MAX2接裝機四分切供濾嘴系統(tǒng)的研究

何 蕊 李洪武 段世濤

（紅云紅河集團昆明卷煙廠 生產(chǎn)四部（物流部） 云南昆明650000）

卷接設(shè)備是卷煙制造的一種終端設(shè)備，必須滿足卷煙設(shè)計和工藝的要求，接裝機作為濾嘴接裝設(shè)備，應(yīng)當適應(yīng)不同規(guī)格濾嘴卷煙的生產(chǎn)制造，因此，如何替換、調(diào)整與濾嘴規(guī)格有關(guān)的系統(tǒng)和部件是達到這個目的的關(guān)鍵技術(shù)。

MAX2濾嘴接裝機是德國HAUNI公司上世紀九十年代生產(chǎn)制造的一種高速濾嘴接裝機，與PROTOS-VE2/SE2卷煙機組成卷接機組,是我國少量裝備的最先進的現(xiàn)代卷煙機組之一。該機目前供濾嘴系統(tǒng)為六分切形式，已不能滿足產(chǎn)品結(jié)構(gòu)的需要，在沒有現(xiàn)成技術(shù)的情況下，如何進行四分切形式的替換改造，就是本文需要進行研究和解決的問題。

1 供濾嘴系統(tǒng)的作用和形式

1.1 作用

和所有現(xiàn)代接裝機一樣,MAX2接裝機采用如下工藝流程：在兩支等長的普通卷煙之間插入一支雙倍長濾嘴形成三段組,切割好并涂上膠水的水松紙片搭接在三段組的中間部位,經(jīng)過滾搓后,水松紙片將三段組包卷成雙倍長濾嘴卷煙,然后分切為兩支單長的濾嘴卷煙。

由于濾棒制造工藝的需要，同時也為了在接裝機上更容易接收和處理，濾棒皆制成多倍長（一般為六倍長或四倍長）的規(guī)格，由接裝機上的供濾嘴系統(tǒng)處理為符合卷煙設(shè)計要求的雙倍長濾嘴段。

1.2 形式

為適應(yīng)不同濾棒長度規(guī)格，供濾嘴系統(tǒng)一般為六分切和四分切兩種形式。六分切是將一支六倍長的濾棒用兩片刀分切為等長的三段雙倍長濾嘴的形式。

四分切形式是即將一支四倍長的濾棒用一片刀分切為等長的兩段雙倍長濾嘴的形式。為了降低濾棒的處理速度，提高運行可靠性，一般采用六倍長濾棒。如前所述，為了降低焦油或是產(chǎn)品設(shè)計要求，濾嘴卷煙的濾嘴段采用較長的長度，如果仍采用六分切形式，則六倍長濾棒的長度由于太長而不適應(yīng)濾棒制造和發(fā)射設(shè)備的工藝要求，如果采用相對較短的四倍長濾棒四分切形式，則可解決這個問題。

2 MAX2接裝機分切形式供濾嘴系統(tǒng)

由于MAX2接裝機為國外進口機型，供濾嘴形式為六分切形式，原制造商HAUNI公司在其提供的隨機技術(shù)資料中對四分切形式如何替換幾乎沒有涉及和描述，更沒有諸如傳動原理圖等方面的資料，同時，由于該機型國內(nèi)裝備很少，尚無國內(nèi)業(yè)內(nèi)廠家進行四分切替換改造的先例，而有關(guān)消化技術(shù)更是空白；所以，只能采用現(xiàn)有的六分切形式的有關(guān)技術(shù)資料，參考類比相似機型（如 MAX70）的有關(guān)技術(shù)，通過對六分切供濾嘴系統(tǒng)進行分析，達到替換改造四分切形式的目的。

2.1 MAX2接裝機六分切形式供濾嘴系統(tǒng)的研究

2.1.1 工作原理和工藝流程

如圖1所示，六倍長的濾棒存儲在濾棒料斗中，切割輪取出后由兩片旋轉(zhuǎn)的圓刀片分切為三段等長的雙倍長濾嘴，經(jīng)由切割輪、錯位輪和錯位導向的作用，原同軸的三段濾嘴在錯位輪被階梯排列成三列，然后被排直輪接收，中間列的濾嘴在排直輪上無須軸向移動，而前列和后列濾嘴則由于負壓吸風的作用，分別沿軸向向中間移動，最后與中間列濾嘴對直，形成一列整齊的濾嘴流傳遞經(jīng)由加速輪傳遞到匯合輪上，一一對應(yīng)地插入兩列單倍長普通卷煙間的空位中，形成單長煙支+雙長濾嘴+單長煙支形式的三段組。

