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[摘 要] PASSIM80卷烟机自动进刀装置气动推杆机构在运行过程中,故障频率较高。通过对PASSIM80卷烟机自动进刀装置气动推杆机构的结构和故障原因分析,选用标准气缸替代原气动机构;设计新的推杆机构;采用推杆与标准气缸组成二个独立单元的改进设计,简化了原结构,增强了自动进刀装置气动推杆机构的工作可靠性,降低了维修成本。
1.引言
PASSIM80卷烟机的刀头切割装置由原70型的单刀双切式,发展到80型的双刀双切式,刀头传动部分的温升和噪声均有降低同时减少了机件磨损。但是卷烟机烟条切割系统中的自动进刀装置的气动推杆机构却未作根本性的改进,还是以气动推杆带动棘轮,由棘轮带动丝杆螺母机构的进刀形式来补偿刀片在珩磨过程中的损失。在实际生产过程中,由于气动推杆机构稳定性欠佳造成的的故障发生频率较高,影响了卷烟质量和设备效率,增加了维修成本。
2.故障原因分析
(1)气动推杆机构与刀盘右半轴端联接的轴肩小平面磨损
在PASSIM80自动进刀装置中,气动机构是一个独立单元,它是依靠刀盘轴上的一个轴肩小平面,通过与其配对的传动盘上的小突肩来传递整个气动推杆机构的转矩,运动速度与刀盘轴速度相等。刀轴以2000转/分钟的速度运转,轴肩小平面为0.5mm×10mm的一个平面,与传動盘可拆联接,轴端用轴档圈定位。在高速运转状态下轴肩小平面8和与其配对的传动盘上的小突肩因为接触面过窄在接触应力的影响下,较容易产生表面疲劳磨损,造成机械性能下降甚至失效。
(2)推杆回复弹簧断裂
气动推杆机构在失去刀轴传递的动力后,推杆中的回复弹簧在工作载荷情况下同时受到径向和轴向的交变载荷产生交变应力,当所承受载荷超出其弹性限度时,弹簧的切应力增大,就产生塑性变形乃至疲劳断裂。
(3)刀盘上的推杆支承铜套磨损
刀盘上的推杆支承铜套在随刀盘高速运转过程中和推杆产生相对的高速运动,铜套和推杆之间出现径向表面摩擦而产生发热,导致粘着磨损和滑动磨损,当推杆处于自由状态和工作状态时都会出现咬死或铜套滑动磨损造成支承失效。
3.改进方案
改进对象和改进方案如下表所示:
4、方案实施
(1)解决轴肩小平面易磨损的问题 在保持原刀轴加工精度和配合精度的情况下,放弃轴肩小平面和与其配对的传动盘的联接形式。加工一铜套与刀盘轴φ16mm孔过渡配合,作为推杆支承的定位基准,前推杆一端与刀盘铜套活动配合。铜套内有一回复弹簧,克服推杆在铜套内的轴向间隙,前推杆和后推杆用螺纹联接,这样就组合成一套紧凑、独立的推杆回复机构。
(2)解决刀盘上的推杆支承铜套易磨损的问题 前推杆和后推杆联成一体,采用二端支承、滑动配合的形式,这样既保证了位置精度又能使推杆与刀盘轴同速运动。
(3)解决气动机构结构复杂的问题
用标准气缸取代原来复杂的气动机构。选用标准气缸时,必须满足以下两个条件:即所选用的标准气缸能克服推杆回复弹簧的作用力和满足进刀时气缸的工作行程。
(4)解决工作状态下后推杆和气缸头的接触磨损的问题 考虑到气动推杆机构在进刀状态时,后推杆和气缸头接触,存在瞬间的径向和轴向的复合运动,所以将推杆机构和气动机构推杆设计成二个独立的单元,在非进刀状态时,后推杆和气缸头有2mm的间隙,后推杆和气缸头处于非接触状态。在进刀状态下,后推杆和气缸头接触存在瞬间的径向和轴向的复合运动,为增强耐磨性和接触疲劳强度,在气缸头和后推杆接触工作面上配以活动钢珠以减少接触磨损。
