YJ29 接裝機鼓輪風閥取出工裝的設計與應用

石朝陽，楊 凱

（河南中煙工業有限責任公司漯河卷煙廠，河南漯河 462000）

0 引言

YJ29 接裝機的主要工作執行件是鼓輪，由鼓輪交接傳輸物料，如水松紙、煙支、濾嘴段等。物料由鼓輪輪槽中的負壓風孔吸附隨著鼓輪轉動，同時與其他機構配合完成濾嘴煙支的搓接、分切、檢測等工藝任務。鼓輪的外圓上有若干等分的槽，槽中有孔，孔一般都通過風閥與負壓系統相通或不通。風閥的負壓工作區與鼓輪交接傳輸物料工作區相對應，在鼓輪交接傳輸物料任務完成時，進入風閥的負壓釋放區切斷鼓輪與負壓系統的連通，傳輸的物料順利交接到下一鼓輪上。

為了保證各執行件的穩定可靠，要求必須定期清理各鼓輪負壓吸風通道。在實施鼓輪風閥與閥座分離過程中，拆卸風閥需用橡膠錘反復敲擊并上下左右晃動風閥，才能將風閥與閥座分離，花費時間較長，作業難度大，存在人機安全隱患。據統計結果顯示，每個風閥平均拆卸用時約為35 min，影響設備生產效率提升。

1 存在的問題

鼓輪經常出現傳輸的煙支不到位或掉煙現象，嚴重時會造成煙支堵塞，致使設備停機，設備有效作業率下降，引起原輔材料損耗量增加及設備零部件損傷。其原因有：①相鄰兩鼓輪交接位置不正確；②鼓輪風閥風孔堵塞，鼓輪吸附物料能力不足。對于第1 種情況，只需對相鄰兩鼓輪調整相對位置即可。對于第2 種情況，鼓輪風閥風孔堵塞、鼓輪吸附物料能力不足時，就要對鼓輪、風閥等零部件進行拆卸維修。

2 拆卸時間長的原因

對拆卸鼓輪風閥時出現的時間較長、工作量大問題進行原因分析：①使用拔輪器拆卸沒有合適的著力位置；②風閥的制作材料為鋁制構件，拆卸作業時容易使風閥變形、損傷；③YJ29接裝機鼓輪之間排列緊湊，利用橡膠錘敲擊作業時空間不足；④在拆卸過程中不能保證風閥軸線與閥座軸線同軸，造成拆下風閥過程中增加了拆卸阻力，而且容易使風閥內腔受到損傷；⑤風閥與閥座之間積灰阻塞粘連，造成風閥向外拉出過程中阻力增加，難以拆卸。

YJ29 接裝機鼓輪風閥是一個空心圓柱體，套裝在閥座上，拆卸時需要軸向拉出距離較長，當風閥與閥座松動并向外拉出過程中，閥座的中心軸線與風閥的中心軸線不能保證同軸，兩軸線會產生夾角，軸線的偏差是造成拆卸困難的重要因素。軸向拉出風閥的運動方向與閥座的限制力方向不同，繼而造成拆下風閥過程中增加了拆卸阻力，而且容易使風閥內腔受到損傷。

分析表明，影響拆卸的重要因素包括：鼓輪風閥在拆卸時空間位置不足，軸向拉出距離較長，軸向移時軸線的偏差，風閥與閥座之間積灰阻塞。

3 改進措施

3.1 改進思路

為解決鼓輪風閥拆卸困難的難題，擬設計制作鼓輪風閥取出工裝。由于鼓輪、風閥都通過軸承由閥座支承，可以將該鼓輪風閥取出工裝固定在鼓輪軸中心線上，使工裝軸線與鼓輪及風閥軸線同軸，再由工裝的另一構件與鼓輪風閥連接后水平軸向移動，保證在拆卸過程中鼓輪風閥軸線與閥座軸線同軸，在風閥順利取出的情況下，不影響原設備性能。

3.2 設計鼓輪風閥拆卸工裝

鼓輪風閥取出工裝由連接盤、拔銷器等組成（圖1）。連接盤外形是一個帶有中心螺紋的階梯狀圓盤，在連接盤的外圓面上加工有3 個與鼓輪風閥螺孔相對應的Φ6.5 mm 孔，連接盤中心螺紋加工為M12 的螺紋。借鑒使用拔銷器工作原理作為風閥拆卸的動力。

圖1 鼓輪風閥拆卸工裝

3.3 使用方法

將連接盤與風閥用3 個M6 螺釘相連接，使用M12 的雙頭螺柱將連接盤與拔銷器相連接，拔銷器另一端帶有可移動的重力滑套（重錘），利用移動重錘產生的沖擊力將風閥拔出。

3.4 實際使用效果

該拆卸工裝可以快速將YJ29 接裝機鼓輪風閥拉出，在維修或保養鼓輪風閥過程中方便快捷，縮短了拆卸時間，降低勞動強度，提高工作效率。同時，因拆卸方便可隨時對鼓輪風閥、檢測管路及負壓通道進行清理，減少了在生產中鼓輪交接處煙支不到位或煙支堵塞的現象，降低了原輔材料及設備零部件損耗，保證了設備有效作業率。但在使用過程中發現拆卸工裝還存在一定設計缺陷，需要進一步設計改進。

