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[摘 要]SD5切丝机在使用过程中，其水平喂料小车的不锈钢槽体，以及槽体两侧的铝合金连接板出现多处裂纹，喂料小车出现振动大、声音异常、送料困难的故障现象，影响了SD5切丝机的物料供给。针对槽体连接板裂纹的故障隐患，根据喂料小车的结构特点及工作原理进行分析后发现，不锈钢槽体产生裂纹的原因是由于槽体两侧加强筋的焊接方式存在应力集中三角点造成的，铝合金连接板产生裂纹的原因是由于连接板的材料强度原因造成的。由此，对喂料小车槽体进行了改进，更换了连接板的材料，重新设置了喂料小车的配重，并改进了槽体加强筋的焊接方式，通过以上改进，消除了产生裂纹的隐患，保证了SD5切丝机的物料供给，提高了SD5切丝机的切丝质量。
[关键词]SD5切丝机 喂料小车槽体 裂纹 改进
中图分类号：G712 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2019）13-0057-01
1、喂料小车工作原理及现状
SD5切丝机是意大利 Garbuio公司推出的具有柔性加工理念的新型切丝机，是烟草制丝生产的主要设备之一，其水平喂料方式通过喂料小车进行，喂料小车是一种振动输送设备，通过偏心装置（即曲柄连杆机构）传动，通过喂料小车槽体的激振作用，将进入槽体内的烟草物料实时输送至SD5切丝机的送料系统，实现SD5切丝机的物料供给。
SD5切丝机的喂料小车主要由车轮、机架、电机、支座、定位装置、主动带轮、偏心装置、被动带轮、平衡体、槽体、加强筋、簧片组成。喂料小车采用偏心装置传动，其槽体采用深沟槽；槽体及平衡架分别由簧片支撑，簧片由特殊材料制成，有一定的弹性及刚度；机架底部的支座内安装有气垫，利用压缩空气使气垫充气可抬升喂料小车，使喂料小车具有轻巧的移动功能；机架侧面安装有车轮，便于在没有压缩空气或地面不平整时移动喂料小车；机架尾部装有定位装置，使喂料小车与切丝机实现精准定位。
SD5切丝机喂料小车的槽体、平衡架分别由五组簧片支撑，槽体通过五组簧片桥架水平支撑，槽体通过两侧的铝合金连接板使槽体与簧片桥架垂直连接为一体，槽体尾部一组簧片桥架通过槽体底部连接板采用专用铆钉与槽体底板连接，并通过连接簧片、连杆与偏心装置连接，其余四组簧片桥架未与槽体及偏心装置连接，只起到水平支撑槽体底板的作用。连接板是支撑槽体重量及传递偏心装置动力的构件。
喂料小车的槽体采用不锈钢材料，采用深沟型槽体，槽体通过两侧的铝合金连接板使槽体与簧片桥架连接为一体，连接板与槽体水平加强筋采用专用铆钉连接，槽体水平加强筋是由槽体底板延长折弯形成。连接板与簧片桥架连接采用螺栓连接。簧片桥架水平支撑在槽体低部，桥架顶面未与槽体底板直接接触，而是利用调节螺栓调整角钢位置，使角钢支撑槽体底板。连接板采用铝合金板材，长（1750mm）×宽130mm（最宽150mm）×厚（10mm），在连接板表面加工有20个Φ6mm和27个Φ11mm的连接孔，分别与槽体、簧片桥架连接。
SD5切丝机的喂料小车在使用过程中，出现了振动大、声音异常、送料困难的故障现象，严重影响了SD5切丝机的物料供给及切丝质量。
2、改进方案及结果论证
根据喂料小车结构特点、工作原理，设计以下改进方案：
方案一：在连接板表面加装加强板，以分散连接板的应力，在平衡架上加装配重，并对槽体裂纹处进行补焊。
方案二：更换连接板的材料，以增加连接板的强度，连接板的形状与原来的形状一样，在平衡架上加装配重，并改进槽体加强筋的焊接形式，以消除槽体裂纹。
下面对两个设计方案进行论证：
（1）方案一论证
针对最早出现不锈钢槽体及铝合金连接板裂纹的喂料小车，曾经采用在连接板表面加装加强板，分散连接板应力，并对槽体裂纹处进行补焊，在原配重位置加配重的维修方法。维修后的喂料小车运行正常，但经过一段时间的使用验证，之前加装过加强板的喂料小车，在連接板的其他部位出现了裂纹。主要原因是加装加强板时，由于连接板与槽体采用专用铆钉连接，属于一次性使用，拆除后不能继续使用铆钉连接，所以未在连接板与槽体连接部位加装连接板，只在连接与板桥架的连接部位加装，连接板未能大面积加强。说明此维修方法并不理想，未能彻底解决喂料小车连接板和槽体出现裂纹的故障隐患，只能作为应急维修方法。
