输送带更换工装的设计

金世益++陈文先++黄大国

[摘 要]目前，毕节卷烟厂制丝车间工序与工序之间需要输送设备来实现物料的在线输送，当输送带出现老化、损坏等失效形式时，传统的更换方法，效率较低，劳动强度大，同时存在一定的安全隐患。本文从制丝车间的实际情况出发，研制专门针对输送带的更换工装，大大节约了人力物力，提高了工作效率，同时消除了安全隐患。

[关键词]输送带 工装 效率

中图分类号：TM764 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2017）15-0257-01

目前，制丝车间工序与工序之间需要输送设备来实现物料的在线输送，当输送带出现老化、损坏等失效形式时，传统的更换方法，效率较低，劳动强度大。2016年，烟草行业要紧紧围绕“精益管理做除法”的工作要求，牢牢把握“精益管理降本增效是内功”的基本定位，按照“五力”要求，做好“五项工作”，以创建“精益十佳”标兵单位为契机，为行业效益增长做出积极贡献。在此背景下，针对制丝车间输送带的更换，研制专门的更换工装，解决了更换皮带时人员多、耗时长等效率低下的问题，同时消除了部分皮带更换时的高空作业安全隱患。

一、现状调查

目前，制丝车间更换皮带步骤为：拆除托板—调整张紧装置—拆除旧输送带—测量尺寸—更换新输送带—输送带拼接—调整运行—恢复托板，根据以上流程，使用传统皮带更换方法，需要八个步骤，同时八个人配合，更换输送带的平均时间为165.6分钟。

二、思路及方案

2.1 创新思路

根据TRIZ理论，在解决问题之初，首先抛开各种客观限制条件，通过理想化来定义问题的最终理想解（ideal final result，IFR），以明确理想解所在的方向和位置，保证在问题解决过程中沿着此目标前进并获得最终理想解，从而避免了传统创新涉及方法中缺乏目标的弊端，提升了创新设计的效率；核心就是尽可能扩大有用工程，尽可能降低有害功能，尽可能降低成本。按照TRIZ理论之40个发明原理—分割原理，使物体成为可组合的（易于拆卸和组装），制定方案如下。

2.2 方案及实施

根据以上思路分析，研制输送带快速更换的工装，以降低换装时间和减少人力为目标，将输送带卷，拼接机固定在工装上，通过输送机电机点动，实现快速换装。并充分利用车间现有材料自主设计便于移动，空间适应性高的更换工装。

2.2.1工装主体支架设计

（1）材料选择：因为车间处于恒温恒湿环境下，温度湿度相对较高，所以需采用不锈钢材质，查阅材料手册，从经济适用方面考虑，选用普通不锈钢方管即可。

（2）尺寸确定

①通过调研车间现场输送带输送机输送带宽度，查阅拼接机参数及输送带卷外径，得出相应主机架尺寸。

②选择支架长度：车间输送带最大宽度为1000mm，拼接机长度1705mm，根据黄金分割法，安装孔最佳位置为1/4和3/4处，并确定支架宽度为600mm。

③根据输送带卷外径和人员操作方便两个方面确定高度，输送带卷外径数据如下： 由测量数据可知，支架高度应大于输送带卷外径，为使输送带能方便拉出，小组最终确定支架高度为550mm。所以最终确定外形尺寸为长×宽×高：1200mm×600mm×550mm。

2.2.2输送带支架

（1）支架材料的选用和主体一样，根据GB/T990-1991《带式输送机托辊基本参数与尺寸》国标资料，确定托辊直径108mm，长度1000mm。

（2）根据拼接机支架高度要能自由调整、拼接机适应、方便操作、输送带拼接方便的标准来确定支架的高度，由于拼接机直接安装在拼接支架上，小组通过调研车间现场输送带输送机支架跨度L、尾部高度H，拼接机支架要能够自由调节高度，才能满足不同跨度、高度的输送带输送机的输送带拼接，通过查阅相关标准得出工装总高度H=P+220mm（拼接机高度）+550mm（主支架高度）+50mm（支撑轮高度），通过受力分析及黄金分割法确定P值。

工装稳定的条件是X方向上的分力尽可能小，否则加装拼接机后会发生倾倒，采用两次黄金分割实验法确定支架的最佳高度。第一次实验：实验范围为600mm——1800mm，试验点P1=600+0.618*（1800﹣600）≈1349.6mm，试验点P2=600+1800-1349.6=1050.4mm，从该次实验可以看出，P2伸缩范围小，P1优于P2。第二次实验：实验范围为1050.4mm——1800mm，试验点P3=1050.4+1800-1349.6=1500.8mm，从该次实验可以看出，伸缩高度P3大于P1。

从受力分析及黄金分割实验法可以看出，拼接机支架承重只需满足大于56KG，且调节范围要大，最终选择P1点，支架尺寸：P=1349.6-600=749.6mm 取整后选择750mm。

制作使用该输送带更换工装之后，对输送带更换时间进行统计后得出，更换步骤从原来的八步降为现在四步，平均更换时间由原来的165.6min减少到现在的48min，降低了人员劳动强度，提高了换装效率。

2.3 效益评估

2.3.1效率提升

每条输送带更换平均耗时统计： 使用工装前为165.42min，使用工装后为48min，计算出效率η===244.62% 。

2.3.2节约工时

①根据我厂生产科提供数据，2015年、2016年全年分别生产226天和222天， 计算知：年均工作日D=（226天+222天） ÷ 2年=224天/年 ；

②日均工作时长缩减额△G=（ 8人/条 × 2.3小时/人-2 人/条× 1小时/人） ÷ 2人 × 5条/月 ÷ （224 ÷ 12）天/月=2.19小时/人？天 ；

③每小时人均人工费用C=148780元/年÷（ 224天/年 × 8小时/月）=83.02元/小时 ；

④现场工作人数N=2人 ，则年节约费用计算如下： △ S = D×△G×C×N=224天/年×2.19小时/人？天× 83.02元/小时×2人 =81452.58元/年。

三、总结

该工装能有效的减少输送带运输机输送带的换装时间，减少人力投入，场地适应性强、结构简单、操作方便，制作成本低，效果明显，相比传统换装方法大大减少了人员劳动强度，可以推广到行业内外所有需要换装输送带的场合，推广性强。

参考文献

[1] 陈大先.机械设计手册.机械工业出版社，2010-01.

[2] 布拉德（Brady，G.S），克劳瑟（Clauser， H.R.）.材料手册.科学出版社，1989.

[3] 陈光.创新思维与方法-TRIZ的理论与运用. 科学出版社有限责任公司，2016.

[4] 孙恒，陈作模，葛文杰.机械原理（第八版）.高等教育出版社，2013-04-01.