YB45 小盒包裝機(jī)商標(biāo)紙橫向推送裝置油封座結(jié)構(gòu)改進(jìn)研究

劉昌林

（四川中煙西昌卷煙廠，四川 西昌 615000）

1 概述

YB45 小盒包裝機(jī)商標(biāo)紙橫向推送裝置俗稱小滑車，其作用是將完成上膠和鋼印標(biāo)識的商標(biāo)紙橫向推送到五號包裝輪下方包裝位置，等待后續(xù)的折疊包裝。在生產(chǎn)運(yùn)行過程中，該部位發(fā)生短期周期性過度磨損，出現(xiàn)油封劣化，產(chǎn)生小滑車輸出軸油封座漏油的現(xiàn)象，見圖1。

圖1 小滑車部位漏油實(shí)拍圖

輸出軸將傳動箱體內(nèi)的油液帶出，滴漏在機(jī)身箱體周圍，其造成的危害：（1）嚴(yán)重污臟設(shè)備，影響設(shè)備的整潔；（2）該漏油點(diǎn)與八號包裝輪剔除部位很接近，油液容易污染到煙包，為產(chǎn)品質(zhì)量帶來隱患。因此，一旦出現(xiàn)漏油必須停機(jī)進(jìn)行維修處理。經(jīng)統(tǒng)計，對該部位進(jìn)行維修處理需要拆卸的零部件多達(dá)20 余件，同時需要兩名維修人員花費(fèi)120 分鐘才能完成。由于該部位漏油發(fā)生的頻次高，每一臺設(shè)備平均1 個月需進(jìn)行一次修理。以目前生產(chǎn)的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)進(jìn)行測算，每次維修影響設(shè)備的運(yùn)行效率高達(dá)0.62%，造成經(jīng)濟(jì)損失15.5 萬元。因此，有必要對小滑車部位的漏油故障進(jìn)行處理。

2 小滑車設(shè)計結(jié)構(gòu)及漏油原因分析

2.1 小滑車輸出軸油封座結(jié)構(gòu)分析

小滑車輸出軸油封座由法蘭座、防塵蓋以及骨架油封三部分組成，見圖2。骨架油封安裝在防塵蓋內(nèi)，在法蘭座上加工有上下兩個回油孔，呈軸向分布。骨架油封在這個位置起到阻擋住油液和防塵的作用，即輸出軸往前推出時油封將油液阻擋下，回退時將附著在輸出軸上的灰塵阻擋下保證了機(jī)器內(nèi)部的清潔。

2.2 小滑車輸出軸油封座工作原理分析

小滑車輸出軸與油封座采用的是間隙配合，經(jīng)過噴淋潤滑后的輸出軸作往復(fù)運(yùn)動，軸上油液經(jīng)骨架油封阻擋后通過法蘭座上的回油孔回流至油箱，見圖3。

2.3 小滑車部位油液泄漏的原因分析

輸出軸的往復(fù)運(yùn)動為400 次/分，附帶的油液量大，其向前運(yùn)動過程中會帶著潤滑油逆向進(jìn)入回油孔，阻礙油液回流，導(dǎo)致骨架油封內(nèi)側(cè)快速積聚大量油液，油封內(nèi)外形成壓差，逐漸增大的壓差使油液突破油封唇口的封鎖從而產(chǎn)生泄漏，這是造成商標(biāo)紙小滑車部位出現(xiàn)漏油的主要原因；同時，該部件位于五號包裝輪下部煙沫、紙屑容易聚集的地方，這些灰垢附著在輸出軸上必將導(dǎo)致輸出軸和油封的磨損，長時間后引起漏油。

圖2 小滑車輸出軸油封座結(jié)構(gòu)示意圖

圖3 小滑車輸出軸工作原理示意圖

3 控制小滑車油液泄露問題方案研究

3.1 總體思路

基于小滑車設(shè)計結(jié)構(gòu)及漏油原因分析，控制油液泄露的總體方案主要集中在：（1）平衡油封內(nèi)外的壓差；（2）增強(qiáng)油封的密封性，阻擋油液在壓差作用下溢出。通過原理、措施及優(yōu)缺點(diǎn)的比較認(rèn)為對油封座結(jié)構(gòu)進(jìn)行改進(jìn)，以疏通為主的方案更可行。

3.2 小滑車油封座的改進(jìn)具體方案研究

確定以疏通為主的總體方案后，針對快速、高效疏通回油提出三套油封座結(jié)構(gòu)的改進(jìn)具體方案：（1）四回油孔油封座；（2）回油環(huán)式油封座；（3）外部回油油封座。

3.3 小滑車油封座的改進(jìn)具體方案分析

3.3.1 方案一：增加油封座回油孔數(shù)量

具體措施：在當(dāng)前兩個回油孔的基礎(chǔ)上增加一倍數(shù)量的回油孔，見圖4。

圖4 四回油孔油封座

圖5 回油環(huán)式油封座

方案分析：回油孔數(shù)量增加，理論上單位時間的回油量增加，對于油封密封唇處存在的壓差有緩解作。

3.3.2 方案二：設(shè)計回油環(huán)式油封座

具體措施：在油封座中部，輸出軸徑向位置設(shè)計一個環(huán)形空腔，見圖5。

方案分析：新增儲油腔，當(dāng)輸出軸往復(fù)動作時部分多余油液在此處被節(jié)流，同時被骨架油封阻擋的油液也可通過回油孔在此處匯聚，隨后油液通過回油孔回流傳動箱。環(huán)形空腔起到緩解油壓升高，平衡油封內(nèi)外壓差的作用。

