ZJ17 卷接機(jī)組吸絲帶導(dǎo)向帶輪的改進(jìn)

趙 斌，韓 永，張興華，李 洋

山東中煙工業(yè)有限責(zé)任公司濟(jì)南卷煙廠，濟(jì)南市高新區(qū)科航路2006 號 251014

ZJ17卷接機(jī)組是目前國內(nèi)卷煙工業(yè)企業(yè)使用的主流卷接設(shè)備［1］。吸絲帶輪是ZJ17機(jī)組吸絲成形系統(tǒng)的重要部件之一［2-3］，主要由驅(qū)動帶輪、張緊帶輪、導(dǎo)向帶輪等部分組成。在生產(chǎn)過程中，吸絲帶輪的軸承因煙末堆積等問題易出現(xiàn)異常響動、晃動甚至卡死現(xiàn)象，導(dǎo)致吸絲帶輪及吸絲帶受損以及煙絲束密度不均勻或出現(xiàn)雜物，進(jìn)而使煙支質(zhì)量和吸阻波動增大，甚至出現(xiàn)空頭煙和竹節(jié)煙等現(xiàn)象［4］。針對此問題，祝智斌等［5］將吸絲帶輪表面改為外圓滾齒并沿圓周方向均勻加工了7條槽，以減少帶輪與吸絲帶之間的摩擦；殷切［6］采用氟膠骨架油封的方法提高了軸承的密封性，延長了軸承的使用壽命；朱永明等［7］利用扇葉形成渦旋氣流，提高吸絲帶輪的防塵性能，降低了吸絲帶磨損速度和設(shè)備維修頻率。而位于吸風(fēng)室后部的導(dǎo)向帶輪與吸風(fēng)室墻板僅距離1 mm，受損吸絲帶產(chǎn)生的尼龍絲線易在此間隙中纏繞堆積，擠壓軸承密封圈使其變形而失去密封作用，加劇導(dǎo)向帶輪和吸絲帶的受損程度。寧功林等［8］通過改進(jìn)導(dǎo)向帶輪的軸及軸承并加裝防塵蓋，一定程度上延長了軸承使用壽命，但仍需定期更換軸承，維修時間較長。為此，設(shè)計了一種兩段式帶輪軸對ZJ17 機(jī)組中吸絲帶導(dǎo)向帶輪進(jìn)行改進(jìn)，以期減少軸承損壞頻率和更換時間，提高卷接設(shè)備運(yùn)行效率。

1 問題分析

ZJ17 卷接機(jī)組吸絲帶導(dǎo)向帶輪由帶輪（1）、帶輪軸（2）、軸承（3）、鎖緊螺母（4）組成，安裝于吸風(fēng)室后部的鋁制墻板（5）上，見圖1。帶輪（1）上并排安裝有兩個型號為6001-2RS 的深溝球軸承（3），軸承（3）的內(nèi)孔安裝在帶輪軸（2）上，外端通過彈性擋圈（10）和（11）將帶輪（1）與軸承（3）軸向固定；帶輪軸（2）右端加工有螺紋，由鎖緊螺母（4）將帶輪軸固定在吸風(fēng)室的墻板（5）上。機(jī)組運(yùn)行過程中，吸絲帶高速運(yùn)轉(zhuǎn)，與導(dǎo)向帶輪、煙絲導(dǎo)軌間相互摩擦而產(chǎn)生磨損，磨損后的吸絲帶在張緊氣缸恒定拉力（一般為0.25 MPa）［9］作用下被拉斷，產(chǎn)生的尼龍絲線容易纏繞在導(dǎo)向帶輪的軸上。由于導(dǎo)向帶輪與吸風(fēng)室墻板的間距僅有1 mm，尼龍絲線在此堆積會擠壓軸承的密封圈，造成其變形而失去密封性，導(dǎo)致軸承內(nèi)部潤滑介質(zhì)泄露、煙末堆積等問題，影響軸承轉(zhuǎn)動的靈活性，加劇吸絲帶和帶輪的磨損。為更換軸承需要拆卸導(dǎo)向帶輪，而頻繁地拆卸與安裝帶輪容易使吸風(fēng)室墻板上的固定孔出現(xiàn)損傷或下陷，嚴(yán)重時需要更換墻板，增加維修費用。

圖1 改進(jìn)前導(dǎo)向帶輪結(jié)構(gòu)示意圖Fig.1 Structure of guide pulley before modification

