王偉博

摘要：PROTOS-M5 卷煙機(jī)是德國虹霓公司生產(chǎn)的新型卷煙設(shè)備，對比 PROTOS-1-8 等卷煙機(jī)，有很多的改進(jìn)，采用更大煙絲輸送單元、全新的梗絲分離系統(tǒng)、雙槍式的煙條成型、盤紙和水松紙自動裝紙、噴射型的上膠裝置、全部伺服電機(jī)單獨(dú)驅(qū)動的鼓輪等。不僅提高了煙機(jī)的生產(chǎn)速度，而且能提高了煙支的質(zhì)量，降低了原輔材料的消耗。PROTOS-M5 卷煙機(jī)在生產(chǎn)運(yùn)行中，卻出現(xiàn)了許多故障，尤其是 MAX 上膠部分引起的故障維修次數(shù)多，而且維修時間長，嚴(yán)重影響了車間的生產(chǎn)效率和煙支的質(zhì)量。基于此，本文主要對降低M5卷煙機(jī)MAX上膠系統(tǒng)故障率進(jìn)行分析探討。

關(guān)鍵詞：M5卷煙機(jī);MAX上膠系統(tǒng);故障率降低

某卷煙廠在生產(chǎn)運(yùn)行中，出現(xiàn)了許多故障，尤其是 MAX上膠部分引起的故障維修次數(shù)多，而且維修時間長，嚴(yán)重影響了車間的生產(chǎn)效率和煙支的質(zhì)量。為此，對 MAX 上膠故障現(xiàn)象進(jìn)行系統(tǒng)的跟蹤、調(diào)查、分析、改進(jìn)，以提高設(shè)備有效作業(yè)率，提高產(chǎn)品質(zhì)量。

1 、存在問題

在生產(chǎn)運(yùn)行時，發(fā)現(xiàn)煙支和設(shè)備常出現(xiàn)由于上膠部分而引起的主要質(zhì)量問題和設(shè)備故障：淤煙支水松紙中間無膠區(qū)搭口沒有膠水，導(dǎo)致翹邊。于上膠通道內(nèi)有空氣，導(dǎo)致壓力不足停機(jī)，排膠水時通道內(nèi)有大量氣泡。盂膠水滲入至冷卻液丙二醇存儲罐內(nèi)。榆動態(tài)密封不到位，膠水滲入動態(tài)密封，導(dǎo)致動態(tài)密封和傳動軸卡死。這是 M5 MAX 上膠和冷卻循環(huán)系統(tǒng)工藝流程：

通過 MAX 膠水車將膠水加入 MAX 膠水箱內(nèi)，膠水由一個膜片泵從膠水箱中泵出、過濾分配并通過接管供給轉(zhuǎn)盤，最后在噴嘴頭內(nèi)通過刮條和分配器向水松紙上噴涂膠水。膜片泵將冷卻劑丙二醇從冷卻劑儲罐中通過熱交換器泵入轉(zhuǎn)盤驅(qū)動裝置中，動態(tài)密封裝置將冷卻劑丙二醇密封在轉(zhuǎn)盤驅(qū)動軸內(nèi)，冷卻運(yùn)行時的轉(zhuǎn)盤驅(qū)動軸，最后通過管道流回冷卻劑儲罐中。從工藝流程圖中可以看出，影響 MAX 上膠故障的因素很多。根據(jù)對 MAX 上膠故障現(xiàn)象進(jìn)行系統(tǒng)的跟蹤、調(diào)查、分析，得到了兩個主要因素：

