史 曉，李迎山

（河南中煙工業(yè)有限責(zé)任公司漯河卷煙廠，河南漯河 462000）

0 引言

PASSIM卷煙機(jī)是莫林斯公司設(shè)計(jì)制造的高速卷接設(shè)備。經(jīng)過許昌煙草機(jī)械廠引進(jìn)消化吸收，轉(zhuǎn)化為國產(chǎn)型號ZJ19機(jī)組，包括YJ19卷煙機(jī)和YJ29接裝機(jī)[1]：YJ19卷煙機(jī)用于生產(chǎn)制造雙長煙支，YJ29接裝機(jī)專用于濾嘴香煙的過濾嘴接裝，與卷煙機(jī)對接后，可以使雙倍長無嘴煙分切后利用水松紙將香煙和濾嘴包卷搓接在一起，形成濾嘴香煙。

YJ29接裝機(jī)的水松紙切紙輪自身有加熱裝置，設(shè)定溫度一般為（80～120）℃，與水松紙切刀配合完成水松紙傳輸、切割、預(yù)干，再與搓板配合完成雙長濾嘴煙支的搓接成型。水松紙切紙輪是YJ29接裝機(jī)實(shí)現(xiàn)煙支搓接成型的重要部件，根據(jù)YJ29接裝機(jī)煙支成型原理和工藝要求，每班次要對水松紙切紙輪表面用濕布清理2次，以保持水松紙切紙輪表面光滑干凈。在實(shí)際運(yùn)行過程中發(fā)現(xiàn)，切紙輪上的軸承損壞后更換軸承過程耗時較長，嚴(yán)重影響機(jī)組生產(chǎn)效率。

1 現(xiàn)狀

1.1 水松紙切紙輪的工藝任務(wù)

（1）鼓輪表面有許多小孔與真空負(fù)壓管道相通，小孔將水松紙吸附并隨其轉(zhuǎn)動，輸送水松紙。

（2）水松紙鼓輪與水松紙切刀配合，將水松紙切成片以供包卷“煙組”。

（3）水松紙鼓輪與搓板機(jī)構(gòu)配合，共同完成“煙組”的搓接。

（4）水松紙鼓輪內(nèi)部有加熱器，使水松紙?jiān)诠妮喩蟼魉图按杲舆^程中加溫及干燥，保證水松紙與濾嘴段、煙支包卷牢固。

（5）水松紙鼓輪與輔助機(jī)構(gòu)配合，還可以清除廢水松紙片。

1.2 存在問題

在實(shí)際生產(chǎn)過程中，由于水松紙切紙輪一方面要完成水松紙切割和搓接過程，另一方面還要烘干水松紙上膠水的水分，在高溫高濕環(huán)境下極易造成YJ29接裝機(jī)切紙輪支撐軸承燒死損壞。如果不能及時更換，會造成設(shè)備噪聲大、振動大、水松紙切割不良，進(jìn)而引起水松紙皺、漏氣煙支等產(chǎn)品質(zhì)量缺陷，也危及到職工的身心健康。特別是在軸承卡死、燒壞在軸上的情況下，更換切紙輪軸承時拆卸困難，平均耗時30 min以上，影響工作效率。

2 原因分析

為了找出拆卸切紙輪支撐軸承耗時長、難度大的原因，縮短切紙輪軸承更換時間，需要較多數(shù)據(jù)支撐。對該項(xiàng)維修作業(yè)過程中所涉及的各流程消耗的時間進(jìn)行了細(xì)化統(tǒng)計(jì)，各班各機(jī)組的維修耗時情況見表1。

表1 切紙輪軸承更換耗時統(tǒng)計(jì) min

由表1可以看出，各班組跟班維修工在各維修流程消耗時間相似，但更換切紙輪軸承流程耗時較長，約（30～35）min，占用了維修作業(yè)大部分時間。也就是說，雖然各維修工維修方法及維修習(xí)慣各有所異，但該項(xiàng)都是維修作業(yè)過程中的難點(diǎn)。所以，“切紙輪軸承拆卸耗時長，難度大”是普遍存在的問題。針對“拆卸切紙輪軸承”維修流程，進(jìn)行了詳細(xì)分析。

切紙輪加熱體軸端面有2BA0279-D180208軸承[2]，在傳統(tǒng)維修過程中，將簡易拉馬或2個撬杠將切紙輪加熱體軸端面2BA0279-D180208軸承取出。由于此軸承在高溫環(huán)境下工作，容易使軸承與軸粘連、咬死，加之YJ29接裝機(jī)水松紙鼓輪軸承工作空間緊湊，利用手錘、銅棒敲擊揮動空間不足，不利于發(fā)力。如果采用拉馬拆卸，常規(guī)拉馬的有效工作長度不足、拉力不夠，而無法將軸承打出。維修過程中，常常出現(xiàn)取出軸承端面受力不均，加之作業(yè)空間有限、操作難度較大，容易對設(shè)備造成二次損傷，也造成維修耗時長，影響了設(shè)備作業(yè)率。

