水松紙切割裝置穩(wěn)定性因素分析與研究

李蓮喜，陳國(guó)財(cái)

(常德煙草機(jī)械有限責(zé)任公司，湖南 常德 415000)

0 引 言

水松紙用于包裹香煙過濾嘴與煙支，煙支的直徑?jīng)Q定水松紙的長(zhǎng)度，因此，在卷煙生產(chǎn)中需將水松紙等長(zhǎng)切斷。剪切式切紙技術(shù)是HAUNI公司20世紀(jì)90年代初開發(fā)的一種用于超高速卷接機(jī)組上的分切水松紙的技術(shù)，常德煙草機(jī)械有限責(zé)任公司已經(jīng)從HAUNI公司獲得了剪切式切紙的技術(shù)[1-2]，水松紙切割裝置是卷煙機(jī)中重要部件，水松紙的切斷由切紙輪與刀輥上刀片協(xié)調(diào)動(dòng)作完成，切紙輪與刀輥之間由兩個(gè)嚙合齒輪傳遞動(dòng)力，齒輪傳動(dòng)嚙合間隙會(huì)影響傳動(dòng)精度，切紙刀的擠壓量、切紙輥的圓跳動(dòng)、切紙刀的圓跳動(dòng)對(duì)切紙效果和刀片壽命產(chǎn)生影響。王鑫[3]對(duì)剪切式切紙機(jī)構(gòu)進(jìn)行了結(jié)構(gòu)分析與優(yōu)化，但未對(duì)優(yōu)化后的結(jié)構(gòu)進(jìn)行深入的驗(yàn)證。徐國(guó)慶等[4]通過改變切紙輪局部結(jié)構(gòu)，改變風(fēng)孔使得清潔工作效率提高，同時(shí)減少刀片磨損，但用該方法減少刀片磨損具有一定的局限性。卷接機(jī)組在調(diào)試或工作中有時(shí)會(huì)出現(xiàn)刀片與切紙輪干涉的情況，輕則刀片加速磨損鈍化，重則刀片斷裂，嚴(yán)重降低卷接機(jī)組的產(chǎn)品質(zhì)量。為此，筆者結(jié)合水松紙切割裝置本身結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，分析其裝配要求，測(cè)定切紙刀合適的擠壓量，從而提高該裝置的運(yùn)行穩(wěn)定性。

1 工作原理

切紙裝置結(jié)構(gòu)示意圖如圖1所示。

圖1 切紙裝示意圖1.圓柱刀輥 2.錐形刀輥 3.刀片

切紙裝置是卷接機(jī)組的關(guān)鍵部套，用于將涂有膠水的水松紙等長(zhǎng)切斷，并輸送到混合輪處與濾嘴和煙支粘黏。該裝置由兩刀輥組成,其中一刀輥為圓柱形，圓柱形刀輥上裝有12塊鑲塊，另一刀輥為圓錐形,錐形刀輥上安裝有12把切紙刀,當(dāng)兩刀輥以相同的角速度相向運(yùn)動(dòng)時(shí),兩刀輥的刀刃嚙合點(diǎn)從里向外做點(diǎn)接觸運(yùn)動(dòng),將水松紙逐漸剪斷[5-7]。

兩刀輥以相同的角速度相向運(yùn)動(dòng)由切紙裝置內(nèi)部?jī)蓢Ш淆X輪實(shí)現(xiàn)，其中一個(gè)齒輪與主傳動(dòng)中齒輪嚙合，實(shí)現(xiàn)動(dòng)力傳遞。

2 原因解析

切紙裝置通過刀片與鑲塊刃口之間的擠壓，嚙合點(diǎn)從里向外做點(diǎn)接觸運(yùn)動(dòng)，產(chǎn)生剪刀剪紙的效果，同時(shí)無法避免的是切刀的調(diào)整難度大且耗時(shí)；切紙過程中刀片會(huì)產(chǎn)生彈性變形，使刀片和鑲塊較易磨損，使用壽命短。為了使刀片不被加速磨損或被折斷，切紙效果符合要求，刀片與鑲塊的擠壓量、切紙輥的圓跳動(dòng)、切紙刀的圓跳動(dòng)以及齒輪的嚙合間隙需要在規(guī)定的誤差范圍內(nèi)。在所有零件都合格的前提下，影響切紙裝置穩(wěn)定性因素主要是裝配的規(guī)范性，刀片和鑲塊的擠壓量。