（2）方案二论证
原来使用的铝合金连接板产生裂纹，说明该材料的强度不能达到喂料小车高振幅、高频率的运行要求，所以，更换连接板材料以提高连接板强度，可以解决连接板产生裂纹的故障隐患，将连接板的材料换为不锈钢（1Cr18Ni9Ti），屈服极限≥200MPa，抗拉极限≥550 MPa。
许可应力
（塑性材料ns=1.5～1.8）
许用切应力为：[τ]=0.6×[σ]=0.6×133.3=79.9MPa
连接板更换为不锈钢材料后，连接板的许用剪切应力[τ]= 79.9MPa，大于连接板受到的剪切力τ=9.06MPa，所以，连接板强度合适。
根据喂料小车结构特点，决定采用方案二对喂料小车槽体进行改进，改进内容如下：
（1）更换连接板的材料
将原来的铝合金改为不锈钢（1Cr18Ni9Ti），屈服极限≥200MPa，抗拉极限≥550 Mpa，以增加连接板的强度。
（2）将专用铆钉连接改为螺栓连接
原来的连接板与槽体采用专用铆钉连接，拆卸后不能继续使用，所以将专用铆钉连接改为螺栓连接。将槽体水平加强筋上的连接孔由原来的Φ6mm扩孔至Φ9mm，以适应M8螺钉连接，以提高维修性。
（3）设计使用螺栓连接所需的内衬板
采用螺栓连接时，由于槽体水平加强筋的结构限制，螺母不便安装到加强筋内侧连接孔位置，所以需在槽体水平加强筋内侧加装一块内衬板，在内衬板表面加工连接孔，孔与连接板孔位对应，在连接孔位置焊接螺套，以适应螺栓连接。螺栓连接时，将内衬板穿入槽体水平加强筋孔内，利用外六角M8×20螺栓使连接板与内侧板夹持槽体水平加强筋侧板，使连接板与槽体连为一体，以提高连接板与槽体的整体性。
（4）改进加强筋焊接方式
在槽体的U型垂直加强筋两侧边开V型剖口，将垂直加强筋底边向水平加强筋表面收口，形成焊接缝隙，并将垂直加强筋与水平加强筋焊接为一体，消除加强筋焊接时存在的应力集中三角点，以消除槽体产生裂纹的隐患。
3、结束语
针对SD5切丝机的喂料小车不锈钢槽体、及槽体两侧铝合金连接板产生裂纹问题，改进了不锈钢槽体加强筋的焊接方式，更换了槽体两侧的连接板的材料，并重新配重，投入少，见效快，具有较好的经济、社会效益，对使用SD5切丝机的厂家具有推广意义。
参考文献
[1]杨可桢，程光蕴.《机械设计基础》（第三版），1989.
[2]意大利Garbuio.《SD508切丝机维修使用说明书》，2007.
[3]吴建生.《工程力学》（第2版），2008.5.
作者简介
张臣（1988-）男，汉族，云南玉溪，助理工程师，本科生，研究方向：制丝修理 单位信息：红塔烟草（集团）有限责任公司玉溪卷烟厂。
[关键词]SD5切丝机 喂料小车槽体 裂纹 改进
中图分类号：G712 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2019）13-0057-01
1、喂料小车工作原理及现状
SD5切丝机是意大利 Garbuio公司推出的具有柔性加工理念的新型切丝机，是烟草制丝生产的主要设备之一，其水平喂料方式通过喂料小车进行，喂料小车是一种振动输送设备，通过偏心装置（即曲柄连杆机构）传动，通过喂料小车槽体的激振作用，将进入槽体内的烟草物料实时输送至SD5切丝机的送料系统，实现SD5切丝机的物料供给。
SD5切丝机的喂料小车主要由车轮、机架、电机、支座、定位装置、主动带轮、偏心装置、被动带轮、平衡体、槽体、加强筋、簧片组成。喂料小车采用偏心装置传动，其槽体采用深沟槽；槽体及平衡架分别由簧片支撑，簧片由特殊材料制成，有一定的弹性及刚度；机架底部的支座内安装有气垫，利用压缩空气使气垫充气可抬升喂料小车，使喂料小车具有轻巧的移动功能；机架侧面安装有车轮，便于在没有压缩空气或地面不平整时移动喂料小车；机架尾部装有定位装置，使喂料小车与切丝机实现精准定位。
SD5切丝机喂料小车的槽体、平衡架分别由五组簧片支撑，槽体通过五组簧片桥架水平支撑，槽体通过两侧的铝合金连接板使槽体与簧片桥架垂直连接为一体，槽体尾部一组簧片桥架通过槽体底部连接板采用专用铆钉与槽体底板连接，并通过连接簧片、连杆与偏心装置连接，其余四组簧片桥架未与槽体及偏心装置连接，只起到水平支撑槽体底板的作用。连接板是支撑槽体重量及传递偏心装置动力的构件。
