ZJ_119型卷接机组平准器的改进设计_曾标.pdf

ZJ119 型卷接机组平准器的改进设计曾标1，潘恒乐2，李小平2（1.湖南中烟工业有限责任公司常德卷烟厂，湖南常德415000；2.常德烟草机械有限责任公司，湖南常德415000）摘要：为解决 ZJ119 型卷接机组在长时间运行后，平准器部位出现润滑油渗漏的问题，对平准器的劈刀盘传动轴和刷丝轮座进行了优化设计，提高了设备的密封性。以常德卷烟厂的“芙蓉王（硬黄）”牌卷烟为研究对象，对改进前后的 ZJ119 型卷接机组进行对比测试，结果表明：改进后平准器的劈刀盘处渗油次数由 0.75 次/周降到 0，平准器刷丝轮处渗油次数由 1.5 次/周减少到 0。该方法有效预防了润滑油的渗漏。关键词：卷接机组平准器渗油密封性中图分类号：TS43文献标识码：A文章编号：1003-773X（2023）02-0135-02引言ZJ119 型卷接机组是常德烟机公司研制出的新一代高速国产卷接机组，该机型拥有极高的自动化水平和智能化管理功能，其额定生产速度为 12 000cig/min1-3。由于该机型的平准器设计存在缺陷，在长时间运行后，平准器部位容易出现润滑油渗漏现象。平准器的主要作用是调整吸附在吸丝带上烟丝束的修剪量来控制烟支质量。而渗出的润滑油极易与烟丝接触，对烟丝产生污染，影响卷烟的质量4-5。近年来行业内针对平准器的研究主要集中在平准盘规格对烟支空头率和烟支感官质量的影响6-9,而对于平准器渗油问题的研究鲜见报道，为此通过分析 ZJ119 型卷接机组平准器的内部结构，对其平准器机构进行改进设计，以期解决润滑油渗漏的问题。1问题分析1.1平准器工作原理ZJ119 型卷接机组采用了与 GD121、ZJ116 以及Protos M5 等高速机组类似的双烟道生产技术，利用两个平准器来分别控制前后烟道的烟丝束的修剪量。为实现前后烟道平准器的互换，ZJ119 机组采用了模块化的全对称平准器机构，如图 1 所示。设备运行时，电机驱动传动轴转动，带动劈刀座和刷丝轮座内部的齿轮传动，从而驱动两个劈刀盘和刷丝轮转动。两个劈刀盘用于修剪吸丝带烟丝束的厚度，刷丝轮则将劈刀盘之间夹住的长烟丝刷断，防止过长烟丝进入卷烟。1.2存在问题如图 2 所示，劈刀盘是通过锁紧螺母固定在传动轴的顶部并压在刀盘座端部，在机组运行时，齿轮驱动传动轴旋转，再带动劈刀盘转动，传动轴上刻有一圈螺纹，润滑油在螺纹的螺旋泵送作用下输送到轴承处，对轴承进行润滑。润滑轴承后，润滑油会流入传动轴上的进油口，再从回油口流回油腔。刀盘座与套筒之间有一个密封圈进行密封，而传动轴与刀盘座之间仅靠装配精度和顶部一个铜垫片进行密封。设备在长收稿日期：2022-07-11基金项目：中烟机械集团科技项目“ZJ119（12000 支/分）卷接机组的研制”（11020143270104）。第一作者简介：曾标（1990），男，湖南常德人，本科，助理工程师，主要从事卷烟设备维修与保养工作。通讯作者：李小平（1964），男，本科，高级工程师，主要从事卷接机组的设计开发。总第 238 期2023 年第 2 期机械管理开发MechanicalManagementandDevelopmentTotal 238No.2，2023DOI:10.16525/14-1134/th.2023.02.0521劈刀盘；2刷丝轮；3劈刀座；4刷丝轮座；5传动轴；6吸丝带图 1平准器机构1劈刀盘；2铜垫片；3锁紧螺母；4密封圈；5刀盘座；6轴承；7传动轴；8齿轮；9回油口；10进油口；11套筒图 2劈刀盘传动1236541234567981011优化改造机械管理开发第 38 卷时间运行后，润滑油与齿轮摩擦产生热量使油腔压力增大，少量的润滑油在润滑轴承后会继续向上流动，使垫片位置出现润滑油泄露。刷丝轮传动如图 3 所示，设备运行时，齿轮通过传动轴驱动刷丝轮转动，高速旋转的齿轮与润滑油之间摩擦产生大量的热量，长时间运行后，安装座腔体内的压力变大，润滑油在压力的作用下渗出密封圈，造成轴承处出现渗油现象。2改进设计2.1劈刀盘传动轴的改进为防止劈刀盘处出现渗油的现象，对劈刀传动进行了改进（见图 4），其中传动轴重新进行了设计，见图4-2，该零件替换了原来设计中的传动轴和刀盘座。如图 4-1 所示，劈刀盘 1 通过螺钉直接安装在新设计的传动轴端部，传动轴与套筒通过密封圈进行动密封，当设备运行时，润滑油对轴承润滑后，由于密封圈的密封阻隔，润滑油不能再向上流出，只能流入传动轴上的进油口，再从回油口排到油腔，使劈刀盘处不再出现渗油。2.2刷丝轮传动部分的改进为防止因油腔压力过大导致的渗油，对刷丝轮传动部分进行改进，如图 5 所示。重新设计了安装座，在安装座的左侧增加一个回油孔和一个油封安装孔，密封圈安装在该安装孔位置。当设备长时间运行后，腔体内压力升高，少量润滑油渗过密封圈中留到左侧腔体内，润滑油通过回油孔留到回油通道中，密封圈防止润滑油流到轴承处，避免了刷丝轮处出现润滑油的渗漏。3应用效果3.1设计实验材料：“芙蓉王（硬黄）”牌卷烟（湖南中烟工业有限责任公司常德卷烟厂提供）。设备：ZJ119 型卷接机组（常德烟草机械有限责任公司制造）。方法：设定 ZJ119 型卷接机组运行速度为 12 000支/min，统计改进前后 4 周内平准器渗油的情况，每周 5 d，每个工作日 8 h，每 1 h 检查一次平准器渗油情况。3.2数据分析由表 1 可见，改进后 ZJ119 型机组的平准器劈刀盘处渗油次数由 0.75 次/周降到 0，平准器刷丝轮处渗油次数由 1.5 次/周减少到 0，有效预防了润滑油渗漏现象，提高了产品质量。4结语重新设计 ZJ119 型机组的平准器，优化了劈刀盘传动的传动轴和刷丝轮座，避免润滑油的渗漏。以常德卷烟厂的“芙蓉王（硬黄）”牌卷烟为对象，对改进前后的 ZJ119 型卷接机组进行对比测试，结果表明：改进后的机组的平准器劈刀盘处渗油次数由 0.75 次/周降到 0，平准器刷丝轮处渗油次数由 1.5 次/周减少到 0，有效解决了润滑油渗漏的问题，提高了卷烟产品质量。