ZB47 包裝機條煙提升輸送裝置的改進設計

王林鵬 李 釗 馮 明 張慶元

(山東中煙工業有限責任公司青州卷煙廠,山東 青州262500)

ZJ112/ZB47 高速機組是青州卷煙廠卷包車間生產自主牌號的主力機型,該機組由上海煙機廠從意大利GD 公司技術引進,進而國產化的一組高速機[1]。ZB47 生產能力達到每分鐘550 包[2]。卷煙條封完成后通過煙條輸送裝置將條盒輸送至提升器,再通過提升器將煙條輸往水平式高架輸送線,最后由封箱機完成封箱。寶雞卷煙廠常建宏[3]對ZB47 包裝機煙包輸出通道進行了改進,提高了雙通道溫度來加速煙包盒皮粘貼膠快速干燥。濟南卷煙廠張成鵬[4]選用麥粒狀壓紋工藝導板代替煙包通道底部輸送帶,對煙包輸出通道進行了改進。保證煙包進入氣流提升裝置的速度。上海卷煙廠鐘明[5]對FOCKE-ZB48 條煙堆疊裝置進行探索,通過對條煙堆疊機構的改進,有效地解決了原條煙提升裝置存在的問題。玉溪卷煙廠張凌[6]對GDX500 包裝機煙條輸送裝置故障頻次高的問題展開討論,采用圓帶傳動的改進方案, 將原有齒形帶傳動方式改為圓帶傳動,效果顯著。廈門煙草工業黃城寶[7]針對YB95 包裝機條煙輸送通道堵塞問題,提出了對條煙推送裝置的改進設計,減少條煙堵塞擠傷,效果良好。

1 問題及原因分析

ZJ112/ZB47 高速機組是卷包車間主力機型,而條煙輸送是卷煙成箱的重要環節,ZB47 包裝機條煙由條包美容器美容后經條煙提升輸送裝置送至歐亨帶,在實際生產運行過程中,經常發生停帶及條煙堵塞,影響了生產效率,造成了材料的浪費,究其原因在于條煙提升器的設計不盡合理[6]。

原有條煙提升器組成：主要部件由兩個光電檢測器、五個小型電機帶動的五根橡膠輸送輥、一個位與提升器正下方的氣缸組成。

設備易損壞且反應不夠靈敏,主要存在以下問題：

1.1 小型電機的通電運轉與氣缸的充氣頂升存在時間差

原因分析：輸送過程中,五個小型電機的通電運轉與氣缸的充氣頂升同時依靠光電檢測開關檢測到條煙之后所輸送的信號。這樣的工作原理導致在機臺運行中經常會出現檢測到條煙后氣缸頂升但電機開啟偶爾不及時從而導致條煙擁堵無法正常輸送條煙的現象[7]。

1.2 電機的數量多、功率小、通斷電過于頻繁

原因分析：電機采用通斷電方式控制,每次輸送五個電機都需要通斷電一次,按照一個工作日的總產量為210 箱計算,每天每個電機就需要通斷電26250 次,按機器520 包/分的生產速度計算,每電機通斷電頻率為26 次/分。正因為如此高頻率、大次數的通斷電,而實際使用的電機數量過多、功率過小導致小型電機經常出現損壞[8]。

1.3 齒形橡膠輸送輥易磨損

原因分析：齒形橡膠輥同條煙接觸面積較小受力大,磨損后摩擦力減小,容易出現打滑。

對15#、16#、17#機組因條煙提升器問題導致停帶、堵煙問題的次數進行統計,制作出如表1。

表1 堵煙問題統計表

據數據統計,15#、16#、17#機組因條煙提升器問題導致停帶、堵煙問題每天的平均次數分別為10 次、8.8 次、11.2 次,ZB47 機組的每天平均次數為10 次。每天10 次左右的停帶、堵煙或停機會不必要地增加操作工的勞動量,同時影響了設備的運行效率,因此設計了新式條煙提升器。

2 提煙輸送裝置改進

在設計過程中可以通過加大電機功率、減少電機數量來解決電機數量過多、負載過小的問題；通過電機不斷電方式可以解決頻繁開停機導致的電機易損壞、提升器開啟不及時問題可以解決；針對輸送輥易磨損且接觸面積小的問題,我們可以通過更改輸送輥形式解決[9]。

