PROTOS-M5快速轉(zhuǎn)換型切紙輪結(jié)構(gòu)分析

賴暉

（廈門煙草工業(yè)有限責(zé)任公司，福建廈門361026）

0 引言

煙用接裝紙是卷煙產(chǎn)品的主要材料之一［1］，切紙輪是卷接機(jī)組接裝紙切割系統(tǒng)中的核心部件。目前，ZJ17等國(guó)產(chǎn)化卷接機(jī)組主要采用更換不同型號(hào)切紙輪的方式來(lái)實(shí)現(xiàn)不同寬度接裝紙牌號(hào)的更換。近年來(lái)，德國(guó)虹霓公司的超高速卷接機(jī)組PROTOS-M5在接裝紙寬度轉(zhuǎn)換、煙支長(zhǎng)度轉(zhuǎn)換、濾棒長(zhǎng)度轉(zhuǎn)換等處應(yīng)用了快速轉(zhuǎn)換（QSC）技術(shù)，即通過(guò)機(jī)械改裝或設(shè)定快速更換牌號(hào)［2］，大幅減少了換牌所需的工作量和時(shí)間。為了研究國(guó)際先進(jìn)技術(shù)，加快國(guó)產(chǎn)化超高速卷接包機(jī)組的研制進(jìn)程，運(yùn)用Pro/E三圍建模軟件建立了PROTOS-M5快速轉(zhuǎn)換型切紙輪的仿真模型，并進(jìn)行結(jié)構(gòu)分析。

1 工作原理及問(wèn)題分析

PROTOS-M5的接裝紙切割采用剪切式切紙［3］，切紙輪將接裝紙拉至切割位置，并在切割工藝完成后，將接裝紙片一一對(duì)應(yīng)地粘在“組煙”上［4］。PROTOS-M5 之前的卷接機(jī)組，其切紙輪主要存在以下問(wèn)題：

1）通過(guò)更換切紙輪的方式實(shí)現(xiàn)不同寬度接裝紙牌號(hào)的轉(zhuǎn)換，拆裝、校對(duì)耗時(shí)超過(guò)15 min；

2）輪體的大風(fēng)孔未通至輪體前端面，清潔時(shí)需拆下整個(gè)鼓輪，僅拆裝、校對(duì)耗時(shí)就需15 min以上；

3）刀刃位于吸風(fēng)塊上，刀刃磨損后需更換切紙輪，耗時(shí)超過(guò)15 min；磨損的切紙輪需經(jīng)過(guò)加工后才能繼續(xù)作為備件使用；

4）石墨配氣盤的主要配氣區(qū)域都在右下方，不符合密封環(huán)結(jié)構(gòu)應(yīng)簡(jiǎn)單對(duì)稱的要求。

2 快速轉(zhuǎn)換型切紙輪結(jié)構(gòu)分析

2.1 基本結(jié)構(gòu)

PROTOS-M5切紙輪分成回轉(zhuǎn)和固定支承兩部分，如圖1所示。

回轉(zhuǎn)部分主要由手輪、前端蓋、前配氣環(huán)、輪體、后配氣環(huán)、后端蓋、軸、軸套內(nèi)圈、消隙齒輪組等組成。手輪固定于前端蓋，前、后配氣環(huán)分別固定于前、后端蓋，兩個(gè)端蓋、輪體、軸、齒輪依次通過(guò)螺釘連接，12把切刀通過(guò)夾桿固定在輪體上。

圖1 快速轉(zhuǎn)換型切紙輪結(jié)構(gòu)示意圖

固定支承部分主要由前環(huán)、軸承座、軸套外圈、后環(huán)、石墨配氣盤、法蘭等組成。前環(huán)、后環(huán)、法蘭分別通過(guò)螺釘與軸承座相連，石墨配氣盤嵌套于軸承座的套筒上，軸承座通過(guò)螺釘固定在箱體上。

2.2 配氣部分

2.2.1 配氣通道

軸承座上的套筒、石墨配氣盤構(gòu)成配氣通道，并與回轉(zhuǎn)部分的通道相通。為實(shí)現(xiàn)接裝紙寬度尺寸的快速轉(zhuǎn)換，前排風(fēng)孔、后排風(fēng)孔與中間風(fēng)孔的通道路徑各不相同：1）前排風(fēng)孔→前配氣環(huán)→前端蓋→輪體大風(fēng)孔→后端蓋→石墨配氣盤→套筒→（箱體）；2）中間風(fēng)孔→輪體大風(fēng)孔→后端蓋→石墨配氣盤→套筒→（箱體）；3）后排風(fēng)孔→后配氣環(huán)→后端蓋→石墨配氣盤→套筒→（箱體）。

2.2.2 石墨配氣盤的配氣區(qū)域

A區(qū)：負(fù)壓由真空泵M102.1M提供；負(fù)責(zé)將接裝紙拉至切割位置。根據(jù)測(cè)量輥上的壓力傳感器B30M持續(xù)檢測(cè)到的接裝紙張力變化情況，通過(guò)一條旁路管道上的調(diào)節(jié)閥Y21M來(lái)調(diào)節(jié)該負(fù)壓大小。

B區(qū)：負(fù)壓由真空泵M102.2M提供，負(fù)責(zé)輸送并轉(zhuǎn)交接裝紙片。

C區(qū)：負(fù)壓由氣動(dòng)真空泵提供，負(fù)責(zé)取出設(shè)備啟動(dòng)、停止階段未上膠的接裝紙片。

D區(qū)：正壓由中央壓縮空氣系統(tǒng)提供，負(fù)責(zé)吹出設(shè)備啟動(dòng)、停止階段未上膠的接裝紙片至接裝紙片抽吸裝置，及在設(shè)備運(yùn)行過(guò)程中定時(shí)吹氣清潔切紙輪。

