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YJ27滤嘴接装机供纸装置椭圆辊的改进设计
■方畅    温华国    叶佳娜    袁宇豪    区锦堂
广东中烟工业责任有限公司    广东广州    510610
摘  要：YJ27滤嘴接装机供纸装置主要负责将水松纸从纸盘中引出，经过上胶系统涂胶最后送入切割系统的装置。由于新规格烟支开发和调试，需要频繁地转换牌号。但更换牌号过程中，更换供纸装置椭圆辊耗时最长导致改造时间长，改造效率低等问题。因此，我们对供纸装置椭圆辊进行改进设计，提出一项快捷、准确、简单的改进方案。
关键词：YJ27滤嘴接装机；供纸装置；椭圆辊；预打孔烟支
引言
YJ27滤嘴接装机是ZJ17卷烟机组的一部分，而ZJ17卷烟机组是由德国HAUNIG公司引进的高效率、高可靠性的中速卷烟机组。由于预打孔新规格烟支开发和调试，需要频繁转换牌号试制。但在牌号转换过程中，设备的调整时间很长，生产效率低，不能满足产品经常性变更的需求。经过调查分析，发现更换供纸
装置椭圆辊耗时所占比例最大。因此，我们需要对供纸装置椭圆辊进行有效改进，以适应换牌生产需求，保证换牌工作的快速、准确、有效。
1.YJ27滤嘴接装机供纸装置椭圆辊的分析
YJ27滤嘴接装机供纸装置主要负责将水松纸从纸盘中引出，经过上胶系统涂胶最后送入切割系统的装置。而切割装置是剪切式切割的形式，水松纸切纸鼓轮和切纸刀对转切割，而在完成切割进行下一片水松纸切割时，供纸装置椭圆辊将水松纸拖后一段距离，从而形成分开、连续的水松纸片。
当生产预打孔烟支的时候，水松纸经过上胶系统的涂胶后，再经过椭圆辊的牵引，紧接着进入切割系统。由于预打孔的渗透作用，椭圆辊执行面容易形成胶水堆积，影响正常输送。因此，在椭圆辊的执行面上，会有两条与预打孔位置相对应的避胶凹槽，以此避免积胶。供纸装置椭圆辊需要满足以下工艺要求：
（1）椭圆辊转动与切割系统同步；
（2）避胶凹槽位置与预打孔位置对应；
（3）椭圆辊横截面尺寸与烟支圆周相对应。
因此，当我们进行牌号转换时，由于不同牌号烟支水松纸预打孔的位置或烟支圆周不同，在换牌过程中需要对椭圆辊进行更换，同时进行相位调整，以便适应新牌号的生产。
2.YJ27滤嘴接装机供纸装置椭圆辊改进设计
2.1材料的选择及连接方式
出于对成本、硬度、耐磨和耐腐蚀方面的考虑，结合工业需求，采用4cr13马氏体不锈钢作为主要材料。连接方式方面，由于椭圆辊传动过程中除了克服自身力矩外只需克服水松纸拉力，转矩要求不大。故选用销连接。
2.2零件设计
（1）传动轴设计。根据设计方案，传动轴与带轮连接的部分不用更改，保持原有尺寸。前半部椭圆辊的椭圆体长度为96mm，同时为螺钉安装留下30mm的加工空间。则传动轴长度L1确定为66mm。
另外，测量可得现有椭圆体的长轴为26mm，短轴为12.5mm。连接轴需从椭圆辊体中心穿过，为保证椭圆辊体表面的热处理性能，保持辊体的稳定性和耐用性，辊体需至少保留2mm的厚度，故连接轴轴径设计为：Φ1=12.5-2×2≈8mm。
（2）椭圆辊设计。根据设计方案，辊体外表面尺寸根据烟支规格尺寸不变，保持原有尺寸。辊体内孔根据连接轴尺寸设计，连接孔直径为φ2=8mm，前段根据预留M5螺丝沉孔，孔径φ3=8.6mm，螺柱孔φ4=5.3mm。
（3）传动销设计。已知连接轴的直径为8mm，为保证轴上销孔的强度，必须保证孔壁至少2mm厚，则销的公称直径d≤8-2×2=4mm，故初步选定传动销直径d=3mm。椭圆辊在运行过程中主要应对两个力矩，一个是带动自身椭圆辊转动的转矩，另一个是克服水松纸拉力的转矩，由于水松纸拉力相对椭圆辊转矩小得多，可以忽略不计，主要校验椭圆辊自身转矩。
根据刚体转动惯量的计算公式：
式中I为转动惯量；m i为刚体的质量；r i 为椭圆辊质元到转动轴的距离。
根据对椭圆辊横截面的椭圆测绘，可以推算出椭圆辊转动惯量约为208×10-6 kg/m2。而椭圆辊转动惯量约为29.3×10-6 kg/m2。（m i=141g）
根据加速转动力矩计算公式：
T=I×Δw
其中加速度Δw=(W1-W2)×2π/Δt，可以推算出加速转矩T≈0.24×10-3Nm（Δt =3.5s）。
根据前面分析，传动轴上的定位销所承受的力矩主要来自椭圆辊加速度转矩。因此我们可对圆柱销进行抗弯曲强度校核。
温华
由圆柱销的弯曲强度公式可知：
式中为圆柱销弯曲强度；T为椭圆辊转矩；D为轴的直径；D 为销的直径；L为销的长度；[]Wσ为许用弯曲应力，对于4cr13 马氏体不锈钢[]Wσ= 520Mpa。
由上式可计算出=8.13Mpa，因此可知圆柱销的抗弯曲强度符合设计要求。连接销的公称直径最终选定d=3mm。其改进设计后的效果图如图3-1
所示。
图3-1 椭圆辊改进设计效果图
4.结束语
YJ27滤嘴接装机供纸装置椭圆辊的改进设计为牌号更换、特别是中高端烟支的换牌过程提供了一项增效减耗的改进方案，为椭圆辊的更换提供了快速、便捷、简单的新方法，提高了改造按的效率。同时也在其他机型中推广开，实际效果显著。
参考文献
[1]边永生．烟机设备修理技师培训教材[M]．国家烟草专卖局职业技能鉴定指导中心，2002.
[2]董祥云．主编《YJ17-YJ27卷接机组》[M]．中国科学出版社， 2001.
[3]贾会志．ZJ17 卷接机组培训教材[M]．河南: 河南人民出版社，2010．
[4]王刚明.YJ27接装机水松纸导纸装置的改进[J]. 科学与财富, 2018.
188 ·2020年11期