安 靖，文 宇，王江龍，喻 濤，雷鴨全，周 直

（紅云紅河煙草（集團）有限責任公司曲靖卷煙廠，云南曲靖 655000）

0 引言

橡膠輥是AF-KDF4 濾棒成型機的重要組成部件，在設備運行過程中，通過與表面帶有凹槽和凸起的鋼輥相互對轉(zhuǎn)，碾壓二醋酸纖維絲束，使卷曲聚集的絲束纖維分開，通過不同橡膠輥和鋼輥對之間的速度差異，拉直卷曲的絲束。然而，長時間生產(chǎn)過程中，橡膠輥和鋼輥對保持高速對轉(zhuǎn)，輥對之間、輥與絲束間的摩擦造成橡膠輥表面的磨損。發(fā)生磨損后，橡膠輥表面變形，變形處對絲束的碾壓開松效果降低，導致絲束開松不良、濾棒吸阻和硬度不均勻，需對橡膠輥進行更換。拆下舊橡膠輥、安裝新橡膠輥時，橡膠輥與輥座之間為間隙配合，安裝間隙約0.2 mm，但由于橡膠輥自身重量，安裝時會向下移動，造成橡膠輥與輥座的同軸度偏差增大，設備運行時，橡膠輥和輥座的同軸度偏差造成橡膠輥產(chǎn)生徑向跳動，影響絲束的開松質(zhì)量及吸阻指標的穩(wěn)定性，同時也加速橡膠輥和軸承的磨損。因此，為保證橡膠輥安裝時與輥座的同軸度，需不斷地用塞尺進行間隙調(diào)整，安裝時間通常在20 min 以上。

基于減少安裝調(diào)整時間，保證橡膠輥座與膠輥的同軸度，提高生產(chǎn)過程中絲束開松及濾棒吸阻指標的穩(wěn)定性的需求，設計AF/KDF4 濾棒成型機橡膠輥安裝工裝，通過工裝的輔助，提高橡膠輥與輥座安裝精度。

1 問題分析

AF-KDF4 濾棒成型機采用U 形開松，延長絲束張緊和松弛距離，使開松時間久、開松充分，同時，絲束在進入輸送噴嘴前經(jīng)過楔形槽輥收縮，導向輥組與輸送噴嘴之間的距離較長，減少了絲束松弛不均勻的現(xiàn)象。絲束從第一級空氣開松器經(jīng)第二空氣開松器牽引至無驅(qū)動力的制動輥組，再由后續(xù)輥組牽拉，輸入輥組和伸展輥組之間保持著一定的速度差，一般伸展輥組較輸入輥組快，這樣產(chǎn)生縱向拉力使絲束得以縱向開松。輸入輥和伸展輥是相同的輥對，通過螺紋之間交錯夾持、放松絲束，使絲束均勻的伸展與松弛，卷曲部分錯開，整個過程中，通過絲束與橡膠輥、螺紋輥的摩擦實現(xiàn)絲束的開松、伸展，螺紋輥為不銹鋼輥，在摩擦、碾壓過程中，橡膠輥通常存在較大的磨損和變形，橡膠輥表面經(jīng)過特定的紫外線處理，橡膠性能穩(wěn)定，并且有防靜電功能，一旦發(fā)生磨損，需定期進行檢查和更換，保障開松輥組對絲束的開松效果。

通過原理分析和維修現(xiàn)場調(diào)查發(fā)現(xiàn)，從橡膠輥的結(jié)構(gòu)、安裝方法方面進行原因分析，橡膠輥與橡膠輥座結(jié)構(gòu)為圓柱桶狀，在更換安裝橡膠輥時，需將橡膠輥（U2138 AF 29）套入橡膠輥座（2138 AF 7），橡膠輥由橡膠輥座兩端凸起的定位臺進行定位，定位后，通過橡膠輥外端面的四顆內(nèi)六角圓柱頭螺釘（2505878）把橡膠輥固定在橡膠輥座上，如圖1 所示，接下來安裝橡膠輥封蓋（219 AF 20）。

