YJ29 接裝機(jī)鼓輪風(fēng)閥取出工裝的設(shè)計(jì)與應(yīng)用

石朝陽，楊 凱

（河南中煙工業(yè)有限責(zé)任公司漯河卷煙廠，河南漯河 462000）

0 引言

YJ29 接裝機(jī)的主要工作執(zhí)行件是鼓輪，由鼓輪交接傳輸物料，如水松紙、煙支、濾嘴段等。物料由鼓輪輪槽中的負(fù)壓風(fēng)孔吸附隨著鼓輪轉(zhuǎn)動，同時與其他機(jī)構(gòu)配合完成濾嘴煙支的搓接、分切、檢測等工藝任務(wù)。鼓輪的外圓上有若干等分的槽，槽中有孔，孔一般都通過風(fēng)閥與負(fù)壓系統(tǒng)相通或不通。風(fēng)閥的負(fù)壓工作區(qū)與鼓輪交接傳輸物料工作區(qū)相對應(yīng)，在鼓輪交接傳輸物料任務(wù)完成時，進(jìn)入風(fēng)閥的負(fù)壓釋放區(qū)切斷鼓輪與負(fù)壓系統(tǒng)的連通，傳輸?shù)奈锪享樌唤拥较乱还妮喩稀?/p>

為了保證各執(zhí)行件的穩(wěn)定可靠，要求必須定期清理各鼓輪負(fù)壓吸風(fēng)通道。在實(shí)施鼓輪風(fēng)閥與閥座分離過程中，拆卸風(fēng)閥需用橡膠錘反復(fù)敲擊并上下左右晃動風(fēng)閥，才能將風(fēng)閥與閥座分離，花費(fèi)時間較長，作業(yè)難度大，存在人機(jī)安全隱患。據(jù)統(tǒng)計(jì)結(jié)果顯示，每個風(fēng)閥平均拆卸用時約為35 min，影響設(shè)備生產(chǎn)效率提升。

1 存在的問題

鼓輪經(jīng)常出現(xiàn)傳輸?shù)臒熤Р坏轿换虻魺煬F(xiàn)象，嚴(yán)重時會造成煙支堵塞，致使設(shè)備停機(jī)，設(shè)備有效作業(yè)率下降，引起原輔材料損耗量增加及設(shè)備零部件損傷。其原因有：①相鄰兩鼓輪交接位置不正確；②鼓輪風(fēng)閥風(fēng)孔堵塞，鼓輪吸附物料能力不足。對于第1 種情況，只需對相鄰兩鼓輪調(diào)整相對位置即可。對于第2 種情況，鼓輪風(fēng)閥風(fēng)孔堵塞、鼓輪吸附物料能力不足時，就要對鼓輪、風(fēng)閥等零部件進(jìn)行拆卸維修。

2 拆卸時間長的原因

對拆卸鼓輪風(fēng)閥時出現(xiàn)的時間較長、工作量大問題進(jìn)行原因分析：①使用拔輪器拆卸沒有合適的著力位置；②風(fēng)閥的制作材料為鋁制構(gòu)件，拆卸作業(yè)時容易使風(fēng)閥變形、損傷；③YJ29接裝機(jī)鼓輪之間排列緊湊，利用橡膠錘敲擊作業(yè)時空間不足；④在拆卸過程中不能保證風(fēng)閥軸線與閥座軸線同軸，造成拆下風(fēng)閥過程中增加了拆卸阻力，而且容易使風(fēng)閥內(nèi)腔受到損傷；⑤風(fēng)閥與閥座之間積灰阻塞粘連，造成風(fēng)閥向外拉出過程中阻力增加，難以拆卸。

YJ29 接裝機(jī)鼓輪風(fēng)閥是一個空心圓柱體，套裝在閥座上，拆卸時需要軸向拉出距離較長，當(dāng)風(fēng)閥與閥座松動并向外拉出過程中，閥座的中心軸線與風(fēng)閥的中心軸線不能保證同軸，兩軸線會產(chǎn)生夾角，軸線的偏差是造成拆卸困難的重要因素。軸向拉出風(fēng)閥的運(yùn)動方向與閥座的限制力方向不同，繼而造成拆下風(fēng)閥過程中增加了拆卸阻力，而且容易使風(fēng)閥內(nèi)腔受到損傷。

分析表明，影響拆卸的重要因素包括：鼓輪風(fēng)閥在拆卸時空間位置不足，軸向拉出距離較長，軸向移時軸線的偏差，風(fēng)閥與閥座之間積灰阻塞。

3 改進(jìn)措施

3.1 改進(jìn)思路

為解決鼓輪風(fēng)閥拆卸困難的難題，擬設(shè)計(jì)制作鼓輪風(fēng)閥取出工裝。由于鼓輪、風(fēng)閥都通過軸承由閥座支承，可以將該鼓輪風(fēng)閥取出工裝固定在鼓輪軸中心線上，使工裝軸線與鼓輪及風(fēng)閥軸線同軸，再由工裝的另一構(gòu)件與鼓輪風(fēng)閥連接后水平軸向移動，保證在拆卸過程中鼓輪風(fēng)閥軸線與閥座軸線同軸，在風(fēng)閥順利取出的情況下，不影響原設(shè)備性能。

