YB45型细支硬盒包装机加速辊组件弹性销轴的设计

刘永宾，王会平，殷海彬，史瑞，刘伟华

烟草设备

YB45型细支硬盒包装机加速辊组件弹性销轴的设计

刘永宾，王会平，殷海彬，史瑞，刘伟华*

河北白沙烟草有限责任公司保定卷烟厂，河北省保定市荷华路999号 071000

【目的】解决YB45型细支硬盒包装机加速辊内、外端橡胶辊压力调节不均匀，导致单张铝箔纸输送过程中歪斜的问题。【方法】设计制作了一种两段式弹性销轴，能够实现加速辊内、外端橡胶辊压力的均匀调节，保证单张铝箔纸的平稳输送。【结果】因单张铝箔纸输送过程中歪斜而被剔除的烟包数量由73.8盒/班，降低为1.2盒/班，降低了98.4%。机台效率由改进前的89.2%，提升为90.5%，提升了1.30%；产品质量得分由改造前的98.4分，提升为99.0分，提升了0.61%。【结论】弹性销轴为行业首创，它的使用，有效地解决了YB45 型硬盒包装机加速辊内、外端橡胶辊压力调节不均匀，导致单张铝箔纸输送过程中歪斜的问题，提高了机台效率，保障了铝箔纸包装质量。

弹性销轴；加速辊组件；铝箔纸歪斜

ZB45型细支硬盒硬条包装机组由YB45型细支硬盒包装机、YB55型细支盒外透明纸包装机、YB65型细支条盒包装机和YB95型细支条外透明纸包装机组成，YB45型细支硬盒包装机（以下简称YB45细支包装机）是机组重要组成部分，主要负责小盒烟包包装成型[1-4]。小盒内铝箔纸[5-6]在输送过程中，经常因加速辊内、外端橡胶辊压力调节不均匀而出现铝箔纸歪斜现象。郭建娟[7]研究了YB45包装机铝箔纸下纸装置，并对其改进，解决了铝箔纸下纸过程中输送阻塞的问题。张庆春等[8]研制的YB45包装机铝箔纸加速辊可调装置，实现了加速辊内、外端橡胶辊压力的可调节，但结构过于复杂，且受零件加工精度影响较大，又因该部位空间狭小，调节不方便。

本文利用有机硅胶与金属销轴结合，设计制作了一种两段式弹性销轴，安装后，可自动调节加速辊组件内端橡胶辊压力，实现加速辊内、外端橡胶辊压力的均匀调节，结构简便，能有效避免铝箔纸输送过程中出现歪斜的现象，保证铝箔纸的平稳输送。目前，行业内暂无铝箔纸加速辊组件弹性销轴的应用。

1 问题分析

1.1 加速辊组件作用及结构原理

YB45细支包装机加速辊组件作用是将铝箔纸吸风带输送过来的单张铝箔纸加速，并将其准确输送到铝箔纸定位架，等待1号轮输送过来的烟支组，与烟支组一起进入二号轮模盒内，将烟支组进行U形包裹[9-13]。

加速辊主要由内、外端两段橡胶辊及加速辊轴组成，内、外两端橡胶辊辊轮面为加速辊的工作面，内、外端橡胶辊与钢棍接触，并产生一定压力，压力调节均匀适当，铝箔纸才能正常平稳输送到铝箔纸定位架。

加速辊组件的安装是靠其内端上下两个直销固定在加速辊组件安装座上，组件外端为门钩固定，门钩安装轴为偏心轴，调节此偏心轴可实现加速辊内、外端橡胶辊压力的微量调节，顺、逆时针转动门钩偏心轴时，由于橡胶辊与钢辊之间存在一定压力，加速辊组件架会以直销为圆心做旋转摆动，内、外端橡胶辊与直销距离不同，所以两段橡胶辊中心位移量不同，内端橡胶辊中心位移量S1会明显小于外端橡胶辊中心位移量S2，因此，经常出现内、外端橡胶辊压力调节­­严重不均匀的情况。加速辊动力由钢辊通过一对啮合齿轮进行传递，使加速辊与钢辊形成一对辊轮对，单张铝箔纸由此辊轮对垂直向下输送，最终到达铝箔纸定位架，等待1号轮输送过来的烟支组。钢辊动力则由YB45包装机箱体内获得，加速辊组件结构原理及安装示意图如图1，调节门钩内、外端橡胶辊中心位移示意图如图2。

1 直销（上、下各一）；2 加速辊组件安装座；3 钢辊；4 铝箔纸输送导板；5 加速辊内端橡胶辊；6 加速辊外端橡胶辊；7加速辊组件架；8偏心轴；9 门钩

图1 加速辊组件结构原理及安装示意图

Fig. 1 Structural principle and installation diagram of accelerator roll assembly

1直销 2加速辊组件安装座 3钢辊 4加速辊内端橡胶辊5加速辊外端橡胶辊 6加速辊组件架 7偏心轴 8门钩

图2 调节门钩内、外端橡胶辊中心位移示意图

Fig. 2 Schematic diagram of the center displacement of the rubber roller at the inner and outer ends of the adjustable door hook