圖1 橡膠輥裝配圖

安裝過程中，對橡膠輥安裝后轉(zhuǎn)動效果影響較大的是橡膠輥內(nèi)圓面與橡膠輥座外圓面間隙。利用塞尺對現(xiàn)場12 臺成型機橡膠輥與橡膠輥座間隙進行測量，測量方法：在360°范圍內(nèi)，取兩根互相垂直的直徑，測量兩根直徑與橡膠輥、橡膠輥座交界處間隙，同一直徑間隙取差值為偏差，由此得到2 組間隙偏差δ1、δ2，結(jié)果見表1，通過測量后發(fā)現(xiàn)：橡膠輥輥座定位臺加工精度存在誤差，橡膠輥與橡膠輥座定位臺之間為間隙配合，安裝調(diào)整后同一直徑上間隙偏差最大0.11 mm，最小0.03 mm。

表1 使用工裝安裝時間及安裝誤差 mm

現(xiàn)場測量發(fā)現(xiàn)，橡膠輥安裝時在重力的作用下，橡膠輥內(nèi)圓面與輥座外圓面間隙在360°范圍內(nèi)存在差距，由此可推斷，橡膠輥座與橡膠輥的中心線在安裝后若不進行精細調(diào)整，將產(chǎn)生偏離，使橡膠輥與橡膠輥座的同軸度降低。此時如果不進行調(diào)整就緊固內(nèi)六角圓柱頭螺釘，橡膠輥運行時機械阻力增大，旋轉(zhuǎn)式會產(chǎn)生明顯的徑向跳動，而軸向偏差的增大帶來的問題不僅體現(xiàn)在影響橡膠輥壽命，由于絲束的開松是由橡膠輥、鋼輥對轉(zhuǎn)碾壓進行，同軸度的降低引起的橡膠輥徑向跳動導致絲束開松過程中產(chǎn)生開松不均勻的現(xiàn)象，嚴重影響濾棒吸阻穩(wěn)定性。針對這個問題，設備維修人員通常會選擇用塞尺通過對橡膠輥外端面孔與測速傳感器罩外圓之間的隙進行調(diào)整，如圖2 所示，通過間隙一致來保證同軸度。但此種調(diào)整方式比較依賴設備維修人員的經(jīng)驗，差異較大，同時調(diào)整也需要耗費大量時間在緊固—測量這一過程的反復調(diào)整上，影響維修效率。

圖2 塞尺調(diào)整間隙

2 改進方法

為解決上述問題，首要的思路是通過輔助裝置，保障橡膠輥內(nèi)圓面與輥座外圓面360°范圍內(nèi)的間隙相等，避免橡膠輥與橡膠輥座中心線偏差導致轉(zhuǎn)動時的徑向跳動。但由于橡膠輥內(nèi)圓面與輥座外圓面間隙較小，無法外加裝置進行定位，只能考慮選取其他的定位參考裝置。

通過對橡膠輥結(jié)構(gòu)的進一步分析后發(fā)現(xiàn)，橡膠輥座上的橡膠輥測速傳感器罩殼與橡膠輥座外端面過盈配合，且同軸度誤差較小，利用其作為定位基準，可相應地保障橡膠輥與橡膠輥座的間隙。

基于以上思路，設計一種KDF4 濾棒成型機橡膠輥安裝工裝，可以利用橡膠輥座上的測速傳感器罩進行定位，通過工裝可在安裝時通過該工裝保證橡膠輥內(nèi)圓面與輥座外圓面360°范圍內(nèi)的間隙相等，緊固四顆內(nèi)六角圓柱頭螺釘后，保證橡膠輥與輥座同軸。

在進一步細化的方案中，利用測速傳感器罩殼形狀和安裝位置，對外形進行了改進。為了使罩殼與橡膠輥能夠相互連接，起到定位作用，基于測速傳感器罩殼，設計橡膠輥安裝定位工裝，增大測速傳感器罩殼外圓面直徑，使其能連接橡膠輥外端面孔，利用橡膠輥外端面孔與工裝外圓面進行定位，定位后只需連接四顆內(nèi)六角圓柱頭螺釘即可，取下工裝，再安裝測速傳感器罩殼即可。