3.2 設(shè)計(jì)鼓輪風(fēng)閥拆卸工裝

鼓輪風(fēng)閥取出工裝由連接盤、拔銷器等組成（圖1）。連接盤外形是一個帶有中心螺紋的階梯狀圓盤，在連接盤的外圓面上加工有3 個與鼓輪風(fēng)閥螺孔相對應(yīng)的Φ6.5 mm 孔，連接盤中心螺紋加工為M12 的螺紋。借鑒使用拔銷器工作原理作為風(fēng)閥拆卸的動力。

圖1 鼓輪風(fēng)閥拆卸工裝

3.3 使用方法

將連接盤與風(fēng)閥用3 個M6 螺釘相連接，使用M12 的雙頭螺柱將連接盤與拔銷器相連接，拔銷器另一端帶有可移動的重力滑套（重錘），利用移動重錘產(chǎn)生的沖擊力將風(fēng)閥拔出。

3.4 實(shí)際使用效果

該拆卸工裝可以快速將YJ29 接裝機(jī)鼓輪風(fēng)閥拉出，在維修或保養(yǎng)鼓輪風(fēng)閥過程中方便快捷，縮短了拆卸時間，降低勞動強(qiáng)度，提高工作效率。同時，因拆卸方便可隨時對鼓輪風(fēng)閥、檢測管路及負(fù)壓通道進(jìn)行清理，減少了在生產(chǎn)中鼓輪交接處煙支不到位或煙支堵塞的現(xiàn)象，降低了原輔材料及設(shè)備零部件損耗，保證了設(shè)備有效作業(yè)率。但在使用過程中發(fā)現(xiàn)拆卸工裝還存在一定設(shè)計(jì)缺陷，需要進(jìn)一步設(shè)計(jì)改進(jìn)。

4 進(jìn)一步改進(jìn)

在實(shí)際使用過程中發(fā)現(xiàn)，使用拔銷器作為拉拔風(fēng)閥的動力時，由于拔銷器的拉拔力是靠重錘高速移動所產(chǎn)生的沖擊力工作，造成拉拔過程中風(fēng)閥受到的沖擊力較大，風(fēng)閥在拉出過程中受力不均勻，風(fēng)閥在向外移動過程中容易發(fā)生偏移，并且使風(fēng)閥內(nèi)腔受到損傷。根據(jù)分析對拆卸工裝的動力部分進(jìn)行相應(yīng)改進(jìn)，采用機(jī)械系統(tǒng)中螺紋傳動的工作特點(diǎn)進(jìn)行借鑒利用。螺紋傳動主要是用來把回轉(zhuǎn)運(yùn)動轉(zhuǎn)變?yōu)橹本€運(yùn)動，轉(zhuǎn)變時可傳遞能量、力或運(yùn)動，或調(diào)整零件相對位置的作用。

螺紋傳動把回轉(zhuǎn)運(yùn)動轉(zhuǎn)變?yōu)橹本€運(yùn)動時有4 種基本方式：①螺桿轉(zhuǎn)動，螺母移動；②螺母轉(zhuǎn)動，螺桿移動；③螺母固定，螺桿轉(zhuǎn)動并移動；④螺桿固定，螺母轉(zhuǎn)動并移動。根據(jù)鼓輪風(fēng)閥取出工裝的使用特點(diǎn)，確定利用第4 種方式：螺桿固定，螺母轉(zhuǎn)動并移動從而帶動風(fēng)閥向外移動，滿足拉拔風(fēng)閥的功能需求。

4.1 工作原理

鼓輪風(fēng)閥取出工裝利用連接盤、雙頭絲桿的支撐作用，使風(fēng)閥在運(yùn)動方向上與鼓輪軸線保持平行。連接盤上的3 個Φ6.5 mm孔與鼓輪風(fēng)閥的3 個緊固螺釘相對應(yīng)，使用3 個M6 螺釘將連接盤與風(fēng)閥固定，連接盤中心點(diǎn)與風(fēng)閥中心軸線相重合；裝有異形螺母的雙頭絲桿穿過連接盤的中心孔與鼓輪軸連接，保證連接盤、鼓輪風(fēng)閥與雙頭絲桿的同軸度（圖2）。經(jīng)查閱金屬材料手冊，絲桿材料選擇40Cr。

圖2 絲桿結(jié)構(gòu)

