CH 小包透明纸纸架制动装置的设计和应用研究

刘亚男，金彩洪，张凌，潘永华，李泰，周文建

（红塔烟草（集团）有限责任公司楚雄卷烟厂，云南 楚雄 675000）

GDX1 型软盒包装机组是意大利G.D 公司设计使用的卷烟包装设备，在实际生产中，维修人员发现CH 小包透明纸包装机的原纸架制动器由于其结构特点，容易磨损、变形，调整、更换难度较大，维修用时较长，影响了设备的运行效率；且由于纸架制动器的制动片磨损、变形，会导致小包透明纸输送不稳定，影响产品质量。因此，针对CH 小包透明纸包装机纸架制动器存在的问题，本项目从其机械结构入手，对其进行创新性改进，设计了一种CH 小包透明纸纸架制动装置，解决透明纸输送过程中左右跑偏的问题，使透明纸的输送更加平稳，提高了设备的运行效率和产品质量。

1 存在问题及原因

如图1，为CH 小包透明纸包装机纸架制动器原理图。CH 小包透明纸包装机在使用中制动效果不好，制动臂摆动不灵活或摆动幅度过大，导致小包透明纸在设备运行过程中释放不到位或者左右跑偏，产生透明纸纸边折叠搭边前后跑动，不合格品也随之产生。严重时会把透明纸撕断，或者造成透明纸搭口错位等质量缺陷。

图1 原CH 小包透明纸刹车装置原理图

CH 小包透明纸刹车装置采用局部表面刹车，在实际生产过程中机器在忽快忽慢的运转，或随着透明纸卷盘直径不断减小，透明纸拉力不均匀，引起导纸辊支架摆动幅度过大造成制动不稳定，从而引起透明纸跑偏，进而产生质量问题。

另外，机器在生产过程中，透明纸纸架是高速旋转运动，制动理论接触是局部面刹车，实际生产中安装调整不到位容易引起局部点刹，会加快摩擦片与刹车盘的磨损，长时间使用后制动臂上的安装定位铜套与轴、制动片都会出现磨损。如果出现透明纸突然断裂的情况，会对偏心轴和限位钢板产生极大的冲击力，使得钢板和偏心轴发生变形。这些都会导致小包透明纸输送不稳定等。

图2 烟包透明纸防跑偏制动装置结构

2 解决方法

针对上述技术问题，本文设计了一种烟包透明纸防跑偏制动装置，结构原理如图2 所示，解决透明纸输送过程由于制动摩擦力过小或过大而导致透明纸左、右跑偏的问题，使透明纸的输送更加平稳。制动皮带的一部分缠绕于透明纸轮毂上，制动皮带与透明纸轮毂之间的摩擦力对透明纸轮毂起到制动作用。透明纸轮毂的斜上方设有导纸辊摆臂，导纸辊摆臂用于输送透明纸。制动皮带的一端通过固定压块与定位轴套固定，定位轴套成空心圆柱体结构，其套于制动臂轴上并与制动臂轴固定。制动皮带的另一端固定于导纸辊摆臂上，导纸辊摆臂的底部可转动地固定于辊轴上，导纸辊摆臂的底部还连接有拉簧，拉簧对导纸辊摆臂的作用力与制动皮带对导纸辊摆臂的作用力的方向相反，使得导纸辊摆臂能够小幅度摆动。

3 烟包透明纸防跑偏制动装置的设计

3.1 总体构成

烟包透明纸防跑偏制动装置包括制动皮带、定位轴套及固定压块。制动皮带的一部分缠绕于透明纸轮毂上，制动皮带与透明纸轮毂之间的摩擦力对透明纸轮毂起到制动作用。透明纸轮毂呈圆柱体结构，其中心设有与驱动装置相连的转轴，透明纸轮毂与转轴固定连接。转轴上还固定有透明纸纸架，透明纸纸架用于安装透明纸卷盒，透明纸卷盒上缠绕有透明纸。在驱动装置的作用下，转轴、透明纸轮毂、透明纸纸架及透明纸卷盒同步转动，制动皮带对透明纸轮毂的包角为280 度，使制动皮带与透明纸轮毂之间的接触面积最佳，更有效地达到平稳制动目的。