圖1 一分六分切供嘴工藝流程圖

2.1.2 主要構(gòu)成

如圖2所示，MAX2接裝機六分切形式供濾嘴系統(tǒng)主要由濾棒料斗、切割鼓輪、濾嘴切刀（兩片）、錯位導向（三片）、錯位鼓輪（三片式）、排直鼓輪、排直導向、加速鼓輪和導向片等組成。

切割鼓輪：三片組成，每片54槽，槽相互對正；錯位鼓輪：三片組成，每片14槽，錯位安裝，錯位角度8.5714；排直鼓輪：42槽加速鼓輪：14槽。

圖2 一分六分切供嘴系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖

2.1.3 傳動原理和流量匹配分析

由于HAUNI公司未提供有關(guān)傳動原理的任何技術(shù)資料，所以，只能根據(jù)隨機的維修圖冊，畫出供濾嘴系統(tǒng)的傳動原理圖，并結(jié)合流量匹配的原理進行分析和必要的計算。

1）傳動原理

如圖3、圖4、圖5所示，主傳動由齒輪Z1一路經(jīng)齒輪Z2、Z3、Z4、Z5、Z6驅(qū)動加速輪、排直輪和錯位輪，另一路由齒輪Z2、Z3、Z4和帶輪D1、D2驅(qū)動切割輪；在齒輪軸I處設(shè)計有一個離合器，其作用是可以將排直輪、錯位輪和切割輪與主傳動脫開，保證機組在啟動、停止和調(diào)試時供濾嘴系統(tǒng)不動作，而在正常運行時動作運行，避免浪費濾嘴。齒輪D1是一個與分切形式有關(guān)的可更換齒輪，當進行分切形式替換時，必用另一個不同齒數(shù)的帶輪替換。

圖3 濾嘴傳動位置圖

圖4 一分六分切形式傳動圖

圖5 一分四分切形式傳動圖

2）根據(jù)流量匹配原理計算傳動比

由于不知道傳動鏈中各齒輪的具體齒數(shù)，只能根據(jù)流量匹配原理分析計算個鼓輪之間的傳動比，所謂流量匹配原理就是各鼓輪輸出和接收的物料（即濾嘴）的數(shù)量必須相等。

按工藝流程，切割鼓輪和錯位鼓輪每槽有三支濾嘴，而排直鼓輪和加速鼓輪每槽只有一支濾嘴，為便于描述,所以引入了當量槽數(shù)的概念。

在六分切供濾嘴系統(tǒng)中，各鼓輪的參數(shù)為：

切割鼓輪：槽數(shù)54（槽），當量槽數(shù)54×3=162（槽）。

錯位鼓輪：槽數(shù)14（槽），當量槽數(shù)14×3=42（槽）。

排直鼓輪：槽數(shù)42（槽）；

加速鼓輪：槽數(shù)14（槽）；

以排直鼓輪為基準，計算出相關(guān)鼓輪間的傳動比：

切割鼓輪與排直鼓輪：i1=42/162=7/27

錯位鼓輪與排直鼓輪：i2=42/42=1

加速鼓輪與排直鼓輪：i3=42/14=3

所以：直鼓輪單位流量P1=42（支）

切割鼓輪單位流量P2=i1X=當量槽數(shù)=7/27×162=42（支）

錯位鼓輪單位流量P3=i2X當量槽數(shù)=1×42=42（支）

錯位鼓輪單位流量P3=i3X當量槽數(shù)1×42=42（支）

加速鼓輪單位流量P4=i4X當量槽數(shù)=3×14=42（支）

P1=P2=P3=P4=42（支）

表明以上三個鼓輪的流量相等，符合流量匹配的原則。

如前所述，在齒輪Z4處設(shè)有一個齒形離合器，當機器每次停止時，離合器就會脫開，停止供濾嘴；而每次起動運行時，離合器又會重新嚙合，開始供給濾嘴。從傳動圖中可以看出，離合器裝在I軸上，如圖2結(jié)構(gòu)圖所示，齒輪Z4空套在齒輪Z5上，當離合器脫開時，齒輪Z4只會空轉(zhuǎn)，而軸I并不旋轉(zhuǎn)，所以排直輪、錯位輪和切割輪靜止；當離合器銜合時，主傳動通過齒輪Z4驅(qū)動軸I旋轉(zhuǎn)，傳動排直輪、錯位輪和切割輪按設(shè)計速比旋轉(zhuǎn)。