3 穩(wěn)定性因素分析

在生產(chǎn)裝配中，切紙輥的圓跳動(dòng)、切紙刀的圓跳動(dòng)要求在0.015 mm以內(nèi)，齒輪1與齒輪2的嚙合間隙要求在0.02～0.04 mm之間，如圖2。為達(dá)到上述要求，切紙裝置在裝配過程中應(yīng)嚴(yán)格按照裝配規(guī)范進(jìn)行。切紙輥與切紙刀輥安裝在軸3與軸4上，兩根軸的圓跳動(dòng)直接影響切紙輥與切紙刀的圓跳動(dòng)。在實(shí)際生產(chǎn)中只需要檢驗(yàn)軸3與軸4的端面圓跳動(dòng)。

圖2 切紙裝置裝配圖1.齒輪1 2.齒輪2 3.刀輥軸 4.切紙刀軸 5.端蓋 6.端蓋

軸3與軸4上分別裝有端蓋5與端蓋6，單列角接觸球軸承7，隔套8，齒輪1與齒輪2。對(duì)于單列角接觸球軸承，在安裝過程中應(yīng)確保與其直接接觸的隔套8端面干凈無殘?jiān)欢松w5與端蓋6在壓緊單列角接觸球軸承時(shí)螺釘應(yīng)對(duì)稱擰緊，用力均勻，必要時(shí)使用力矩扳手，若螺釘受力不均勻會(huì)影響單列角接觸球軸承在圓周方向上受力不均勻，從而影響軸3與軸4的端面圓跳動(dòng)；此外還會(huì)影響齒輪1與齒輪2在圓周方向上的齒隙不均勻。齒輪1與齒輪2的齒隙是通過齒輪1來調(diào)整的，通過增加齒厚調(diào)整齒隙，如圖3。

圖3 齒隙調(diào)整圖1.齒隙調(diào)整孔 2.齒輪1 3.調(diào)整銷軸 4.齒輪2 5.螺釘

齒輪1由兩個(gè)重疊部分組成，由四個(gè)螺釘固定。調(diào)整齒輪1與齒輪2的間隙時(shí)，松開4個(gè)緊定螺釘，將調(diào)整銷軸插入齒隙調(diào)整孔，轉(zhuǎn)動(dòng)銷軸使齒輪1與齒輪2的嚙合間隙在0.02～0.04 mm之間。

其次，刀片與鑲塊刃口之間的擠壓量影響切紙效果好壞與刀片壽命，擠壓量由千分尺測(cè)得。若擠壓量偏小，切紙效果不滿足要求；若擠壓量過大，刀片過快磨損易斷裂，為了獲得一個(gè)適當(dāng)?shù)臄D壓量，通過實(shí)驗(yàn)測(cè)定刀片與鑲塊刃口之間的擠壓量，以每分鐘7 000支卷煙的生產(chǎn)能力要求，機(jī)構(gòu)需要每分鐘提供3 500片水松紙，切紙刀有12塊刀片，因此切紙裝置以292 r/min的速度才能滿足要求，為了盡可能快的獲得實(shí)驗(yàn)結(jié)果，在相同工況下提高試驗(yàn)樣機(jī)的轉(zhuǎn)速，可以定性的得到刀片壽命與擠壓量的關(guān)系，實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)見表1。

表1 刀片擠壓量與刀片壽命關(guān)系

通過實(shí)驗(yàn)可知，切紙刀擠壓量為0.1 mm時(shí)，刀片壽命短，容易斷裂；當(dāng)擠壓量逐漸減小到0.02 mm時(shí)，切紙刀使用壽命相應(yīng)增大，但是，擠壓量達(dá)到0.04 mm以后，切紙效果開始下降。因此綜合切紙刀壽命與切紙效果，切紙刀擠壓量控制在0.04～0.05 mm比較理想。

4 結(jié) 論

(1) 裝配符合規(guī)范 水松紙切割裝置是一種高精度部套，在裝配過程中要保證隔套清潔，壓緊單列角接觸球軸承時(shí)螺釘應(yīng)對(duì)稱擰緊，用力均勻，必要時(shí)使用力矩扳手，用調(diào)整銷軸將齒輪1與齒輪2的嚙合間隙調(diào)整到0.02～0.04 mm之間。

(2) 切紙刀擠壓量 刀片與鑲塊刃口之間的擠壓量直接影響切紙效果好壞與刀片壽命，擠壓量偏小，切紙效果不滿足要求；若擠壓量過大，刀片過快磨損易斷裂。將切紙刀擠壓量控制在0.04～0.05 mm之間可以保證比較好的切紙效果，刀片不被磨損過快。