3 提出方案

結(jié)合上述故障機(jī)理，從根本原因上消除切紙輪軸承壞死現(xiàn)象很難實(shí)現(xiàn)。但是，導(dǎo)致維修耗時長的另一個重要因素之一是切紙輪軸承部位結(jié)構(gòu)緊湊、維修作業(yè)中切紙輪拆卸難度較大。也就是說，沒有合適的切紙輪軸承拆卸工裝。因此，提出4種方案，以解決切紙輪軸承拆卸難度大的問題。

（1）拉拔法。對精度較高且不允許敲擊或無法用擊卸法拆卸的軸承件應(yīng)使用拉拔法[3]，采用專門拉拔器進(jìn)行拆卸。

（2）頂壓法。利用螺旋C形夾頭、機(jī)械式壓力機(jī)、液壓壓力機(jī)或千斤頂?shù)裙ぞ吆驮O(shè)備進(jìn)行拆卸。適用于過盈配合的軸承。

（3）溫差法。溫差法是利用材料熱脹冷縮的性能，加熱包容件，使配合件在溫差條件下失去過盈量[4]，實(shí)現(xiàn)拆卸，一般采用與軸承相配套的專用電加熱器。

（4）破壞法。如果軸承與軸或殼體、套互相咬死，或?yàn)楸４嬷骷茐母奔r，可采用切割等方法進(jìn)行破壞性拆卸。

對4種方案的優(yōu)缺點(diǎn)進(jìn)行綜合分析：方案（1）可實(shí)現(xiàn)柔性作業(yè)，但其有效作用空間有限，如果將2BA0279-D180208軸承整個拔出，工裝手柄尺寸較大，作業(yè)空間不允許；方案（2）因液壓壓力機(jī)或千斤頂較大，無位置可利用，不可?。环桨福?）可實(shí)現(xiàn)，因切紙輪輪體有合金刀條，溫差變化后，合金條易變形，易造成切紙輪體報(bào)廢，且溫差法需要投入大溫差裝置，此裝置成本較高，不可?。环桨福?）可將切紙輪軸承成功拆下，但是切割過程中最容易切割損傷到切紙輪軸，造成二次損傷。

綜合上述分析，4種方案均不適用于切紙輪軸承拆卸作業(yè)。但是對方案（1）進(jìn)行綜合分析，鑒用切紙輪軸承的具體特殊位置，將拉馬的另一端進(jìn)行改進(jìn)，設(shè)計(jì)一種水松紙鼓輪支撐軸承拆卸專用工具。此工具有專門的特殊拉手伸入切紙輪輪體和軸承間隙內(nèi)部，加長其拉桿，利用杠桿原理是能夠?qū)⑶屑堓嗇S承慢慢拉出，可以實(shí)現(xiàn)柔性拆卸作業(yè)，完成拆卸改進(jìn)任務(wù)。

4 方案實(shí)施

4.1 初步方案

設(shè)計(jì)水松紙鼓輪支撐軸承拆卸專用工具。根據(jù)原因分析確定改進(jìn)拉馬有效作業(yè)長度作為設(shè)計(jì)思路，在確定需要使用的有效工作長度后，確定把拉馬工作長度設(shè)定為350 mm。

使用方法及效果：使用改進(jìn)后的特型拉馬可以將YJ29接裝機(jī)水松紙鼓輪的支撐軸承水平拉出，使維修更換軸承過程較以前有了較大改善，縮短了拆卸占用的時間，勞動強(qiáng)度降低，工作效率提高。但在使用過程中發(fā)現(xiàn)，特型拉馬存在一定設(shè)計(jì)瑕疵，需要進(jìn)一步改進(jìn)。

4.2 方案改進(jìn)

改進(jìn)后的軸承拆卸工具為抓勾式卡爪拉馬，這種拉馬工作方式既損傷軸承又容易出現(xiàn)固定不牢的脫鉤現(xiàn)象，固定軸承位置不易掌握的設(shè)計(jì)缺陷。在此基礎(chǔ)上，擬設(shè)計(jì)一種既靈活通用又安全高效的拆卸裝置，解決維修難題、滿足設(shè)備維修的需要。

首先是卡盤的設(shè)計(jì)。擬采用環(huán)抱式可調(diào)卡盤的技術(shù)進(jìn)行設(shè)計(jì)，根據(jù)實(shí)際維修工作中出現(xiàn)拉拔軸承固定不牢有脫鉤現(xiàn)象，固定軸承位置不易掌握的使用缺陷，由此設(shè)計(jì)采用了環(huán)抱式可調(diào)卡盤?？ūP由兩半環(huán)組成，形狀和尺寸根據(jù)操作方便為原則確定，環(huán)的內(nèi)壁配有卡槽，既滿足了裝卡軸承牢固不損傷軸的要求，又可以實(shí)現(xiàn)半徑尺寸一定范圍內(nèi)的調(diào)節(jié)，使裝置更具有通用性，擴(kuò)大了使用范圍?？ūP抱卡在軸承圓周，卡盤內(nèi)端面平整，與軸承接觸良好，受力均勻。該裝置可以實(shí)現(xiàn)不同外徑大小的軸承拆卸，拆卸范圍廣，通用性強(qiáng)，拆卸過程安全高效，對軸和軸承均不造成任何損傷?？ūP的材料擬使用45#鋼，尺寸為 220（長）mm×47（寬）mm×30（厚）mm，兩側(cè)采用可分離且可調(diào)的2個M8×150螺釘螺母固定（圖1）。