3.2 固定压块

制动皮带的一端设有两个定位孔，固定压块呈长方形板状结构，其上设有两个定位孔。定位轴套呈空心圆柱体结构，其上设有四个定位孔。固定压块将制动皮带上设有定位孔的一端压紧于定位轴套的外壁上，通过两颗螺钉与固定压块配合，从而将制动皮带的一端固定于定位轴套上。固定压块用于压紧制动皮带，防止制动皮带发生移动，使制动皮带的固定更加牢固。定位轴套套于制动臂轴上，通过两颗螺钉将两者固定。制动臂轴固定于机架上，一端设有螺纹，其穿过机架，并通过螺母固定，当松开螺母时，可以使制动臂轴转动，从而实现制动皮带张紧力大小的调节。于实际应用中，对固定压块的形状、定位孔的数量不作限制。

3.3 导纸辊摆臂

透明纸轮毂的斜上方设有导纸辊摆臂，导纸辊摆臂用于输送透明纸。导纸辊摆臂包括支架、导纸辊及支座，支架设有两个，两个支架相互平行且倾斜设置。导纸辊呈细长圆柱体结构，设有两个，每个导纸辊的两端固定于两个支架上，两个导纸辊相互平行。支座呈空心圆柱体结构，其两端通过连接板固定于两个支架的底部，支座与连接板一体成型，两个连接板也可焊接于支座的两端。支座套于辊轴上，支座与辊轴之间可以相对转动，辊轴固定于支架上。

制动皮带的另一端固定于支架上。导纸辊摆臂的底部连接有拉簧，拉簧的一端固定于支架的底部，其另一端固定于机架上。拉簧对导纸辊摆臂的作用力与制动皮带对导纸辊摆臂的作用力的方向相反。制动臂轴位于透明纸轮毂与辊轴之间，制动臂轴与辊轴均固定于机架上。于实际应用中，对安装孔的数量不作限制。

4 使用效果

如图2 所示，将缠绕有透明纸的透明纸卷盒固定于透明纸纸架上，再将透明纸的一端从透明纸卷盒上开始以“S”型曲线的方式缠绕于多个导纸辊上，再缠绕式于辅助导纸辊上，辅助导纸辊固定于机架上。透明纸的另一端被压紧轮压紧传动至切割刀的位置处，然后切割刀以设定的时间间隔将透明纸切割成固定规格尺寸的多个烟包透明纸，进而包装烟包。

固定好透明纸卷盒并将透明纸缠绕于导纸辊、辅助导纸辊上之后，透明纸对导纸辊摆臂产生向左的第一拉力F1，固定于导纸辊摆臂底部的拉簧对导纸辊摆臂产生向右的第二拉力F2。此时，启动驱动装置，与驱动装置相连的转轴随之高速转动，转轴上固定的透明纸轮毂与透明纸纸架与转轴同步转动，透明纸纸架上固定的透明纸卷盒转动从而输送透明纸。在此过程中，当透明纸轮毂转动变快时，透明纸的张紧力变小，透明纸对导纸辊摆臂产生的第一拉力F1 变小，导纸辊摆臂在第二拉力F2 的作用下绕辊轴顺时针小幅度摆动，使得制动皮带的张紧力变大，导致制动皮带与透明纸轮毂之间的摩擦力变大，制动皮带对透明纸轮毂的制动力变大，透明纸轮毂在制动力的作用下转动变慢，透明纸的张紧力变大，透明纸对导纸辊摆臂的第一拉力F1 变大。当第一拉力F1 大于第二拉力F2 时，导纸辊摆臂绕辊轴逆时针小幅度摆动，使得制动皮带的张紧力变小，导致制动皮带与透明纸轮毂之间的摩擦力变小，制动皮带对透明纸轮毂的制动力变小，透明纸轮毂在制动力的作用下转动变快，透明纸的张紧力变小，透明纸对导纸辊摆臂的第一拉力F1 变小，导纸辊摆臂绕辊轴顺时针小幅度摆动。此后重复上述运动。

综上，在输送透明纸的整个过程中，导纸辊摆臂绕辊轴匀速地进行小幅度摆动，同时在制动皮带的作用下，调整制动力，以保证透明纸的输送更加平稳。另外，当制动皮带变松张紧力不足时，松开安装制动臂轴的螺母，顺时针转动制动臂轴，则可张紧制动皮带。

图3 改进后的支座辊

5 结语

本文设计的CH 烟包透明纸防跑偏制动装置，其结构简单、维修方便，采用制动皮带代替原制动片，大幅度增加制动接触面积，解决了透明纸输送过程由于制动摩擦力过小或过大而导致透明纸左右跑偏的问题，使透明纸的输送更加平稳，从而保证被切割后的透明纸长度一致，降低了设备维修频率，减少了维修人员的劳动量，提高了设备运行效率和产品质量，创造了一定的经济价值和社会效益。