喂料小车的槽体采用不锈钢材料，采用深沟型槽体，槽体通过两侧的铝合金连接板使槽体与簧片桥架连接为一体，连接板与槽体水平加强筋采用专用铆钉连接，槽体水平加强筋是由槽体底板延长折弯形成。连接板与簧片桥架连接采用螺栓连接。簧片桥架水平支撑在槽体低部，桥架顶面未与槽体底板直接接触，而是利用调节螺栓调整角钢位置，使角钢支撑槽体底板。连接板采用铝合金板材，长（1750mm）×宽130mm（最宽150mm）×厚（10mm），在连接板表面加工有20个Φ6mm和27个Φ11mm的连接孔，分别与槽体、簧片桥架连接。
SD5切丝机的喂料小车在使用过程中，出现了振动大、声音异常、送料困难的故障现象，严重影响了SD5切丝机的物料供给及切丝质量。
2、改进方案及结果论证
根据喂料小车结构特点、工作原理，设计以下改进方案：
方案一：在连接板表面加装加强板，以分散连接板的应力，在平衡架上加装配重，并对槽体裂纹处进行补焊。
方案二：更换连接板的材料，以增加连接板的强度，连接板的形状与原来的形状一样，在平衡架上加装配重，并改进槽体加强筋的焊接形式，以消除槽体裂纹。
下面对两个设计方案进行论证：
（1）方案一论证
针对最早出现不锈钢槽体及铝合金连接板裂纹的喂料小车，曾经采用在连接板表面加装加强板，分散连接板应力，并对槽体裂纹处进行补焊，在原配重位置加配重的维修方法。维修后的喂料小车运行正常，但经过一段时间的使用验证，之前加装过加强板的喂料小车，在連接板的其他部位出现了裂纹。主要原因是加装加强板时，由于连接板与槽体采用专用铆钉连接，属于一次性使用，拆除后不能继续使用铆钉连接，所以未在连接板与槽体连接部位加装连接板，只在连接与板桥架的连接部位加装，连接板未能大面积加强。说明此维修方法并不理想，未能彻底解决喂料小车连接板和槽体出现裂纹的故障隐患，只能作为应急维修方法。
（2）方案二论证
原来使用的铝合金连接板产生裂纹，说明该材料的强度不能达到喂料小车高振幅、高频率的运行要求，所以，更换连接板材料以提高连接板强度，可以解决连接板产生裂纹的故障隐患，将连接板的材料换为不锈钢（1Cr18Ni9Ti），屈服极限≥200MPa，抗拉极限≥550 MPa。
许可应力
（塑性材料ns=1.5～1.8）
许用切应力为：[τ]=0.6×[σ]=0.6×133.3=79.9MPa
连接板更换为不锈钢材料后，连接板的许用剪切应力[τ]= 79.9MPa，大于连接板受到的剪切力τ=9.06MPa，所以，连接板强度合适。
根据喂料小车结构特点，决定采用方案二对喂料小车槽体进行改进，改进内容如下：
（1）更换连接板的材料
将原来的铝合金改为不锈钢（1Cr18Ni9Ti），屈服极限≥200MPa，抗拉极限≥550 Mpa，以增加连接板的强度。
（2）将专用铆钉连接改为螺栓连接
原来的连接板与槽体采用专用铆钉连接，拆卸后不能继续使用，所以将专用铆钉连接改为螺栓连接。将槽体水平加强筋上的连接孔由原来的Φ6mm扩孔至Φ9mm，以适应M8螺钉连接，以提高维修性。
（3）设计使用螺栓连接所需的内衬板
采用螺栓连接时，由于槽体水平加强筋的结构限制，螺母不便安装到加强筋内侧连接孔位置，所以需在槽体水平加强筋内侧加装一块内衬板，在内衬板表面加工连接孔，孔与连接板孔位对应，在连接孔位置焊接螺套，以适应螺栓连接。螺栓连接时，将内衬板穿入槽体水平加强筋孔内，利用外六角M8×20螺栓使连接板与内侧板夹持槽体水平加强筋侧板，使连接板与槽体连为一体，以提高连接板与槽体的整体性。
（4）改进加强筋焊接方式
在槽体的U型垂直加强筋两侧边开V型剖口，将垂直加强筋底边向水平加强筋表面收口，形成焊接缝隙，并将垂直加强筋与水平加强筋焊接为一体，消除加强筋焊接时存在的应力集中三角点，以消除槽体产生裂纹的隐患。
3、结束语
针对SD5切丝机的喂料小车不锈钢槽体、及槽体两侧铝合金连接板产生裂纹问题，改进了不锈钢槽体加强筋的焊接方式，更换了槽体两侧的连接板的材料，并重新配重，投入少，见效快，具有较好的经济、社会效益，对使用SD5切丝机的厂家具有推广意义。
参考文献
[1]杨可桢，程光蕴.《机械设计基础》（第三版），1989.
[2]意大利Garbuio.《SD508切丝机维修使用说明书》，2007.
[3]吴建生.《工程力学》（第2版），2008.5.
作者简介
张臣（1988-）男，汉族，云南玉溪，助理工程师，本科生，研究方向：制丝修理 单位信息：红塔烟草（集团）有限责任公司玉溪卷烟厂。