重慶中煙工業(yè)有限責(zé)任公司黔江卷煙廠，重慶 40900

一、前言

YJ17[1]卷煙機(jī)是目前卷煙機(jī)主要型號(hào)之一，由于YJ17卷煙機(jī)自身的刀頭進(jìn)刀機(jī)構(gòu)零件易變形[2]，故障率較高[3]，故障后維修時(shí)間較長(zhǎng)，且對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量帶來(lái)隱患[4]，影響設(shè)備的有效作業(yè)率。

為此，對(duì)YJ17卷煙機(jī)的刀頭進(jìn)刀機(jī)構(gòu)進(jìn)行改進(jìn)，重新設(shè)計(jì)內(nèi)部構(gòu)件，減少相應(yīng)的維護(hù)時(shí)間和勞動(dòng)強(qiáng)度，提高設(shè)備的運(yùn)行穩(wěn)定性和可靠性，從而有效保證設(shè)備的有效作業(yè)率。

二、存在問(wèn)題

1、工作流程

YJ17卷煙機(jī)進(jìn)刀機(jī)構(gòu)由棘輪、棘爪與進(jìn)刀盒組成，分自動(dòng)和手動(dòng)兩種方式[5]。當(dāng)機(jī)械達(dá)到設(shè)定的切割次數(shù)時(shí)，PLC輸出一個(gè)脈沖信號(hào)，接通電磁閥Y11，壓縮空氣（2.5×105Pa）推動(dòng)氣缸活塞，帶動(dòng)推桿推動(dòng)棘爪，由棘爪推動(dòng)棘輪帶動(dòng)刀盒齒輪軸轉(zhuǎn)動(dòng)，齒輪軸再通過(guò)齒輪把動(dòng)力傳給進(jìn)刀軸，實(shí)現(xiàn)一次進(jìn)刀量為0.06mm的進(jìn)刀，約3s后，電磁閥失電，切斷壓縮空氣，在彈簧作用下復(fù)位，完成一次自動(dòng)進(jìn)刀。

如圖1所示，進(jìn)刀程序啟動(dòng)后，壓縮空氣進(jìn)入氣室，推動(dòng)推桿套8帶動(dòng)進(jìn)刀推桿1實(shí)現(xiàn)進(jìn)刀，動(dòng)力從推桿套8傳給傳遞軸7，再通過(guò)軸承6在克服彈簧彈力下推著進(jìn)刀推桿1一起向右運(yùn)動(dòng)。安裝在支座上的氣腔，為自動(dòng)進(jìn)刀機(jī)構(gòu)提供了一個(gè)氣室，氣室的密封主要依靠防塵密封圈5和O型密封4保證。軸承6安裝在進(jìn)刀推桿1上，在彈簧作用下與半軸2一起隨設(shè)備運(yùn)行作高速旋轉(zhuǎn)。推桿套8在軸承6、傳遞軸7和推桿套8上的銷釘作用下，保持靜止，減少對(duì)密封件的磨損，降低自動(dòng)進(jìn)刀故障。

2、問(wèn)題分析

（1）密封件磨損情況分析。YJ17刀頭采用的是雙刀雙切式，正常運(yùn)行時(shí)，刀盤轉(zhuǎn)速一般在1750r/min,進(jìn)刀頻率為切割4000次時(shí)進(jìn)一次刀，該部位轉(zhuǎn)速高，動(dòng)作頻繁，導(dǎo)致軸承6的使用壽命短。軸承損壞后，半軸2會(huì)通過(guò)推桿套8上的銷釘帶動(dòng)推桿套旋轉(zhuǎn)，加速對(duì)密封件的磨損，使氣室因密封不良出現(xiàn)漏氣，降低對(duì)進(jìn)刀推桿的推力，無(wú)法完成正常進(jìn)刀[6]。

（2）對(duì)軸承所受載荷進(jìn)行分析。進(jìn)刀刀頭裝置工作時(shí)，刀片每切割4000次進(jìn)刀一次，每次進(jìn)刀，電磁閥打開，氣腔充氣，壓強(qiáng)P=0.25MPa，推桿套的 直 徑d=36mm，r=d/2=18mm，S=πr2= 1017mm2，F(xiàn)=PS=254N。推桿套以254N的推力向前推動(dòng)連接軸，通過(guò)607深溝球軸承推動(dòng)推桿完成進(jìn)刀；進(jìn)刀后，電磁閥關(guān)閉，氣腔放氣，推桿在彈簧的作用下帶動(dòng)推桿套一起復(fù)位，推桿套沒(méi)有軸向限位裝置，由于慣性的作用，在推桿套與傳遞軸之間產(chǎn)生軸向間隙，導(dǎo)致下次進(jìn)刀時(shí)，推桿套對(duì)607深溝球軸承產(chǎn)生沖擊[7]。