参考文献1徐静，周长江，张波，等.ZJ119-MAX接装机负压通道流场计算和分析J.烟草科技，2018，51（9）：79-84.1安装座；2齿轮；3密封圈；4传动轴；5轴承；6刷丝轮图 3刷丝轮传动4-1改进后劈刀传动剖视图4-2改进后传动轴1劈刀盘；2密封圈；3轴承；4传动轴；5套筒图 4改进后劈刀传动1安装座；2密封圈；3密封圈；4回油孔图 5改进后的刷丝轮传动时间改进前改进后劈刀盘处渗油次数刷丝轮处渗油次数劈刀盘处渗油次数刷丝轮处渗油次数第 1 周0000第 2 周0200第 3 周2100第 4 周1300合计3600表 1改进前后 ZJ119 型卷接机组的平准器渗油次数统计12345612345回油口进油口1234（下转第 139 页）1362023 年第 2 期效益。5结语本文以 DTL80 型带式输送机传动滚筒为研究对象，在利用 ANSYS 软件对其受力情况进行分析的基础上，对结构进行优化改进。通过受力分析发现传动滚筒关键结构件均存在安全冗余现象，会增加结构件的制作成本和运行时的能耗。以轴的直径、筒壳厚度、辐板厚度为优化对象。通过优化改进，在保证传动滚筒安全系数在 1.5 以上的前提条件下，使结构件的整体质量降低了 20%左右。意味着传动滚筒的生产制作成本会大幅度降低，为相关企业创造了很好的经济效益。参考文献1钱科.长距离连续带式输送机自适应控制系统研究J.煤矿机械，2021，42（12）：57-59.2楚瑶.基于不同胀套连接下的矿用带式输送机滚筒结构性能研究J.机械管理开发，2021，36（11）：58-60.3师健.带式输送机滚筒轮辐受力分析有限元仿真研究J.能源技术与管理，2021，46（1）：124-126.4殷华，曹现刚.基于参数化设计的矿用带式输送机结构优化研究J.能源与环保，2021，43（5）：233-238.5李勇，苏恒瑜，马曙.矿用带式输送机传动滚筒静力学分析及其结构优化研究J.能源与环保，2021，43（10）：294-299.6胡慧，刘成.新型内置式传动滚筒的结构设计与滚筒体模态分析J.黄河科技学院学报，2021，23（5）：10-15.（编辑：王慧芳）图 4优化前后传动滚筒结构的最大应力和最大位移统计情况Stress Analysis and Structure Optimization of Drive Drum of DTL80 Belt ConveyorLi Lina（Shanxi Changzhi Jingfang Coal Industry Co.,Ltd.,Changzhi Shanxi 047100）Abstract:As a key structural part of belt conveyor,the scientific design and operation stability of drive drum have an important impact onthe reliability of the overall operation of the equipment.The stress analysis of the drive drum of DTL80 belt conveyor is carried out by usingAnsys software,and it is found that there is a large safety redundancy phenomenon in each structural part of the traditional drum.Takingthe diameter of the shaft,the thickness of the shell and the thickness of the web as the optimization objects,the safety factor as theconstraint condition,and the weight of the structural members as the optimization objective,the optimization and improvement work wascarried out.Through optimization and improvement,the overall quality of the drive drum is reduced by about 20%.The optimized drivedrum was deployed to the engineering practice,and it was found that the overall operation was good,which verified the scientificity andrationality of the optimized improvement scheme.Key words:belt conveyor;drive drum;force analysis;structural optimization200160120804000.80.70.60.50.40.30.20.1最大应力/MPa最大位移/mm优化前（应力）优化后（应力）优化前（位移）优化后（位移）辐板轮毂轴筒壳2汤泽东，阮三星，刘威.卷接机组接装纸张力控制系统设计J.烟草科技，2020，53（4）：89-94.3潘恒乐，王俊，王宏用，等.卷接机组搓板自动清洁装置的优化J.轻工学报，2021，36（4）：58-624潘恒乐，吴名辉.ZJ116 卷接机蜘蛛手密封改进设计J.机械管理开发，2015，30（9）：53-54；57.5李明伟，许强，李秀芳，等.ZB45 包装机商标纸横推装置漏油改进J.润滑与密封，2014，39（7）：130-132.6秦鹏，黄江华，朱绍胤，