3.3.3 方案三：增設(shè)外部回油油封座

具體措施：（1）在油封座中部設(shè)計一個環(huán)形回油空腔，此空腔與一個外部回油管路連接；（2）在油封座傳動箱一側(cè)面再增加一個油封；（3）油封座與防塵蓋油封之間增設(shè)外回油孔，見圖6。

方案分析：（1）雙油封設(shè)計，法蘭座上油封阻擋油液、防塵蓋上油封防塵，分工明確；（2）法蘭座上油封在阻擋住油液時，油液直接流入傳動箱不容易隨輸出軸往復(fù)運(yùn)動而堆積，大幅降低了油封承受的油壓；（3）當(dāng)油封、輸出軸磨損或局部溫度升高油液變稀薄時，油液將隨輸出軸的運(yùn)動滲透出來，滲透出的油液將進(jìn)入回油空腔，在重力作用下回油空腔內(nèi)的油能夠快速經(jīng)回油管流回油池；（4）足夠大的回油空腔和外回油孔配合，獨(dú)立的回油管能夠及時疏通滲出的油液，避免油液在防塵蓋油封處積聚，避免了油封密封唇內(nèi)外出現(xiàn)壓差；（5）防塵蓋上油封能夠防止灰塵進(jìn)入回油空腔，確?；赜凸苈窌惩?，見圖7。

圖6 外部回油油封座

圖7 外部回油油封座模擬效果

4 小滑車油封座的改進(jìn)具體方案試驗(yàn)研究

對以上提出的三個小滑車油封座的改進(jìn)具體方案，在西昌卷煙廠YB45 機(jī)型進(jìn)行改進(jìn)試驗(yàn)，并對試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行比較，結(jié)論見表1。

結(jié)論：通過表1 可見，外部回油油封座的使用周期最長，能夠有效防止漏油，因此采用方案三：增設(shè)外部回油油封座。

5 小滑車油封座的改進(jìn)方案應(yīng)用研究

5.1 小滑車油封座的改進(jìn)方案實(shí)施過程

5.1.1 增設(shè)油封座設(shè)計

油封座設(shè)計方案確認(rèn)以后，首先對原油封座的外型尺寸進(jìn)行測量，為新油封座的設(shè)計提供數(shù)據(jù)支撐；同時畫出新油封座的設(shè)計圖，見圖8。在材料選擇方面，新油封座與原油封座一樣，都選擇錫青銅作為加工材料。

表1 小滑車油封座的改進(jìn)具體方案試驗(yàn)結(jié)果比較

圖8 新型油封座設(shè)計圖

5.1.2 新增設(shè)油封型號選擇

新油封座在油箱側(cè)增設(shè)了一個油封，油封內(nèi)徑20mm，起到阻擋軸上油液的作用。從有效性、使用壽命、成本、一致性等方面進(jìn)行考慮，直接選擇普通20*30*7 TC-骨架油封作為裝配新型油封座使用。

5.1.3 泄漏油液二次回流收集設(shè)計

在滿足便捷、經(jīng)濟(jì)以及回油要求等條件的前提下就近選擇小滑車（5 號輪）下方傳動箱體作為泄漏油液回流的目的地。實(shí)際操作中，僅需要在傳動箱上方工藝蓋上加工回油管聯(lián)接螺紋孔，并安裝管接頭、連接回油管即可。這樣，滲透出的油液在重力作用下從回油空腔內(nèi)順著回油管能夠快速流回5 號輪下方傳動箱的油池。

5.1.4 裝配上機(jī)

將油封安裝到新設(shè)計油封座內(nèi)，并裝上回油管連接頭，隨后裝配新油封座，并連接回油管。

5.2 小滑車油封座的改進(jìn)效果

5.2.1 直觀效果對比

商標(biāo)紙小滑車新型油封座投入使用后，在2017年2月-6月連續(xù)半年對油封座的漏油情況進(jìn)行觀察，沒有發(fā)現(xiàn)該部位有漏油情況，對比改進(jìn)前有明顯效果。

5.2.2 推廣及目標(biāo)完成情況

2017年7月份在試驗(yàn)設(shè)備上試用取得成功以后，迅速將該成果推廣到其他YB45 包裝機(jī)上，并持續(xù)對油封座的漏油情況進(jìn)行觀察。在長達(dá)一年的觀察期中，并沒有發(fā)生因商標(biāo)紙小滑車部位漏油導(dǎo)致的維修。

6 結(jié)論

6.1 項(xiàng)目創(chuàng)新點(diǎn)

YB45 商標(biāo)紙小滑車部位漏油是該機(jī)型的一個共性問題，本項(xiàng)目采用“以疏代阻”的理念，獨(dú)立的回油空腔、回油管路設(shè)計為該機(jī)型的漏油處理提供了新的思路與方法，并得以成功解決。

6.2 項(xiàng)目產(chǎn)生的經(jīng)濟(jì)效益

應(yīng)用新型油封座后，提高了設(shè)備運(yùn)行效率。因產(chǎn)能的增加產(chǎn)生了可觀的經(jīng)濟(jì)效益，按照國家煙草專賣局產(chǎn)量增加類的計算方式，單組設(shè)備每月可增加14.3 萬元的理論產(chǎn)值。