4 進一步改進

在實際使用過程中發現，使用拔銷器作為拉拔風閥的動力時，由于拔銷器的拉拔力是靠重錘高速移動所產生的沖擊力工作，造成拉拔過程中風閥受到的沖擊力較大，風閥在拉出過程中受力不均勻，風閥在向外移動過程中容易發生偏移，并且使風閥內腔受到損傷。根據分析對拆卸工裝的動力部分進行相應改進，采用機械系統中螺紋傳動的工作特點進行借鑒利用。螺紋傳動主要是用來把回轉運動轉變為直線運動，轉變時可傳遞能量、力或運動，或調整零件相對位置的作用。

螺紋傳動把回轉運動轉變為直線運動時有4 種基本方式：①螺桿轉動，螺母移動；②螺母轉動，螺桿移動；③螺母固定，螺桿轉動并移動；④螺桿固定，螺母轉動并移動。根據鼓輪風閥取出工裝的使用特點，確定利用第4 種方式：螺桿固定，螺母轉動并移動從而帶動風閥向外移動，滿足拉拔風閥的功能需求。

4.1 工作原理

鼓輪風閥取出工裝利用連接盤、雙頭絲桿的支撐作用，使風閥在運動方向上與鼓輪軸線保持平行。連接盤上的3 個Φ6.5 mm孔與鼓輪風閥的3 個緊固螺釘相對應，使用3 個M6 螺釘將連接盤與風閥固定，連接盤中心點與風閥中心軸線相重合；裝有異形螺母的雙頭絲桿穿過連接盤的中心孔與鼓輪軸連接，保證連接盤、鼓輪風閥與雙頭絲桿的同軸度（圖2）。經查閱金屬材料手冊，絲桿材料選擇40Cr。

圖2 絲桿結構

雙頭絲桿一端為右旋M12 普通螺紋，另一端為雙線左旋梯形螺紋的絲桿，將雙頭絲桿右旋螺紋一端旋入鼓輪軸軸端的右旋螺紋中；連接盤穿過雙頭絲桿套在異形螺母上，異形螺母是有較大肩臺的非標準件螺母（圖3）。經查閱金屬材料手冊，異形螺母的材料選擇ZQSn6-6-3 錫青銅較為合適，ZQSn6-6-3 錫青銅主要用于制作彈性元件和耐磨零件。

圖3 異形螺母

為適應煙草行業現階段的柔性化生產需求，根據產品規格的變化，經常要對卷煙設備的生產規格進行反復改造，在改變設備生產規格時，需要更換一部分鼓輪與風閥。鼓輪風閥取出工裝能夠實現對最后切割鼓輪風閥的快速拆卸，但不能與YJ29接裝機其他鼓輪風閥相對應。鼓輪風閥拆卸工裝原本是為解決最后切割鼓輪風閥拆卸困難而設計，利用連接盤上的3 個Φ6.5 mm孔，與最后切割鼓輪風閥的固定螺釘相對應，經M6 螺釘固定，連接盤中心軸線與閥座中心軸線相重合，即鼓輪風閥軸線與閥座軸線實現同軸定位（圖4）。為能夠適用不同鼓輪風閥的拆卸要求，需要對鼓輪風閥拆卸工裝的連接盤結構尺寸進行進一步改進。

圖4 連接盤

4.2 改變連接盤的定位方式

改變連接盤的定位連接方式，由風閥的圓周定位改為圓心定位。為使連接盤能夠實現YJ29 接裝機各鼓輪配風閥軸線與其閥座軸線重合的需求，將連接盤的中心孔向外側拉伸出20 mm，加工形成中心孔為Φ30 mm 的空心圓柱體，利用空心圓柱體與異形螺母的間隙配合保證鼓輪配風閥與閥座的同軸定位。連接盤最終形成一個階梯狀圓盤，解決連接盤與YJ29 接裝機各鼓輪風閥與其閥座同軸定位問題（圖5）。

圖5 改進后的連接盤

改進后的YJ29 接裝機鼓輪風閥取出工裝，使用棘輪扳手旋動雙頭絲桿上的異形螺母，利用螺旋傳動的工作原理使異形螺母通過推力球軸承帶動連接盤向外移動，使鼓輪風閥從閥座上快速取出，完成鼓輪風閥的快速拆卸工作過程（圖6）。

圖6 YJ29 接裝機鼓輪風閥取出工裝

5 改造效果

鼓輪風閥取出工裝改善完成后，該工裝在YJ29 鼓輪風閥的拆卸維修作業中進行了應用，取得了如下效果。

（1）改善后的鼓輪風閥取出工裝，可快速準確的拆卸鼓輪風閥，拆卸過程安全高效，對軸上零部件均不造成任何損傷，改善了接裝機維修保養作業過程，減小了作業強度與難度。

（2）改進后的鼓輪風閥取出工裝，能準確快速地取出鼓輪風閥，顯著降低了維修作業時間，提高了工作效率（表1）。

表1 鼓輪風閥取出工裝改進前后的維修作業時間對比 min

（3）對于每次維修作業過程中，風閥拆卸取出而節約的時間用于正常生產，其單臺設備產量增加了1.9 萬支（8000 支×25 min×95%），提高了設備有效作業率。

（4）鼓輪風閥取出工裝制作輕巧，使用簡單方便，在維修作業中可發揮顯著作用，有較強的推廣價值。

（5）項目實施后，維護方便，使用壽命長，提高設備效率，降低勞動強度，提高了產品質量，提升了消費者對產品的忠誠度，有利于企業的長遠發展，具有較高的使用推廣價值。