（1）加膠工加膠不規(guī)范

膠水車的進(jìn)膠管接頭為旋鈕式，導(dǎo)致在往膠水車?yán)锛幽z水時就必須有另外一個接頭與其配合。但是由于車間沒配備帶有旋鈕的膠水儲存容器，于是加膠人員加膠時，只能把管接頭旋鈕拆除，然后把管直接放到膠水桶里。這種加膠方式會使空氣進(jìn)入管道，隨之又會被泵抽到密封袋里，久而久之密封袋里就充滿了大量空氣。因此，又必須旋開密封袋旋鈕，擠出里面的空氣。而這樣卻又容易造成密封帶破損，因?yàn)樾o和密封袋連接部位是塑料的，在旋旋鈕的時候容易造成連接處破損;密封袋一旦破損，膠水流出袋外就使得膠水發(fā)黑發(fā)臭變質(zhì)。而且 M5 運(yùn)行時會將空氣泵入上膠噴嘴內(nèi)，最后就會導(dǎo)致 MAX 上膠裝置進(jìn)口壓力偏低。

（2）動態(tài)密封密封不到位

動態(tài)密封在上膠噴嘴頭內(nèi)腔，當(dāng)轉(zhuǎn)盤安裝到位后，動態(tài)密封就通過鍵連接在傳動軸上。當(dāng)上膠系統(tǒng)運(yùn)行時，丙二醇通過冷卻回路進(jìn)入動態(tài)密封內(nèi)腔，起到冷卻轉(zhuǎn)動軸的目的，而動態(tài)密封還將膠水與丙二醇隔絕。當(dāng)動態(tài)密封密封不到位時，膠水就會滲入到動態(tài)密封內(nèi)，進(jìn)入丙二醇存儲罐和傳動軸內(nèi)，最后將傳動軸卡死;丙二醇也會泄漏到膠水中，導(dǎo)致丙二醇存儲罐內(nèi)無丙二醇、煙絲水松紙翹邊等故障。

當(dāng)檢查安裝到位后的動態(tài)密封位置時，卻發(fā)現(xiàn)了問題：通過測繪可以得到噴嘴體長為 157mm，轉(zhuǎn)盤長為 60.1mm，按照安裝要求轉(zhuǎn)盤到噴嘴體外邊緣為 46.9mm。而鍵槽離壁距離為 50mm，所以當(dāng)轉(zhuǎn)盤安裝到位后，動態(tài)密封就會被壓至鍵的邊緣，而且剛好未連接。所以 M5 運(yùn)行時就會動態(tài)密封錯位，導(dǎo)致密封不到位。而運(yùn)行時，丙二醇就會泄漏到膠水中，造成煙支翹邊故障。

2、 改進(jìn)方法

針對兩個主要因素，分別進(jìn)行相關(guān)的改進(jìn)：

（1）改進(jìn)儲膠容器和加膠方式規(guī)范化、程序化通過調(diào)查加膠工的加膠過程，發(fā)現(xiàn) MAX 加膠車一次性加滿膠水，需要 7～8 桶小桶膠水，花費(fèi)半個小時左右，平均一小桶 3～4 分鐘。而一小桶膠水有 20KG 的膠水，大概 30L。為了保證加膠工能有充分的時間給加膠車加滿膠水和方便加膠頭的安裝，所以要設(shè)計一個容量至少 70L 的底面和高度適中的帶罩蓋和加膠頭的長方體儲膠箱。經(jīng)過選擇，確定的最佳方案是：

用 1.2mm 厚度的不銹鋼作為材料，儲膠箱長 a、寬 b、高 c 分別為：40cm、40cm，50cm、容積為：V=abc=40伊40伊50=80L（大于 70L）。在儲膠箱正前方下部打孔，將進(jìn)膠管接頭焊接上去。

需要給膠水車加膠時，將膠水車的進(jìn)膠管接頭旋入到儲膠容器的接頭處，同時將膠泵氣接頭接在氣源上。啟動膠水車的進(jìn)膠泵，膠水車將從儲膠容器里抽取膠水，在抽取過程中，保證儲膠容器里的膠水不能低于接頭處之下。

