GD包装机组CH小盒透明纸制动装置的改进

2013-03-25王永峰陈春忠余显峰程卫

机械工程师 2013年1期

王永峰，陈春忠，余显峰，程卫

（贵州中烟工业有限责任公司遵义卷烟厂，贵州遵义563003）

1 引言

GD包装机组的小盒透明纸采用BOPP普通膜，在设备运行中，由于CH小盒透明纸制动装置制动片制动效果不佳和材料等不确定因素，在透明纸松卷展开过程中，制动阻力不稳定，透明纸拉力不匀，造成刹车摆杆摆动幅度过大，时常发生透明纸断裂、跑偏、松卷过度产生堵纸、小盒漏底等现象。

2 透明纸输送展开工作原理

图1 改进前CH烟包透明纸卷展开制动装置结构示意图

GD包装机组的CH小盒透明纸在一定压力作用下由一对输送展开辊向下输送，并通过过渡轮、摆动架拉动透明纸卷盘架上的透明纸卷进行旋转，透明纸卷转盘架通过制动片挤压和释放纸卷盘架刹车盘来完成纸卷的转动展开和停止［1］。改进前CH烟包透明纸卷展开制动装置结构如图1所示。制动片1的摆动位移受安装在制动体6上的刹车摆杆3控制，而透明纸松卷摆臂4的摆动方向及幅度通过轴承靠轮的杠杆原理作用于刹车摆杆3。当透明纸拉力增大，透明纸松卷摆臂4被拉向下并挤压刹车摆杆3使得制动片1离开纸卷盘架刹车盘，透明纸在后续输送辊的拉力作用下拉动透明纸卷转盘架转动，达到展开透明纸的目的。当透明纸卷展开过多时，透明纸张力下降，透明纸松卷摆臂4在拉簧5的作用下向上摆动，同时经拉簧2拉力的作用转动制动体6，使制动片1挤压纸卷盘架刹车盘，在纸卷盘架刹车盘与制动片1间摩擦阻力的作用下实现纸卷盘架刹车盘的减速和制动。通过透明纸张紧力的不断变化控制制动片1与纸卷盘架刹车盘的压力，保证小盒透明纸的正常输送。

在设备运转过程中，对拉簧2和拉簧5的拉力分别进行调节，使透明纸松卷摆臂4基本保持平稳，保证了透明纸在拉力平稳的状态下展开输送。通过调整制动体6上拉簧2的拉力来调节制动片1与纸卷盘架刹车盘的压力，达到摩擦阻力与展开速度相对平稳的目的。另外，通过调节透明纸松卷摆臂4上拉簧5的拉力，使之达到理想的透明纸松卷摆臂摆动阻尼力，实现透明纸松卷摆臂动态平稳摆动。

3 透明纸输送不稳的原因分析

在设备运行时，透明纸的展开输送过程可以通过调节拉簧来实现透明纸松卷摆臂的动态平稳，但实际运行效果不佳，易出现纸卷盘架刹车盘制动阻力不稳，透明纸拉力不匀，造成刹车摆杆摆动幅度过大，时常发生透明纸断裂、跑偏、松卷过度产生堵纸、小盒漏底等现象。经分析造成该现象因素主要有如下两点：

3.1 制动片制动效果不佳

在设备运行过程中，通过制动片与纸卷盘架刹车盘之间的摩擦力实现对纸卷盘架刹车盘制动，同时，可以通过调节制动装置中拉簧的拉力实现对制动摩擦力大小的控制，实现控制减速制动的快慢节奏。因此制动效果的好坏很大程度上是由制动片与纸卷盘架刹车盘之间的摩擦效果所决定。但改进前制动片与纸卷盘架刹车盘的摩擦接触面积为765mm2，接触面较小，制动效果较差。

改进前制动片材质为硬质石棉材料，其摩擦系数较高［2］，使得制动过程缺乏柔性。另外，硬质石棉材料容易磨损，时间长容易引起老化［3］，影响制动的稳定性。因此，在设备运行过程中，由于制动片的制动效果不佳难以确保纸卷盘架刹车盘与透明纸展开输送速度相符，造成透明纸输送不稳。

3.2 透明纸卷的直径和重量的可变性

GD包装机组的小盒透明纸采用BOPP普通膜，其规格为120mm×2400m。在生产过程中，透明纸卷的直径和重量会随着使用时间而不断地发生变化，使得透明纸的展开速度波动较大，给制动平稳效果造成了一定影响，即难以保证从一个全新纸卷到用完纸卷过程中透明纸展开的稳定性。透明纸展开时常处于制动摩擦力过大和过小两种状态，出现刹车摆杆的摆动幅度过大和透明纸输送不稳定等现象。

图2 改进后烟包透明纸卷展开制动装置结构示意图

4 改进方法

改进后的烟包透明纸卷展开制动装置示意图如图2所示。改进后的制动装置采用软制动（即刹车带）刹车方式，制动静态包角约为120°，实现大包角制动，增大制动装置的摩擦接触面，提高制动装置制动效果，制动带材料选用耐磨性较好的牛皮带［4］。根据制动装置的实际安装要求，把制动带5一端固定在透明纸松卷摆臂7上，另一段绕过纸卷盘架刹车盘6固定在制动装置固定轴1上。制动装置固定轴1安装在支座4上，且制动装置固定轴1与支座4上的孔为间隙配合，在蝶形弹簧3和旋转螺母2的共同作用下带动制动装置固定轴1沿支座4上的孔左右运动，实现调节制动带5预松紧度的目的。当透明纸松卷摆臂7绕摆臂固定轴8左右摆动时，在蝶形弹簧3和拉簧9的作用下动态调节制动带5的松紧程度，并使制动带5能紧贴于纸卷盘架刹车盘6上，实现制动带与纸卷盘架刹车盘之间摩擦力的柔性变化［5］，达到平稳控制透明纸卷展开的目的。

为了便于制动带的安装、固定和预松紧度的调整，设计一根制动装置固定轴，如图3所示。

图3 制动装置固定轴改进加工示意图

为了达到最佳的制动效果，制动带宽度为25mm。另外，为了有效去除制动带接触面上的积垢，在制动带中间设计的6个间距为70mm的圆孔（孔径φ6），如图4所示。

图4 改进后制动带

5 改进效果

通过对GD包装机组CH小盒透明纸制动装置的改进，改变了原有制动方式，由原来的硬质石棉材质的制动片改为牛皮带材质的制动带。制动带在蝶形弹簧和制动装置固定轴的共同作用下，实现制动带与纸卷盘架刹车盘之间摩擦力的柔性变化，保证了透明纸输送过程的平稳性，避免因透明纸输送不稳而产生的制动阻力不稳定，透明纸拉力不匀，造成刹车摆杆摆动幅度过大，出现透明纸断裂、跑偏、松卷过度产生堵纸、小盒漏底等现象。

应用效果表明，刹车摆杆始终能保持很小的摆动幅度，且不受透明纸卷大小、不同心等的影响，平稳可靠，透明纸展开拉力均匀性较好。消除了透明纸卷盘架在瞬间失去摩擦阻尼力约束现象和快速抱死现象，克服了刹车摆杆摆动过大造成的透明纸跑偏、断纸等问题，达到控制纸卷平稳展开的目的。