何成建，趙濤，李力，潘文武，楊潔清

（紅云紅河集團(tuán)昆明卷煙廠，云南 昆明 650000）

1 現(xiàn)狀

C800小盒透明紙包裝機(jī)為S1000軟盒包裝機(jī)組的重要組成部分。其生產(chǎn)速度高達(dá)800包/分，為超高速煙機(jī)設(shè)備的典型代表。

“煙包對(duì)齊故障”停機(jī)現(xiàn)象為C800小盒透明紙包裝機(jī)的常見故障之一。當(dāng)監(jiān)視器屏幕顯示“煙包對(duì)齊故障”時(shí)，需打開C800側(cè)防護(hù)罩，檢查清理入口通道內(nèi)的煙包排列情況，并按下煙包對(duì)中復(fù)位按鈕。待該按鈕上的指示燈熄滅后，關(guān)上防護(hù)罩，可再次運(yùn)行設(shè)備。這個(gè)過程需要約1min。當(dāng)設(shè)備再次開啟時(shí)，上下游設(shè)備可能會(huì)再次停機(jī)：

（1）上游機(jī)。啟動(dòng)設(shè)備時(shí)，煙包可能在高空輸送帶上停止而導(dǎo)致C800包裝機(jī)一直處于待料狀態(tài)。這時(shí)，設(shè)備未停機(jī)，但煙包滯留在高空輸送帶上。此時(shí)，重啟高空輸送通帶驅(qū)動(dòng)裝置，設(shè)備可正常運(yùn)行。如果重啟后，設(shè)備仍不能運(yùn)行，則反復(fù)重啟，直到可以正常運(yùn)行。

（2）下游機(jī)。該故障發(fā)生時(shí)，成品煙包在螺旋堆疊器入口被上下兩根齒形帶夾緊（如圖1）。設(shè)備正常運(yùn)行中，這兩根同步齒形帶所夾緊的煙包，連續(xù)向螺旋堆疊器入口輸送。當(dāng)故障停機(jī)時(shí)，同步齒形帶停止運(yùn)動(dòng)。再次啟動(dòng)后，齒形帶從靜止逐漸加速向前移動(dòng)。加速過程中，齒形帶對(duì)煙包可能存在壓力不穩(wěn)定現(xiàn)象。由于壓力過大，會(huì)導(dǎo)致煙包變形加劇，易在螺旋堆疊器入口處卡阻，造成再次停機(jī)。當(dāng)出現(xiàn)二次停機(jī)，無論上游機(jī)或下游機(jī)，每次處理故障至少需要3min。

圖1 入口通道同步齒形帶斜視圖

在設(shè)備投入使用的早期，由于存在換牌、頻繁更換不同廠家的商標(biāo)紙等原因，該故障現(xiàn)象頻繁發(fā)生。據(jù)統(tǒng)計(jì)，當(dāng)頻繁出現(xiàn)該故障時(shí)，單班停機(jī)次數(shù)可高達(dá)8次，有時(shí)甚至達(dá)15次。按照這個(gè)數(shù)據(jù)計(jì)算，單班因“煙包對(duì)齊故障”直接停機(jī)時(shí)間～15min，再加上二次停機(jī)的間接停機(jī)時(shí)間，每個(gè)班停機(jī)至少15min，有時(shí)甚至0.5h。

當(dāng)該故障次數(shù)頻繁出現(xiàn)時(shí)，可以通過更換同步齒形帶來解決。通過查看根據(jù)換件記錄，5臺(tái)設(shè)備平均每個(gè)月就需要更換1對(duì)皮帶。頻繁更換同步齒形帶常造成備件供應(yīng)不足。

因此，如何有效降低“煙包對(duì)齊故障”次數(shù)，如何提高同步齒形帶的使用壽命成了一個(gè)亟待解決的問題。

2 原因分析

2.1 “煙包對(duì)齊故障”發(fā)生過程

“煙包對(duì)齊故障”的產(chǎn)生原因：設(shè)備在運(yùn)行過程中，傳感器時(shí)刻檢查煙包在轉(zhuǎn)盤入口處的位置（如圖2）。根據(jù)煙包實(shí)際測(cè)出的相位之間的差異，由軟件確定入口皮帶的趨勢(shì)矯正。系統(tǒng)將不斷檢查，使電機(jī)不會(huì)丟失位置。若測(cè)出的定位誤差絕對(duì)值大于煙包對(duì)中誤差最大值，設(shè)備將會(huì)停機(jī)，并報(bào)警“煙包對(duì)齊故障”。