圖1 卡盤

其次是工裝拉爪的改進(jìn)。經(jīng)過查找資料，發(fā)現(xiàn)應(yīng)用于電腦、線路板等行業(yè)的陰陽螺釘可以借鑒。當(dāng)一端擰入被鎖物件后，六角柱露于外面，可將其他物件固定或隔離。陰陽螺釘裝配在電腦主機(jī)上，外螺紋連接主機(jī)里面的主板，內(nèi)螺紋把主板和鈑金外殼隔離開來。陰陽螺釘是一端為內(nèi)螺紋而另一端為外螺紋的一種螺絲（柱），多采用金屬銅為直接原料，廣義的陰陽螺釘也包含兩端都是內(nèi)螺紋的螺絲。其外觀大多呈六角形，起緊固及隔離作用，因其一般都采用六角銅棒為原料生產(chǎn)而成，又稱銅柱、六角銅柱、內(nèi)外螺紋間隔柱。陰陽螺絲又被稱作內(nèi)外螺紋間隔柱，六角體部分帶內(nèi)螺紋，安裝時可疊加裝配，以獲得適合的間隔高度，也可與普通螺絲和螺母配合使用。考慮到此工具也可對其他鼓輪的軸承進(jìn)行拆卸，根據(jù)接裝機(jī)各鼓輪的結(jié)構(gòu)尺寸（表2），將原工裝拉爪的整體式結(jié)構(gòu)改進(jìn)為組合式結(jié)構(gòu)，使改造后的工裝可以適應(yīng)于接裝機(jī)多數(shù)鼓輪軸承的拆卸。

表2 YJ29接裝機(jī)鼓輪位置示意

根據(jù)各鼓輪軸承的定位尺寸，設(shè)計(jì)制作了3種規(guī)格的螺柱，分別為100 mm，200 mm和300 mm，可以根據(jù)作業(yè)需要組合使用。內(nèi)外螺紋間隔柱的材料采用45#鋼，調(diào)質(zhì)處理后即可滿足使用要求。

然后是改變頂桿頂端的定位方式。在維修過程中，作業(yè)比較費(fèi)力，經(jīng)檢查系頂桿的頂針與軸頭接觸面之間摩擦力較大所致。仍需針對作業(yè)過程中“摩擦力大”這一問題進(jìn)行分析。頂桿的頂針與軸頭接觸面之間相對位置為同一軸線，接觸方式為面接觸，同時也是工作施力的主要支撐面，作用力集中、摩擦力較大，在使用過程中容易使中心定位孔損壞；如果改變其接觸方式只有增加滾動軸承，變兩工作面直接接觸的滑動摩擦改為滾動摩擦從而減小摩擦力。結(jié)合頂桿的頂針與軸頭的接觸方式及受力方式，需要選用平面推力軸承。平面推力軸承由帶滾針或圓柱滾子或鋼球的平面保持架組件和平面墊圈組成。平面軸承分為帶滾針的平面軸承和帶球的平面軸承。平面推力軸承(平面軸承)能在很小的空間下可獲得很高的軸向載荷和較高的剛度。平面推力軸承的特性完全能滿足工裝頂桿的作業(yè)需求。設(shè)計(jì)頂桿需要通過軸承進(jìn)行作業(yè)，所以軸承內(nèi)徑需大于絲杠直徑12 mm（圖2）。查閱資料后最終選用推力球軸承51202，依據(jù)軸承的尺寸（外徑32 mm，內(nèi)徑 15 mm，高12 mm）進(jìn)行支撐座與旋轉(zhuǎn)支座的設(shè)計(jì)應(yīng)用。

5 效果驗(yàn)證

裝置改善完成后，專用工具在YJ29切紙輪軸承卡死維修作業(yè)中進(jìn)行應(yīng)用，并對維修各流程耗時進(jìn)行統(tǒng)計(jì)（表 3）。

由表3可以看出，切紙輪軸承拔出耗時（3～4）min，切紙輪整體維修時間更換時間由62 min降低到23 min，減少作業(yè)時間39 min，提高了設(shè)備有效作業(yè)率，同時也消除了作業(yè)過程中的人機(jī)安全隱患。

圖2 設(shè)計(jì)整體實(shí)物

表3 應(yīng)用工裝軸承更換耗時統(tǒng)計(jì) min

采用鼓輪軸承拆卸工裝降低了維修時間，拆卸軸承的作業(yè)時從原來的30 min下降至3.4 min：環(huán)抱式可調(diào)卡盤內(nèi)端面與軸承接觸良好，作業(yè)范圍合理有效；鼓輪軸承拆卸工裝可以實(shí)現(xiàn)不同軸承在軸上不同位置的拆卸，拆卸范圍廣、通用性強(qiáng)、安全高效，對軸和軸承均不造成損傷。