GD包裝機組CH小盒透明紙制動裝置的改進

王永峰， 陳春忠， 余顯峰， 程衛

（貴州中煙工業有限責任公司遵義卷煙廠，貴州遵義563003）

1 引言

GD包裝機組的小盒透明紙采用BOPP普通膜，在設備運行中，由于CH小盒透明紙制動裝置制動片制動效果不佳和材料等不確定因素，在透明紙松卷展開過程中，制動阻力不穩定，透明紙拉力不勻，造成剎車擺桿擺動幅度過大，時常發生透明紙斷裂、跑偏、松卷過度產生堵紙、小盒漏底等現象。

2 透明紙輸送展開工作原理

圖1 改進前CH煙包透明紙卷展開制動裝置結構示意圖

GD包裝機組的CH小盒透明紙在一定壓力作用下由一對輸送展開輥向下輸送，并通過過渡輪、擺動架拉動透明紙卷盤架上的透明紙卷進行旋轉，透明紙卷轉盤架通過制動片擠壓和釋放紙卷盤架剎車盤來完成紙卷的轉動展開和停止［1］。改進前CH煙包透明紙卷展開制動裝置結構如圖1所示。制動片1的擺動位移受安裝在制動體6上的剎車擺桿3控制，而透明紙松卷擺臂4的擺動方向及幅度通過軸承靠輪的杠桿原理作用于剎車擺桿3。當透明紙拉力增大，透明紙松卷擺臂4被拉向下并擠壓剎車擺桿3使得制動片1離開紙卷盤架剎車盤，透明紙在后續輸送輥的拉力作用下拉動透明紙卷轉盤架轉動，達到展開透明紙的目的。當透明紙卷展開過多時，透明紙張力下降，透明紙松卷擺臂4在拉簧5的作用下向上擺動，同時經拉簧2拉力的作用轉動制動體6，使制動片1擠壓紙卷盤架剎車盤，在紙卷盤架剎車盤與制動片1間摩擦阻力的作用下實現紙卷盤架剎車盤的減速和制動。通過透明紙張緊力的不斷變化控制制動片1與紙卷盤架剎車盤的壓力，保證小盒透明紙的正常輸送。

在設備運轉過程中，對拉簧2和拉簧5的拉力分別進行調節，使透明紙松卷擺臂4基本保持平穩，保證了透明紙在拉力平穩的狀態下展開輸送。通過調整制動體6上拉簧2的拉力來調節制動片1與紙卷盤架剎車盤的壓力，達到摩擦阻力與展開速度相對平穩的目的。另外，通過調節透明紙松卷擺臂4上拉簧5的拉力，使之達到理想的透明紙松卷擺臂擺動阻尼力，實現透明紙松卷擺臂動態平穩擺動。

3 透明紙輸送不穩的原因分析

在設備運行時，透明紙的展開輸送過程可以通過調節拉簧來實現透明紙松卷擺臂的動態平穩，但實際運行效果不佳，易出現紙卷盤架剎車盤制動阻力不穩，透明紙拉力不勻，造成剎車擺桿擺動幅度過大，時常發生透明紙斷裂、跑偏、松卷過度產生堵紙、小盒漏底等現象。經分析造成該現象因素主要有如下兩點：

3.1 制動片制動效果不佳

在設備運行過程中，通過制動片與紙卷盤架剎車盤之間的摩擦力實現對紙卷盤架剎車盤制動，同時，可以通過調節制動裝置中拉簧的拉力實現對制動摩擦力大小的控制，實現控制減速制動的快慢節奏。因此制動效果的好壞很大程度上是由制動片與紙卷盤架剎車盤之間的摩擦效果所決定。但改進前制動片與紙卷盤架剎車盤的摩擦接觸面積為765mm2，接觸面較小，制動效果較差。

改進前制動片材質為硬質石棉材料，其摩擦系數較高［2］，使得制動過程缺乏柔性。另外，硬質石棉材料容易磨損，時間長容易引起老化［3］，影響制動的穩定性。因此，在設備運行過程中，由于制動片的制動效果不佳難以確保紙卷盤架剎車盤與透明紙展開輸送速度相符，造成透明紙輸送不穩。

