图1 上胶位置示意图
1.2 胶水缸结构原理的分析
胶水缸组件是由齿轮、胶水缸体、挡胶块、滚针轴承、轴、手轮、供胶辊等组成。如图2所示，胶水是通过供胶辊将胶膜传递到上胶辊，由上胶辊对水松纸实施供胶。由于滚针轴承外壳固定安装在缸体上，是不转动的，但在滚针轴承轴向面上，左端的轴肩和右端的供胶辊是转动的，所以在日常的生产过程中，滚针轴承外壳端面与轴肩和供胶辊间轴向磨损，使供胶辊中心轴向位置失控，出现了烟支的漏气现象，影响了烟支的质量。
根据《PROTOS-70使用手册》规定：供胶辊的轴向偏差要求控制在±0.1mm的范围，就能使导纸辊调整水松纸中心与上胶辊的上胶的对称中心一致，上胶辊对称中心与切割刀位置保持一致，这样就符合烟支涂胶、切割的技术要求，烟支质量得到保证。若供胶辊的轴向位移超过±0.1mm，将对水松纸上胶区域的对称中心产生轴向位移，由于切割刀位置是固定的，因此将出现切割位置轴向偏移，造成上胶不良的现象，直接影响卷烟和滤棒的包合质量。
图2 改进前胶水缸组件结构示意图
但是，从胶水缸体组件结构中可以看出，防止供胶辊轴向窜动仅依靠由密封圈与滚针轴承的端面组成，无其它轴向固定结构，不能保证长时间高速运转后仍保持原来轴向位置。在经过1—2月左右时间生产，由于供胶辊旋转运动和固定的滚针轴承的相对磨擦，造成轴承侧面因摩擦而产生磨损，开始一个多月的时间内，磨损范围在0.2-0.3mm，而随时间推延，磨损的速度加快。三个月左右时，其磨损范围就会增大到1.5-2.0mm。这时就会出现有胶区域的左右偏移跑位，涂在水松纸上的胶膜的不能在正常位置包烟切割，出现烟支包合中的偏差，引起烟支的漏气现象。如果轴向窜动的尺寸再增大，就会造成烟支和滤嘴脱离现象，这是问题之一。
其二是轴的轴肩与滚针轴承的磨损，由于下胶辊与上胶辊的相对运动所受到阻力增大，以及齿轮间所受的传动阻力增大，致使摩擦力增大，造成滚针轴承侧面因磨擦而产生的磨损增大，形成轴向窜动增大。
其三是胶水缸体与供胶辊侧面的缸体内接触，下胶辊的内孔与轴配合，是由6×6×20mm的键径向固定，轴向由键和键槽的过盈量固定，由于键长仅20mm，因此过盈量产生的轴向固定力不大，随着使用时间的推移，轴上的键与供胶辊产生轴向位移。由于供胶轴左右侧面与胶水缸间仅0.1mm距离，若供胶轴轴向位移超过0.1mm，将造成供胶辊侧面与缸体接触摩擦，造成胶水随接触摩擦面的离心力作用飞溅到水松纸上，影响烟支上胶质量。
综合以上三个因素，是产生水松纸上胶质量问题的关健所在。要控制轴向窜动，就必须有设计一种能有效控制轴向窜动结构，缓解零件间相互磨擦，来实现控制轴向窜动的问题，确保烟支上胶质量的稳定。
1.3 实施胶水缸组件的改进方案及方法
1.3.1 根据对故障产生原因进行分析和研究后认为：只有通过对轴向窜动问题进行相对固定和有效控制，才能使得胶水缸组件滿足长期正常生产所需的技术要求，即保证上胶对称中心位置的稳定，保证烟支的切割位置的准确性。为此，具体的改进方案需从两个方面同时进行。
a. 控制轴与滚针轴承的窜动
