关键词 分离鼓轮 维修精度 使用周期 弹簧测力仪
PROTOS-70卷接机组是我厂使用最多的卷接机组，于20世纪90年代初引进，至今已运转十多年，许多零部件的精度逐步降低甚至损坏。分离鼓轮是该接装机的一个重要部件，它质量，而且会影响设备的正常运转和使用周期。一年多来，围绕分离鼓轮的维修问题，我们进行了多次分析试验，制定出了分离鼓轮的规范化维修技术要求和方法，并先后对12只分离鼓轮进行了维修，最长的使用周期已达1年多，状态稳定、可靠性高。该方法现已在我厂推广应用。
1 分离鼓轮精度对产品质量及使用周期的影响
分离鼓轮的作用是将烟支切割鼓轮传送过来的烟支进行分离，以便放入滤嘴段。分离鼓轮中有一个双曲线圆柱凸轮，是一个两条曲线升值相同、但旋转方向相反的的凸轮槽，是双凸轮机构。曲线升值的大小与所生产的烟支规格相符，例如当烟支滤嘴长度为20mm时，凸轮曲线升值等于23mm，在双凸轮机构作用下，两个分烟块相互分开的距离为L=23×2=46mm。这就保证了在喂料鼓轮上40mm滤嘴被顺利地放入两烟支之间，完成烟支和滤嘴的组合。
目前我厂的PROTOS70卷接机组都是20世纪90年代初引进的，至今已运转十多年，分离鼓轮的精度逐渐降低，不仅造成烟支分离不良、烟支飞落、烟支上出现压痕等现象，直接影响烟支搓接质量，而且影响设备的正常运转和使用周期。
2 分离鼓轮的结构与工作原理
分离鼓轮（见图1）主要由定位套、分烟块、滑块、滑杆轴、凸轮、配气环、铜环及端盖等组成。其中定位套、分烟块、滑块、铜环、端盖与传动轴联接组成一个回转轮体，配气套、凸轮、间隔套等组成固定不动的鼓芯，回转轮体套在鼓芯上。分烟块呈扇形，分成两组，每组4个，分烟块的圆弧上制有5条R=4.3mm的半园槽，槽中开有气孔。滑块也分成两组，每组4个，滑块中有两个Ф22mm的圆孔，每个孔中装有两个往复轴承，滑块体上加工有气孔。分烟块安装在滑块上，分烟块槽中的气孔与滑块体中的气孔相通。8个滑块套在8根滑杆轴上，滑块可在滑杆轴上滑动，安装在滑块上的滚珠轴承套在凸轮槽中，凸轮通过长键固定在轴承座上。因此，分离鼓轮不仅结构复杂，而且精度要求高。
工作时，分离鼓轮接收到烟支切割鼓轮传来的烟支后，负压吸风吸附烟支随分烟块旋转，在旋转过程中凸轮机构推动分烟块向鼓轮两端移动，从而形成了分烟块的轴向移动分离。当滤嘴段进入分烟块中间时，烟支已转到汇合鼓轮的交接处，这时分离鼓轮承烟槽中的负压气被切断，烟支被传送到汇合鼓轮上。然后凸轮机构继续拉动分烟块向中间合拢，在合拢过程中压缩空气对承烟槽进行了一次清洁。另外，分离鼓轮工作时灰尘极易进入，为此设置独立的清洁系统，在分离鼓轮内腔中形成正压气流，使灰尘不易集聚，以保持鼓轮内部清洁。
图1 分离鼓轮结构图
3 分离鼓轮损坏的分析
3.1 分离鼓轮损坏的情况
从2003年8月至2004年6月，我们从PRO-TOS70卷接机组的项修和对突发故障损坏的10只分离鼓轮组件进行拆卸分解，分析损坏或磨损情况见表1。
表1 损坏的分离鼓轮组件情况
图2 损坏的分烟轮组件
3.2 分离鼓轮损坏的原因分析
从表1可见，当分离鼓轮精度降低后，分离鼓轮在高速转动时使分烟块与滑杆轴间、滑块滚珠轴承与凸轮槽问的配合精度都下降，致使凸轮机构承受了较大的表面应力和冲击载荷。分离鼓轮长时间地处于较大的冲击与振动状态，又加快了分烟滚珠轴承、凸轮、滑杆轴等主要零件的损坏。另一方面，分离鼓轮精度降低后，灰尘极易进入分离鼓轮组件的空腔中，使分烟块滚珠轴承和凸轮之间充满灰尘，增加了运动的阻力，加速了零件磨损。
3.3 分离鼓轮精度下降的原因
分析导致分离鼓轮精度下降的原因，主要有以下方面：
1、滑杆轴零件加工精度误差大，轴头Ф8mm与轴Ф12mm同轴度、直线度偏差大。滑杆轴是一根细长轴，存放不当会造成轴的偏调。这些原因都会使滑块在滑杆轴上滑动时的阻力增大，使滑块上的滚珠轴承在凸轮槽中运动时载荷力大幅增加，滚珠轴承受到的应力也增大，轴承极易损坏。同时，凸轮槽受到的应力增大，加速了凸轮槽的磨损，缩短了分离鼓轮的使用周期。