3.2 透明紙卷的直徑和重量的可變性

GD包裝機組的小盒透明紙采用BOPP普通膜，其規格為120mm×2400m。在生產過程中，透明紙卷的直徑和重量會隨著使用時間而不斷地發生變化，使得透明紙的展開速度波動較大，給制動平穩效果造成了一定影響，即難以保證從一個全新紙卷到用完紙卷過程中透明紙展開的穩定性。透明紙展開時常處于制動摩擦力過大和過小兩種狀態，出現剎車擺桿的擺動幅度過大和透明紙輸送不穩定等現象。

圖2 改進后煙包透明紙卷展開制動裝置結構示意圖

4 改進方法

改進后的煙包透明紙卷展開制動裝置示意圖如圖2所示。改進后的制動裝置采用軟制動（即剎車帶）剎車方式，制動靜態包角約為120°，實現大包角制動，增大制動裝置的摩擦接觸面，提高制動裝置制動效果，制動帶材料選用耐磨性較好的牛皮帶［4］。根據制動裝置的實際安裝要求，把制動帶5一端固定在透明紙松卷擺臂7上，另一段繞過紙卷盤架剎車盤6固定在制動裝置固定軸1上。制動裝置固定軸1安裝在支座4上，且制動裝置固定軸1與支座4上的孔為間隙配合，在蝶形彈簧3和旋轉螺母2的共同作用下帶動制動裝置固定軸1沿支座4上的孔左右運動，實現調節制動帶5預松緊度的目的。當透明紙松卷擺臂7繞擺臂固定軸8左右擺動時，在蝶形彈簧3和拉簧9的作用下動態調節制動帶5的松緊程度，并使制動帶5能緊貼于紙卷盤架剎車盤6上，實現制動帶與紙卷盤架剎車盤之間摩擦力的柔性變化［5］，達到平穩控制透明紙卷展開的目的。

為了便于制動帶的安裝、固定和預松緊度的調整，設計一根制動裝置固定軸，如圖3所示。

圖3 制動裝置固定軸改進加工示意圖

為了達到最佳的制動效果，制動帶寬度為25mm。另外，為了有效去除制動帶接觸面上的積垢，在制動帶中間設計的6個間距為70mm的圓孔（孔徑φ6），如圖4所示。

圖4 改進后制動帶

5 改進效果

通過對GD包裝機組CH小盒透明紙制動裝置的改進，改變了原有制動方式，由原來的硬質石棉材質的制動片改為牛皮帶材質的制動帶。制動帶在蝶形彈簧和制動裝置固定軸的共同作用下，實現制動帶與紙卷盤架剎車盤之間摩擦力的柔性變化，保證了透明紙輸送過程的平穩性，避免因透明紙輸送不穩而產生的制動阻力不穩定，透明紙拉力不勻，造成剎車擺桿擺動幅度過大，出現透明紙斷裂、跑偏、松卷過度產生堵紙、小盒漏底等現象。

應用效果表明，剎車擺桿始終能保持很小的擺動幅度，且不受透明紙卷大小、不同心等的影響，平穩可靠，透明紙展開拉力均勻性較好。消除了透明紙卷盤架在瞬間失去摩擦阻尼力約束現象和快速抱死現象，克服了剎車擺桿擺動過大造成的透明紙跑偏、斷紙等問題，達到控制紙卷平穩展開的目的。

6 結語

改進后的CH小盒透明紙展開制動裝置結構簡單，效果明顯，設備運行穩定，基本不需要維修保養，減輕了維修人員和操作人員的勞動強度，減少了調整處理異常事件的時間，提高了設備的運行效率。另外，由于該制動帶材料耐磨性好，使用壽命長，同時減少了原材料損耗，保證了產品質量。

［1］ 意大利GD公司.CH盒外透明紙包裝機使用說明書［G］.1994.

［2］ 趙海清，張嗣偉.石棉摩擦材料-鋼摩擦副材料轉移機理的實驗研究［J］.石油大學學報（自然科學版），1989（6）：40-47.

［3］ 尤秀蘭，潘婉蓮，傅群，等.芳綸漿粕取代石棉摩擦材料的摩擦學性能［J］.化工學報，2005（11）：2219-2222.

［4］ 姚化利.帶式制動器的新結構與計算［J］.船舶，2008(6):39-43.

［5］ 徐灝.機械設計手冊［M］.北京：機械工業出版社，2003.