1.2 存在问题

加速辊磨损后需及时更换，更换加速辊后单张铝箔纸输送过程中经常出现歪斜的情况[14]。铝箔纸严重歪斜的烟包被二号轮铝箔纸单边检测识别后，在三号轮第二工位被剔除，如图3。被漏检的铝箔纸歪斜的烟包会进入成品烟，产品质量得不到保障，如图4。

设备维修保养对卷包车间12号YB45细支包装机更换加速辊后，对甲、乙两班铝箔纸烟包剔除数量、机台效率、产品质量进行了为期1周（共10班次）的统计，结果显示，因铝箔纸歪斜被剔除的烟包数量平均为73.8包/班，设备机台效率（实际产量/理论产量）平均为89.2%，产品质量得分平均为98.4分，如表1。

图3 三号轮剔除的铝箔纸烟包

图4 铝箔纸严重歪斜被漏检烟包

表1 铝箔纸烟包剔除数量、机台效率及质量得分统计表

2 铝箔纸歪斜产生的原因及改进思路

加速辊是YB45细支包装机易损零件，其磨损后需及时更换，而加速辊上橡胶辊直径尺寸经常存在一定偏差，合格的加速辊直径为16.0 mm±0.2 mm，当橡胶辊直径偏大，大于16.2 mm时，安装后，内端橡胶辊压力会非常大，因加速辊组件内端为直销连接，不可调整，所以出现内、外端橡胶辊压力不一致的情况，仅调节门钩偏心轴不能实现加速辊内、外端橡胶辊压力的均匀调节，从而造成单张铝箔纸向下输送歪斜，或下不到定位架的现象。

经过分析研究，只有将加速辊内、外端橡胶辊压力均匀调节，才能保证单张铝箔纸平稳输送，才不会出现铝箔纸输送歪斜的情况，这就需要将加速辊内端改造为可调节的形式。加速辊组件结构相对复杂，安装后内端空间狭小，如图5，且加速辊组件对调节精度要求较高，并不宜对其进行复杂改造，因此考虑是否可以从加速辊组件的安装直销入手，将其改造成上、下两个可调节偏心销轴，就可实现加速辊组件的内、外端调节，此方案虽然理论上可行，但实际因加速辊内端空间狭小的原因，下方偏心轴基本无法调节，因此，此方案不能采用。

图5 加速辊组件安装效果图

继续从加速辊组件的安装直销入手，设计制作一种销轴，使其既能保证加速辊组件的正常安装连接，又具有一定弹性，用于释放加速辊内端橡胶辊压力，再加上加速辊门钩的调节，能使得内、外端橡胶辊压力均衡，就能保证铝箔纸的平稳输送，因此，设计制作了一款两段式弹性销轴。

3 弹性销轴方案设计

将加速辊安装直销设计为两段式弹性销轴，其中一段为金属轴外面包裹硅胶[15]设计，即将原来销轴直径在长度1/2处车削缩小一定尺寸，在外面包裹一层硅胶材料，利用硅胶材质弹性特性，起到自动释放橡胶辊压力的作用，两段式弹性销轴示意图、效果图如图6。

图6 两段式弹性销轴

安装时，有硅胶层一端安装在加速辊组件安装座一侧，金属端则安装在加速辊组件上，2个销轴分别用紧固螺钉固定，当加速辊内、外端橡胶辊直径过大，内端橡胶辊压力过大时，弹性销轴硅胶层受到挤压变形，加速辊组件内端会自动向橡胶辊所受压力的方向轻微移动，这样就自动释放了内端橡胶辊的压力，然后再根据内端压力调节门钩偏心轴，使内、外端橡胶辊压力调节均匀一致，弹性销轴安装示意图如图7，改进后内、外端橡胶辊压力示意图如图8。

图7 弹性销轴安装示意图

1 直销；2 加速辊组件安装座；3 钢辊；4 加速辊内端橡胶辊；5 加速辊外端橡胶辊；6 加速辊组件架；7 偏心轴；8 门钩

图8 改进后内、外端橡胶辊压力示意图

Fig. 8 Schematic diagram of the pressure of the inner and outer rubber rollers after improvement

硅胶（SiO2·H2O）除强碱、氢氟酸外不与任何物质发生反应，不溶于水和任何溶剂，无毒无味，化学性质稳定，这种化学组分和物理结构，决定了它具有许多其他同类材料难以取代的特点：吸附性能高、热稳定性好、化学性质稳定、有较高的机械强度等。本次设计改造选用有机硅胶，有机硅胶具有表面张力低、粘温系数小、压缩性高、气体渗透性高等基本性质。根据销轴尺寸，设计制作3种规格的两段式弹性销轴，硅胶层厚度分别为1mm、1.5mm、2mm，分别测试其使用效果。

