一種ZJ17卷煙機(jī)骨架油封快速拆裝工具的應(yīng)用

謝 偉，白 雪，劉雪飛

（紅塔集團(tuán)大理卷煙廠，云南 大理 671000）

ZJ17蜘蛛手在傳送煙支過(guò)程中，蜘蛛手機(jī)構(gòu)傳動(dòng)箱、回轉(zhuǎn)臂傳動(dòng)軸高速旋轉(zhuǎn)時(shí)與2個(gè)骨架發(fā)生摩擦，而蜘蛛手內(nèi)部散熱條件差，骨架油封的唇口溫度較高，導(dǎo)致油封易老化、變形、磨損等失效而造成漏油，漏出的潤(rùn)滑油會(huì)進(jìn)入清潔風(fēng)通道，污染煙支甚至造成生產(chǎn)質(zhì)量事故，為保障產(chǎn)品質(zhì)量和設(shè)備正常運(yùn)行，必須對(duì)蜘蛛手骨架油封進(jìn)行及時(shí)更換。

更換蜘蛛手骨架油封傳統(tǒng)方法步驟煩瑣，且沒(méi)有專用的油封拆裝工具，故在應(yīng)急維修中不能快捷維修，從而不能保障設(shè)備正常運(yùn)行。

1 傳統(tǒng)蜘蛛手骨架油封拆裝步驟簡(jiǎn)介

1.1 蜘蛛手傳動(dòng)原理簡(jiǎn)介

ZJ17卷煙機(jī)蜘蛛手機(jī)構(gòu)裝配如圖1所示。ZJ17卷煙機(jī)蜘蛛手煙支傳送系統(tǒng)由主軸、太陽(yáng)輪和8個(gè)行星輪組成的行星齒輪系、旋轉(zhuǎn)臂及抽吸槽組成，配合傳送齒輪箱、正負(fù)壓系統(tǒng)完成煙支的傳送。如圖1所示，主軸固定在偏心座上，動(dòng)力由傳動(dòng)齒輪箱經(jīng)齒形帶傳遞給與殼體聯(lián)接的齒形帶輪；在殼體內(nèi)有8組行星齒輪繞主軸太陽(yáng)齒輪旋轉(zhuǎn)，8組行星齒輪傳動(dòng)8組齒套，齒輪軸由齒套固定在行星輪軸承室上，8組回轉(zhuǎn)手臂與齒套聯(lián)接，殼體做圓周公轉(zhuǎn)，齒套自轉(zhuǎn)，保證抽吸槽始終水平運(yùn)動(dòng)[1]。

圖1 ZJ17卷煙機(jī)蜘蛛手機(jī)構(gòu)裝配圖

整個(gè)蜘蛛手煙支傳送系統(tǒng)有8組回轉(zhuǎn)手臂，每個(gè)回轉(zhuǎn)手臂傳動(dòng)裝配如圖2所示。

圖2 回轉(zhuǎn)手臂傳動(dòng)裝配圖

骨架油封安裝在齒套和軸承室內(nèi)壁之間。蜘蛛手8組旋轉(zhuǎn)臂順時(shí)針交替旋轉(zhuǎn)把煙支交接給接裝機(jī)接收鼓。由于骨架油封老化后易漏油，在清潔風(fēng)作用下，漏出的油液會(huì)從抽吸槽中溢出，與煙支表面接觸，產(chǎn)生油漬煙。

1.2 傳統(tǒng)蜘蛛手骨架油封的拆裝步驟及存在問(wèn)題

由于蜘蛛手結(jié)構(gòu)復(fù)雜、精度高，拆卸骨架油封時(shí)避免損傷其他零部件，其拆卸過(guò)程較為煩瑣，具體更換步驟如圖3所示。具體更換步驟如下：①拆卸防護(hù)罩及其他阻擋件和連接件；②將蜘蛛手總成用到起重設(shè)備上，從設(shè)備上拆吊下來(lái)；③將蜘蛛手總成固定在專用夾具上；④逐一分解總成，取出8個(gè)行星齒輪；⑤分解8支旋轉(zhuǎn)臂及配對(duì)軸承室；⑥分解配對(duì)軸承室；⑦拆卸骨架油封；⑧安裝骨架油封；⑨安裝好新的油封后又逐一裝回各組件，并裝回設(shè)備進(jìn)行調(diào)試[2]。

