膨脹煙絲線浸漬器過濾網(wǎng)防脫落定位銷的分析研究

劉玉民，陳孔軍，李智偉，趙浩東，常靜海

（山東中煙工業(yè)有限責(zé)任公司濟(jì)南卷煙廠，山東 濟(jì)南 250104）

1 提出問題

浸漬器是二氧化碳膨脹煙絲主機(jī)設(shè)備之一，其主要用途是利用液態(tài)二氧化碳對葉絲進(jìn)行浸泡，如圖1 所示。

圖1 浸漬器工作流程圖

為了防止煙絲進(jìn)入壓力管道，在浸漬器端蓋上安裝了過濾網(wǎng)，過濾網(wǎng)由定位銷進(jìn)行固定，我廠在膨脹線生產(chǎn)時(shí)，浸漬器會出現(xiàn)過濾網(wǎng)定位銷脫落的現(xiàn)象，圖3 為操作人員在設(shè)備管路中清理出脫落的定位銷。

圖2 脫落的定位銷

定位銷脫落導(dǎo)致的安全隱患：

過濾網(wǎng)在生產(chǎn)過程中極易掉落，造成設(shè)備的損壞；

需要停止生產(chǎn)，重新安裝定位銷或過濾網(wǎng)；

堵塞和腐蝕管路。

2 分析問題

定位銷脫落是同類設(shè)備存在的行業(yè)共性問題，通過下圖可以看到：首先，鋼球和彈簧是定位銷止動的控制元件，圓柱銷安裝鋼球的孔端直徑大于鋼球直徑時(shí)，鋼球脫落，定位銷會脫離濾網(wǎng)，形成故障。其次，彈簧因?yàn)檫M(jìn)入的煙絲等雜物，會影響彈簧的伸縮，在彈簧應(yīng)該頂出鋼球時(shí)，彈簧失效，導(dǎo)致鋼球沒有止動圓柱銷，圓柱銷也會脫離濾網(wǎng)，形成故障。

3 解決問題

利用機(jī)械原理和結(jié)構(gòu)，運(yùn)用到防脫落裝置中，研制一種新的防脫落浸漬器濾網(wǎng)定位銷。其工作原理是：采用螺紋鋼球結(jié)構(gòu)，鋼球由錐面頂出，螺紋承受外界壓力，細(xì)牙螺紋自鎖性好，防止裝置脫落。

3.1 外銷軸直徑的確定

通過測量，過濾網(wǎng)和端蓋的銷軸孔直徑為24mm 即利于安裝，也不會使外銷軸在銷孔內(nèi)移動。

3.2 外銷軸長度的確定

防脫落裝置插入銷孔后鋼球應(yīng)該完全露出，利用露出的兩個(gè)鋼球和外銷軸的軸肩夾持過濾網(wǎng)和端蓋。小組成員測量了過濾網(wǎng)和蓋板的厚度為37mm,所以為設(shè)定外銷軸軸肩到鋼球中心的距離42mm。

3.3 外銷軸材料的確定

原有銷軸材料為304 不銹鋼，在使用過程中無腐蝕情況，所以材料確定為304 不銹鋼，由于鋼球和內(nèi)銷軸的工作環(huán)境與外銷軸相同所以也采用304 不銹鋼。

3.4 外銷軸應(yīng)力分析

研制的防脫落裝置在低溫高壓下工作，裝置的形狀和材料對應(yīng)力集中敏感。利用正交試驗(yàn)法分析外銷軸的應(yīng)力，利用數(shù)理統(tǒng)計(jì)的原理科學(xué)地分析試驗(yàn)結(jié)果。

表1 試驗(yàn)因素與水平

圖3 彈簧鋼球式定位銷裝配圖

最主要因素B 和C 都相同，A 為最次要因素，考慮到結(jié)構(gòu)緊湊性和尺寸合適性，本課題選擇A2B3C2（大徑38mm,圓 角3mm,壁 厚8mm）為最佳方案。

3.5 鋼球直徑確定

由于外銷軸直徑為24mm,鋼球直徑過大會減小外銷軸的強(qiáng)度，加大應(yīng)力集中。鋼球過小則會使工作時(shí)兩個(gè)鋼球的距離變短，防脫落效果下降，所以鋼球直徑定為略小于外銷軸半徑，取值為10mm。

3.6 內(nèi)銷軸螺紋規(guī)格選型

查閱《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊》，根據(jù)抗拉強(qiáng)度公式對所選螺紋進(jìn)行了聯(lián)接強(qiáng)度的校核。

式中：d1螺紋公稱直徑；F2螺栓總拉力；[σ]為螺栓材料的許用拉應(yīng)力；π為圓周率3.14。

所以確定螺栓直徑取整為M10× 1。

3.7 測試應(yīng)用

表2 應(yīng)用測試記錄表

由統(tǒng)計(jì)表可以看出，在防脫落裝置4 個(gè)月的跟蹤試用過程中，由改造前的浸漬器運(yùn)行513 小時(shí)脫落6 次降至為設(shè)備運(yùn)行552 小時(shí)無脫落（0 次）的研制目標(biāo)。