4 应用效果

4.1 实验设计

将3种不同规格的弹性销轴在YB45型细支包装机进行试验，并对数据进行统计。

材料：钻石尚风细支卷烟（河北中烟工业有限责任公司）。

设备：YB45细支包装机（上海烟草机械有限责任公司）。

方法：将3种不同规格的弹性销轴，在同一设备测试，每种规格测试甲、乙2个班次，每班次为8 h，每30min完成自检一次，并及时填写记录，统计铝箔纸烟包剔除数量、机台效率及质量得分，最终选定最佳规格的弹性销轴。

4.2 数据分析

3种规格弹性销轴测试结果见表2，3种规格弹性销轴平均数据与使用前数据对比见图7。由表2和图7可以看出，3种规格弹性销轴使用过程中，铝箔纸烟包剔除平均数量为17.7盒/班，机台平均效率为90.2%，质量平均得分98.8分，相比之前统计的烟包剔除数量平均为73.8盒/班，设备机台效率平均为89.2%，产品质量得分平均为98.4分，数值均有明显改善。

表2 3种规格弹性销轴测试结果

图9 3种规格弹性销轴平均数据与使用前数据对比

硅胶层厚度为1 mm的1号弹性销轴在使用过程中铝箔纸烟包剔除数量为3盒，机台效率90.4%，质量得分为99.2分，相比其他两种规格弹性销轴效果最好，因此选定1号弹性销轴为最佳方案，如图10。

图10 3种规格弹性销轴使用数据对比

最后，将硅胶厚度尺寸为1 mm的1号弹性销轴安装在YB45细支包装机进行为期1周的测试，测试分甲、乙2个班次进行，共计10个班次，每班次为8 h，每30 min完成自检一次，及时填写记录，并对铝箔纸烟包剔除数量、机台效率及质量得分进行统计，由统计结果得出：单张铝箔纸输送过程中歪斜造成烟包剔除的数量由73.8盒/班，降低为1.2盒/班，降低了98.4%；机台效率由改进前的89.2%，提升为90.5%，提升了1.30%；产品质量得分由改造前的平均98.4分，提升为平均99.0分，提升了0.61%，如表3。

表3 铝箔纸烟包剔除数量、机台效率及质量得分统计表

5 结论

弹性销轴的使用，有效地解决了YB45 型硬盒包装机加速辊内、外端橡胶辊压力调节不均匀，导致铝箔纸输送过程中歪斜的问题，降低了生产过程中因铝箔纸歪斜产生的烟包剔除数量，节约了原辅料消耗，提高了设备效率，保障了产品质量。同时，弹性销轴的设计也拓宽了维修思路，增长了维修经验，弹性销轴的设计为行业首创，为行业内类似问题的维修提供了借鉴经验。

生产中实际应用效果表明：弹性销轴的使用，单张铝箔纸输送更加平稳，单张铝箔纸输送过程中歪斜造成烟包剔除的数量由73.8盒/班，降低为1.2盒/班，降低了98.4%；机台效率由改进前的89.2%，提升为90.5%，提升了1.30%；产品质量得分由改造前的平均98.4分，提升为平均99.0分，提升了0.61%。

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Development of elastic pin shaft of accelerator roll assembly of YB45 fine support hard box packaging machine

LIU Yongbin, WANG Huiping, YIN Haibin, SHI Rui, LIU Weihua

Hebei Baisha Tobacco Co., Ltd. Baoding Cigarette Factory, Baoding 071000, China

In order to solve the problem that the uneven pressure adjustment at the inner and outer ends of the acceleration roller of YB45 fine support hard box packaging machine leads to the skew in the process of aluminum foil conveying, an elastic pin shaft is designed and manufactured, which can realize the uniform adjustment of the pressure at the inner and outer ends of the acceleration roller and ensure the smooth conveying of aluminum foil. The number of cigarette packets that are slanted and eliminated in the process of aluminum foil conveying is reduced from 73.8 boxes / shift to 1.2 boxes / shift, a decrease of 98.4%. The locomotive efficiency increased from 89.2% before improvement to 90.5%, an increase of 1.30%; The product quality score increased from 98.4 points before the transformation to 99.0 points, an increase of 0.6 points. The use of elastic pin shaft is the first in the industry. Its use effectively solves the problem of uneven pressure adjustment of the rubber rollers at the inner and outer ends of the acceleration roller of YB45 hard box packaging machine, which leads to the skew of aluminum foil during the transportation process, and improves the efficiency of the equipment.

elastic pin shaft; accelerator roll assembly; aluminum foil skew

. Email：138322877@qq.com

刘永宾（1979—），大学，工程师，研究方向：烟草机械封装设备维修，Email：457506990@qq.com

刘伟华（1977—），大学，工程师，主要研究方向：烟草机械设备和工艺管理，Tel：13832283877，Email：138322877@qq.com

2023-04-06；

2023-11-16

刘永宾，王会平，殷海彬，等.YB45型细支硬盒包装机加速辊组件弹性销轴的设计[J]. 中国烟草学报，2024,30（1）. LIU Yongbin, WANG Huiping,YIN Haibin, et al. Development of elastic pin shaft of accelerator roll assembly of YB45 fine support hard box packaging machine[J]. Acta Tabacaria Sinica,2024,30(1 ). doi:10.16472/j.chinatobacco.2023.T0055