2 改進(jìn)方法

2.1 兩段式帶輪軸的設(shè)計

設(shè)計了一種兩段式帶輪軸［由固定軸（3）和凸臺套管軸（9）組成］代替原帶輪軸，并對導(dǎo)向帶輪的相關(guān)結(jié)構(gòu)進(jìn)行了改進(jìn)，見圖2。兩段式帶輪軸的固定軸（3）右側(cè)為M8螺栓，通過鎖緊螺母（1）將固定軸固定在吸風(fēng)室墻板（4）上；固定軸（3）的中段和定位銷（5）的位置及尺寸與改進(jìn)前一致，故無需改動墻板上的軸孔；固定軸（3）左側(cè)加工有長10 mm 的M5 螺紋孔（7），與鎖緊螺釘（17）配合固定凸臺套管軸（9）。凸臺套管軸（9）可拆卸，軸右側(cè)的銷槽（8）配合固定軸（3）上的定位銷（6）實現(xiàn)套管軸的徑向定位，凸臺對軸承（14）起到限位和密封作用；軸左側(cè)的彈性擋圈槽（10）配合彈性擋圈（16）實現(xiàn)帶輪（12）的軸向定位。凸臺套管軸（9）與固定軸（3）為過盈配合，可通過向M6 螺紋孔（11）擰入螺釘將凸臺套管軸（9）頂出，方便軸承拆卸和維修。

圖2 改進(jìn)后導(dǎo)向帶輪分解示意圖Fig.2 Exploded diagram of guide pulley after modification

2.2 帶輪的改進(jìn)

如圖3 所示，改進(jìn)后帶輪外徑及吸絲帶槽（1）均保持不變；帶輪的右側(cè)增加厚度為2.3 mm 的凸臺（2）（內(nèi)徑2為35 mm），左側(cè)的彈性擋圈槽（3）配合彈性擋圈對軸承起到軸向固定和密封作用，根據(jù)軸承尺寸可調(diào)整帶輪壁厚度δ以及彈性擋圈槽直徑；帶輪兩側(cè)表面加工有排末槽（4），溝槽形狀由原來的矩形改為倒三角形，用于在帶輪轉(zhuǎn)動時拋灑煙末，避免煙末堆積造成帶輪卡頓。

圖3 改進(jìn)后帶輪結(jié)構(gòu)示意圖Fig.3 Structure of pulley after modification

2.3 軸承的選型

相同牌號的深溝球軸承，其承載能力和使用壽命與軸承尺寸正相關(guān)。為降低導(dǎo)向帶輪軸承的更換頻率，宜選用較大尺寸的軸承。但因?qū)驇л啺惭b空間有限，選用較大尺寸軸承時要保證改進(jìn)前后導(dǎo)向帶輪的外徑（吸絲帶槽直徑 =60 mm）、寬度（d=17.2 mm）等尺寸一致。由表1 可見，SKF6006-2RS軸承外徑＜60 mm，但安裝后帶輪壁較薄（δ=2.5 mm），容易發(fā)生變形；SKF6005-2RS軸承外徑為47 mm，安裝后帶輪壁厚度（δ=6.5 mm）可滿足技術(shù)要求，且該型號軸承寬度比帶輪小5.2 mm，帶輪兩側(cè)空間可滿足凸臺（厚度2.3 mm）與彈性擋圈槽的安裝要求。

表1 不同型號SKF軸承的尺寸參數(shù)Tab.1 Dimensional parameters of different type SKF bearings （mm）

3 應(yīng)用效果

3.1 試驗設(shè)計

材料：“泰山（白將軍）”牌卷煙（山東中煙工業(yè)有限責(zé)任公司濟(jì)南卷煙廠）。

設(shè)備：ZJ17卷接機(jī)組（常德煙草機(jī)械有限責(zé)任公司）。

方法：對5 臺ZJ17 型卷接機(jī)組吸絲帶導(dǎo)向帶輪進(jìn)行改進(jìn)，統(tǒng)計改進(jìn)前后各30 d 內(nèi)導(dǎo)向帶輪軸承損壞次數(shù)以及軸承更換時間，取平均值。

3.2 數(shù)據(jù)分析

由表2可見，改進(jìn)后導(dǎo)向帶輪軸承的損壞次數(shù)由改進(jìn)前的3.6次/月減少到1.2次/月，軸承更換時間由30.7 min/次減少到12.2 min/次，吸絲成形系統(tǒng)工作穩(wěn)定，提高了設(shè)備有效作業(yè)率。

表2 改進(jìn)前后軸承損壞次數(shù)與更換時間①Tab.2 Damage frequency and replacement time of bearing before and after modification

4 結(jié)論

通過設(shè)計兩段式帶輪軸、改進(jìn)帶輪結(jié)構(gòu)、選用較大尺寸軸承等方法，對ZJ17 卷接機(jī)組吸絲帶導(dǎo)向帶輪進(jìn)行了改進(jìn)，有效解決了導(dǎo)向帶輪軸承易損壞、拆卸不方便、更換時間長等問題。以濟(jì)南卷煙廠使用的ZJ17卷接機(jī)組為對象進(jìn)行測試，結(jié)果表明：改進(jìn)后導(dǎo)向帶輪軸承損壞次數(shù)減少2.4 次/月，軸承更換時間縮短18.5 min/次，降低了維修工作量，提高了設(shè)備運(yùn)行效率。