制定了加膠操作規(guī)程：給膠水車加膠時，首先要認(rèn)清所加的膠水是 SE 用膠還是 MAX 用膠，然后往對應(yīng)的貯膠容器中加入膠水，接著裝上加膠車的旋鈕頭，插上氣管接頭，接通氣源即可往膠水車中加膠。在整個加膠過程中必須保證膠水液面不得低于貯膠容器中的藍(lán)色標(biāo)記線，一旦低于該線就要往容器中加膠水。同時對加膠流程制作了 OPL 一點(diǎn)課，對加膠工進(jìn)行了課程培訓(xùn)。

（2）改進(jìn)連接動態(tài)密封的方式

根據(jù)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)安裝轉(zhuǎn)盤和噴嘴后，發(fā)現(xiàn)由于轉(zhuǎn)盤和動態(tài)密封的相對位置，導(dǎo)致鍵與動態(tài)密封未連接。經(jīng)過選擇，確定的是不改造膠缸傳動軸，設(shè)計一個加長型的鍵的方案：

參考《機(jī)械設(shè)計手冊》中的機(jī)械工程材料篇，從鋼鐵材料中選擇符合要求的材料。鍵是要與膠缸傳動軸一起高速運(yùn)轉(zhuǎn)的，需要較好的耐熱性及較高的硬度，并且易于切削加工。根據(jù)材料的力學(xué)性能和特性，我們在合金鋼中選擇了 38CrMoA1 材料。該材料是高級氮化鋼，具有很高的滲氮性能和力學(xué)性能，良好的耐熱性和耐蝕性，經(jīng)滲氮處理后，能得到高的表面硬度，高的疲勞強(qiáng)度及良好的抗過熱性，無回火脆性，切削性尚可。

當(dāng)轉(zhuǎn)盤和動態(tài)密封安裝到位后，由于新的鍵加長了 3mm，轉(zhuǎn)動軸通過鍵可以驅(qū)動轉(zhuǎn)盤和動態(tài)密封的轉(zhuǎn)動。此時鍵工作中受的力為徑向力。

P=T*n/9550

（P- 電機(jī)額定功率，0.25kw;T-電機(jī)額定扭矩;n-電機(jī)轉(zhuǎn)速，51n/min）

T=F1*d

（d=鍵剪切中間點(diǎn)到傳動軸心的距離，16.35*0.001m，F(xiàn)1-鍵橫截面受的力）

F=[て]A

（A-鍵上剪切處的橫截面積，15平方毫米，[て]-剪切橫截面上的切應(yīng)力）

38CrMoA1 材料中[て]的切應(yīng)力為 480Mpa， 所以我們可以計算出它能承受的徑向力：

F=[て]A=480*1000000*15*0.000001=7200N

F1=P*9550/（n*d）=2926N

F>F1

所以改造鍵能承受的切應(yīng)力遠(yuǎn)大于轉(zhuǎn)動軸運(yùn)轉(zhuǎn)時帶來的徑向力，所以方案符合要求。按照方案將鍵加長 3mm，根據(jù)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)安裝轉(zhuǎn)盤和動態(tài)密封后，轉(zhuǎn)動軸就可以通過鍵驅(qū)動轉(zhuǎn)盤和動態(tài)密封的轉(zhuǎn)動，此時就不會導(dǎo)致動態(tài)密封的錯位。

3 、改進(jìn)效果

MAX 上膠系統(tǒng)經(jīng)過改進(jìn)后，規(guī)范了加膠工的加膠流程，讓動態(tài)密封與轉(zhuǎn)盤通過鍵連接后密封到位，有效減少了煙支翹邊、上膠系統(tǒng)壓力不足、動態(tài)密封膠水卡死問題，減少了 M5 大量的上膠系統(tǒng)引起的故障停機(jī)時間，使 M5 MAX 上膠系統(tǒng)平均故障率由 8.7%減少到 1.3%，提高了煙支的質(zhì)量和生產(chǎn)效率。

參考文獻(xiàn)：

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[2]范從軍，陳祖龍.PR0T0S牘70卷接機(jī)組MAX接裝機(jī)煙支長度的控制改造[J].中國科技縱橫，2013，（13）：95-95，97.

（作者單位：河南中煙黃金葉生產(chǎn)制造中心）