圖2 煙包對(duì)齊故障原因示意圖

2.2 故障原因分析

從2.1可以看出，如果吸取臂位置與煙包位置不同步，將會(huì)出現(xiàn)煙包對(duì)齊故障。因此，如果需要減少該故障停機(jī)次數(shù)，必須保證吸取臂位置與煙包位置同步。以下2方面分析吸取臂位置和煙包位置。

（1）吸取臂位置。C800小盒透明紙包裝機(jī)煙包拾取臂動(dòng)作為機(jī)械傳動(dòng)，其傳動(dòng)平穩(wěn)，傳送位置準(zhǔn)確。

（2）煙包位置。煙包由兩根同步齒形帶壓緊后向前傳送，齒形帶與煙包接觸為面接觸（如圖3）。兩對(duì)過輪在齒形帶內(nèi)側(cè)與齒形帶輪齒接觸，輔助同步齒形帶來壓住煙包。如果同步齒形帶夾持煙包的摩擦力不足，煙包將會(huì)超前或滯后設(shè)定位置。因此，煙包輸送平穩(wěn)性與摩擦力大小有關(guān)。

圖3 同步齒形帶壓輪示意圖

式中，μ為摩擦系數(shù)；N為正壓力。

從式（1）可以看到，摩擦力與摩擦系數(shù)和正壓力有關(guān)。同步齒形帶與煙包之間的摩擦系數(shù)與小盒商標(biāo)紙材料、同步齒形帶表面磨損情況有關(guān)。同步齒形帶對(duì)煙包的正壓力與同步齒形帶對(duì)煙包的壓縮量有關(guān)。

由于小盒表面材料和同步齒形帶表面磨損均為不可控因素，因此只考慮如何穩(wěn)定同步齒形帶正壓力。在入口通道內(nèi)，由于壓輪直徑偏大（R=27mm），且壓輪與壓輪間距過大（分別是143mm、147mm、143mm），導(dǎo)致壓輪與壓輪、帶輪與壓輪中間區(qū)域的齒形帶在壓縮煙包時(shí)，其外側(cè)面不在同一直線上。在入口通道內(nèi)，壓輪、帶輪壓住煙包（煙包長度為86mm）的接觸點(diǎn)至多只有一個(gè)，有時(shí)連一個(gè)接觸點(diǎn)也沒有（如圖2所示A、B、C區(qū)域）。當(dāng)煙包在這4個(gè)點(diǎn)，可以保證位置煙包壓縮量越接近工藝標(biāo)準(zhǔn)。煙包離壓輪位置越近，其壓縮量越接近工藝標(biāo)準(zhǔn)；煙包離壓輪位置越遠(yuǎn)，其壓縮量偏離工藝標(biāo)準(zhǔn)越大。

從以上分析可以看出，在入口通道傳送通道內(nèi)，同步齒形帶對(duì)煙包的壓縮量不穩(wěn)定。由此可以推出，齒形帶對(duì)煙包的正壓力不穩(wěn)定。這里，需要尋找一種方案，將同步齒形帶對(duì)煙包的壓縮量穩(wěn)定保持在工藝標(biāo)準(zhǔn)值附近。

3 設(shè)備改造

查看《C800維修調(diào)節(jié)手冊(cè)》可以看到，在整個(gè)入口通道傳送區(qū)域內(nèi)，必須保證同步齒形帶對(duì)煙包的壓縮量保持1mm。按照質(zhì)量工藝標(biāo)準(zhǔn)，煙包的寬度為54mm。要保證同步齒形帶與煙包達(dá)到工藝標(biāo)準(zhǔn)，只需保證同步齒形帶之間的距離在53mm。

為了保證內(nèi)外側(cè)同步齒形帶之間的距離滿足工藝標(biāo)準(zhǔn)，需要對(duì)內(nèi)外排壓輪都進(jìn)行改造。由于外排和內(nèi)排的壓輪、帶輪、同步齒形帶均對(duì)稱布置，只對(duì)外側(cè)壓輪進(jìn)行設(shè)計(jì)及計(jì)算。內(nèi)側(cè)的設(shè)計(jì)計(jì)算方法與外側(cè)相同。

3.1 測(cè)量原設(shè)備的相關(guān)尺寸

經(jīng)反復(fù)測(cè)量，兩壓輪的半徑為R=27mm（見圖3）。入口帶輪與壓輪1間的距離、兩壓輪間距離、壓輪2與出口帶輪間距離分別為143、147、143mm。

3.2 設(shè)計(jì)壓輪排

將原有的壓輪拆除，保留壓輪軸。以壓輪軸作為固定點(diǎn)，來設(shè)計(jì)外側(cè)壓輪排的中心位置。

（1）橫向方向布置。如果以原壓輪的接觸點(diǎn)布置新壓輪，可以選擇更小的壓輪r=13mm。這樣，新壓輪與原壓輪軸可能存在干涉。為了讓開原壓輪軸位置，必須將新壓輪對(duì)稱布置在壓輪軸兩側(cè)。