由于滚针轴承外壳固定安装在缸体上，安装位置狭小，不能改用带内壳在轴上固定的滚针轴承。为了在结构上作尽量少的改动而能达到避免轴肩与滚针轴承侧端接触产生摩擦的目的，在结构上两端均增加超薄型平面轴承作为缓冲区域，如图3所示，选用W9—AXK2035超薄型（δ=4）平面轴承，使轴在工作旋转时，通过平面轴承一端与轴过盈配合固定轴向位移，用平面轴承内的滚子转动代替原来轴肩与滚针轴承外壳的摩擦，同时也用平面轴承隔离滚针轴承外壳与锁紧螺母（8）间的接触，以锁紧螺母替代改进前的手轮（图2（6）），是因为锁紧螺母可进行间隙的微量调整，使之既可灵活转动又保持微量间隙。
图3 改进后胶水缸组件结构示意图
b. 控制轴与供胶辊的窜动
在轴与供胶辊装配时，涂上粘合剂，使轴与供胶辊相对固定，改变原来仅靠20mm长度上键与键槽的过盈量的轴向固定。根据结构和性能要求，选用乐泰圆柱形零件固持胶—641和乐泰垫片清除剂790较适宜，（详见材料功效与应用范围表）。641固持胶其特点是粘度为525（mpa.s），粘合强合较高，固化后剪切强度为11.5N/mm2,适应工作温度在-54℃-149℃，固化的速度为中等及6-8小时，易拆卸。选用乐泰垫片清除剂790，对轴及供胶辊进行清理后，能确保固持胶的剪切强度，保证粘结质量，达到控制轴向窜动的目的。
表1 材料功效与应用范围表
1.3.2 具体实施方法
a.重新设计、加工具有增加的平面轴承装配位置的轴。
b.用乐泰垫片清除剂790清理轴及供胶辊，确保粘接的效果。
c.安装左端平面轴承、滚针轴承，添加润滑油。
d.用乐泰圆柱形零件固持胶—641，将轴与供胶辊的粘接固化，保持时间6-8小时，确保粘合力。
e.安装右端滚针轴承、平面轴承，添加润滑油，再用锁紧螺母调节轴向间隙、确保即灵活又保持微量间隙。
f.装配：按图示旋转180°调整齿轮安装方向，以确保供胶辊轴向中心位置不变。
1.4 改进后的效果
通过对胶水缸组件的结构改进，使供胶辊的轴向窜动得到控制，使双滤嘴切割位置得到保证，水松纸的胶模涂层均衡分布，起到了稳定烟支质量的作用。而且，使用寿命增加、维修成本降低。改进前，因为胶水缸组件，三个接触摩擦面：轴与滚针轴承、供胶辊与滚针轴承、供胶辊与胶水缸体，致使在维修中频繁更换零件，维修成本得不到控制，而改进后，因为各处的摩擦位置改变和摩擦系数明显降低，磨损量微小。如改进前，滚针轴承平均使用寿命在3个月左右，而改进后滚针轴承使用寿命可达18个月左右，维修成本（包括维修时间、配件成本）明显得到减少，详见表2，每年可节约零配件费用16186.55元，以目前已改进的12台计，共可节约194238.6元，并且烟支质量和机组有效作业率得到保障。
表2 胶水缸易损件改进前、后使用寿命对照表
2、胶水计量泵的结构性的分析与改进
胶水计量泵的作用是通过泵体内一对齿轮，在一定的空间内啮合转动，形成压力，使胶水沿着齿轮的圆弧面，将胶水输送到胶水缸，通过触头感应器，达到并保持胶水缸内胶水液面工作高度，由上胶轮完成供胶的目标。若在生产中出现液面过高或过度，都将对供胶产生影响。胶水计量泵的质量，直接影响着胶水量的供给，直接影响烟支质量的稳定性。因此，确保胶水计量泵的稳定性，才能保障提供正确的胶水量，保障烟支质量。
2.1 产生供胶不足的原因及分析
胶水计量泵日常运转过程中，磨损Z多、更换Z频繁的零件是图4中的密封圈（6），该密封圈是内包骨架旋转轴唇形密封圈，标准号为DIN3760，由于生产中计量泵齿轮轴的径向跳动，再加长时间的旋转运动与密封圈的摩擦，使密封圈的唇口磨损，不能得到有效阻挡胶水的作用，产生胶水渗出泵体外，造成泵体内的压力下降，不能达到有效供胶，出现生产过程中的水松纸上胶量不足，严重的烟支和滤嘴脱离等现象，影响烟支质量，也影响设备的整洁。