2.1 條煙輸送方法的選取

在選取條煙輸送方法時,常用的輸送方法有推板式輸送法、重力下落式輸送法及皮帶摩擦式輸送法,其中皮帶摩擦式輸送法在本裝置中的適應性最強[10],即條煙到達換向位置后,提高條煙并通過條煙下底面所接觸的皮帶摩擦將條煙換向并輸送至歐亨帶。

新式ZB47 條煙提升器輸送裝置由一個主電機、一根主皮帶、一根帶有四個皮帶卡槽和一個主傳動輪的主傳動軸、四根從動皮帶和四根帶有四個皮帶卡槽的從動軸組成,如圖1 所示。主電機采用不停機方式,并固定于條煙提升器提升部件下部,通過皮帶傳遞動力。

新式條煙提升器工作流程分析如圖2 所示。

2.2 關鍵裝置的設計

2.2.1 提升方式選擇。氣缸提升方式具有提升時間控制容易,可通過充放氣的時間差控制,結構簡單、輕便、安裝維護簡單的特點,針對提升器間歇穩定提升的需要,我們選用對稱雙氣缸提升的方式。經試驗最終選用兩個DONT(TN-25X45)氣缸。

圖1 改進后提升器三維示意圖

圖2 新式條煙提升器工作流程圖

2.2.2 主電機的選擇。經過改進對主電機功率要求有所增加,功率需大于100W,且受限于安裝空間,要求機體長小于200mm,直徑小于150mm,三相異步電動機具有高效、節能、起動轉距大、動力強、振動小、可靠性高、使用維護方便等特點,因此主電機選用三相異步電動機,為滿足主電機傳動的需要,需采用不停機帶動主傳動軸傳動的方式。選擇廣州微型電機廠生產的S-56M4 型電機安裝于提升器基座下,同提升器一起提升下落可解決原有問題。

2.2.3 主動軸的選擇與設計加工。主傳動軸所傳遞的動力大,要求的強度和一體性更高,選用直徑25mm 的45#鋼軸并以一體嵌套式連接一個外徑90mm、內徑80mm 的主傳動輪,四個外徑45mm、內徑為35mm、寬20mm,間距45mm的齒形主傳動導輥可滿足主電機傳動的需要,主傳動軸如圖3 所示。

圖3 條煙提升器主傳動軸圖

2.2.4 從動軸的選擇與設計加工。從動軸所需的滑動性更好,因此選用直徑8mm 的45#鋼芯軸并以軸承嵌套式連接四個內徑20mm、外徑25mm、間距45mm 的從動導輥,從動導輥間嵌套直徑13mm厚3mm的工程塑料隔套,可滿足主電機傳動的需要。

2.2.5 主、從動皮帶的選擇與定制。主皮帶選用一條寬為18mm、厚1mm、齒高1mm的三之星橡膠齒形帶也可滿足動力傳遞要求；從動皮帶選用四條寬為18mm、厚1mm、齒高1mm,每兩條中心間距45mm三之星橡膠齒形帶可滿足通過摩擦力輸送條煙的需要。

3 改進效果

通過連續十天24 小時的數據跟蹤統計分析,對15#、16#、17#機組改進后條煙提升器問題導致停帶、堵煙問題的次數進行統計,制作出如表2。

表2 改進后堵煙問題統計表

發現15#、16#、17#機組因條煙提升器問題導致停帶、堵煙問題每天的平均次數分別為4.4 次、3.3 次、3.6 次,均降低至5 次以下,根據三個機組改進前后的停機均次對比,繪制如圖4 所示。

圖4 三機組改進前后停機均次比較圖

對比15#、16#、17#機組改進前后停機次數,分析后由圖4 可知,此次改進降低了因條煙提升器導致的停機,各機臺條煙輸送器易損壞、開啟不及時的現象未再出現,因條煙輸送裝置引起的擠壓變形的條煙大為減少。有效減輕了操作工的勞動量,提高了設備的運行效率。

4 結論

對ZB47 條煙提升器的改進達到了預期效果,改進后的條煙提升器使停機次數從平均10 次降低到5 次以內,有效減輕了操作工的勞動量,節省了不必要的停機時間。且改善條煙輸送器易損壞、開啟滯后的問題,可以通過技術推廣形式在所有ZB47 機臺運用。