謝 偉,白 雪,劉雪飛
(紅塔集團大理卷煙廠,云南 大理 671000)
ZJ17蜘蛛手在傳送煙支過程中,蜘蛛手機構(gòu)傳動箱、回轉(zhuǎn)臂傳動軸高速旋轉(zhuǎn)時與2個骨架發(fā)生摩擦,而蜘蛛手內(nèi)部散熱條件差,骨架油封的唇口溫度較高,導(dǎo)致油封易老化、變形、磨損等失效而造成漏油,漏出的潤滑油會進入清潔風(fēng)通道,污染煙支甚至造成生產(chǎn)質(zhì)量事故,為保障產(chǎn)品質(zhì)量和設(shè)備正常運行,必須對蜘蛛手骨架油封進行及時更換。
更換蜘蛛手骨架油封傳統(tǒng)方法步驟煩瑣,且沒有專用的油封拆裝工具,故在應(yīng)急維修中不能快捷維修,從而不能保障設(shè)備正常運行。
ZJ17卷煙機蜘蛛手機構(gòu)裝配如圖1所示。ZJ17卷煙機蜘蛛手煙支傳送系統(tǒng)由主軸、太陽輪和8個行星輪組成的行星齒輪系、旋轉(zhuǎn)臂及抽吸槽組成,配合傳送齒輪箱、正負壓系統(tǒng)完成煙支的傳送。如圖1所示,主軸固定在偏心座上,動力由傳動齒輪箱經(jīng)齒形帶傳遞給與殼體聯(lián)接的齒形帶輪;在殼體內(nèi)有8組行星齒輪繞主軸太陽齒輪旋轉(zhuǎn),8組行星齒輪傳動8組齒套,齒輪軸由齒套固定在行星輪軸承室上,8組回轉(zhuǎn)手臂與齒套聯(lián)接,殼體做圓周公轉(zhuǎn),齒套自轉(zhuǎn),保證抽吸槽始終水平運動[1]。
圖1 ZJ17卷煙機蜘蛛手機構(gòu)裝配圖
整個蜘蛛手煙支傳送系統(tǒng)有8組回轉(zhuǎn)手臂,每個回轉(zhuǎn)手臂傳動裝配如圖2所示。
圖2 回轉(zhuǎn)手臂傳動裝配圖
骨架油封安裝在齒套和軸承室內(nèi)壁之間。蜘蛛手8組旋轉(zhuǎn)臂順時針交替旋轉(zhuǎn)把煙支交接給接裝機接收鼓。由于骨架油封老化后易漏油,在清潔風(fēng)作用下,漏出的油液會從抽吸槽中溢出,與煙支表面接觸,產(chǎn)生油漬煙。
由于蜘蛛手結(jié)構(gòu)復(fù)雜、精度高,拆卸骨架油封時避免損傷其他零部件,其拆卸過程較為煩瑣,具體更換步驟如圖3所示。具體更換步驟如下:①拆卸防護罩及其他阻擋件和連接件;②將蜘蛛手總成用到起重設(shè)備上,從設(shè)備上拆吊下來;③將蜘蛛手總成固定在專用夾具上;④逐一分解總成,取出8個行星齒輪;⑤分解8支旋轉(zhuǎn)臂及配對軸承室;⑥分解配對軸承室;⑦拆卸骨架油封;⑧安裝骨架油封;⑨安裝好新的油封后又逐一裝回各組件,并裝回設(shè)備進行調(diào)試[2]。
圖3 傳統(tǒng)蜘蛛手骨架油封拆裝步驟
ZJ17卷煙機骨架油封的拆裝主要存在以下2個問題:蜘蛛手骨架油封的更換步驟煩瑣,整個過程耗時長(395 min),而其中單獨拆卸和安裝骨架油封消耗的時間僅為9 min和5 min,如果在生產(chǎn)中遇到該類故障,將會大大降低設(shè)備的有效作業(yè)率;蜘蛛手總成質(zhì)量大、體積大、安裝空間緊湊,導(dǎo)致拆裝過程困難,每次至少需要3名修理人員同時前后協(xié)同配合維修,投入勞力多[3]。
本文提供的骨架油封快速拆裝工具如圖4所示。圖中①為油封安裝套筒,②為油封拆卸鉤子,③為輔助工具小鐵錘。油封安裝套筒由廢舊的FOCKE350包裝機的鋁紙導(dǎo)紙輥加工而成,油封拆卸鉤子由廢舊的不銹鋼條形剪加工后和ZJ17卷煙機廢舊布帶組成,輔助工具小鐵錘在安裝時起到幫助使力的作用。
圖4 骨架油封快速拆裝工具
骨架油封快速拆裝工具拆卸、安裝示意圖如圖5所示。發(fā)現(xiàn)蜘蛛手骨架油封漏油后,不用將整個蜘蛛手總成從設(shè)備上拆吊下來,只需直接在設(shè)備上將漏油的旋轉(zhuǎn)臂拆下后對骨架油封更換即可。將旋轉(zhuǎn)臂拆下后可以看見油封,先將油封鉤水平放置,沿著齒輪軸敲入到油封里;然后將油封鉤旋轉(zhuǎn)90°,這樣就鉤住了油封,用力向外拉布帶,骨架油封就可以隨油封鉤子一起被拉出。將準備好的新油封按正確方向套在齒輪軸上,用油封安裝套筒套在齒輪軸上,施以平均敲擊力將油封平順地推入到合適的位置,完成骨架油封的安裝。
