YJ29接装机切纸轮支撑轴承专用拆卸工具

2018-12-20李迎山

设备管理与维修 2018年23期

史晓，李迎山

（河南中烟工业有限责任公司漯河卷烟厂，河南漯河 462000）

0 引言

PASSIM卷烟机是莫林斯公司设计制造的高速卷接设备。经过许昌烟草机械厂引进消化吸收，转化为国产型号ZJ19机组，包括YJ19卷烟机和YJ29接装机[1]：YJ19卷烟机用于生产制造双长烟支，YJ29接装机专用于滤嘴香烟的过滤嘴接装，与卷烟机对接后，可以使双倍长无嘴烟分切后利用水松纸将香烟和滤嘴包卷搓接在一起，形成滤嘴香烟。

YJ29接装机的水松纸切纸轮自身有加热装置，设定温度一般为（80～120）℃，与水松纸切刀配合完成水松纸传输、切割、预干，再与搓板配合完成双长滤嘴烟支的搓接成型。水松纸切纸轮是YJ29接装机实现烟支搓接成型的重要部件，根据YJ29接装机烟支成型原理和工艺要求，每班次要对水松纸切纸轮表面用湿布清理2次，以保持水松纸切纸轮表面光滑干净。在实际运行过程中发现，切纸轮上的轴承损坏后更换轴承过程耗时较长，严重影响机组生产效率。

1 现状

1.1 水松纸切纸轮的工艺任务

（1）鼓轮表面有许多小孔与真空负压管道相通，小孔将水松纸吸附并随其转动，输送水松纸。

（2）水松纸鼓轮与水松纸切刀配合，将水松纸切成片以供包卷“烟组”。

（3）水松纸鼓轮与搓板机构配合，共同完成“烟组”的搓接。

（4）水松纸鼓轮内部有加热器，使水松纸在鼓轮上传送及搓接过程中加温及干燥，保证水松纸与滤嘴段、烟支包卷牢固。

（5）水松纸鼓轮与辅助机构配合，还可以清除废水松纸片。

1.2 存在问题

在实际生产过程中，由于水松纸切纸轮一方面要完成水松纸切割和搓接过程，另一方面还要烘干水松纸上胶水的水分，在高温高湿环境下极易造成YJ29接装机切纸轮支撑轴承烧死损坏。如果不能及时更换，会造成设备噪声大、振动大、水松纸切割不良，进而引起水松纸皱、漏气烟支等产品质量缺陷，也危及到职工的身心健康。特别是在轴承卡死、烧坏在轴上的情况下，更换切纸轮轴承时拆卸困难，平均耗时30 min以上，影响工作效率。

2 原因分析

为了找出拆卸切纸轮支撑轴承耗时长、难度大的原因，缩短切纸轮轴承更换时间，需要较多数据支撑。对该项维修作业过程中所涉及的各流程消耗的时间进行了细化统计，各班各机组的维修耗时情况见表1。

表1 切纸轮轴承更换耗时统计 min

由表1可以看出，各班组跟班维修工在各维修流程消耗时间相似，但更换切纸轮轴承流程耗时较长，约（30～35）min，占用了维修作业大部分时间。也就是说，虽然各维修工维修方法及维修习惯各有所异，但该项都是维修作业过程中的难点。所以，“切纸轮轴承拆卸耗时长，难度大”是普遍存在的问题。针对“拆卸切纸轮轴承”维修流程，进行了详细分析。

切纸轮加热体轴端面有2BA0279-D180208轴承[2]，在传统维修过程中，将简易拉马或2个撬杠将切纸轮加热体轴端面2BA0279-D180208轴承取出。由于此轴承在高温环境下工作，容易使轴承与轴粘连、咬死，加之YJ29接装机水松纸鼓轮轴承工作空间紧凑，利用手锤、铜棒敲击挥动空间不足，不利于发力。如果采用拉马拆卸，常规拉马的有效工作长度不足、拉力不够，而无法将轴承打出。维修过程中，常常出现取出轴承端面受力不均，加之作业空间有限、操作难度较大，容易对设备造成二次损伤，也造成维修耗时长，影响了设备作业率。

3 提出方案

结合上述故障机理，从根本原因上消除切纸轮轴承坏死现象很难实现。但是，导致维修耗时长的另一个重要因素之一是切纸轮轴承部位结构紧凑、维修作业中切纸轮拆卸难度较大。也就是说，没有合适的切纸轮轴承拆卸工装。因此，提出4种方案，以解决切纸轮轴承拆卸难度大的问题。

（1）拉拔法。对精度较高且不允许敲击或无法用击卸法拆卸的轴承件应使用拉拔法[3]，采用专门拉拔器进行拆卸。

（2）顶压法。利用螺旋C形夹头、机械式压力机、液压压力机或千斤顶等工具和设备进行拆卸。适用于过盈配合的轴承。

（3）温差法。温差法是利用材料热胀冷缩的性能，加热包容件，使配合件在温差条件下失去过盈量[4]，实现拆卸，一般采用与轴承相配套的专用电加热器。

（4）破坏法。如果轴承与轴或壳体、套互相咬死，或为保存主件而破坏副件时，可采用切割等方法进行破坏性拆卸。

对4种方案的优缺点进行综合分析：方案（1）可实现柔性作业，但其有效作用空间有限，如果将2BA0279-D180208轴承整个拔出，工装手柄尺寸较大，作业空间不允许；方案（2）因液压压力机或千斤顶较大，无位置可利用，不可取；方案（3）可实现，因切纸轮轮体有合金刀条，温差变化后，合金条易变形，易造成切纸轮体报废，且温差法需要投入大温差装置，此装置成本较高，不可取；方案（4）可将切纸轮轴承成功拆下，但是切割过程中最容易切割损伤到切纸轮轴，造成二次损伤。