圖3 傳統(tǒng)蜘蛛手骨架油封拆裝步驟

ZJ17卷煙機(jī)骨架油封的拆裝主要存在以下2個(gè)問(wèn)題：蜘蛛手骨架油封的更換步驟煩瑣，整個(gè)過(guò)程耗時(shí)長(zhǎng)（395 min），而其中單獨(dú)拆卸和安裝骨架油封消耗的時(shí)間僅為9 min和5 min，如果在生產(chǎn)中遇到該類故障，將會(huì)大大降低設(shè)備的有效作業(yè)率；蜘蛛手總成質(zhì)量大、體積大、安裝空間緊湊，導(dǎo)致拆裝過(guò)程困難，每次至少需要3名修理人員同時(shí)前后協(xié)同配合維修，投入勞力多[3]。

2 骨架油封快速拆裝工具的應(yīng)用[4-6]

2.1 骨架油封快速拆裝工具

本文提供的骨架油封快速拆裝工具如圖4所示。圖中①為油封安裝套筒，②為油封拆卸鉤子，③為輔助工具小鐵錘。油封安裝套筒由廢舊的FOCKE350包裝機(jī)的鋁紙導(dǎo)紙輥加工而成，油封拆卸鉤子由廢舊的不銹鋼條形剪加工后和ZJ17卷煙機(jī)廢舊布帶組成，輔助工具小鐵錘在安裝時(shí)起到幫助使力的作用。

圖4 骨架油封快速拆裝工具

2.2 骨架油封快速拆裝工具的使用方法

骨架油封快速拆裝工具拆卸、安裝示意圖如圖5所示。發(fā)現(xiàn)蜘蛛手骨架油封漏油后，不用將整個(gè)蜘蛛手總成從設(shè)備上拆吊下來(lái)，只需直接在設(shè)備上將漏油的旋轉(zhuǎn)臂拆下后對(duì)骨架油封更換即可。將旋轉(zhuǎn)臂拆下后可以看見(jiàn)油封，先將油封鉤水平放置，沿著齒輪軸敲入到油封里；然后將油封鉤旋轉(zhuǎn)90°，這樣就鉤住了油封，用力向外拉布帶，骨架油封就可以隨油封鉤子一起被拉出。將準(zhǔn)備好的新油封按正確方向套在齒輪軸上，用油封安裝套筒套在齒輪軸上，施以平均敲擊力將油封平順地推入到合適的位置，完成骨架油封的安裝。

圖5 骨架油封快速拆裝工具拆卸、安裝示意圖

2.3 骨架油封快速拆裝工具的原理

2.3.1 油封鉤子的設(shè)計(jì)原理

油封鉤鉤取油封原理如圖6所示。油封鉤在拆卸油封時(shí)，先將油封鉤水平放置，沿著齒套壁，敲入到油封里；然后將油封鉤旋轉(zhuǎn)90°，轉(zhuǎn)到鉤取狀態(tài)，用力向外拉取油封鉤，就可以將骨架油封一起拉出。

圖6 油封鉤鉤取油封原理示意圖

根據(jù)不銹鋼條形剪的尺寸，設(shè)計(jì)出來(lái)的油封鉤子如圖7所示。鉤子的鉤頭尺寸為3 mm，尺寸大小合適，鉤頭可做90°旋轉(zhuǎn)，對(duì)齒軸及軸承室壁無(wú)損傷；鉤子的鉤頭倒角為120°，能鉤住油封，將油封鉤出，且強(qiáng)度比直角要好，不易斷裂。

