ZB45硬盒包装机组条玻美容器推烟板滑套的改进

2019-10-26植军平

设备管理与维修 2019年12期

关键词：板卡摩擦力气缸

植军平

（海南红塔卷烟有限责任公司，海南海口 571100）

0 引言

随着国家控烟日趋严格，在市场总量控制、存量博弈的大环境下，品牌间的竞争进入白热化，把控产品的质量显得尤为重要。产品质量控制集中在原料品质、口感、工艺标准、外观等方面，质量好的产品首先展示在外观上，而条烟包装美容是外观重要因素。

ZB45 硬盒包装机组的条玻美容器对成型条烟整形、美容起到重要作用，如推烟板滑套破损时易出现卡烟问题，其稳定性影响包装机组的有效作业率。

1 生产现状与存在问题

美容器工作过程中，条烟达到条玻美容器入口时，到位检测检测条烟，气缸动作，带动推烟板伸出，然后推烟板前进，把条烟推进烙铁工作位进行美容。这一过程中会出现2 个问题：①气缸带动推烟板的滑套频繁做往复运动，卡簧位受到频繁冲击载荷易破损，造成卡烟；②推烟板推条烟前进有惯性、会向前冲，依靠调整美容通道的大小来增加与条烟的摩擦力达到条烟定位有不稳定的特点，容易出现排烟不畅和窜烟现象。

对2017年1～4月的ZB45 包装机条玻美容器各类型故障累计时间进行统计、分析，实际月平均生产时间为24 420 min，月平均总故障时间89.3 min。其中，推烟板卡烟累计月平均时间最长达58.5 min，占比为65.5%，其次是窜烟占20.8%，电器故障占8.4%，排烟不畅占5%，其他故障占7.1%。因此，只有解决了推烟板卡烟、窜烟、排烟不畅这3 类主要故障，就能有效降低条玻美容器故障率。

2 原因分析

2.1 推烟板卡烟原因分析

ZB45 硬盒包装机组条玻美容器滑套的受力分析如图1 所示：气缸动作时，带动推烟板动作，受力点集中在推烟板与2 个滑套连接的4 个卡簧位处；推烟板缩回时，滑套受到向上的力F，伸出时受到向下的力F。该力是气缸动作瞬间产生的，并且仅为气缸的1/4 的均分冲击载荷。

因为气缸额定推力为10 N，则气缸的冲击力W≤10 N，滑套的冲击力F≤10÷2÷2=2.5 N。

通过计算，得出滑套受到的最大冲击强度ak=FL/S=2.5×10/1.7=15 J/cm2。其中，L=10 cm，为气缸工作行程。

根据设计要求，滑套的许用冲击强度ak许=Δak=1.5×15=22.5 J/cm2。其中，Δ为安全许用系数，查资料取1.5。

查阅资料可知，滑套的材质为聚酰氩氨。该材料的冲击强度（无缺口）≥2.8 J/cm2，而滑套所受的最大冲击强度ak=15 J/cm2，说明滑套材质冲击强度可能存在不足的情况，容易出现破损现象。

图1 滑套受力分析

图2 滑套卡簧位置受力面积

2.2 窜烟和排烟不畅原因分析

推烟板推动条烟前进，条烟端面受到推板推力T，条烟在T的作用下进入美容通道，前进过程中条烟与美容通道发生摩擦，该摩擦力为f。T 与f 的关系有3 种情况：T>f 时，条烟在推力作用下克服摩擦力，通过美容通道时，由于惯性前冲而出现窜烟；T=f 时，推力与摩擦力为平衡状态，条烟刚好推到行程结束位置停止；T

摩擦力可以使条烟在推烟板前进行程结束时，减少前冲的惯性，达到定位条烟的效果。但摩擦力的大小受到收缩膜的表面粗糙度Ra、美容通道的大小K、高温美容带的粗糙度Ra1等因素影响：收缩膜的粗糙度越大，摩擦力越大，越容易出现排烟不畅；美容通道的宽度越窄时，摩擦力越大。所以摩擦力不稳定，造成条烟定位不准确。

经过分析得出，美容器出现卡烟、窜烟和排烟不畅等现象的原因分别是推烟板滑套材质冲击强度不够、结构设计有缺陷、排烟设计不合理。

3 改进方案的确定与实施

3.1 改进方案

针对滑套材料冲击强度不够问题，查阅机械设计手册，挑选几种常见材料作为备选方案进行对比（表1）。

表1 材料冲击强度对比表[2] J/cm2

从表1 可知，在常用的材料当中，ZG310-570 的冲击强度与滑套计算出来的最大许用冲击强度最接近且满足使用要求。其冲击强度对比，61 J/cm2>22.5 J/cm2，所以选取ZG310-570 作为滑套的材料。

针对摩擦力不稳定导致条烟定位不准问题，增加了美容通道负压定位，以减少条烟惯性前冲和现象。

3.2 改进措施

（1）对于滑套破损的问题，采用以ZG310-570 作为材料的方案。在实施过程中，分析了滑套结构，觉得滑套结构可以改进：把一头加工成轴肩定位，另一头保持卡簧定位同样满足链接要求，而且轴肩的接触面积大，冲击强度也大、更耐磨。同时，为了减少导轨磨损，滑套的内孔镀铜（图3）。

图3 改进后的滑套结构

采用ZG310-570 材料加工成新的滑套，装到设备后，满足装配要求。

（2）对于窜烟和排烟不畅问题，采用了负压定位方案。具体措施是在美容器底部烙铁板前后各开1 个Φ7.2 mm 的孔，并攻M8 的螺纹，装上气管头，连接电磁阀和负压气管。另外，还在推烟板装1 个电容式检测控制负压的通断。负压定位的工作原理：当推烟包推动条烟前进行程结束后，检测触发，控制阀打开，负压接通，烙铁底板吸住具有惯性前冲的条烟，实现定位（图4）。

3.3 改进效果

图4 负压定位控制示意

上述改进在ZB45 机组实施后，于2017年7～10月对该项目进行统计分析，实际月平均生产时间为25 410 min，月平均总故障时间18 min，推烟板卡烟、排烟不畅、窜烟分别占比重为5.5%、8.3%、8.3%。因此得出结论：①更换新滑套后，使用寿命更换长、不容易磨损，推板卡烟现象明显减少；②负压定位使窜烟和排烟不畅问题也得到很好的解决，美容器故障率大大降低。