，如图三所示，左侧的蜗杆蜗轮为左旋，右侧的蜗杆蜗轮为右旋，两侧相反；12是支撑蜗杆另一端的座子，需要更高精度时可安装轴承；13是固定减速机14的扭矩臂，安装在座子12上；15为支撑另一侧蜗轮轴子的座子，所有的座子都安装在滚筒的机身上；16是固定导向套4的螺栓。
图三 滚筒示意图
图五 A－A剖面图
滚筒轴向传动稳定性控制系统的工作过程说明如下：以图二、图四为例，当滚筒上窜时，中间检测系统检测到此信号并将其传送到PLC，PLC根据信号开始控制减速机转动，蜗杆蜗轮开始旋转（从电机接线盒这一侧看蜗杆是顺时针旋转），使左侧的导向套4往后缩回，右侧的导向套4向前伸出，通过改变托轮的轴线方向对筒体的摩擦力来使滚筒回复到正常位置；滚筒下窜时减速机转向相反，左侧的导向套向前伸出，右侧的导向套往后缩回，与上窜时的情况相反。减速机电机控制的流程图见图六。电机的旋向由中间两个检测元件决定，时序控制对上、下窜动来说都是固定的。出于安全的考虑，设置外侧的两个极限位置检测元件，滚筒窜动到此位置时PLC发出报警信号，并切断滚筒驱动减速机电机的电源，以免设备发生损坏。
图六 电机控制流程图
本系统由于采用双向调节，减小了由于托轮位置的改变对滚筒运行平稳性的影响，对窜动调控的效率也得到提高；对控制效果的改善提升，根据实际情况通过修改PLC改程序或参数来实现，具有方便、灵活的特点。研制的滚筒轴向传动稳定性控制系统，能根据实际情况调整控制程序和参数，适用性强，具有较强的创新性和实用性，效果突出，成果显著。
三、应用效果
通过设计安装“滚筒轴向传动稳定性控制系统”，解决了打叶复烤生产过程中滚筒式润叶机窜动幅度过大问题，及时对滚筒窜动幅度进行控制、调整, 降低了滚筒设备的故障率, 提高了打叶复烤生产效率, 减少了设备维护及维修费用, 提高了生产的连续性和产品质量的稳定性。该控制装置在大理卷烟厂复烤车间滚筒式润叶机上应用后运行平稳且符合安全性, 目前已获得国家实用新型专利授权, 在打叶复烤企业及制丝生产过程中具有很好的推广价值。
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[5]机械原理[M]. 高等教育出版社 , 孙桓,陈作模,葛文杰主编, 2006.
基金项目：红塔烟草（集团）有限责任公司科研项目《润叶机性能提升研究与应用》。
作者简介：张照德（1969.11），男，白族，云南省大理市人，工作单位：红塔集团大理卷烟厂，职称：工程师，研究方向：机械自动化。
论文作者:张照德,苏吉传,李锐洪
论文发表刊物:《防护工程》2019年12期
论文发表时间:2019/8/30
标签：滚筒论文; 托轮论文; 过程中论文; 设备论文; 大理论文; 烟叶论文; 轴向论文; 《防护工程》2019年12期论文;