(5)维修空间小,维修操作不便
改进后的气动推杆机构其外型尺寸上比原结构的长度方向减少了近 25mm,符合改进原则,增加了 维修空间,便于维修操作。
6、改进后 PASSIM80 自动进刀装置气动推杆机构工作原理
改进后的自动进刀装置气动机构结构如图2所示:主要包括 标准 气缸 16、气缸头 15、铜套 14、前推杆 6、后推杆 11、钢珠 12、弹簧 10,其中气缸 16固定于一支架 13上,其气缸头在铜套
14中滑动配合,在原刀盘轴7的端面通孔上安装了内含回复弹簧 10的铜套 9。前推杆 6一端有刀盘铜 套17支承,另一端与后推杆 11螺纹联接并与铜套9滑动配合。弹簧力作用在铜套9与上推杆6之间, 克服推杆的轴向窜动。
当机构得到进刀信号后,气路开通,气缸16的活塞杆推动前、后推杆作轴向移动13mm,再由前推杆6通过销推动棘爪5,由棘爪5推动棘轮4转动,棘轮带动进刀螺杆3转动,进刀螺母2和刀片1在螺杆3的带动下向前运动。刀片1进给一次,气路闭合,前推杆6在弹簧的作用下回复。如此循环动作,实现刀片稳定可靠的自动进给。
图中所示编号: 1刀片 2螺母 3螺杆 4棘轮 5棘爪 6前推杆
7刀盘轴 8轴肩小平面 9后推杆铜套 10弹簧 11后推杆 12钢珠 13支架 14气缸头铜套 15气缸头 16标准气缸 17刀盘铜套
8、结束语
改进后的气动推杆机构,结构紧凑、工作可靠、便于维修保养,简化了结构,增强了机构的工作可靠性。标准气缸取代原气动活塞机构,提高了传动精度,增强了工作稳定性,延长了零件的使用寿命。同时增大了维护保养的空间。原来此处故障发生后维修人员前来抢修最少也需要4小时,改进后的进刀装置组件拆装最多也只需要30分钟,并且改进后的进刀装置基本可以达到免维护。
参 考 文 献
1、《passimYJ19-YJ29》李新光 中国烟草公司许昌烟机厂
2、《卷烟卷接设备故障分析与维修》张培 河南省烟草技工学校■
1.引言
PASSIM80卷烟机的刀头切割装置由原70型的单刀双切式,发展到80型的双刀双切式,刀头传动部分的温升和噪声均有降低同时减少了机件磨损。但是卷烟机烟条切割系统中的自动进刀装置的气动推杆机构却未作根本性的改进,还是以气动推杆带动棘轮,由棘轮带动丝杆螺母机构的进刀形式来补偿刀片在珩磨过程中的损失。在实际生产过程中,由于气动推杆机构稳定性欠佳造成的的故障发生频率较高,影响了卷烟质量和设备效率,增加了维修成本。
2.故障原因分析
(1)气动推杆机构与刀盘右半轴端联接的轴肩小平面磨损
在PASSIM80自动进刀装置中,气动机构是一个独立单元,它是依靠刀盘轴上的一个轴肩小平面,通过与其配对的传动盘上的小突肩来传递整个气动推杆机构的转矩,运动速度与刀盘轴速度相等。刀轴以2000转/分钟的速度运转,轴肩小平面为0.5mm×10mm的一个平面,与传動盘可拆联接,轴端用轴档圈定位。在高速运转状态下轴肩小平面8和与其配对的传动盘上的小突肩因为接触面过窄在接触应力的影响下,较容易产生表面疲劳磨损,造成机械性能下降甚至失效。
(2)推杆回复弹簧断裂
气动推杆机构在失去刀轴传递的动力后,推杆中的回复弹簧在工作载荷情况下同时受到径向和轴向的交变载荷产生交变应力,当所承受载荷超出其弹性限度时,弹簧的切应力增大,就产生塑性变形乃至疲劳断裂。
(3)刀盘上的推杆支承铜套磨损
