YF215 滤棒接收机横向传动齿轮轴的改进研究

王兴华，曾友朋

（江西中烟工业有限责任公司赣州卷烟厂，江西 赣州 340000）

“提高产品质量，节约降耗”是卷烟行业不断追求的目标，也是滤棒供应系统努力的方向。现在卷烟行业所用的滤棒供应系统大多都是许昌烟草机械厂根据豪尼公司引进消化国产化的滤棒发射和接收机，YF215 接收机长期高速运转会出现如下问题——由于传动箱设计紧凑、齿轮模数小、运转速度快、润滑不良或负载偏重均会造成传动箱体内齿轮运行不平稳，损坏内部零件或箱体，造成横向传动辊运行不稳，滤棒浪费大，严重时造成接收机无法接收滤棒。通过学习和对横向传动箱的分析，在原有传动箱中间轴的改进，从而保证了滤棒供应的稳定性，提高了滤棒供应。

1 结构与原理

1.1 YF215 滤棒接收机工作原理

YF215 滤棒接收机共有两套传动系统，一套是纵向传动装置，伺服电动机通过平皮带传动至加减速圆盘，将管路中传输的高速滤棒进行减速后再加速；另一套是横向传动装置，伺服电机通过齿轮箱输出六个转速，带动两个导向辊和四个传送辊，将滤棒平行输送至卷烟机滤棒库。

1.2 横向传动齿轮箱结构

接收机横向传动齿轮箱由两块铸铝材料的箱体组成，内部共有13 个直齿轮，箱体加工精度高，通过紧固螺钉将箱体联接。

1.3 横向传动齿轮箱工作原理

伺服电动机通过齿轮箱内各齿轮的变速，将转速输送到传送辊和导向辊，电动机以2800 转/分高速运转，共输出六个转速，轴1 与轴2 转速相等，轴3 与轴4 转速相等，轴5 与轴6 转速相等；轴1 与轴2 分别通过两个弹性联轴器，带动两个光辊运转，轴3、轴4、轴5、轴6 通过齿轮式联轴器带动两对输送辊运转，滤棒通过光辊进入输送辊最后进入滤棒库。齿轮箱体为铸铝件，齿轮模数为0.5，安装精密、紧凑。为了防止漏油造成污染滤棒，所有齿轮采用油脂润滑。每台卷接机组安装两个滤棒接收单元，单个接收单元接收滤棒速度约1200 支/分，卷烟机每分钟生产7000 支烟，需滤棒1750 支，滤棒接收机运行时间占卷烟机工作时间约73%。滤棒接收机运行时间长、速度快、润滑效果一般。在生产过程中齿轮箱极易发生各种故障，而一旦齿轮箱出故障，维修拆卸时间长，严重影响卷烟机生产。

2 横向齿轮传动轴失效分析与改进

2.1 主要失效形式

我们对2018 滤棒接收机横向传动齿轮箱故障进行了统计，发现故障原因主要是齿轮磨损、齿轮轴颈磨损、轴承磨损、箱体磨损四大类。

齿轮磨损：维修次数2 次，占比11%。许昌烟机生产的齿轮箱内部齿轮模数非常小，仅为0.5，在润滑不良或重载的状态下，非常容易磨损。

轴承损坏：维修次数4 次，占比22%。齿轮箱内部轴承共有8 个6001 轴承、6 个609 轴承、4 个607 轴承，2 个608 轴承，小型轴承长时间高速运转或载荷较大时易发生损坏现象。

轴颈磨损：维修次数2 次，占比11%。任何轴承的损坏或齿轮的磨损，都会引起轴颈受力不均并导致损坏。

箱体的磨损：维修次数8 次，占比44%。箱体上安装中间传动齿轮轴的孔易磨损，造成齿轮安装轴松动，导致齿轮啮合不良，快速磨损。

其他故障：维修次数2 次，占比11%。

为了解决上述问题，车间定期对滤棒接收机进行了保养，与卷包设备同步进行。定期对横向传动齿轮箱拆卸进行检查，对运转不灵活的轴承及时换新，对运转灵活的轴承进行润滑，对内部齿轮进行润滑，对存在轻度磨损的齿轮进行更换，通过上述措施，减少了部分故障发生次数。但箱体的磨损情况未得到有效改善，箱体的磨损造成整个齿轮箱无法使用，必须成对更换箱体部件。2018 年上半年，共有6 件箱体因磨损而无法使用。

2.2 原因分析

我们对受损齿轮箱体进行检查，发现箱体磨损部位集中发生在中间齿轮安装孔处，安装孔由圆形磨损成椭圆形，中间齿轮轴与齿轮无法固定在孔内。在箱体内除了两个中间齿轮外，其他齿轮轴均通过轴承安装在箱体上，对箱体损伤较小，未发现有明显受损痕迹。我们对中间齿轮轴的安装形式进行了分析：两个中间传动齿轮安装轴与箱体孔过盈配合，安装轴被固定在箱体上，以下是中间齿轮与箱体配合的示意图，齿轮箱体为铸铝材料，齿轮箱体内两个中间传动齿轮安装采用悬臂式安装在箱体上，且轴安装到箱体部位较短（见图1）。

每个中间传动齿轮同时与三个其他齿轮啮合且分布不均匀，现对两个中间直齿轮受力分析，可以发现中间齿轮1 受到Fr2、Fr2′、Fr2″三个径向力的作用，中间齿轮2 受到Fr5、Fr5′、Fr5″三个径向力，且三个径向力分布不均匀，形成合力作用在安装轴上，通过轴将合力传递到箱体孔壁，由于箱体为铸铝材料，强度较小，齿轮箱内的齿轮高速运转时，在合力长时间作用下易变形磨损，造成箱体安装孔短期内磨损，轴松动，导致齿轮磨损，齿轮箱无传动输出，无法正常接收滤棒，严重影响卷烟机的正常生产。由于箱体安装孔磨损变大，无法再安装使用，维修时，整个箱体必须予以更换，因该齿轮箱非常精密，价格较贵，从而造成较大的备件浪费。

图1 中间齿轮装配图

2.3 改进措施

针对以上分析，制定了以下方案，对中间齿轮安装轴进行改进，将轴的安装部位加长，与箱体孔壁全部接触，增大轴与箱体孔的受力面积。另外，轴端设计成螺纹结构。轴装配后，在齿轮箱外表面安装螺母与垫片，增加轴环与箱体内表面的摩擦力，减小了轴对安装孔局部的挤压力，达到了提高齿轮箱的使用寿命的效果。

2.4 新型横向中间传动齿轮安装轴设计

轴的设计是端部设计成外螺纹，外加螺母与垫片进行紧固，但是，外螺纹必然突出箱体部位较长，有可能影响其他零件安装；通过对齿轮箱安装部位进行现场察看，新型的齿轮轴安装后不会影响其他零件的安装。因此，确定齿轮轴端部设计成外螺纹方式（见图2）。

图2 新型轴装配图

3 改进效果

2019 年年初，我们同时对三组卷烟机共6 个接收机单元进行了定期保养，在保养的过程中，将中间齿轮安装轴更换成改进型安装轴。

经过近半年的观察，YF215 滤棒接收机运行良好，横向传动齿轮箱未出任何故障。接收机的定期保养周期为6 ～8个月，在使用到将近8 个月时，对三组卷烟机的接收机进行轮保，折卸齿轮箱进行检查，发现内部齿轮无磨损件，中间齿轮安装轴无松动现象，箱体未受到任何的磨损。