膨胀烟丝线浸渍器过滤网防脱落定位销的分析研究

刘玉民，陈孔军，李智伟，赵浩东，常静海

（山东中烟工业有限责任公司济南卷烟厂，山东 济南 250104）

1 提出问题

浸渍器是二氧化碳膨胀烟丝主机设备之一，其主要用途是利用液态二氧化碳对叶丝进行浸泡，如图1 所示。

图1 浸渍器工作流程图

为了防止烟丝进入压力管道，在浸渍器端盖上安装了过滤网，过滤网由定位销进行固定，我厂在膨胀线生产时，浸渍器会出现过滤网定位销脱落的现象，图3 为操作人员在设备管路中清理出脱落的定位销。

图2 脱落的定位销

定位销脱落导致的安全隐患：

过滤网在生产过程中极易掉落，造成设备的损坏；

需要停止生产，重新安装定位销或过滤网；

堵塞和腐蚀管路。

2 分析问题

定位销脱落是同类设备存在的行业共性问题，通过下图可以看到：首先，钢球和弹簧是定位销止动的控制元件，圆柱销安装钢球的孔端直径大于钢球直径时，钢球脱落，定位销会脱离滤网，形成故障。其次，弹簧因为进入的烟丝等杂物，会影响弹簧的伸缩，在弹簧应该顶出钢球时，弹簧失效，导致钢球没有止动圆柱销，圆柱销也会脱离滤网，形成故障。

3 解决问题

利用机械原理和结构，运用到防脱落装置中，研制一种新的防脱落浸渍器滤网定位销。其工作原理是：采用螺纹钢球结构，钢球由锥面顶出，螺纹承受外界压力，细牙螺纹自锁性好，防止装置脱落。

3.1 外销轴直径的确定

通过测量，过滤网和端盖的销轴孔直径为24mm 即利于安装，也不会使外销轴在销孔内移动。

3.2 外销轴长度的确定

防脱落装置插入销孔后钢球应该完全露出，利用露出的两个钢球和外销轴的轴肩夹持过滤网和端盖。小组成员测量了过滤网和盖板的厚度为37mm,所以为设定外销轴轴肩到钢球中心的距离42mm。

3.3 外销轴材料的确定

原有销轴材料为304 不锈钢，在使用过程中无腐蚀情况，所以材料确定为304 不锈钢，由于钢球和内销轴的工作环境与外销轴相同所以也采用304 不锈钢。

3.4 外销轴应力分析

研制的防脱落装置在低温高压下工作，装置的形状和材料对应力集中敏感。利用正交试验法分析外销轴的应力，利用数理统计的原理科学地分析试验结果。

表1 试验因素与水平

图3 弹簧钢球式定位销装配图

最主要因素B 和C 都相同，A 为最次要因素，考虑到结构紧凑性和尺寸合适性，本课题选择A2B3C2（大径38mm,圆 角3mm,壁 厚8mm）为最佳方案。

3.5 钢球直径确定

由于外销轴直径为24mm,钢球直径过大会减小外销轴的强度，加大应力集中。钢球过小则会使工作时两个钢球的距离变短，防脱落效果下降，所以钢球直径定为略小于外销轴半径，取值为10mm。

3.6 内销轴螺纹规格选型

查阅《机械设计手册》，根据抗拉强度公式对所选螺纹进行了联接强度的校核。

式中：d1螺纹公称直径；F2螺栓总拉力；[σ]为螺栓材料的许用拉应力；π为圆周率3.14。

所以确定螺栓直径取整为M10× 1。

3.7 测试应用

表2 应用测试记录表

由统计表可以看出，在防脱落装置4 个月的跟踪试用过程中，由改造前的浸渍器运行513 小时脱落6 次降至为设备运行552 小时无脱落（0 次）的研制目标。