YJ29 接装机鼓轮风阀取出工装的设计与应用

石朝阳，杨 凯

（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

YJ29 接装机的主要工作执行件是鼓轮，由鼓轮交接传输物料，如水松纸、烟支、滤嘴段等。物料由鼓轮轮槽中的负压风孔吸附随着鼓轮转动，同时与其他机构配合完成滤嘴烟支的搓接、分切、检测等工艺任务。鼓轮的外圆上有若干等分的槽，槽中有孔，孔一般都通过风阀与负压系统相通或不通。风阀的负压工作区与鼓轮交接传输物料工作区相对应，在鼓轮交接传输物料任务完成时，进入风阀的负压释放区切断鼓轮与负压系统的连通，传输的物料顺利交接到下一鼓轮上。

为了保证各执行件的稳定可靠，要求必须定期清理各鼓轮负压吸风通道。在实施鼓轮风阀与阀座分离过程中，拆卸风阀需用橡胶锤反复敲击并上下左右晃动风阀，才能将风阀与阀座分离，花费时间较长，作业难度大，存在人机安全隐患。据统计结果显示，每个风阀平均拆卸用时约为35 min，影响设备生产效率提升。

1 存在的问题

鼓轮经常出现传输的烟支不到位或掉烟现象，严重时会造成烟支堵塞，致使设备停机，设备有效作业率下降，引起原辅材料损耗量增加及设备零部件损伤。其原因有：①相邻两鼓轮交接位置不正确；②鼓轮风阀风孔堵塞，鼓轮吸附物料能力不足。对于第1 种情况，只需对相邻两鼓轮调整相对位置即可。对于第2 种情况，鼓轮风阀风孔堵塞、鼓轮吸附物料能力不足时，就要对鼓轮、风阀等零部件进行拆卸维修。

2 拆卸时间长的原因

对拆卸鼓轮风阀时出现的时间较长、工作量大问题进行原因分析：①使用拔轮器拆卸没有合适的着力位置；②风阀的制作材料为铝制构件，拆卸作业时容易使风阀变形、损伤；③YJ29接装机鼓轮之间排列紧凑，利用橡胶锤敲击作业时空间不足；④在拆卸过程中不能保证风阀轴线与阀座轴线同轴，造成拆下风阀过程中增加了拆卸阻力，而且容易使风阀内腔受到损伤；⑤风阀与阀座之间积灰阻塞粘连，造成风阀向外拉出过程中阻力增加，难以拆卸。

YJ29 接装机鼓轮风阀是一个空心圆柱体，套装在阀座上，拆卸时需要轴向拉出距离较长，当风阀与阀座松动并向外拉出过程中，阀座的中心轴线与风阀的中心轴线不能保证同轴，两轴线会产生夹角，轴线的偏差是造成拆卸困难的重要因素。轴向拉出风阀的运动方向与阀座的限制力方向不同，继而造成拆下风阀过程中增加了拆卸阻力，而且容易使风阀内腔受到损伤。

分析表明，影响拆卸的重要因素包括：鼓轮风阀在拆卸时空间位置不足，轴向拉出距离较长，轴向移时轴线的偏差，风阀与阀座之间积灰阻塞。

3 改进措施

3.1 改进思路

为解决鼓轮风阀拆卸困难的难题，拟设计制作鼓轮风阀取出工装。由于鼓轮、风阀都通过轴承由阀座支承，可以将该鼓轮风阀取出工装固定在鼓轮轴中心线上，使工装轴线与鼓轮及风阀轴线同轴，再由工装的另一构件与鼓轮风阀连接后水平轴向移动，保证在拆卸过程中鼓轮风阀轴线与阀座轴线同轴，在风阀顺利取出的情况下，不影响原设备性能。

3.2 设计鼓轮风阀拆卸工装

鼓轮风阀取出工装由连接盘、拔销器等组成（图1）。连接盘外形是一个带有中心螺纹的阶梯状圆盘，在连接盘的外圆面上加工有3 个与鼓轮风阀螺孔相对应的Φ6.5 mm 孔，连接盘中心螺纹加工为M12 的螺纹。借鉴使用拔销器工作原理作为风阀拆卸的动力。

图1 鼓轮风阀拆卸工装

3.3 使用方法

将连接盘与风阀用3 个M6 螺钉相连接，使用M12 的双头螺柱将连接盘与拔销器相连接，拔销器另一端带有可移动的重力滑套（重锤），利用移动重锤产生的冲击力将风阀拔出。

3.4 实际使用效果

该拆卸工装可以快速将YJ29 接装机鼓轮风阀拉出，在维修或保养鼓轮风阀过程中方便快捷，缩短了拆卸时间，降低劳动强度，提高工作效率。同时，因拆卸方便可随时对鼓轮风阀、检测管路及负压通道进行清理，减少了在生产中鼓轮交接处烟支不到位或烟支堵塞的现象，降低了原辅材料及设备零部件损耗，保证了设备有效作业率。但在使用过程中发现拆卸工装还存在一定设计缺陷，需要进一步设计改进。

