降低M5卷煙機MAX上膠系統故障率

王偉博

摘要：PROTOS-M5 卷煙機是德國虹霓公司生產的新型卷煙設備，對比 PROTOS-1-8 等卷煙機，有很多的改進，采用更大煙絲輸送單元、全新的梗絲分離系統、雙槍式的煙條成型、盤紙和水松紙自動裝紙、噴射型的上膠裝置、全部伺服電機單獨驅動的鼓輪等。不僅提高了煙機的生產速度，而且能提高了煙支的質量，降低了原輔材料的消耗。PROTOS-M5 卷煙機在生產運行中，卻出現了許多故障，尤其是 MAX 上膠部分引起的故障維修次數多，而且維修時間長，嚴重影響了車間的生產效率和煙支的質量。基于此，本文主要對降低M5卷煙機MAX上膠系統故障率進行分析探討。

關鍵詞：M5卷煙機;MAX上膠系統;故障率降低

某卷煙廠在生產運行中，出現了許多故障，尤其是 MAX上膠部分引起的故障維修次數多，而且維修時間長，嚴重影響了車間的生產效率和煙支的質量。為此，對 MAX 上膠故障現象進行系統的跟蹤、調查、分析、改進，以提高設備有效作業率，提高產品質量。

1 、存在問題

在生產運行時，發現煙支和設備常出現由于上膠部分而引起的主要質量問題和設備故障：淤煙支水松紙中間無膠區搭口沒有膠水，導致翹邊。于上膠通道內有空氣，導致壓力不足停機，排膠水時通道內有大量氣泡。盂膠水滲入至冷卻液丙二醇存儲罐內。榆動態密封不到位，膠水滲入動態密封，導致動態密封和傳動軸卡死。這是 M5 MAX 上膠和冷卻循環系統工藝流程：

通過 MAX 膠水車將膠水加入 MAX 膠水箱內，膠水由一個膜片泵從膠水箱中泵出、過濾分配并通過接管供給轉盤，最后在噴嘴頭內通過刮條和分配器向水松紙上噴涂膠水。膜片泵將冷卻劑丙二醇從冷卻劑儲罐中通過熱交換器泵入轉盤驅動裝置中，動態密封裝置將冷卻劑丙二醇密封在轉盤驅動軸內，冷卻運行時的轉盤驅動軸，最后通過管道流回冷卻劑儲罐中。從工藝流程圖中可以看出，影響 MAX 上膠故障的因素很多。根據對 MAX 上膠故障現象進行系統的跟蹤、調查、分析，得到了兩個主要因素：

（1）加膠工加膠不規范

膠水車的進膠管接頭為旋鈕式，導致在往膠水車里加膠水時就必須有另外一個接頭與其配合。但是由于車間沒配備帶有旋鈕的膠水儲存容器，于是加膠人員加膠時，只能把管接頭旋鈕拆除，然后把管直接放到膠水桶里。這種加膠方式會使空氣進入管道，隨之又會被泵抽到密封袋里，久而久之密封袋里就充滿了大量空氣。因此，又必須旋開密封袋旋鈕，擠出里面的空氣。而這樣卻又容易造成密封帶破損，因為旋鈕和密封袋連接部位是塑料的，在旋旋鈕的時候容易造成連接處破損;密封袋一旦破損，膠水流出袋外就使得膠水發黑發臭變質。而且 M5 運行時會將空氣泵入上膠噴嘴內，最后就會導致 MAX 上膠裝置進口壓力偏低。

（2）動態密封密封不到位

動態密封在上膠噴嘴頭內腔，當轉盤安裝到位后，動態密封就通過鍵連接在傳動軸上。當上膠系統運行時，丙二醇通過冷卻回路進入動態密封內腔，起到冷卻轉動軸的目的，而動態密封還將膠水與丙二醇隔絕。當動態密封密封不到位時，膠水就會滲入到動態密封內，進入丙二醇存儲罐和傳動軸內，最后將傳動軸卡死;丙二醇也會泄漏到膠水中，導致丙二醇存儲罐內無丙二醇、煙絲水松紙翹邊等故障。

當檢查安裝到位后的動態密封位置時，卻發現了問題：通過測繪可以得到噴嘴體長為 157mm，轉盤長為 60.1mm，按照安裝要求轉盤到噴嘴體外邊緣為 46.9mm。而鍵槽離壁距離為 50mm，所以當轉盤安裝到位后，動態密封就會被壓至鍵的邊緣，而且剛好未連接。所以 M5 運行時就會動態密封錯位，導致密封不到位。而運行時，丙二醇就會泄漏到膠水中，造成煙支翹邊故障。