2.2 MAX2接裝機四分切形式的研究和實施

通過對六分切形式的分析計算，可以采用得到的數(shù)據(jù)和原理進行四分切形式的設(shè)計計算，但必須滿足下面四個原則條件：

(1)實現(xiàn)四分切形式的工藝流程。

(2)各鼓輪、導向和傳動齒輪等零部件的替換必須符合MAX2接裝機供濾嘴系統(tǒng)的現(xiàn)有的安裝位置。

(3)通過更換規(guī)格替換齒輪改變傳動比或改變鼓輪槽數(shù)，保證物料的流量匹配。

(4)保證鼓輪之間的正確相位。

2.2.1 工作原理和工藝流程

如圖1和圖2所示，四倍長的濾棒存儲在濾棒料斗中，切割輪取出后由一片旋轉(zhuǎn)的圓刀片分切為兩段等長的雙倍長濾嘴，經(jīng)由切割輪、錯位輪和錯位導向的作用，原同軸的兩段濾嘴在錯位輪被階梯排列成兩列，然后被排直輪接收，前列和后列濾嘴由于負壓吸風的作用，分別沿軸向向中間移動，形成一列整齊的濾嘴流經(jīng)由加速輪傳遞到匯合輪上，一一對應(yīng)地插入兩列單倍長普通卷煙間的空位中，形成單長煙支+雙長濾嘴+單長煙支形式的三段組。

2.2.2 主要構(gòu)成

如圖6、圖7所示，根據(jù)工作原理和工藝流程，MAX2接裝機四分切形式供濾嘴系統(tǒng)主要由濾棒料斗、切割鼓輪、濾嘴切刀（一片）、錯位導向I、錯位導向II（兩片）、錯位鼓輪（兩片）、排直鼓輪、排直導向和導向片等組成。

切割鼓輪：由于結(jié)構(gòu)的限制和工藝要求，必須是與六分切相同的54槽,保證同樣的槽形和直徑，兩片組成，每片54槽，槽相互對正；

錯位鼓輪：按工藝要求，錯位鼓輪采用兩片形式，由于傳動的限制，必須采用與六分切不同的槽數(shù)，但鼓輪直徑相同，每片21槽，錯位安裝，錯位角度8.5714。

排直鼓輪：與六分切相同的42槽和鼓輪直徑。

加速鼓輪：與六分切相同的14槽和鼓輪直徑

圖6 一分四分切供濾嘴系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖

圖7 一分四分切供濾嘴工藝流程圖

2.2.3 四分切形式傳動系統(tǒng)

除更換了規(guī)格替換帶輪D2外，四分切采用了與六分切完全相同的傳動，不再作更多的描述，以下僅對替換帶輪D2和離合進行分析計算。

由于切割鼓輪仍采用了54槽，其當量槽數(shù)=54×2=108，而排直槽數(shù)仍為42（與六分切形式一樣），為了流量匹配，規(guī)格帶輪D1由帶輪D2替代，根據(jù)流量匹配的原則：

該結(jié)果說明，四分切形式時的規(guī)格帶輪D2的齒數(shù)多于六分切時的規(guī)格帶輪D1，切割鼓輪轉(zhuǎn)速提高。

2.2.4 濾嘴物料流量匹配

通過對四分切形式的工作原理、工藝流程和傳動原理分析，清楚的知道可采取以下措施來保證濾嘴物料的匹配。

(1)更換規(guī)格替換齒輪Zg2，提高切割鼓輪轉(zhuǎn)速，增加流量適配。

(2)在不能改變速比的情況下，增加錯位鼓輪每片的槽數(shù)，保證總槽數(shù)不變。

(3)各鼓輪的有關(guān)參數(shù)：

排直鼓輪：槽數(shù)42（槽）

錯位鼓輪：當量槽數(shù)21×2=42（槽）

切割鼓輪：當量槽數(shù)54×2=108（槽）

加速鼓輪：槽數(shù)14（槽）

(4)濾嘴物料流量匹配驗算：

表明以上四個鼓輪的流量相等，符合流量匹配的原則。

(5)鼓輪相位同步分析，在四分切形式中，由于錯位鼓輪的槽數(shù)由六分切形式的14槽變?yōu)?1，切割鼓輪的傳動帶輪被替換導致速比改變等因素，會不會因離合器的離合導致供濾嘴系統(tǒng)內(nèi)部各鼓輪間的槽相位的錯位和整個系統(tǒng)與回合鼓輪間的槽相位錯位，這涉及到須不需要更換離合器參數(shù)的問題。

