關于卷煙儲存輸送設備改進方案設計探討

韋干付，侯振強，陳仁勇

（廣西中煙工業有限責任公司，廣西 南寧 530001）

0 引言

卷煙儲存輸送設備是卷接包生產線中的重要部分，是起到將包裝機和卷煙機進行柔和連接的橋梁作用，完成一系列的煙支輸送、存儲以及緩沖調節的自動化任務，實現自動化且高速的卷接包生產線[1]。卷煙儲存輸送設備功能主要是將上游的卷煙機組卷制的卷煙輸送至下游包裝機組之中。另外還有3 種情況下起重要作用，如果上游卷煙機組發生故障或者導致停機，仍然能對下游包裝機組進行補充卷煙；當下游包裝機組發生故障或者出現停機的時候，能對上游生產出來的煙支進行儲存；在卷煙機組與包裝機組都處于正常運行情況下，根據兩者運行速度以及料位高度便于進行調節性的儲存、輸送和補充，這能提高全生產線作業效率。

1 YF17A 型卷煙儲存輸送系統組成

圖1 為YF17A 型卷煙儲存輸送系統結構，其中，取樣部分有一套伺服控制系統在內進行驅動；提升部分是垂直的狀態，與高架輸送部分又是由另一套伺服控制系統帶動其驅動，并且還采用機械過載保護設計，伺服電機設計當中安裝著安全離合器；下降部分設計上布置了煙支調節裝置，采取斜向通道和存儲器調節能對煙支流量情況速度進行控制；斜向通道與存儲器也是獨立的有一套伺服控制系統提供驅動，針對存儲器的機械過載保護，其伺服電機中也布置了安全離合器。

圖1 YF17A 型卷煙儲存輸送系統結構

2 卷煙儲存輸送系統連接裝置設計上存在的問題

2.1 原廠連接裝置設計分析

在儲煙桶入口與斜向通道的交界處，原廠設計方案采用不銹鋼材質的連接裝置如圖2 所示。通過該連接裝置進行連接使煙支平穩輸送。連接裝置的芯軸為?6mm 的小軸，軸上安裝從動輪，從動輪是兩側有一定錐度的鋼制輪。從動輪和芯軸通過2 只628/4-2Z 軸承進行連接。芯軸通過兩側的端軸和開口擋圈固定在支板上。儲煙桶入口斜向通道的輸送帶繞過從動輪進行正、反兩個方向的運動，規格為1mm×60mm×7875mm。

圖2 原YF17A 型卷煙儲存輸送系統連接裝置實景

2.2 結構設計存在的缺陷進行分析

通過該連接裝置結構裝配圖如圖3 所示，可以看到這種斜向通道的下輸送帶繞過從動輪進行回轉運動，因此，從動輪既承受輸送帶的張緊力，又受到輸送帶上幾千支煙支重量的壓力，這些負荷全部通過2 只628/4-2Z 軸承傳遞到芯軸。628/4-2Z 軸承的尺寸為外徑9mm，內徑4mm，厚度3.5mm。輸送帶的運動方向、速度均在隨時變化，628/4-2Z 這樣小的軸承無法承受很大的動載荷，因此極易損壞。

圖3 連接裝置結構裝配

2.3 連接裝置部位損壞產生的影響

在實際的生產活動過程中，發現該連接裝置部位時常發發生軸承損壞導致的皮帶磨損、煙支斷殘等故障維修，根據損壞情況不同每次維修更換軸承需40～90min 不等，嚴重影響設備有效作業率，也造成很大的材料消耗。根據統計，平均每個月都有兩到三臺設備出現皮帶磨損和連接裝置磨損，因此而產生超過20 萬支卷煙的廢棄，嚴重影響了生產成本，出現物料耗費和增加了技術人員維修工作量，圖4 為每次因連接裝置引發故障的維修需要調動的技術人員和維修工作量。為減少軸承損壞，在周末檢修中卷接組均要安排圓筒連接裝置和輸送皮帶的檢修項目，消耗大量維修資源。

圖4 連接裝置引發故障的維修

3 改進方案設計

通過對連接裝置的結構缺陷特點分析后，提出改進方案的總體思路是：設計全新結構，消除小軸承因受力過大造成易損壞的問題，同時對輸送帶規格進行改進，減少皮帶非正常損壞。

3.1 從動輪和軸的改進設計

通過連接裝置缺陷特點分析，首先考慮的是對軸進行修改，增大軸承尺寸。但是，經過分析，在不改動連接裝置主體結構的情況下，軸承內徑最大只能增加到約6mm，軸承的承載能力沒有明顯提升，且軸頸處的應力集中會加重，因此該方案不可行。