刀盘上的推杆支承铜套在随刀盘高速运转过程中和推杆产生相对的高速运动,铜套和推杆之间出现径向表面摩擦而产生发热,导致粘着磨损和滑动磨损,当推杆处于自由状态和工作状态时都会出现咬死或铜套滑动磨损造成支承失效。
3.改进方案
改进对象和改进方案如下表所示:
4、方案实施
(1)解决轴肩小平面易磨损的问题 在保持原刀轴加工精度和配合精度的情况下,放弃轴肩小平面和与其配对的传动盘的联接形式。加工一铜套与刀盘轴φ16mm孔过渡配合,作为推杆支承的定位基准,前推杆一端与刀盘铜套活动配合。铜套内有一回复弹簧,克服推杆在铜套内的轴向间隙,前推杆和后推杆用螺纹联接,这样就组合成一套紧凑、独立的推杆回复机构。
(2)解决刀盘上的推杆支承铜套易磨损的问题 前推杆和后推杆联成一体,采用二端支承、滑动配合的形式,这样既保证了位置精度又能使推杆与刀盘轴同速运动。
(3)解决气动机构结构复杂的问题
用标准气缸取代原来复杂的气动机构。选用标准气缸时,必须满足以下两个条件:即所选用的标准气缸能克服推杆回复弹簧的作用力和满足进刀时气缸的工作行程。
(4)解决工作状态下后推杆和气缸头的接触磨损的问题 考虑到气动推杆机构在进刀状态时,后推杆和气缸头接触,存在瞬间的径向和轴向的复合运动,所以将推杆机构和气动机构推杆设计成二个独立的单元,在非进刀状态时,后推杆和气缸头有2mm的间隙,后推杆和气缸头处于非接触状态。在进刀状态下,后推杆和气缸头接触存在瞬间的径向和轴向的复合运动,为增强耐磨性和接触疲劳强度,在气缸头和后推杆接触工作面上配以活动钢珠以减少接触磨损。
(5)维修空间小,维修操作不便
改进后的气动推杆机构其外型尺寸上比原结构的长度方向减少了近 25mm,符合改进原则,增加了 维修空间,便于维修操作。
6、改进后 PASSIM80 自动进刀装置气动推杆机构工作原理
改进后的自动进刀装置气动机构结构如图2所示:主要包括 标准 气缸 16、气缸头 15、铜套 14、前推杆 6、后推杆 11、钢珠 12、弹簧 10,其中气缸 16固定于一支架 13上,其气缸头在铜套
14中滑动配合,在原刀盘轴7的端面通孔上安装了内含回复弹簧 10的铜套 9。前推杆 6一端有刀盘铜 套17支承,另一端与后推杆 11螺纹联接并与铜套9滑动配合。弹簧力作用在铜套9与上推杆6之间, 克服推杆的轴向窜动。
当机构得到进刀信号后,气路开通,气缸16的活塞杆推动前、后推杆作轴向移动13mm,再由前推杆6通过销推动棘爪5,由棘爪5推动棘轮4转动,棘轮带动进刀螺杆3转动,进刀螺母2和刀片1在螺杆3的带动下向前运动。刀片1进给一次,气路闭合,前推杆6在弹簧的作用下回复。如此循环动作,实现刀片稳定可靠的自动进给。
图中所示编号: 1刀片 2螺母 3螺杆 4棘轮 5棘爪 6前推杆
7刀盘轴 8轴肩小平面 9后推杆铜套 10弹簧 11后推杆 12钢珠 13支架 14气缸头铜套 15气缸头 16标准气缸 17刀盘铜套
8、结束语
改进后的气动推杆机构,结构紧凑、工作可靠、便于维修保养,简化了结构,增强了机构的工作可靠性。标准气缸取代原气动活塞机构,提高了传动精度,增强了工作稳定性,延长了零件的使用寿命。同时增大了维护保养的空间。原来此处故障发生后维修人员前来抢修最少也需要4小时,改进后的进刀装置组件拆装最多也只需要30分钟,并且改进后的进刀装置基本可以达到免维护。
参 考 文 献
1、《passimYJ19-YJ29》李新光 中国烟草公司许昌烟机厂
2、《卷烟卷接设备故障分析与维修》张培 河南省烟草技工学校■