2、 改進方法

針對兩個主要因素，分別進行相關的改進：

（1）改進儲膠容器和加膠方式規范化、程序化通過調查加膠工的加膠過程，發現 MAX 加膠車一次性加滿膠水，需要 7～8 桶小桶膠水，花費半個小時左右，平均一小桶 3～4 分鐘。而一小桶膠水有 20KG 的膠水，大概 30L。為了保證加膠工能有充分的時間給加膠車加滿膠水和方便加膠頭的安裝，所以要設計一個容量至少 70L 的底面和高度適中的帶罩蓋和加膠頭的長方體儲膠箱。經過選擇，確定的最佳方案是：

用 1.2mm 厚度的不銹鋼作為材料，儲膠箱長 a、寬 b、高 c 分別為：40cm、40cm，50cm、容積為：V=abc=40伊40伊50=80L（大于 70L）。在儲膠箱正前方下部打孔，將進膠管接頭焊接上去。

需要給膠水車加膠時，將膠水車的進膠管接頭旋入到儲膠容器的接頭處，同時將膠泵氣接頭接在氣源上。啟動膠水車的進膠泵，膠水車將從儲膠容器里抽取膠水，在抽取過程中，保證儲膠容器里的膠水不能低于接頭處之下。

制定了加膠操作規程：給膠水車加膠時，首先要認清所加的膠水是 SE 用膠還是 MAX 用膠，然后往對應的貯膠容器中加入膠水，接著裝上加膠車的旋鈕頭，插上氣管接頭，接通氣源即可往膠水車中加膠。在整個加膠過程中必須保證膠水液面不得低于貯膠容器中的藍色標記線，一旦低于該線就要往容器中加膠水。同時對加膠流程制作了 OPL 一點課，對加膠工進行了課程培訓。

（2）改進連接動態密封的方式

根據技術標準安裝轉盤和噴嘴后，發現由于轉盤和動態密封的相對位置，導致鍵與動態密封未連接。經過選擇，確定的是不改造膠缸傳動軸，設計一個加長型的鍵的方案：

參考《機械設計手冊》中的機械工程材料篇，從鋼鐵材料中選擇符合要求的材料。鍵是要與膠缸傳動軸一起高速運轉的，需要較好的耐熱性及較高的硬度，并且易于切削加工。根據材料的力學性能和特性，我們在合金鋼中選擇了 38CrMoA1 材料。該材料是高級氮化鋼，具有很高的滲氮性能和力學性能，良好的耐熱性和耐蝕性，經滲氮處理后，能得到高的表面硬度，高的疲勞強度及良好的抗過熱性，無回火脆性，切削性尚可。

當轉盤和動態密封安裝到位后，由于新的鍵加長了 3mm，轉動軸通過鍵可以驅動轉盤和動態密封的轉動。此時鍵工作中受的力為徑向力。

P=T*n/9550

（P- 電機額定功率，0.25kw;T-電機額定扭矩;n-電機轉速，51n/min）

T=F1*d

（d=鍵剪切中間點到傳動軸心的距離，16.35*0.001m，F1-鍵橫截面受的力）

F=[て]A

（A-鍵上剪切處的橫截面積，15平方毫米，[て]-剪切橫截面上的切應力）

38CrMoA1 材料中[て]的切應力為 480Mpa， 所以我們可以計算出它能承受的徑向力：

F=[て]A=480*1000000*15*0.000001=7200N

F1=P*9550/（n*d）=2926N

F>F1

所以改造鍵能承受的切應力遠大于轉動軸運轉時帶來的徑向力，所以方案符合要求。按照方案將鍵加長 3mm，根據技術標準安裝轉盤和動態密封后，轉動軸就可以通過鍵驅動轉盤和動態密封的轉動，此時就不會導致動態密封的錯位。

3 、改進效果

MAX 上膠系統經過改進后，規范了加膠工的加膠流程，讓動態密封與轉盤通過鍵連接后密封到位，有效減少了煙支翹邊、上膠系統壓力不足、動態密封膠水卡死問題，減少了 M5 大量的上膠系統引起的故障停機時間，使 M5 MAX 上膠系統平均故障率由 8.7%減少到 1.3%，提高了煙支的質量和生產效率。

參考文獻：

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[2]范從軍，陳祖龍.PR0T0S牘70卷接機組MAX接裝機煙支長度的控制改造[J].中國科技縱橫，2013，（13）：95-95，97.

（作者單位：河南中煙黃金葉生產制造中心）