圖5 骨架油封快速拆裝工具拆卸、安裝示意圖
2.3.1 油封鉤子的設(shè)計原理
油封鉤鉤取油封原理如圖6所示。油封鉤在拆卸油封時,先將油封鉤水平放置,沿著齒套壁,敲入到油封里;然后將油封鉤旋轉(zhuǎn)90°,轉(zhuǎn)到鉤取狀態(tài),用力向外拉取油封鉤,就可以將骨架油封一起拉出。
圖6 油封鉤鉤取油封原理示意圖
根據(jù)不銹鋼條形剪的尺寸,設(shè)計出來的油封鉤子如圖7所示。鉤子的鉤頭尺寸為3 mm,尺寸大小合適,鉤頭可做90°旋轉(zhuǎn),對齒軸及軸承室壁無損傷;鉤子的鉤頭倒角為120°,能鉤住油封,將油封鉤出,且強度比直角要好,不易斷裂。
圖7 油封鉤子設(shè)計圖
為了驗證按照這樣尺寸加工出的鉤子能否適應(yīng)油封的鉤取受力條件,用有限元分析軟件ANSYS對設(shè)計的材料模型進行了力學(xué)分析。條形剪刀的材料為不銹鋼2Cr18,彈性模量為2.23×1011Pa,泊松比為0.297,屈服強度為4.41×108Pa,建立有限元模型。將鉤子表面的自由度約束,模擬鉤子鉤到油封,鉤子的右端面施加4 N的力(經(jīng)查核油封的徑向力為2.96 N,因油封為過盈配合,摩擦力比徑向力大,經(jīng)試驗用測力計將油封拉出的力為3.34 N,查詢機械手冊知工具的安全系數(shù)為1.2,即實驗外力等于3.34×1.2≈4 N)。有限元模擬計算結(jié)果如圖8所示,經(jīng)計算鉤子最大應(yīng)力為4.03×108Pa,位于鉤子凹槽處,鉤子的最大應(yīng)力遠低于材料的屈服強度,證明條形剪的材料強度足夠,油封鉤子鉤取骨架油封安全有效。
圖8 油封鉤子的有限元受力分析
2.3.2 油封安裝套筒的設(shè)計原理
油封安裝時施力必須均勻,避免造成油封變形,在沒有適當(dāng)?shù)臋C械加壓時,應(yīng)選用適當(dāng)?shù)亩嗣嫫秸膿醢遄鳛楣ぞ?,施以平均敲擊力將油封平順地裝入。由于軸承室內(nèi)壁直徑為28 mm,齒套安裝油封處的直徑為18 mm。所以套筒的內(nèi)徑設(shè)計為20.5 mm,外徑設(shè)計為27 mm,如圖9所示。
圖9 安裝工具設(shè)計示意圖
為了節(jié)約成本及廢舊件利用,F(xiàn)OCKE350包裝機上的廢舊的鋁紙導(dǎo)紙輥小端內(nèi)徑21 mm、外徑27 mm,長度56 mm,與所設(shè)計套筒尺寸相差不大,只需做簡單切削加工,并對銳邊倒角即可代替使用,在安裝時能較好地保護骨架油封。根據(jù)包裝機鋁紙導(dǎo)紙輥和所設(shè)計的安裝工具設(shè)計圖,由此油封安裝套筒的設(shè)計圖紙如圖10所示。
圖10 油封安裝套筒設(shè)計圖(單位:mm)
經(jīng)過試用,蜘蛛手骨架油封的拆裝步驟變?yōu)椋翰鹦堵┯偷幕剞D(zhuǎn)手臂組件(4 min),即可看到骨架油封;拆卸骨架油封(5 min);安裝骨架油封(5 min);安裝回轉(zhuǎn)手臂組件并調(diào)整(6 min)。在使用了該套工具以后,減少了拆卸防護罩、吊裝蜘蛛手總成、分解行星輪等復(fù)雜步驟,簡化了整個更換流程,并且拆裝過程對蜘蛛手內(nèi)部無損傷,安裝效果很好。
由于減少了傳統(tǒng)油封拆卸步驟,油封的更換變得較為簡便,維修更換時間也大大縮短,平均每次更換失效骨架油封的時間從395 min縮短至20 min;同時無需拆卸防護罩、吊裝蜘蛛手總成、分解行星輪等,只需1個修理人員即可完成全部工作,減少了勞動力的投入。
通過對蜘蛛手骨架油封傳統(tǒng)更換過程的研究分析,找到了有效減少骨架油封拆裝步驟和勞動強度的方法,最終設(shè)計出了蜘蛛手骨架油封拆裝工具,并且在拆裝實驗中得到了檢驗。專用拆裝工具的使用,使得蜘蛛手骨架油封的更換變得簡單高效,能夠在應(yīng)急維修中做到快速維修,減少停機時間,提高了設(shè)備的運行效率。該工具突出自行制作、低成本投入、充分利用現(xiàn)有設(shè)備資源,對廢舊零件進行重復(fù)利用,是節(jié)約型車間的具體表現(xiàn)。