通過(guò)上述分析可知，607深溝球軸承要承受間歇的軸向沖擊載荷，而間歇的沖擊載荷對(duì)軸承的作用力遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于氣腔壓力，使軸承內(nèi)、外滾道與滾動(dòng)體的接觸處產(chǎn)生過(guò)量的塑性變形，形成不均勻凹坑，長(zhǎng)期變形而導(dǎo)致607深溝球軸承失效。因此，607深溝球軸承承受較大的軸向沖擊載荷是其頻繁損壞的關(guān)鍵原因，在轉(zhuǎn)速較高的情況下，也會(huì)縮短軸承壽命[8]。

（3）YJ17卷煙機(jī)自動(dòng)進(jìn)刀機(jī)構(gòu)采用的非標(biāo)準(zhǔn)件的設(shè)計(jì)思路。當(dāng)軸承損壞時(shí)，會(huì)帶來(lái)推桿套、密封件等的更換，對(duì)備件消耗也帶來(lái)相應(yīng)的影響；進(jìn)刀推桿是靠彈簧復(fù)位，卡簧限位，更換很不方便，需拆卸半軸，維修時(shí)間長(zhǎng)；備件更換后，安裝半軸需仔細(xì)校正，對(duì)維修技術(shù)要求高，若安裝不到位，會(huì)帶來(lái)其他零件的非正常損壞。

三、改進(jìn)方法

1、自動(dòng)進(jìn)刀裝置的改進(jìn)

單作用氣缸9通過(guò)螺釘固定于氣缸座10上，端蓋7和法蘭6通過(guò)螺釘固定于支座3上，氣缸座10通過(guò)螺釘固定于端蓋7上， 鋼球壓蓋5把鋼球裝在進(jìn)刀推桿上。當(dāng)進(jìn)刀機(jī)構(gòu)得到進(jìn)刀信號(hào)后，電磁閥動(dòng)作，高壓脈沖打開，單作用氣缸9的氣缸頭3向前移動(dòng)3mm后頂住鋼球推動(dòng)進(jìn)刀推桿10，推桿推動(dòng)棘爪，由棘爪推動(dòng)棘輪轉(zhuǎn)動(dòng)，棘輪帶動(dòng)進(jìn)刀蝸桿轉(zhuǎn)動(dòng)，帶動(dòng)蝸輪轉(zhuǎn)動(dòng)，在蝸輪和滾輪的共同作用下推動(dòng)切刀進(jìn)給一次。當(dāng)電磁閥關(guān)閉時(shí)，氣路閉合，進(jìn)刀推桿在彈簧的作用下復(fù)位。如此循環(huán)動(dòng)作，實(shí)現(xiàn)刀片穩(wěn)定可靠的自動(dòng)進(jìn)給。

2、主要改進(jìn)要點(diǎn)

（1）采用標(biāo)準(zhǔn)氣缸代替原來(lái)的氣動(dòng)機(jī)構(gòu)。用標(biāo)準(zhǔn)氣缸取代原來(lái)的氣動(dòng)機(jī)構(gòu)。原來(lái)的氣動(dòng)機(jī)構(gòu)安裝在支座里，不利于維護(hù)、維修。加工一個(gè)氣缸座并把標(biāo)準(zhǔn)氣缸安裝在上面，再把它們一起安裝在端蓋上。不但結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，維修、維護(hù)方便，而且延長(zhǎng)調(diào)心球軸承2206-2RS1的使用壽命。

（2）取消深溝球軸承607及兩種密封等相關(guān)部件。取消易壞的深溝球軸承607，取消傳動(dòng)軸、推桿套、氣腔、防塵密封圈、O型密封圈等。在不改變進(jìn)刀頂桿的結(jié)構(gòu)和尺寸情況下，去掉深溝球軸承607和傳動(dòng)軸，加工一個(gè)鋼球壓蓋，把直徑為11mm的鋼球安裝在進(jìn)刀頂桿的軸心線上。鋼球壓蓋與進(jìn)刀頂桿過(guò)盈配合，鋼球與鋼球壓蓋間隙配合。在安裝時(shí)加注潤(rùn)滑脂，使得鋼球在不進(jìn)刀時(shí)與進(jìn)刀頂桿一起轉(zhuǎn)動(dòng)，進(jìn)刀時(shí)鋼球滾動(dòng)，這樣既減少了摩擦力，又增強(qiáng)了抗沖擊的能力[9]。

（3）重新設(shè)計(jì)加工氣缸座、端蓋、法蘭、鋼球壓蓋和支座。去掉支座上的O型密封圈（密封氣腔和推桿套），去掉氣腔和氣腔上的防塵密封圈，去掉推桿套，加工一個(gè)法蘭安裝在原氣腔安裝位置，并把支座車掉14mm，并加工一個(gè)端蓋安裝在支座上，這樣使得與原支座在外形尺寸上一致[10]。

四、改進(jìn)效果

通過(guò)對(duì)ZJ17卷煙機(jī)進(jìn)刀機(jī)構(gòu)進(jìn)行改進(jìn)和重新設(shè)計(jì)，使進(jìn)刀機(jī)構(gòu)的穩(wěn)定性和可靠性得以提高，降低了進(jìn)刀機(jī)構(gòu)的故障率，縮短了維護(hù)保養(yǎng)的時(shí)間，減輕了維修工作量和勞動(dòng)強(qiáng)度，提高了設(shè)備的運(yùn)行效率。