ZJ116型卷接機組切紙輪的改進設計

潘恒樂， 關存春

（常德煙草機械有限責任公司，湖南常德415000）

0 引言

水松紙切割是卷煙機上的一道非常關鍵的工藝,水松紙切割裝置的優劣直接影響機器運行的穩定和可靠性,同時也關系到卷煙質量、原輔材料消耗和使用成本[1]。切紙輪是卷接機組水松紙切割的核心部件，它的作用就是與刀輥將連續地將吸附在切紙輪上的水松紙切割成一張張紙片，并分開一段距離，再將紙片一一對應地粘在“組煙”上[2-3]。在實際使用過程中，切紙輪的鑲塊刀片平均使用壽命是4000 h，每次更換刀片的工作量非常大，切紙輪的吸風孔容易被膠垢堵塞，需要定期拆卸切紙輪，切紙輪質量較重，又進一步增大了維護保養的難度。因此，需要對切紙輪進行改造設計，以達到降低維護保養切紙輪的難度。

1 問題分析

目前ZJ116型卷接機組的水松紙切割，采用的是剪切式切紙[4]。其使用的切紙輪的輪體的材質是HT250，即灰鑄鐵，該材質密度約為7.35 g/cm3,經過測量,整個切紙輪質量達到了11.5 kg。根據不同煙廠的反饋情況來看，切紙輪的質量偏高，對工作人員的維保工作造成了不小的負擔，而且增大了電動機功率的消耗和齒輪傳動系統的磨損，最終影響到整個設備設使用壽命。

如圖1所示，切紙輪主要由輪體和12個鑲塊刀片組成，在工作時，負壓空氣通過負壓通道，再經過吸風孔將水松紙吸附在切紙輪表面，有時切紙輪表面會沾染上水松紙上的乳膠，乳膠會粘上一些粉塵，漸漸地在吸風口形成膠垢，逐漸堵塞吸風孔，影響水松紙剪切效果，導致出現煙支質量問題。所以需要對切紙輪進行定期清理。

清理切紙輪時，先將切紙輪從設備上拆卸出來，然后用φ1.9 mm的專用鉆頭，將被堵塞的吸風孔清理干凈，再用毛刷將負壓通道清理干凈，最后將切紙輪安裝并進行調試。由于切紙輪的鑲塊刀片刃口與刀輥的切刀刃口是相互接觸嚙合的[5]，配合精度非常高，必須對切紙輪和刀輥重新進行對刀調校，耗時就比較長了，整個過程平均耗時達到了1.5 h。

圖1 切紙輪結構示意圖

設備經過長時間運行后，鑲塊刀片會逐漸出現磨損，產生水松紙切不斷的現象，此時必須更換切紙輪上的鑲塊刀片。但是切紙輪的加工精度特別高。其外圓表面的粗糙度為Rz4 μm,全跳動誤差不超過0.02 mm。鑲塊刀刃的等分要求更高，位置度要求為0.01 mm[6]。鑲塊刀片拆下后再裝配，很難再達到原來的配合狀態，一般都需要用加工機床對切紙輪重新磨削加工，基本無法實現在設備現場換刀。

2 解決方案

2.1 調研參考

降低切紙輪的維護強度是國內煙廠普遍關注的焦點，目前國內某公司對切紙輪進行了一項改進設計，達到了對吸風孔清潔免拆卸的目的，降低了維護保養的強度。其改進示意圖如圖2所示。

這種改進方法的本質是將吸風孔由盲孔變為通孔[7]，并在切紙輪外端增加一個堵蓋，將吸風孔外端密封，不影響設備的正常工作。清潔吸風孔時，不需要將切紙輪拆卸出來，將堵蓋取出，然后用專用鉆頭將吸風孔清理干凈，再用毛刷清潔負壓通道，最后將堵蓋裝好，整個清潔工作就完成了。由于沒有拆卸切紙輪，也就不需要對切紙輪與刀輥再重新進行對刀調校，吸風孔的清潔保養強度大大降低。

圖2 某公司切紙輪改進示意圖

圖3 PROTOS-M5切紙輪切刀安裝方式圖

德國Hauni公司設計的PROTOS-M5切紙輪能夠實現切刀快速換裝。如圖3所示，M5切紙輪上的切刀是一個獨立零件,被壓條固定在輪體上，當切刀出現磨損后，只需要將螺釘松開取出切刀，再更換新切刀，實現了切刀的快速更換。相對于原來的切紙輪，大幅減少了工作量與時間。

2.2 設計方案

以上2種方案，都具有便于維護的優點，所以決定參照以上2種方案，結合ZJ116卷接機組的實際情況，利用CREO參數化設計工具重新設計一種切刀可換式鋁體切紙輪，來改善切紙輪的保養難度。

如圖4所示，使用CREO工具做出的刀片可換式鋁體切紙輪示意圖，它主要由壓塊、堵蓋、輪體、12個壓條、12個切刀以及耐磨環組成。改進后的切紙輪有以下4個特點：1）切紙輪的輪體采用的是7075鋁合金材料，該材質密度約為2.85 g/cm3，經過反復鍛打和熱處理，具有高強度，高速旋轉不變形的特點[8]；并在輪體外表面使用超音速噴涂上了超細的硬質合金，硬度達到72 HRC，耐磨性好。在滿足切紙輪工作要求下，減少了切紙輪的重量。2）將輪體上的負壓通道做出通孔，并設計堵蓋將負壓通道的外端密封。3）設計出類似M5切紙輪快速換刀的機構，并采用YL10.2（鎢鋼）作為切刀的材質，使切刀具有很好的耐磨性[10]。4）將切刀的四邊均設計成刀刃，使每個切刀都可以調邊使用4次。

圖4 新型切紙輪結構示意圖

3 應用效果

為了驗證設計效果，將刀片可換式鋁體切紙輪加工出來，經過測量，新型切紙輪重量只有5.6 kg,與原切紙輪相比，重量減輕50%以上，大大降低了電動機的載荷，減少了齒輪傳送的磨損，增加設備使用壽命，也方便切紙輪的維護工作。

如圖5所示，將新型切紙輪安裝在ZJ116卷接機組上，運行半年后，運行情況依然表現良好，滿足了設備的工作需求。

圖5 新型切紙輪的工作位置

清潔吸風孔的工作量大大降低，整個清理過程只需30 min。相對于原切紙輪吸風空清理時間減少了66.7%，方便了設備的維護。

切刀磨損后，可以在現場換刀，方便設備使用人員的工作，提高了設備的有效作業率，而且新切刀有4個刀刃，每個刀片可以重復使用4次，延長了切刀的使用壽命，降低了使用成本，達到了預期設計目的。

4 結論

切刀可換式鋁體切紙輪是參考了國內其他公司的對切紙輪的改進方案以及PROTOS-M5卷接機組的切紙輪的設計結構，并結合ZJ116卷接機組的實際情況設計出來的。改進后的切紙輪經過長時間的試驗運行，完全滿足設備的工作需求，并且方便了設備的維護保養，提高了設備的有效作業率。根據卷煙機的實際結構尺寸，該裝置還可以用于ZJ17、ZJ112、ZJ118以及ZJ116A等卷接機組上，具有極大的推廣價值。

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