YF215 濾棒接收機(jī)橫向傳動(dòng)齒輪軸的改進(jìn)研究

王興華，曾友朋

（江西中煙工業(yè)有限責(zé)任公司贛州卷煙廠，江西 贛州 340000）

“提高產(chǎn)品質(zhì)量，節(jié)約降耗”是卷煙行業(yè)不斷追求的目標(biāo)，也是濾棒供應(yīng)系統(tǒng)努力的方向。現(xiàn)在卷煙行業(yè)所用的濾棒供應(yīng)系統(tǒng)大多都是許昌煙草機(jī)械廠根據(jù)豪尼公司引進(jìn)消化國產(chǎn)化的濾棒發(fā)射和接收機(jī)，YF215 接收機(jī)長期高速運(yùn)轉(zhuǎn)會(huì)出現(xiàn)如下問題——由于傳動(dòng)箱設(shè)計(jì)緊湊、齒輪模數(shù)小、運(yùn)轉(zhuǎn)速度快、潤滑不良或負(fù)載偏重均會(huì)造成傳動(dòng)箱體內(nèi)齒輪運(yùn)行不平穩(wěn)，損壞內(nèi)部零件或箱體，造成橫向傳動(dòng)輥運(yùn)行不穩(wěn)，濾棒浪費(fèi)大，嚴(yán)重時(shí)造成接收機(jī)無法接收濾棒。通過學(xué)習(xí)和對(duì)橫向傳動(dòng)箱的分析，在原有傳動(dòng)箱中間軸的改進(jìn)，從而保證了濾棒供應(yīng)的穩(wěn)定性，提高了濾棒供應(yīng)。

1 結(jié)構(gòu)與原理

1.1 YF215 濾棒接收機(jī)工作原理

YF215 濾棒接收機(jī)共有兩套傳動(dòng)系統(tǒng)，一套是縱向傳動(dòng)裝置，伺服電動(dòng)機(jī)通過平皮帶傳動(dòng)至加減速圓盤，將管路中傳輸?shù)母咚贋V棒進(jìn)行減速后再加速；另一套是橫向傳動(dòng)裝置，伺服電機(jī)通過齒輪箱輸出六個(gè)轉(zhuǎn)速，帶動(dòng)兩個(gè)導(dǎo)向輥和四個(gè)傳送輥，將濾棒平行輸送至卷煙機(jī)濾棒庫。

1.2 橫向傳動(dòng)齒輪箱結(jié)構(gòu)

接收機(jī)橫向傳動(dòng)齒輪箱由兩塊鑄鋁材料的箱體組成，內(nèi)部共有13 個(gè)直齒輪，箱體加工精度高，通過緊固螺釘將箱體聯(lián)接。

1.3 橫向傳動(dòng)齒輪箱工作原理

伺服電動(dòng)機(jī)通過齒輪箱內(nèi)各齒輪的變速，將轉(zhuǎn)速輸送到傳送輥和導(dǎo)向輥，電動(dòng)機(jī)以2800 轉(zhuǎn)/分高速運(yùn)轉(zhuǎn)，共輸出六個(gè)轉(zhuǎn)速，軸1 與軸2 轉(zhuǎn)速相等，軸3 與軸4 轉(zhuǎn)速相等，軸5 與軸6 轉(zhuǎn)速相等；軸1 與軸2 分別通過兩個(gè)彈性聯(lián)軸器，帶動(dòng)兩個(gè)光輥運(yùn)轉(zhuǎn)，軸3、軸4、軸5、軸6 通過齒輪式聯(lián)軸器帶動(dòng)兩對(duì)輸送輥運(yùn)轉(zhuǎn)，濾棒通過光輥進(jìn)入輸送輥?zhàn)詈筮M(jìn)入濾棒庫。齒輪箱體為鑄鋁件，齒輪模數(shù)為0.5，安裝精密、緊湊。為了防止漏油造成污染濾棒，所有齒輪采用油脂潤滑。每臺(tái)卷接機(jī)組安裝兩個(gè)濾棒接收單元，單個(gè)接收單元接收濾棒速度約1200 支/分，卷煙機(jī)每分鐘生產(chǎn)7000 支煙，需濾棒1750 支，濾棒接收機(jī)運(yùn)行時(shí)間占卷煙機(jī)工作時(shí)間約73%。濾棒接收機(jī)運(yùn)行時(shí)間長、速度快、潤滑效果一般。在生產(chǎn)過程中齒輪箱極易發(fā)生各種故障，而一旦齒輪箱出故障，維修拆卸時(shí)間長，嚴(yán)重影響卷煙機(jī)生產(chǎn)。

2 橫向齒輪傳動(dòng)軸失效分析與改進(jìn)

2.1 主要失效形式

我們對(duì)2018 濾棒接收機(jī)橫向傳動(dòng)齒輪箱故障進(jìn)行了統(tǒng)計(jì)，發(fā)現(xiàn)故障原因主要是齒輪磨損、齒輪軸頸磨損、軸承磨損、箱體磨損四大類。

齒輪磨損：維修次數(shù)2 次，占比11%。許昌煙機(jī)生產(chǎn)的齒輪箱內(nèi)部齒輪模數(shù)非常小，僅為0.5，在潤滑不良或重載的狀態(tài)下，非常容易磨損。

軸承損壞：維修次數(shù)4 次，占比22%。齒輪箱內(nèi)部軸承共有8 個(gè)6001 軸承、6 個(gè)609 軸承、4 個(gè)607 軸承，2 個(gè)608 軸承，小型軸承長時(shí)間高速運(yùn)轉(zhuǎn)或載荷較大時(shí)易發(fā)生損壞現(xiàn)象。