（2）縱向方向布置。從上述數(shù)據(jù)可以看出，可以選擇r=13mm的壓輪。這樣，壓輪的中心點(diǎn)就必須布置在與兩壓輪軸心線相距14mm的直線上。為了增加壓輪支座的強(qiáng)度，在原壓輪與同步齒形帶處制作加強(qiáng)筋。

經(jīng)過試驗(yàn)，當(dāng)入口帶輪中心與最近的壓輪中心點(diǎn)縱向距離為68mm時(shí)，壓輪邊緣與帶輪邊緣的距離為7mm。因此，將該點(diǎn)作為壓輪的布置點(diǎn)。點(diǎn)1位置與壓輪軸中心縱向距離為73mm。在壓輪軸兩側(cè)25mm處各布置兩個(gè)壓輪，就是圖中點(diǎn)2、3的位置。剛好將這部分區(qū)域基本平分，并且，在這段區(qū)域上，同步齒形帶至少有兩個(gè)點(diǎn)。

依照此規(guī)律，當(dāng)出口帶輪中心與最近的壓輪中心點(diǎn)（圖4點(diǎn)9位置）縱向距離為53mm時(shí)，壓輪邊緣與帶輪邊緣的距離為15mm。因此，將該點(diǎn)作為壓輪的布置點(diǎn)。在壓輪軸兩側(cè)25mm處各布置兩個(gè)壓輪。

圖4 新設(shè)計(jì)壓輪排中心位置示意圖

將點(diǎn)3～點(diǎn)6的區(qū)域三等分，點(diǎn)7～點(diǎn)9的區(qū)域兩等分。根據(jù)以上縱橫方向上的設(shè)計(jì)理念布置壓輪的中心位置（見圖4）。

3.3 外協(xié)部門制作壓輪排

以相關(guān)設(shè)計(jì)基準(zhǔn)布置壓輪位置，以這些位置作為基準(zhǔn)點(diǎn)畫出裝配圖。根據(jù)裝配圖制作為基礎(chǔ)制作壓輪排。壓輪排輥?zhàn)影霃綖?3mm。壓輪與軸承608（22×8×7）通過小軸（半徑為4mm）連接，軸承內(nèi)圈外端面通過厚度為1mm。

3.4 安裝調(diào)試

安裝壓輪排，通過微調(diào)內(nèi)排同步齒形帶基座保證入口、出口帶輪皮帶間（徑向）的距離為53mm。調(diào)整完成后，使用游標(biāo)卡尺檢查每對(duì)同步齒形帶對(duì)應(yīng)點(diǎn)之間的距離（圖5）。圖4中的內(nèi)外側(cè)壓輪點(diǎn)所接觸的同步齒形帶之間的距離測(cè)量值，如表1所示。

圖5 改裝壓輪排后的同步齒形帶示意圖

表1 在各個(gè)點(diǎn)測(cè)量同步齒形帶間距離值

由表1可知，經(jīng)檢驗(yàn)，實(shí)測(cè)值都在煙包調(diào)整技術(shù)的最大偏差值為0.12mm。

4 結(jié)語

該改造項(xiàng)目最先運(yùn)用于12號(hào)機(jī)。對(duì)壓輪排的改造，僅對(duì)原壓輪的輔助壓縮功能進(jìn)行了優(yōu)化和改進(jìn)，使設(shè)備的技術(shù)參數(shù)更加合理。該改造未對(duì)設(shè)備其他功能部件進(jìn)行任何改造，因此，設(shè)備能保持原有的性能。改裝壓輪排后，“煙包對(duì)齊故障”次數(shù)顯著減少。對(duì)在線生產(chǎn)停機(jī)情況進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，單班偶有一次“煙包對(duì)齊故障”，不超過兩次。

在兩個(gè)月時(shí)間內(nèi)，質(zhì)檢人員隨機(jī)抽查成品煙包，煙包外觀、包內(nèi)煙支均符合云煙（軟珍）工藝質(zhì)量要求。之后，將該改造項(xiàng)目成果推廣其余4臺(tái)設(shè)備，取得了良好的效果。經(jīng)過半年的跟蹤觀察，單班偶有一次停機(jī)故障，5臺(tái)設(shè)備累計(jì)更換過一次同步齒形帶。從以上數(shù)據(jù)可以看出，“煙包對(duì)齊故障”問題已得到解決。并且，很大程度上提升了同步齒形帶的使用壽命。通過對(duì)C800小盒透明紙包裝機(jī)入口通道改造，有效地減少了設(shè)備停機(jī)次數(shù)及停機(jī)時(shí)間，顯著地提高了同步齒形帶的使用壽命。