圖2 快速轉(zhuǎn)換型切紙輪模型及其配氣區(qū)域1.切紙輪 2.石墨配氣盤

3 快速轉(zhuǎn)換型切紙輪的使用效果

3.1 接裝紙寬度尺寸的快速轉(zhuǎn)換

如圖3所示，PROTOS-M5通過(guò)轉(zhuǎn)動(dòng)前、后配氣環(huán)可設(shè)定兩種不同的接裝紙寬度［5］，無(wú)需拆裝和校對(duì)，僅需2 min即可實(shí)現(xiàn)不同寬度接裝紙牌號(hào)的更換：

圖3 PROTOS-M5切紙輪配氣區(qū)域?qū)挾日{(diào)整示意圖（前部）

1）使用工裝，將前、后配氣環(huán)往“+”方向旋轉(zhuǎn)，前、后配氣環(huán)上的風(fēng)道分別與輪體前、后排風(fēng)孔相通，所有風(fēng)孔均有配氣。

2）使用工裝，將前、后配氣環(huán)往“-”方向旋轉(zhuǎn)，前、后配氣環(huán)上的風(fēng)道分別與輪體前、后排風(fēng)孔不相通，僅有中間風(fēng)孔具有配氣。

兩配氣環(huán)的轉(zhuǎn)動(dòng)極限位置由定位銷確定，錐端緊定螺釘將兩配氣環(huán)分別固定在兩端蓋上。

3.2 切紙輪大風(fēng)孔的快速清潔

切紙輪的風(fēng)孔和大風(fēng)孔長(zhǎng)期運(yùn)行后會(huì)累積膠垢，需定期清潔。清潔PROTOS-M5切紙輪的大風(fēng)孔時(shí)，只需拆下前端蓋即可用鉆頭直接清潔，拆裝僅需2 min，大幅提高了設(shè)備維護(hù)效率。

3.3 切刀的快速安裝與更換

PROTOS-M5的切刀作為一個(gè)獨(dú)立的零件，通過(guò)夾桿固定在輪體上，拆裝不超過(guò)5 min，實(shí)現(xiàn)了易損件的快速更換。PROTOS-M5的切刀四邊均為刀刃，每把刀可使用4次，大幅延長(zhǎng)了切刀的使用壽命，降低了易損件的使用成本。

圖4 PROTOS-M5與PROTOS 2-2切刀安裝方式對(duì)比

3.4 石墨配氣環(huán)磨損不均情況的杜絕

PROTOS-M5 切紙輪采用機(jī)械密封［6］，石墨配氣環(huán)為靜環(huán)，后端蓋為動(dòng)環(huán)，彈簧作為彈力補(bǔ)償機(jī)構(gòu)使兩者始終貼合，形成端面密封摩擦副，避免漏氣。由于石墨配氣盤的主要配氣區(qū)域都在右下方，造成石墨配氣盤與前端蓋的接觸面積左、右不等，而摩擦副接觸面積對(duì)磨損存在影響［7］。為避免石墨配氣環(huán)左、右部分磨損程度不同，PROTOS-M5在其左上方增加了寬6 mm，深2 mm的圓弧槽（E區(qū)）。

4 結(jié)語(yǔ)

快速轉(zhuǎn)換是煙草機(jī)械的發(fā)展方向之一。PROTOS-M5切紙輪采用這種快速轉(zhuǎn)換型結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)了切刀的快速安裝與更換，并降低了易損件的使用成本；設(shè)備清潔維護(hù)更加方便快捷；設(shè)計(jì)了全新的風(fēng)道，實(shí)現(xiàn)了不同寬度接裝紙牌號(hào)的快速轉(zhuǎn)換，適用于不同規(guī)格煙支的生產(chǎn)，確保了多品牌、小批量產(chǎn)品的生產(chǎn)效率。

［參考文獻(xiàn)］

［1］董潔，劉峰，荊熠，等.不同類型煙用接裝紙表面性能及其對(duì)卷接效果的影響［J］.煙草科技，2011（4）：10-13，22.

［2］德國(guó)Hauni公司.PROTOS-M5操作說(shuō)明書(shū)［M］.德國(guó)Hauni公司，2009.

［3］李小平.剪切式切紙?jiān)赯J17機(jī)組上的設(shè)計(jì)與應(yīng)用［J］.煙草科技，2003（12）：17，42.

［4］《YJ17-YJ27卷接機(jī)組》編寫(xiě)組.YJ17-YJ27卷接機(jī)組［M］.北京∶中國(guó)科學(xué)技術(shù)出版社，2001.

［5］德國(guó)Hauni公司.PROTOS-M5維修說(shuō)明書(shū)［M］.德國(guó)Hauni公司，2009.

［6］孫見(jiàn)君，魏龍，顧伯勤.機(jī)械密封的發(fā)展歷程與研究動(dòng)向［J］.潤(rùn)滑與密封，2004（4）：128-131，134.

［7］劉洪濤，葛世榮，丁靜倩.摩擦副接觸面積對(duì)磨損的影響研究［C］//中國(guó)機(jī)械工程學(xué)會(huì)摩擦學(xué)分會(huì).2009年全國(guó)青年摩擦學(xué)學(xué)術(shù)會(huì)議論文集，2009.