4 进一步改进

在实际使用过程中发现，使用拔销器作为拉拔风阀的动力时，由于拔销器的拉拔力是靠重锤高速移动所产生的冲击力工作，造成拉拔过程中风阀受到的冲击力较大，风阀在拉出过程中受力不均匀，风阀在向外移动过程中容易发生偏移，并且使风阀内腔受到损伤。根据分析对拆卸工装的动力部分进行相应改进，采用机械系统中螺纹传动的工作特点进行借鉴利用。螺纹传动主要是用来把回转运动转变为直线运动，转变时可传递能量、力或运动，或调整零件相对位置的作用。

螺纹传动把回转运动转变为直线运动时有4 种基本方式：①螺杆转动，螺母移动；②螺母转动，螺杆移动；③螺母固定，螺杆转动并移动；④螺杆固定，螺母转动并移动。根据鼓轮风阀取出工装的使用特点，确定利用第4 种方式：螺杆固定，螺母转动并移动从而带动风阀向外移动，满足拉拔风阀的功能需求。

4.1 工作原理

鼓轮风阀取出工装利用连接盘、双头丝杆的支撑作用，使风阀在运动方向上与鼓轮轴线保持平行。连接盘上的3 个Φ6.5 mm孔与鼓轮风阀的3 个紧固螺钉相对应，使用3 个M6 螺钉将连接盘与风阀固定，连接盘中心点与风阀中心轴线相重合；装有异形螺母的双头丝杆穿过连接盘的中心孔与鼓轮轴连接，保证连接盘、鼓轮风阀与双头丝杆的同轴度（图2）。经查阅金属材料手册，丝杆材料选择40Cr。

图2 丝杆结构

双头丝杆一端为右旋M12 普通螺纹，另一端为双线左旋梯形螺纹的丝杆，将双头丝杆右旋螺纹一端旋入鼓轮轴轴端的右旋螺纹中；连接盘穿过双头丝杆套在异形螺母上，异形螺母是有较大肩台的非标准件螺母（图3）。经查阅金属材料手册，异形螺母的材料选择ZQSn6-6-3 锡青铜较为合适，ZQSn6-6-3 锡青铜主要用于制作弹性元件和耐磨零件。

图3 异形螺母

为适应烟草行业现阶段的柔性化生产需求，根据产品规格的变化，经常要对卷烟设备的生产规格进行反复改造，在改变设备生产规格时，需要更换一部分鼓轮与风阀。鼓轮风阀取出工装能够实现对最后切割鼓轮风阀的快速拆卸，但不能与YJ29接装机其他鼓轮风阀相对应。鼓轮风阀拆卸工装原本是为解决最后切割鼓轮风阀拆卸困难而设计，利用连接盘上的3 个Φ6.5 mm孔，与最后切割鼓轮风阀的固定螺钉相对应，经M6 螺钉固定，连接盘中心轴线与阀座中心轴线相重合，即鼓轮风阀轴线与阀座轴线实现同轴定位（图4）。为能够适用不同鼓轮风阀的拆卸要求，需要对鼓轮风阀拆卸工装的连接盘结构尺寸进行进一步改进。

图4 连接盘

4.2 改变连接盘的定位方式

改变连接盘的定位连接方式，由风阀的圆周定位改为圆心定位。为使连接盘能够实现YJ29 接装机各鼓轮配风阀轴线与其阀座轴线重合的需求，将连接盘的中心孔向外侧拉伸出20 mm，加工形成中心孔为Φ30 mm 的空心圆柱体，利用空心圆柱体与异形螺母的间隙配合保证鼓轮配风阀与阀座的同轴定位。连接盘最终形成一个阶梯状圆盘，解决连接盘与YJ29 接装机各鼓轮风阀与其阀座同轴定位问题（图5）。

图5 改进后的连接盘

改进后的YJ29 接装机鼓轮风阀取出工装，使用棘轮扳手旋动双头丝杆上的异形螺母，利用螺旋传动的工作原理使异形螺母通过推力球轴承带动连接盘向外移动，使鼓轮风阀从阀座上快速取出，完成鼓轮风阀的快速拆卸工作过程（图6）。

图6 YJ29 接装机鼓轮风阀取出工装

5 改造效果

鼓轮风阀取出工装改善完成后，该工装在YJ29 鼓轮风阀的拆卸维修作业中进行了应用，取得了如下效果。

（1）改善后的鼓轮风阀取出工装，可快速准确的拆卸鼓轮风阀，拆卸过程安全高效，对轴上零部件均不造成任何损伤，改善了接装机维修保养作业过程，减小了作业强度与难度。

（2）改进后的鼓轮风阀取出工装，能准确快速地取出鼓轮风阀，显著降低了维修作业时间，提高了工作效率（表1）。

表1 鼓轮风阀取出工装改进前后的维修作业时间对比 min

（3）对于每次维修作业过程中，风阀拆卸取出而节约的时间用于正常生产，其单台设备产量增加了1.9 万支（8000 支×25 min×95%），提高了设备有效作业率。

（4）鼓轮风阀取出工装制作轻巧，使用简单方便，在维修作业中可发挥显著作用，有较强的推广价值。

（5）项目实施后，维护方便，使用寿命长，提高设备效率，降低劳动强度，提高了产品质量，提升了消费者对产品的忠诚度，有利于企业的长远发展，具有较高的使用推广价值。