軸頸磨損：維修次數(shù)2 次，占比11%。任何軸承的損壞或齒輪的磨損，都會(huì)引起軸頸受力不均并導(dǎo)致?lián)p壞。

箱體的磨損：維修次數(shù)8 次，占比44%。箱體上安裝中間傳動(dòng)齒輪軸的孔易磨損，造成齒輪安裝軸松動(dòng)，導(dǎo)致齒輪嚙合不良，快速磨損。

其他故障：維修次數(shù)2 次，占比11%。

為了解決上述問題，車間定期對(duì)濾棒接收機(jī)進(jìn)行了保養(yǎng)，與卷包設(shè)備同步進(jìn)行。定期對(duì)橫向傳動(dòng)齒輪箱拆卸進(jìn)行檢查，對(duì)運(yùn)轉(zhuǎn)不靈活的軸承及時(shí)換新，對(duì)運(yùn)轉(zhuǎn)靈活的軸承進(jìn)行潤滑，對(duì)內(nèi)部齒輪進(jìn)行潤滑，對(duì)存在輕度磨損的齒輪進(jìn)行更換，通過上述措施，減少了部分故障發(fā)生次數(shù)。但箱體的磨損情況未得到有效改善，箱體的磨損造成整個(gè)齒輪箱無法使用，必須成對(duì)更換箱體部件。2018 年上半年，共有6 件箱體因磨損而無法使用。

2.2 原因分析

我們對(duì)受損齒輪箱體進(jìn)行檢查，發(fā)現(xiàn)箱體磨損部位集中發(fā)生在中間齒輪安裝孔處，安裝孔由圓形磨損成橢圓形，中間齒輪軸與齒輪無法固定在孔內(nèi)。在箱體內(nèi)除了兩個(gè)中間齒輪外，其他齒輪軸均通過軸承安裝在箱體上，對(duì)箱體損傷較小，未發(fā)現(xiàn)有明顯受損痕跡。我們對(duì)中間齒輪軸的安裝形式進(jìn)行了分析：兩個(gè)中間傳動(dòng)齒輪安裝軸與箱體孔過盈配合，安裝軸被固定在箱體上，以下是中間齒輪與箱體配合的示意圖，齒輪箱體為鑄鋁材料，齒輪箱體內(nèi)兩個(gè)中間傳動(dòng)齒輪安裝采用懸臂式安裝在箱體上，且軸安裝到箱體部位較短（見圖1）。

每個(gè)中間傳動(dòng)齒輪同時(shí)與三個(gè)其他齒輪嚙合且分布不均勻，現(xiàn)對(duì)兩個(gè)中間直齒輪受力分析，可以發(fā)現(xiàn)中間齒輪1 受到Fr2、Fr2′、Fr2″三個(gè)徑向力的作用，中間齒輪2 受到Fr5、Fr5′、Fr5″三個(gè)徑向力，且三個(gè)徑向力分布不均勻，形成合力作用在安裝軸上，通過軸將合力傳遞到箱體孔壁，由于箱體為鑄鋁材料，強(qiáng)度較小，齒輪箱內(nèi)的齒輪高速運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，在合力長時(shí)間作用下易變形磨損，造成箱體安裝孔短期內(nèi)磨損，軸松動(dòng)，導(dǎo)致齒輪磨損，齒輪箱無傳動(dòng)輸出，無法正常接收濾棒，嚴(yán)重影響卷煙機(jī)的正常生產(chǎn)。由于箱體安裝孔磨損變大，無法再安裝使用，維修時(shí)，整個(gè)箱體必須予以更換，因該齒輪箱非常精密，價(jià)格較貴，從而造成較大的備件浪費(fèi)。

圖1 中間齒輪裝配圖

2.3 改進(jìn)措施

針對(duì)以上分析，制定了以下方案，對(duì)中間齒輪安裝軸進(jìn)行改進(jìn)，將軸的安裝部位加長，與箱體孔壁全部接觸，增大軸與箱體孔的受力面積。另外，軸端設(shè)計(jì)成螺紋結(jié)構(gòu)。軸裝配后，在齒輪箱外表面安裝螺母與墊片，增加軸環(huán)與箱體內(nèi)表面的摩擦力，減小了軸對(duì)安裝孔局部的擠壓力，達(dá)到了提高齒輪箱的使用壽命的效果。

2.4 新型橫向中間傳動(dòng)齒輪安裝軸設(shè)計(jì)

軸的設(shè)計(jì)是端部設(shè)計(jì)成外螺紋，外加螺母與墊片進(jìn)行緊固，但是，外螺紋必然突出箱體部位較長，有可能影響其他零件安裝；通過對(duì)齒輪箱安裝部位進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)察看，新型的齒輪軸安裝后不會(huì)影響其他零件的安裝。因此，確定齒輪軸端部設(shè)計(jì)成外螺紋方式（見圖2）。

圖2 新型軸裝配圖

3 改進(jìn)效果

2019 年年初，我們同時(shí)對(duì)三組卷煙機(jī)共6 個(gè)接收機(jī)單元進(jìn)行了定期保養(yǎng)，在保養(yǎng)的過程中，將中間齒輪安裝軸更換成改進(jìn)型安裝軸。

經(jīng)過近半年的觀察，YF215 濾棒接收機(jī)運(yùn)行良好，橫向傳動(dòng)齒輪箱未出任何故障。接收機(jī)的定期保養(yǎng)周期為6 ～8個(gè)月，在使用到將近8 個(gè)月時(shí)，對(duì)三組卷煙機(jī)的接收機(jī)進(jìn)行輪保，折卸齒輪箱進(jìn)行檢查，發(fā)現(xiàn)內(nèi)部齒輪無磨損件，中間齒輪安裝軸無松動(dòng)現(xiàn)象，箱體未受到任何的磨損。