ZJ17 卷接机组吸丝带导向带轮的改进

赵 斌，韩 永，张兴华，李 洋

山东中烟工业有限责任公司济南卷烟厂，济南市高新区科航路2006 号 251014

ZJ17卷接机组是目前国内卷烟工业企业使用的主流卷接设备［1］。吸丝带轮是ZJ17机组吸丝成形系统的重要部件之一［2-3］，主要由驱动带轮、张紧带轮、导向带轮等部分组成。在生产过程中，吸丝带轮的轴承因烟末堆积等问题易出现异常响动、晃动甚至卡死现象，导致吸丝带轮及吸丝带受损以及烟丝束密度不均匀或出现杂物，进而使烟支质量和吸阻波动增大，甚至出现空头烟和竹节烟等现象［4］。针对此问题，祝智斌等［5］将吸丝带轮表面改为外圆滚齿并沿圆周方向均匀加工了7条槽，以减少带轮与吸丝带之间的摩擦；殷切［6］采用氟胶骨架油封的方法提高了轴承的密封性，延长了轴承的使用寿命；朱永明等［7］利用扇叶形成涡旋气流，提高吸丝带轮的防尘性能，降低了吸丝带磨损速度和设备维修频率。而位于吸风室后部的导向带轮与吸风室墙板仅距离1 mm，受损吸丝带产生的尼龙丝线易在此间隙中缠绕堆积，挤压轴承密封圈使其变形而失去密封作用，加剧导向带轮和吸丝带的受损程度。宁功林等［8］通过改进导向带轮的轴及轴承并加装防尘盖，一定程度上延长了轴承使用寿命，但仍需定期更换轴承，维修时间较长。为此，设计了一种两段式带轮轴对ZJ17 机组中吸丝带导向带轮进行改进，以期减少轴承损坏频率和更换时间，提高卷接设备运行效率。

1 问题分析

ZJ17 卷接机组吸丝带导向带轮由带轮（1）、带轮轴（2）、轴承（3）、锁紧螺母（4）组成，安装于吸风室后部的铝制墙板（5）上，见图1。带轮（1）上并排安装有两个型号为6001-2RS 的深沟球轴承（3），轴承（3）的内孔安装在带轮轴（2）上，外端通过弹性挡圈（10）和（11）将带轮（1）与轴承（3）轴向固定；带轮轴（2）右端加工有螺纹，由锁紧螺母（4）将带轮轴固定在吸风室的墙板（5）上。机组运行过程中，吸丝带高速运转，与导向带轮、烟丝导轨间相互摩擦而产生磨损，磨损后的吸丝带在张紧气缸恒定拉力（一般为0.25 MPa）［9］作用下被拉断，产生的尼龙丝线容易缠绕在导向带轮的轴上。由于导向带轮与吸风室墙板的间距仅有1 mm，尼龙丝线在此堆积会挤压轴承的密封圈，造成其变形而失去密封性，导致轴承内部润滑介质泄露、烟末堆积等问题，影响轴承转动的灵活性，加剧吸丝带和带轮的磨损。为更换轴承需要拆卸导向带轮，而频繁地拆卸与安装带轮容易使吸风室墙板上的固定孔出现损伤或下陷，严重时需要更换墙板，增加维修费用。

图1 改进前导向带轮结构示意图Fig.1 Structure of guide pulley before modification

2 改进方法

2.1 两段式带轮轴的设计

设计了一种两段式带轮轴［由固定轴（3）和凸台套管轴（9）组成］代替原带轮轴，并对导向带轮的相关结构进行了改进，见图2。两段式带轮轴的固定轴（3）右侧为M8螺栓，通过锁紧螺母（1）将固定轴固定在吸风室墙板（4）上；固定轴（3）的中段和定位销（5）的位置及尺寸与改进前一致，故无需改动墙板上的轴孔；固定轴（3）左侧加工有长10 mm 的M5 螺纹孔（7），与锁紧螺钉（17）配合固定凸台套管轴（9）。凸台套管轴（9）可拆卸，轴右侧的销槽（8）配合固定轴（3）上的定位销（6）实现套管轴的径向定位，凸台对轴承（14）起到限位和密封作用；轴左侧的弹性挡圈槽（10）配合弹性挡圈（16）实现带轮（12）的轴向定位。凸台套管轴（9）与固定轴（3）为过盈配合，可通过向M6 螺纹孔（11）拧入螺钉将凸台套管轴（9）顶出，方便轴承拆卸和维修。

图2 改进后导向带轮分解示意图Fig.2 Exploded diagram of guide pulley after modification

2.2 带轮的改进

如图3 所示，改进后带轮外径及吸丝带槽（1）均保持不变；带轮的右侧增加厚度为2.3 mm 的凸台（2）（内径2为35 mm），左侧的弹性挡圈槽（3）配合弹性挡圈对轴承起到轴向固定和密封作用，根据轴承尺寸可调整带轮壁厚度δ以及弹性挡圈槽直径；带轮两侧表面加工有排末槽（4），沟槽形状由原来的矩形改为倒三角形，用于在带轮转动时抛洒烟末，避免烟末堆积造成带轮卡顿。

图3 改进后带轮结构示意图Fig.3 Structure of pulley after modification

2.3 轴承的选型

相同牌号的深沟球轴承，其承载能力和使用寿命与轴承尺寸正相关。为降低导向带轮轴承的更换频率，宜选用较大尺寸的轴承。但因导向带轮安装空间有限，选用较大尺寸轴承时要保证改进前后导向带轮的外径（吸丝带槽直径 =60 mm）、宽度（d=17.2 mm）等尺寸一致。由表1 可见，SKF6006-2RS轴承外径＜60 mm，但安装后带轮壁较薄（δ=2.5 mm），容易发生变形；SKF6005-2RS轴承外径为47 mm，安装后带轮壁厚度（δ=6.5 mm）可满足技术要求，且该型号轴承宽度比带轮小5.2 mm，带轮两侧空间可满足凸台（厚度2.3 mm）与弹性挡圈槽的安装要求。

表1 不同型号SKF轴承的尺寸参数Tab.1 Dimensional parameters of different type SKF bearings （mm）

3 应用效果

3.1 试验设计

材料：“泰山（白将军）”牌卷烟（山东中烟工业有限责任公司济南卷烟厂）。

设备：ZJ17卷接机组（常德烟草机械有限责任公司）。

方法：对5 台ZJ17 型卷接机组吸丝带导向带轮进行改进，统计改进前后各30 d 内导向带轮轴承损坏次数以及轴承更换时间，取平均值。

3.2 数据分析

由表2可见，改进后导向带轮轴承的损坏次数由改进前的3.6次/月减少到1.2次/月，轴承更换时间由30.7 min/次减少到12.2 min/次，吸丝成形系统工作稳定，提高了设备有效作业率。

表2 改进前后轴承损坏次数与更换时间①Tab.2 Damage frequency and replacement time of bearing before and after modification

4 结论

通过设计两段式带轮轴、改进带轮结构、选用较大尺寸轴承等方法，对ZJ17 卷接机组吸丝带导向带轮进行了改进，有效解决了导向带轮轴承易损坏、拆卸不方便、更换时间长等问题。以济南卷烟厂使用的ZJ17卷接机组为对象进行测试，结果表明：改进后导向带轮轴承损坏次数减少2.4 次/月，轴承更换时间缩短18.5 min/次，降低了维修工作量，提高了设备运行效率。