改進設計：鑒于有軸承式設計方案無法克服軸承負載過大的缺點，因此考慮無軸承式設計方案，設計一根新的從動輪。取消軸承后，從動輪與芯軸直接接觸，為減少接觸轉動時的摩擦力，減緩芯軸的磨損，新的從動輪不能繼續采用鋼等金屬材料。經過對比，我們最終確定選用ABS 工程塑料作為制作材料（圖5a）。ABS工程塑料具有耐磨性優良、尺寸穩定性好的優點，適用于煙沙較多的工作環境。圖5 為改進后的從動輪和連接裝置設計，該方案設計中，芯軸和端軸合并為一條光軸。

圖5 改進后的從動輪和連接裝置

圖6 為改進后從動輪和連接裝置的設計圖紙，從動輪的內徑設計為?6.1mm，輪長度保持不變，整個軸通過兩側的擋圈進行軸向定位。因為取消內側端軸，因此從動輪在芯軸上有大約1mm 的左右滑動空間，使得從動輪對輸送帶有一定的對中和糾偏功能。采用改進設計方案后，連接裝置成為免維護結構。改進后的連接裝置，經過使用后發現未再出現連接裝置損壞的故障。

圖6 改進后從動輪和連接裝置的設計圖紙

3.2 下輸送帶的改進設計

通過對原裝輸送帶破損現象的分析，我們認為輸送帶寬度過大，易造成兩側磨損，進而引起煙支壓皺、破損，因此改進思路為適當縮窄下輸送帶寬度。通過對3種寬度規格和材質的輸送帶（圖7）進行測試發現，能從耐用性和煙支質量兩方面判斷改進效果。最終結論是1mm×50mm×7875mm 規格的輸送帶使用效果滿足需求，輸送帶未再出現異常磨損情況。這種改進后的輸送帶已經更換到實際生產活動中的22 臺YF17A 裝置上，經過長期的YF17A 連接裝置中運作使用均表現正常，輪保和周末檢修已不需再安排專門檢查，節省了大量精力。

圖7 測試的3 種輸送帶

4 連接裝置改進方案項目應用情況及其效益分析

4.1 有形效益

通過對連接裝置改進前后卷煙產品質量、設備故障和工作效率等方面的對比發現，改進后主要顯現出這4 個方面的有形效益：①保障產品質量，避免煙支斷殘的A 類質量缺陷隱患。煙支質量的問題從嚴重程度上分有A 類、B 類、C 類這3 個級別，A 類缺陷是最嚴重的質量缺陷類別，煙支出現A 類缺陷對企業品牌帶來嚴重影響，最終能非常顯著的影響到煙草企業經濟效益[2]。②降低消耗，統計發現每年可減少由于連接裝置損壞造成的煙支損耗就超過240 萬支。由此可知就因為這細小的連接裝置改進產生的成本效益非常明顯。③消除連接裝置軸承易損壞的故障源，保障設備穩定運行，提高設備凈有效作業率。④減少檢查、維修時間，減輕維修技術人員設備維護強度。

4.2 無形效益

改進方案的實施能顯著的看到一些有形效益，同時通過一段時間的積累也能反饋出短時間內看不到的無形效益。例如，隨著產品質量的提升，一定時間的積累后就能反映到品牌形象的提升上，這是一個相對緩慢的過程，但能夠給產品和企業帶來質的變化影響；另外，無形的效益還體現在工作人員士氣和工作熱情的提升，設備改進之前的煙支大量損耗、頻繁的設備檢查維修、大量的維修時間消耗等方面使得工作人員的士氣受到嚴重打擊，改進后這些問題都得很明顯的解決，會讓工作人員團隊極大的提振工作熱情和精神鼓舞，利于管理優化，進而活躍整個企業的積極氣氛。

5 結語

卷煙設備結構復雜，少數細小的裝置結構難免會出現機械原廠設計與實際卷煙生產不匹配的情況。這就需要負責卷煙機相關設備的技術人員具備較高的機械工程、電氣工程等方面技能知識，并結合實際卷煙生產現場經驗進行分析和判斷，找出原廠設計與實際生產不匹配的問題根源所在，進行科學的改進，提高卷煙機設備的工作效率和煙支的合格率，為企業創造更多的效益。