1)系統(tǒng)內(nèi)各鼓輪間的槽相位

如圖5所示，當主傳動輸入到軸I后，排直鼓輪與錯位鼓輪間由齒輪Z5和 Z5嚙合傳動，排直鼓輪與切割鼓輪間由同步帶輪D2和 D3傳動，相位不會改變。由于齒輪Z4是通過離合器與軸I結(jié)合或脫開，所以排直鼓輪與錯為鼓輪間的相位可能會因離合器的動作而發(fā)生改變，對比圖4所示的六分切傳動圖和圖 5所示的四分切傳動圖，除了帶輪 D1被帶輪D2替代外，其余完全一樣；并且，排直鼓輪和加速鼓輪的槽數(shù)在兩種形式中完全一樣（分別為42和14槽）；所以，在六分切時排直鼓輪與錯為鼓輪間的相位能夠保證，在四分切情況下同樣能夠保證。

2)系統(tǒng)與匯合鼓輪間的槽相位

如圖2所示，濾嘴最后由加速鼓輪傳遞到匯合鼓輪，只要保證加速鼓輪與匯合鼓輪間的槽相位，就能保證整個供濾嘴系統(tǒng)與匯合輪的正確相位。匯合鼓輪和加速鼓輪間由齒輪Z1和Z2嚙合傳動，一旦正確調(diào)整兩個鼓輪正確對位后，整個系統(tǒng)與匯合輪的相位就不會改變，能滿足工作要求。

以上分析表明，按前述方案進行的四分切形式替換，系統(tǒng)內(nèi)各鼓輪的相位和整個系統(tǒng)與匯合鼓輪的相位能夠保證，不會因為離合器的動作而發(fā)生改變。

3 實施

通過以上理論分析和計算，明確了四分切形式的工作原理、工藝流程和主要技術(shù)參數(shù)，在測繪所有須更換零部件的安裝和功能要素后，即可按四分切形式的要求設(shè)計出加工圖，經(jīng)加工制造、安裝和調(diào)試后實施MAX2接裝機的替換改造，此環(huán)節(jié)不作為本文的重點，僅作一般描述。

MAX2接裝機四分切形式供濾嘴系統(tǒng)主要替換零部件，如表1所示。

表1 四分切形式供濾嘴系統(tǒng)主要替換零部件

接上表

安裝、調(diào)試方法如下：

(1)更換頂部和下部濾嘴料斗中所有的導板、壓板和阻擋輥，調(diào)整料斗寬度適應(yīng)濾棒長度。

(2)更換規(guī)格替換齒輪。

(3)更換濾嘴料斗鼓輪和錯位導向座。

(4)更換錯位鼓輪和錯位導向。

(5)更換排直鼓輪和導向。

(6)更換進嘴離合器。

(7)各鼓輪的對位和各導向位置的調(diào)整(與六分切形式方法一樣)。

(8)六分切原兩片濾嘴切刀中的一片的軸向位置與切割鼓輪的中縫對正，而另一片切刀不用。

(9)調(diào)整與供濾嘴形式和濾嘴規(guī)格有關(guān)的電控參數(shù)。

(10)運行情況進行細微調(diào)整，使系統(tǒng)達到最佳工作狀態(tài)，滿足機器的運行要求。

4 結(jié)語

針對 MAX2濾嘴接供濾嘴四分切形式替代改造課題，在缺乏有關(guān)技術(shù)資料和參數(shù)的情況下，本文利用現(xiàn)有六分切供濾嘴系統(tǒng)有限的技術(shù)資料和平時維修調(diào)試中積累的經(jīng)驗，通過對現(xiàn)有六分切形式的工作原理、工藝流程和傳動所作的定性或定量分析計算得出的結(jié)果，導出了四分切形式替代改造的所有關(guān)鍵技術(shù)、參數(shù)和實施手段，不但在理論上對MAX2接裝機四分切形式供濾嘴替代改造提供了技術(shù)平臺，也從深層次上描述了不同分切形式替代轉(zhuǎn)換的技術(shù)內(nèi)核，對以后的生產(chǎn)運行中所面臨的產(chǎn)品規(guī)格更換，可以多快好省地完成不同分切形式或濾嘴規(guī)格的替換改造，保證設(shè)備快速、準確地實現(xiàn)技術(shù)工藝要求。