雙頭絲桿一端為右旋M12 普通螺紋，另一端為雙線左旋梯形螺紋的絲桿，將雙頭絲桿右旋螺紋一端旋入鼓輪軸軸端的右旋螺紋中；連接盤穿過雙頭絲桿套在異形螺母上，異形螺母是有較大肩臺的非標(biāo)準(zhǔn)件螺母（圖3）。經(jīng)查閱金屬材料手冊，異形螺母的材料選擇ZQSn6-6-3 錫青銅較為合適，ZQSn6-6-3 錫青銅主要用于制作彈性元件和耐磨零件。

圖3 異形螺母

為適應(yīng)煙草行業(yè)現(xiàn)階段的柔性化生產(chǎn)需求，根據(jù)產(chǎn)品規(guī)格的變化，經(jīng)常要對卷煙設(shè)備的生產(chǎn)規(guī)格進(jìn)行反復(fù)改造，在改變設(shè)備生產(chǎn)規(guī)格時，需要更換一部分鼓輪與風(fēng)閥。鼓輪風(fēng)閥取出工裝能夠?qū)崿F(xiàn)對最后切割鼓輪風(fēng)閥的快速拆卸，但不能與YJ29接裝機(jī)其他鼓輪風(fēng)閥相對應(yīng)。鼓輪風(fēng)閥拆卸工裝原本是為解決最后切割鼓輪風(fēng)閥拆卸困難而設(shè)計(jì)，利用連接盤上的3 個Φ6.5 mm孔，與最后切割鼓輪風(fēng)閥的固定螺釘相對應(yīng)，經(jīng)M6 螺釘固定，連接盤中心軸線與閥座中心軸線相重合，即鼓輪風(fēng)閥軸線與閥座軸線實(shí)現(xiàn)同軸定位（圖4）。為能夠適用不同鼓輪風(fēng)閥的拆卸要求，需要對鼓輪風(fēng)閥拆卸工裝的連接盤結(jié)構(gòu)尺寸進(jìn)行進(jìn)一步改進(jìn)。

圖4 連接盤

4.2 改變連接盤的定位方式

改變連接盤的定位連接方式，由風(fēng)閥的圓周定位改為圓心定位。為使連接盤能夠?qū)崿F(xiàn)YJ29 接裝機(jī)各鼓輪配風(fēng)閥軸線與其閥座軸線重合的需求，將連接盤的中心孔向外側(cè)拉伸出20 mm，加工形成中心孔為Φ30 mm 的空心圓柱體，利用空心圓柱體與異形螺母的間隙配合保證鼓輪配風(fēng)閥與閥座的同軸定位。連接盤最終形成一個階梯狀圓盤，解決連接盤與YJ29 接裝機(jī)各鼓輪風(fēng)閥與其閥座同軸定位問題（圖5）。

圖5 改進(jìn)后的連接盤

改進(jìn)后的YJ29 接裝機(jī)鼓輪風(fēng)閥取出工裝，使用棘輪扳手旋動雙頭絲桿上的異形螺母，利用螺旋傳動的工作原理使異形螺母通過推力球軸承帶動連接盤向外移動，使鼓輪風(fēng)閥從閥座上快速取出，完成鼓輪風(fēng)閥的快速拆卸工作過程（圖6）。

圖6 YJ29 接裝機(jī)鼓輪風(fēng)閥取出工裝

5 改造效果

鼓輪風(fēng)閥取出工裝改善完成后，該工裝在YJ29 鼓輪風(fēng)閥的拆卸維修作業(yè)中進(jìn)行了應(yīng)用，取得了如下效果。

（1）改善后的鼓輪風(fēng)閥取出工裝，可快速準(zhǔn)確的拆卸鼓輪風(fēng)閥，拆卸過程安全高效，對軸上零部件均不造成任何損傷，改善了接裝機(jī)維修保養(yǎng)作業(yè)過程，減小了作業(yè)強(qiáng)度與難度。

（2）改進(jìn)后的鼓輪風(fēng)閥取出工裝，能準(zhǔn)確快速地取出鼓輪風(fēng)閥，顯著降低了維修作業(yè)時間，提高了工作效率（表1）。

表1 鼓輪風(fēng)閥取出工裝改進(jìn)前后的維修作業(yè)時間對比 min

（3）對于每次維修作業(yè)過程中，風(fēng)閥拆卸取出而節(jié)約的時間用于正常生產(chǎn)，其單臺設(shè)備產(chǎn)量增加了1.9 萬支（8000 支×25 min×95%），提高了設(shè)備有效作業(yè)率。

（4）鼓輪風(fēng)閥取出工裝制作輕巧，使用簡單方便，在維修作業(yè)中可發(fā)揮顯著作用，有較強(qiáng)的推廣價值。

（5）項(xiàng)目實(shí)施后，維護(hù)方便，使用壽命長，提高設(shè)備效率，降低勞動強(qiáng)度，提高了產(chǎn)品質(zhì)量，提升了消費(fèi)者對產(chǎn)品的忠誠度，有利于企業(yè)的長遠(yuǎn)發(fā)展，具有較高的使用推廣價值。