ZJ17 卷煙機新型無凸輪分離鼓輪改進(jìn)

李本強，劉廣兵，郝海波

（河南中煙有限責(zé)任公司安陽卷煙廠，河南安陽 455000）

0 引言

安陽卷煙廠現(xiàn)有10 組ZJ17 卷煙機，它們的煙支分離鼓輪均是采用傳統(tǒng)凸輪滑塊機構(gòu)將煙支進(jìn)行交接、傳遞、分離，由于其結(jié)構(gòu)復(fù)雜，往復(fù)運動快，密封效果差，在運行過程中很容易造成內(nèi)部零部件失效，經(jīng)常出現(xiàn)直線軸承油封損壞、滑塊運行不到位等故障，進(jìn)而導(dǎo)致設(shè)備運行時亂煙、掉煙、堵搓板、連煙等一系列問題，且維修難度大，小停機次數(shù)頻繁，直接影響了卷煙設(shè)備的效率。此外，分離鼓輪的維護(hù)保養(yǎng)頻次高，維修費用高。

1 原因分析

（1）凸輪機構(gòu)高速運動，往復(fù)沖擊力大，往復(fù)運動速度高，頻次快，軸承密封易老化。通過EAM 查詢對分離鼓輪周期故障更換零備件跟蹤統(tǒng)計，統(tǒng)計周期為2019 年3 月—2020 年3 月（三班制生產(chǎn)），其統(tǒng)計結(jié)果見表1。其中，2019 年10 月—2020 年10月規(guī)格改造16 次，改造平均用時4.2 h。

表1 2019 年3 月—2020 年3 月分離鼓輪配件更換頻次

（2）規(guī)格改造任務(wù)繁重，制約規(guī)格改造進(jìn)度。安陽廠每年都有兩種規(guī)格卷煙規(guī)格改造任務(wù)，需要進(jìn)行大規(guī)模設(shè)備規(guī)格部件改造，任務(wù)繁重、改造進(jìn)度慢。由于分離鼓輪是必須改造的部件之一，其結(jié)構(gòu)復(fù)雜，需對分離鼓輪內(nèi)凸輪進(jìn)行整體更換后再進(jìn)行前后交接位置調(diào)整。每次整機改造時長約8～10 h，其中分離鼓輪部位改造占總改造工時的40%左右。據(jù)統(tǒng)計，2019 年10 月以來規(guī)格卷煙共16 次，更換調(diào)整分離鼓輪32 次，合計約占用134.4 h，嚴(yán)重制約著規(guī)格改造效率。

2 設(shè)計思路

為進(jìn)一步提升ZJ17 卷煙機組的生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量，新型分離鼓輪與原凸輪滑塊式分離鼓輪實現(xiàn)相同功能，以無凸輪的形式將煙支分開。使用驅(qū)動盤將煙支分開，分離鼓輪受軸向載荷減小，提高工作效率。設(shè)計方案和模擬實驗驗證可以得出：新型無凸輪分離鼓輪運行速度可達(dá)10 000 支/min，符合本設(shè)計方案的驅(qū)動要求。因此，無需為方案重新設(shè)置轉(zhuǎn)速，可直接使用原轉(zhuǎn)速值。YJ17 卷煙機通過同步齒形帶將動力傳給接裝機的供煙齒輪箱，再通過齒輪傳動，把動力傳給分離鼓輪（圖1）。新型無凸輪分離鼓輪可直接使用原傳動系統(tǒng)，傳動系統(tǒng)無需改動，并保持原機齒輪鏈傳動。

圖1 YJ17 型接裝機傳動系統(tǒng)

3 改進(jìn)措施

為進(jìn)一步提升ZJ17 卷煙機組的生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量，新型分離鼓輪與原凸輪滑塊式分離鼓輪實現(xiàn)相同功能，以無凸輪的形式將煙支分離。使用角軸承與驅(qū)動盤配合將煙支進(jìn)行分離，分離鼓輪受軸向載荷減小，提高軸承壽命（圖2，圖3）：①主軸和輪體相連，同時旋轉(zhuǎn)；②角軸承傾斜角度θ 安裝在主軸上，驅(qū)動盤和軸承外圈相連；③主軸旋轉(zhuǎn)過程中驅(qū)動盤帶動連桿拉動滑塊在滑桿上往復(fù)運動；④對稱兩個滑塊同時相對運動產(chǎn)生開合距離；⑤開合距離大小，可以通過旋轉(zhuǎn)雙向螺桿調(diào)節(jié)傾斜角θ 進(jìn)行改變。

圖2 無凸輪分離鼓輪運動簡圖

圖3 新型無凸輪分離鼓輪設(shè)計外形

對稱的兩個滑塊同時相對運動產(chǎn)生開合，開合距離大小可以通過旋轉(zhuǎn)螺桿調(diào)節(jié)傾斜角θ 進(jìn)行改變。分離結(jié)構(gòu)采用兩個傾斜的驅(qū)動盤將煙支分離，結(jié)構(gòu)簡單。無凸輪無需考慮凸輪磨損造成的內(nèi)部分離結(jié)構(gòu)失效、無彈簧輪體負(fù)載小、無需加潤滑脂免維護(hù)，避免潤滑造成污染、使用壽命長；可通過調(diào)節(jié)傾斜圓盤的角度快速變換接收濾嘴長度規(guī)格適應(yīng)各種規(guī)格的煙支生產(chǎn)，規(guī)格改造無需拆卸更換零件。無加速度突變運動，滑座運行平穩(wěn)，煙支交接、傳送平穩(wěn)，高速長期運行無掉煙、亂煙現(xiàn)象。有效避免原分離鼓輪在傳送、分離、交接過程中掉煙、亂煙造成的設(shè)備故障及產(chǎn)品質(zhì)量缺陷。

4 改進(jìn)效果

改進(jìn)后從表2 可以看出，分離鼓輪改進(jìn)后，油封及軸承的更換頻次明顯減少，設(shè)備運行中亂煙掉煙堵搓板現(xiàn)象明顯減少，設(shè)備效率明顯提升。無凸輪輪體負(fù)載小，使用壽命長，無維修設(shè)計，維護(hù)費用降低。該部件簡化了原分離鼓輪的結(jié)構(gòu)，減少維修保養(yǎng)工作量，省去了復(fù)雜的機械傳動環(huán)節(jié)（圖4）。規(guī)格改造后，分離鼓輪部件由改造前的4.2 h，縮短至改造后0.5 h。不需更換鼓輪內(nèi)凸輪及相應(yīng)對位調(diào)整，只需調(diào)節(jié)旋轉(zhuǎn)軸上的螺紋傾角可控制前、后驅(qū)動盤的傾斜度，即可改變兩煙支之間的分離寬度。且新型無凸輪分離鼓輪無彈簧件，無突變運動，無需考慮彈簧更換。無凸輪設(shè)計避免了凸輪磨損造成的內(nèi)部分離部件失效，煙支的交接、傳送、分離更加平穩(wěn)可靠。另外，通過調(diào)節(jié)傾斜圓盤的角度改變分離距離，分離結(jié)構(gòu)采用兩個傾斜的圓盤結(jié)構(gòu)將煙支分開，適應(yīng)各種長度規(guī)格的煙支生產(chǎn)，無需拆卸更換、調(diào)整零部件，極大提高了工作效率，經(jīng)測算，由此每年產(chǎn)生的經(jīng)濟效益可達(dá)57.3 萬元。

圖4 新型無凸輪分離鼓輪安裝實物

表2 平均單機臺分離鼓改造前后對比