GDX500包裝機內襯打碼組件輸入軸的改進

摘 要：為解決GDX500包裝機內襯打碼組件輸入軸更換耗時長，對輸入軸的結構進行改進。采用分體軸的改進方案，將輸入軸分為軸體以及軸頭兩部份，兩者間用圓環進行定位，用沉頭螺釘進行連接。更換時，僅需更換軸頭部分即可。應用效果表明，改進后輸入軸的更換耗時由1.8小時降低為0.5小時。

關鍵詞：GDX500包裝機；內襯打碼組件輸入軸；分體軸

GDX500包裝機內襯打碼組件由位于設備主傳動箱體內的輸出軸T與法蘭盤K相配合驅動打碼輥M運動，實現內襯的輸送和打碼工作，如圖1。由于運行速度存在變化，輸入軸T的負載也隨之變化，在交變負載的影響下，輸入軸與法蘭盤相配合的部分出現疲勞磨損，如圖2，產生傳動間隙，進而導致內襯裁切長短、內襯阻塞等故障。此時，需對輸入軸和法蘭盤進行更換。

M.打碼輥、K.法蘭盤、T.輸入軸

1 存在問題

根據輸入部分結構示意圖3可知，輸入軸只能從設備前端進行拆除。為此需拆除主傳動箱體蓋板，拆卸潤滑油管，松開輸入軸上的螺母，取下齒輪和鍵，并拆除前端箱體后才能取出輸入軸。且由于輸入軸位于靠設備前端一側，拆裝空間較小。輸入軸的更換流程繁瑣，工作量大，且存在設備損傷風險，故導致維修更換耗時長。

47.螺母，48.輸入軸，53.內骨架油封，58.齒輪

在之前的設備技改中，為提高輸入軸的使用壽命，我們將輸入軸與法蘭盤的連接點由一個增加為兩個，有效的提高了輸入軸的使用壽命。然而由于磨損不可避免，輸入軸使用一段時間后仍需進行更換。結合打碼組件輸入部份結構以及輸入軸更換流程進行分析，如圖4可知：輸入軸更換流程較為繁瑣，且耗時長。單次更換輸入軸耗時為1.8小時，其中拆裝過程耗時1.5小時。

2 改進方法

輸入軸從功能上可分為兩部分，如圖5，其一為軸體部分，用于接收主傳動動力，其二為軸頭部分，將動力輸出給法蘭盤。

輸入軸的更換主要原因為軸頭部分的磨損，因此我們將輸入軸改進為分體軸，使軸體與軸頭分開。則僅需拆除輸入軸前端箱體即可對磨損的軸頭部份進行更換，更換過程簡單快捷。

2.1 分體方案的選擇

可采用兩種方案實現聯軸器的分體設計，一是減少聯軸器大端面厚度，增加一個一端為凸牙，一端為凹槽的中鍵盤（類似十字滑塊聯軸器結構，如圖6。但十字滑塊聯軸器并不適用于高速運轉工況，故放棄該方案。

二是將聯軸器從大端面進行拆分，分為軸體及軸頭部分，以軸頭為動力傳動環節，如圖7。該方案軸體與軸頭部分在設計合適的定位、連接方式后，能有效保證軸體、軸頭之間的整體性，從而滿足改進前的使用條件，采用該方案。

由于輸入軸大端面與油封存在配合關系，為使軸體部分大端面超過油封唇口，保證密封性，因此選擇軸體部份大端面厚度為5mm。

2.2 定位方式

常用的定位方式有槽式定位、定位銷定位。定位銷定位定位精度高，但在更換軸頭時拆除難度較大，且在軸頭與軸體大斷面上加工定位孔會降低其強度。槽式定位定位精度能滿足要求，且拆裝簡便，故選擇槽式定位。輸入軸進行回轉運動，為使軸體定位槽在設備運行過程中不受力，避免被軸頭磨損，選擇圓型定位槽，軸頭上與槽配合的圓環外徑為15mm，高度為2mm，如圖8所示。

2.3 固定方式

軸頭與法蘭盤為間隙配合，為避免裝配干涉，使用2顆內六角沉頭螺釘對軸頭進行固定。軸體上鍵普通平鍵（圓頭），其寬度b=5mm，h=5mm，L=20mm，材料為45鋼。根據靜聯接鍵擠壓強度條件：，其中d=17mm，（單位：MPa）。計算得：根據螺桿剪切強度條件公式，其中（R為螺釘中心與軸頭中心距離），d為螺釘抗剪面直徑，即螺紋小徑，d=4.918mm，m=1，查表計算得，當選用M6304不銹鋼沉頭螺釘，R為12.5mm時，滿足剪切強度條件。

至此，分體輸入軸的主要參數得以確定，結合改進前輸入軸圖紙繪制改進后的輸入軸圖紙并進行加工，其示意圖如圖9所示。

3 改進效果

GDX500包裝機內襯打碼組件輸入軸改進后，更換耗時為0.5小時，有效解決了輸入軸更換耗時長的問題，同時有效避免了以往更換輸入軸時存在的設備損傷隱患，改進效果顯著。同時，更換輸入軸的單次維修成本也由改進前的452.11元降低至156.52元。

參考文獻

[1]機械設計手冊編委會.機械設計手冊[M].北京：機械工業出版社，2004.

[2]GDX500 調節手冊[M].GD，2007.

[3]GDX500 維修手冊[M].GD，2007.