2.2 胶水计量泵结构的分析
计量泵的结构如图4所示，它是通过一对啮合齿轮的相互作用，带动胶水沿圆弧工作面，把胶水输送到所需之处，形成供胶目的。控制齿轮轴径向转动的是一组铜质含油轴承。由于齿轮轴与铜质含油轴承之间是间隙配合，再则铜质含油轴承耐磨性欠佳，经过一定的工作时间后，在胶水挤压力的作用下，使齿轮轴相对于铜质含油轴承接触摩擦力增大，引起轴与铜质含油轴承的磨损，同时摩擦产生一定的温度，而温度的升高，将使在轴上起密封作用的骨架密封圈唇口的橡胶出现老化、变形，失去密封的效果。齿轮轴与铜质含油轴承之间间隙增大，摩擦系数增加，温度升高，加速了密封圈的失效。
图4 胶水计量泵（改进前）结构示意图
2.3 胶水计量泵的改进与方法
根据对故障产生原因进行分析和研究后认为，只有通过对轴与铜质含油轴承径向间隙进行控制并降低摩擦系数，才能使胶水计量泵滿足生产所需的技术要求。具体改进方法是：
图5 齿轮轴装配结构改进前和改进后对比示意图
2.4 效果及应用
改进后的胶水计量泵，经安装验试后，齿轮轴的径向跳动得到控制，其运转平稳，泵体温度得到控制，手感几乎无温度，骨架密封圈的使用寿命由原先只能使用一个半月左右提高到能保持一年的时间，大大提高了使用寿命。从使用一年后拆卸检查发现，齿轮啮合处的工作腔，没有受到磨损，齿轮两侧的工作面也未有明显的磨损。从改进后巳使用达二年左右的时间，得出两点明显效果：其一、改进后的胶水计量泵在使用过程中，骨架密封圈能保持一年的使用时间，比原来一个半月的使用周期将近9倍，为今后有计划定期维修创造了条件。其二，改进后的泵体及工作面得到有效控制磨损，减少了因损坏而更换零件数量，降低了维修成本，详见表3，每年可节约零配件费用1083.75元，以目前已改进的12台计，共可节约13005元，确保了计量泵功能的发挥，也保障了烟支的质量。
表3 计量泵易损件改进前、后使用寿命对照表
3、结束语
根据长期的生产实践，针对PROTOS-70型卷接机组生产的卷烟中出现烟支漏气、严重的烟支和滤嘴脱离现象，对MAX-70供胶系统中胶水缸和计量泵分别进行剖析、研究和结构改进。改进后的新结构，在本厂各级领导的肯定和支持下，巳先、后在12台机组中使用，Z长使用时间巳达二年多，效果良好，得到操作人员和维修人员的认可与好评，巳改进的12台机组每年可为企业节约零配件费用20多万。现巳计划在本厂全部（27台）MAX-70供胶系统中胶水缸和计量泵的结构实施改进。
但是，我们的改进和应用方面，还有提高的方向。若能在MAX-70供胶系统中增加水松纸上胶量的电子在线监视，发现个别水松纸上胶量不能达到烟支的技术要求时，用自动剔除的技术，保障烟支质量，并用屏幕显示报警形式来提醒注意供胶系统运行情况，发现问题，及时介决。这将有待于我们建立新的课题，进行进一步的研究、探索和实践。
参考文献
1.《PROTOS-70卷接机组使用手册》德国虹霓公司 中文版
2.《YJ17/YJ27卷接机组》版 主编 董祥云 中国科学技术出版社
3.《机械设计手册》第三版 主编 成大先 化学工业出版社出版
（来源：中国烟草学会）
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