論證過程中發(fā)現(xiàn)，由于橡膠輥外端面在廠家加工過程中存在一定的加工誤差，若完全仿照測速傳感器罩殼形狀進行輔助定位，同樣會產(chǎn)生偏差。考慮到測速傳感器罩與橡膠輥座外端面孔是過盈配合（過盈較?。?，測速傳感器罩與橡膠輥座的同軸度誤差較小，因此使用橡膠輥外端面內(nèi)孔進行定位，用測速傳感器罩外形進行改進，根據(jù)橡膠輥外端面孔尺寸加大測速傳感器罩外圓，利用橡膠輥外端面孔與測速傳感器罩外圓進行定位，保證同軸度，由于橡膠輥外端面孔加工尺寸誤差，測速傳感器罩外圓面做成錐面，適應不同誤差的橡膠輥外端面內(nèi)孔，工裝設計圖如圖3 所示。

圖3 工裝設計圖

安裝時，先拆除測速傳感器罩，安裝橡膠輥并擰上內(nèi)六角圓柱頭螺釘，暫不鎖緊，將工裝安裝在測速傳感器罩位置，使工裝錐形定位端面與橡膠輥外端面孔緊緊貼合，由此便可實現(xiàn)橡膠輥的完全定位，無需二次調(diào)整，隨后只需緊固大膠輥內(nèi)六角圓柱頭螺釘，拆下工裝，安裝測速傳感器罩，即可完成安裝工作。

3 應用效果

為驗證KDF4 濾棒成型機橡膠輥安裝工裝使用效果，對工裝使用情況進行測試。

3.1 驗證實驗設計

設備：曲靖卷煙廠成型車間1#、2#KDF4 濾棒成型機；生產(chǎn)牌號：100 mm 云煙（紫）濾棒；檢測裝置：秒表、塞尺、HY 濾棒在線綜合測試臺。

實驗方法：①設備維修人員提前拆卸1#、2#成型機橡膠輥，1#成型機設置為對照組，2#成型機設置為實驗組；②實驗中1 名設備維修人員在對照組不使用KDF4 濾棒成型機橡膠輥安裝工裝，使用塞尺安裝調(diào)整成型機橡膠輥；在實驗組中相同的1 名設備維修人員使用安裝工裝對拆卸下來的橡膠輥進行安裝調(diào)試，重復進行10 次試驗；③由1 名設備維修人員記錄安裝時長，并使用塞尺對安裝精度進行檢查，間隙偏差δ 由圓周范圍內(nèi)最大間隙減最小間隙得到；④安裝后設備以5900 支/min，穩(wěn)定運行1 h（排除其他故障影響），每10 min 取樣一次，每次取樣30 支，連續(xù)取樣6 次，利用測試臺檢測濾棒吸阻，計算吸阻SD平均值。

3.2 數(shù)據(jù)分析

對照組、實驗組使用工裝安裝時間及安裝誤差結(jié)果如見表2，在使用KDF4 濾棒成型機橡膠輥安裝工裝輔助橡膠輥安裝定位后，橡膠輥安裝時間縮短至8.3 min（對照組20.6 min），間隙偏差平均值為0.015 mm（對照組0.07 mm），可見本工裝有助于大幅提高橡膠輥安裝效率和安裝精度。

表2 對照組、實驗組使用工裝安裝時間及安裝誤差

實驗組、對照組使用工裝安裝后濾棒吸阻波動情況見表3、表4，在使用KDF4 濾棒成型機橡膠輥安裝工裝輔助橡膠輥進行安裝定位后，排除其他原因影響，KDF4 成型機運行1 h 濾棒吸阻波動平均為50.68 Pa（對照組69.53 Pa），可見本工裝對提高安裝精度、減小濾棒吸阻波動有正向影響。

表3 實驗組（使用工裝安裝）濾棒吸阻波動情況

表4 對照組（未使用工裝安裝）濾棒吸阻波動情況

4 結(jié)論

針對橡膠輥與輥座的同軸度偏差較大，安裝調(diào)整費時，安裝后精度不足影響濾棒吸阻及零配件使用壽命的問題，設計KDF4 濾棒成型機橡膠輥安裝工裝輔助橡膠輥安裝定位，通過工裝固定橡膠輥內(nèi)圓面與輥座外圓面360°范圍內(nèi)的間隙，減少調(diào)整時間，提高安裝調(diào)整精度，同時通過在設備上進行安裝測試，安裝時間降低50%以上，保持在10 min 以內(nèi)，安裝后間隙偏差0.017 mm，且在使用工裝安裝后的設備運行過程中，濾棒吸阻SD 在60 Pa 以內(nèi)，提高設備維修效率和濾棒產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定性。