2、铜环精度达不到要求，使8个轴孔的均布等分发生偏离，在装配时出现滑杆轴心偏离，从而造成滑动轴承与滑杆轴配合不良。这些原因也会使滑块在滑杆轴上滑动时的阻力增大，加速滑动轴承、凸轮的损坏。
3、凸轮槽曲线圆弧啮合不良，致使滑块上滚珠轴承在凸轮槽中滚动时不顺畅，滚珠轴承和凸轮极易磨损损坏。
4、分离鼓轮工作时灰尘较易进入，引起滚珠轴承在凸轮槽中的阻力增加，使轴承与凸轮易损坏。
4 分离鼓轮的维修
4.1 制订维修方案
针对上述情况，我们分析后认为：
（1）目前我厂对零配件管理已规范化，进仓的零件由专人进行抽检，铜环、凸轮的零件质量能得到保证。但滑杆轴在摆放和使用中较易产生偏调，同轴度、直线度精度无法得到有效控制。
（2）对于分离鼓轮清洁风机，车间已建立保养制度定期清洁空气滤清器、更换海绵过滤器等，避免了鼓轮中灰尘量过多。
因此，以上四个因索中，铜环、凸轮、灰尘三个因素能够得到有效控制，滑杆轴的精度、轴的偏调是造成分离鼓轮异常损坏、使用周期短无法控制的关键因素。要控制滑块在滑杆轴上滑动时的阻力，安装前就必须对滑杆轴精度进行检查；在安装过程中应对滑块在滑杆轴上滑动时的阻力以及轴承、凸轮、滑杆轴的载荷进行检测与有效控制；在安装后应进行测定，判断精度是否在控制范围内。
4.2 维修方案的实施
4.2.1 测量滑杆轴精度与滑块滑动时的阻力之间的关系
我们对分离鼓轮进行了受力测试。为保证测试的准确性，将试验中选用的分离鼓轮滑块上的滚珠轴承SKF LR-607-2RS、滑杆轴上的直线滑动轴承INA KB 1232PP全部调换，更换全部的骨架密封圈。测试方法见图3。
图3 滑块测力图
1、圆柱凸轮 2、滑块 3、弹簧测力仪
将同轴度、直线度精度偏差不同的滑杆轴安装在铜鼓孔中，装好滑块、前后两端盖后，将弹簧测力仪固定在滑块上，拉动弹簧测力仪，使滑块刚刚移动，这时弹簧仪上的数值就是滑动时的阻力。不同同轴度、直线度精度的滑杆轴与滑动阻力之间的关系见表2。
表2 不同精度与滑动阻力之间的关系
4.2.2 比较不同轴度、直线度精度的滑杆轴的使用效果
我们安装了三种不同精度滑杆轴的分离鼓轮，比较它们的使用周期及零件使用寿命。其余零件、轴承（型号为SKF LR-607-2RS、INAKB 1232PP）全部更换并且调换骨架密封圈、羊毛密封条、凸轮零件。三种不同精度的滑杆轴的同心度和直线度见表3。三个分离鼓轮的使用周期对照见表4。比较表2与表4中的数据，可以看出滑块阻力越小，分离鼓轮的使用寿命越长。
4.3 制定分烟鼓轮的维修标准
根据试验结果，我们制定了分烟鼓轮的维修标准如下：
滑杆轴：2-Ф8h6，Ф12h6用微米千分尺检测。
Ф12h6对2-Ф8h6的直线度≤0.02mm，用V型块与杠杆千分表。
装配后检测：轮罩与分烟块之间的间隙，不均匀程度≤0.1mm
滑块与密封环之间的间隙，不均匀程度≤0.06mm
滑块与滑块之间的间隙，不均匀程度在0.05-0.10mm范围内。
表3 三种不同精度的滑杆轴
表4 三种分烟鼓轮组件使用周期对照表
表5 维修费用对照表
5 结束语
在厂各级领导的肯定和支持下，制定的分烟鼓轮的维修标准已经在我厂运用，不仅保证了烟支搓接质量、设备的正常运转和使用周期，而且降低了维修成本（见表5），用滑杆轴2精度每台机组每年可节约42061元，用滑杆轴1精度每台机组每年节约58986元，全部27台机组计，用滑杆轴1精度共可节约1592622元。
由于受生产等客观因素的制约，我们对分离鼓轮周期的中间时段、滑块的轴向载荷力、滑杆轴精度变化的监控以及分离鼓轮运行时的振动测量，尚未能得以实施。这些问题有待于我们今后进一步探索和研究，使分离鼓轮的维修保养、技术参数及方法更加完善和规范。
参考文献：
1、《YJ17/YJ27卷接机组》第一版主编董祥云中国科学技术出版社
2、《PROTOS-70卷接机组使用手册》德国虹霓公司中文版
3、《机械设计手册》第三版主编成大先化学工业出版社出版
致谢：在论文撰写过程中，得到了高同启老师，谢永康老师的指导