综合上述分析，4种方案均不适用于切纸轮轴承拆卸作业。但是对方案（1）进行综合分析，鉴用切纸轮轴承的具体特殊位置，将拉马的另一端进行改进，设计一种水松纸鼓轮支撑轴承拆卸专用工具。此工具有专门的特殊拉手伸入切纸轮轮体和轴承间隙内部，加长其拉杆，利用杠杆原理是能够将切纸轮轴承慢慢拉出，可以实现柔性拆卸作业，完成拆卸改进任务。

4 方案实施

4.1 初步方案

设计水松纸鼓轮支撑轴承拆卸专用工具。根据原因分析确定改进拉马有效作业长度作为设计思路，在确定需要使用的有效工作长度后，确定把拉马工作长度设定为350 mm。

使用方法及效果：使用改进后的特型拉马可以将YJ29接装机水松纸鼓轮的支撑轴承水平拉出，使维修更换轴承过程较以前有了较大改善，缩短了拆卸占用的时间，劳动强度降低，工作效率提高。但在使用过程中发现，特型拉马存在一定设计瑕疵，需要进一步改进。

4.2 方案改进

改进后的轴承拆卸工具为抓勾式卡爪拉马，这种拉马工作方式既损伤轴承又容易出现固定不牢的脱钩现象，固定轴承位置不易掌握的设计缺陷。在此基础上，拟设计一种既灵活通用又安全高效的拆卸装置，解决维修难题、满足设备维修的需要。

首先是卡盘的设计。拟采用环抱式可调卡盘的技术进行设计，根据实际维修工作中出现拉拔轴承固定不牢有脱钩现象，固定轴承位置不易掌握的使用缺陷，由此设计采用了环抱式可调卡盘。卡盘由两半环组成，形状和尺寸根据操作方便为原则确定，环的内壁配有卡槽，既满足了装卡轴承牢固不损伤轴的要求，又可以实现半径尺寸一定范围内的调节，使装置更具有通用性，扩大了使用范围。卡盘抱卡在轴承圆周，卡盘内端面平整，与轴承接触良好，受力均匀。该装置可以实现不同外径大小的轴承拆卸，拆卸范围广，通用性强，拆卸过程安全高效，对轴和轴承均不造成任何损伤。卡盘的材料拟使用45#钢，尺寸为 220（长）mm×47（宽）mm×30（厚）mm，两侧采用可分离且可调的2个M8×150螺钉螺母固定（图1）。

图1 卡盘

其次是工装拉爪的改进。经过查找资料，发现应用于电脑、线路板等行业的阴阳螺钉可以借鉴。当一端拧入被锁物件后，六角柱露于外面，可将其他物件固定或隔离。阴阳螺钉装配在电脑主机上，外螺纹连接主机里面的主板，内螺纹把主板和钣金外壳隔离开来。阴阳螺钉是一端为内螺纹而另一端为外螺纹的一种螺丝（柱），多采用金属铜为直接原料，广义的阴阳螺钉也包含两端都是内螺纹的螺丝。其外观大多呈六角形，起紧固及隔离作用，因其一般都采用六角铜棒为原料生产而成，又称铜柱、六角铜柱、内外螺纹间隔柱。阴阳螺丝又被称作内外螺纹间隔柱，六角体部分带内螺纹，安装时可叠加装配，以获得适合的间隔高度，也可与普通螺丝和螺母配合使用。考虑到此工具也可对其他鼓轮的轴承进行拆卸，根据接装机各鼓轮的结构尺寸（表2），将原工装拉爪的整体式结构改进为组合式结构，使改造后的工装可以适应于接装机多数鼓轮轴承的拆卸。

表2 YJ29接装机鼓轮位置示意

根据各鼓轮轴承的定位尺寸，设计制作了3种规格的螺柱，分别为100 mm，200 mm和300 mm，可以根据作业需要组合使用。内外螺纹间隔柱的材料采用45#钢，调质处理后即可满足使用要求。

然后是改变顶杆顶端的定位方式。在维修过程中，作业比较费力，经检查系顶杆的顶针与轴头接触面之间摩擦力较大所致。仍需针对作业过程中“摩擦力大”这一问题进行分析。顶杆的顶针与轴头接触面之间相对位置为同一轴线，接触方式为面接触，同时也是工作施力的主要支撑面，作用力集中、摩擦力较大，在使用过程中容易使中心定位孔损坏；如果改变其接触方式只有增加滚动轴承，变两工作面直接接触的滑动摩擦改为滚动摩擦从而减小摩擦力。结合顶杆的顶针与轴头的接触方式及受力方式，需要选用平面推力轴承。平面推力轴承由带滚针或圆柱滚子或钢球的平面保持架组件和平面垫圈组成。平面轴承分为带滚针的平面轴承和带球的平面轴承。平面推力轴承(平面轴承)能在很小的空间下可获得很高的轴向载荷和较高的刚度。平面推力轴承的特性完全能满足工装顶杆的作业需求。设计顶杆需要通过轴承进行作业，所以轴承内径需大于丝杠直径12 mm（图2）。查阅资料后最终选用推力球轴承51202，依据轴承的尺寸（外径32 mm，内径 15 mm，高12 mm）进行支撑座与旋转支座的设计应用。