圖7 油封鉤子設(shè)計(jì)圖

為了驗(yàn)證按照這樣尺寸加工出的鉤子能否適應(yīng)油封的鉤取受力條件，用有限元分析軟件ANSYS對(duì)設(shè)計(jì)的材料模型進(jìn)行了力學(xué)分析。條形剪刀的材料為不銹鋼2Cr18，彈性模量為2.23×1011Pa，泊松比為0.297，屈服強(qiáng)度為4.41×108Pa，建立有限元模型。將鉤子表面的自由度約束，模擬鉤子鉤到油封，鉤子的右端面施加4 N的力（經(jīng)查核油封的徑向力為2.96 N，因油封為過(guò)盈配合，摩擦力比徑向力大，經(jīng)試驗(yàn)用測(cè)力計(jì)將油封拉出的力為3.34 N，查詢機(jī)械手冊(cè)知工具的安全系數(shù)為1.2，即實(shí)驗(yàn)外力等于3.34×1.2≈4 N）。有限元模擬計(jì)算結(jié)果如圖8所示，經(jīng)計(jì)算鉤子最大應(yīng)力為4.03×108Pa，位于鉤子凹槽處，鉤子的最大應(yīng)力遠(yuǎn)低于材料的屈服強(qiáng)度，證明條形剪的材料強(qiáng)度足夠，油封鉤子鉤取骨架油封安全有效。

圖8 油封鉤子的有限元受力分析

2.3.2 油封安裝套筒的設(shè)計(jì)原理

油封安裝時(shí)施力必須均勻，避免造成油封變形，在沒(méi)有適當(dāng)?shù)臋C(jī)械加壓時(shí)，應(yīng)選用適當(dāng)?shù)亩嗣嫫秸膿醢遄鳛楣ぞ撸┮云骄脫袅⒂头馄巾樀匮b入。由于軸承室內(nèi)壁直徑為28 mm，齒套安裝油封處的直徑為18 mm。所以套筒的內(nèi)徑設(shè)計(jì)為20.5 mm，外徑設(shè)計(jì)為27 mm，如圖9所示。

圖9 安裝工具設(shè)計(jì)示意圖

為了節(jié)約成本及廢舊件利用，F(xiàn)OCKE350包裝機(jī)上的廢舊的鋁紙導(dǎo)紙輥小端內(nèi)徑21 mm、外徑27 mm，長(zhǎng)度56 mm，與所設(shè)計(jì)套筒尺寸相差不大，只需做簡(jiǎn)單切削加工，并對(duì)銳邊倒角即可代替使用，在安裝時(shí)能較好地保護(hù)骨架油封。根據(jù)包裝機(jī)鋁紙導(dǎo)紙輥和所設(shè)計(jì)的安裝工具設(shè)計(jì)圖，由此油封安裝套筒的設(shè)計(jì)圖紙如圖10所示。

圖10 油封安裝套筒設(shè)計(jì)圖（單位：mm）

3 效果驗(yàn)證

經(jīng)過(guò)試用，蜘蛛手骨架油封的拆裝步驟變?yōu)椋翰鹦堵┯偷幕剞D(zhuǎn)手臂組件（4 min），即可看到骨架油封；拆卸骨架油封（5 min）；安裝骨架油封（5 min）；安裝回轉(zhuǎn)手臂組件并調(diào)整（6 min）。在使用了該套工具以后，減少了拆卸防護(hù)罩、吊裝蜘蛛手總成、分解行星輪等復(fù)雜步驟，簡(jiǎn)化了整個(gè)更換流程，并且拆裝過(guò)程對(duì)蜘蛛手內(nèi)部無(wú)損傷，安裝效果很好。

由于減少了傳統(tǒng)油封拆卸步驟，油封的更換變得較為簡(jiǎn)便，維修更換時(shí)間也大大縮短，平均每次更換失效骨架油封的時(shí)間從395 min縮短至20 min；同時(shí)無(wú)需拆卸防護(hù)罩、吊裝蜘蛛手總成、分解行星輪等，只需1個(gè)修理人員即可完成全部工作，減少了勞動(dòng)力的投入。

4 小結(jié)

通過(guò)對(duì)蜘蛛手骨架油封傳統(tǒng)更換過(guò)程的研究分析，找到了有效減少骨架油封拆裝步驟和勞動(dòng)強(qiáng)度的方法，最終設(shè)計(jì)出了蜘蛛手骨架油封拆裝工具，并且在拆裝實(shí)驗(yàn)中得到了檢驗(yàn)。專用拆裝工具的使用，使得蜘蛛手骨架油封的更換變得簡(jiǎn)單高效，能夠在應(yīng)急維修中做到快速維修，減少停機(jī)時(shí)間，提高了設(shè)備的運(yùn)行效率。該工具突出自行制作、低成本投入、充分利用現(xiàn)有設(shè)備資源，對(duì)廢舊零件進(jìn)行重復(fù)利用，是節(jié)約型車(chē)間的具體表現(xiàn)。