一种ZJ17卷烟机骨架油封快速拆装工具的应用
时间：2023-06-06 18:15:17 来源：雅意学习网 本文已影响 人 
谢 伟，白 雪，刘雪飞
（红塔集团大理卷烟厂，云南 大理 671000）
ZJ17蜘蛛手在传送烟支过程中，蜘蛛手机构传动箱、回转臂传动轴高速旋转时与2个骨架发生摩擦，而蜘蛛手内部散热条件差，骨架油封的唇口温度较高，导致油封易老化、变形、磨损等失效而造成漏油，漏出的润滑油会进入清洁风通道，污染烟支甚至造成生产质量事故，为保障产品质量和设备正常运行，必须对蜘蛛手骨架油封进行及时更换。
更换蜘蛛手骨架油封传统方法步骤烦琐，且没有专用的油封拆装工具，故在应急维修中不能快捷维修，从而不能保障设备正常运行。
1.1 蜘蛛手传动原理简介
ZJ17卷烟机蜘蛛手机构装配如图1所示。ZJ17卷烟机蜘蛛手烟支传送系统由主轴、太阳轮和8个行星轮组成的行星齿轮系、旋转臂及抽吸槽组成，配合传送齿轮箱、正负压系统完成烟支的传送。如图1所示，主轴固定在偏心座上，动力由传动齿轮箱经齿形带传递给与壳体联接的齿形带轮；
在壳体内有8组行星齿轮绕主轴太阳齿轮旋转，8组行星齿轮传动8组齿套，齿轮轴由齿套固定在行星轮轴承室上，8组回转手臂与齿套联接，壳体做圆周公转，齿套自转，保证抽吸槽始终水平运动[1]。
图1 ZJ17卷烟机蜘蛛手机构装配图
整个蜘蛛手烟支传送系统有8组回转手臂，每个回转手臂传动装配如图2所示。
图2 回转手臂传动装配图
骨架油封安装在齿套和轴承室内壁之间。蜘蛛手8组旋转臂顺时针交替旋转把烟支交接给接装机接收鼓。由于骨架油封老化后易漏油，在清洁风作用下，漏出的油液会从抽吸槽中溢出，与烟支表面接触，产生油渍烟。
1.2 传统蜘蛛手骨架油封的拆装步骤及存在问题
由于蜘蛛手结构复杂、精度高，拆卸骨架油封时避免损伤其他零部件，其拆卸过程较为烦琐，具体更换步骤如图3所示。具体更换步骤如下：①拆卸防护罩及其他阻挡件和连接件；
②将蜘蛛手总成用到起重设备上，从设备上拆吊下来；
③将蜘蛛手总成固定在专用夹具上；
④逐一分解总成，取出8个行星齿轮；
⑤分解8支旋转臂及配对轴承室；
⑥分解配对轴承室；
⑦拆卸骨架油封；
⑧安装骨架油封；
⑨安装好新的油封后又逐一装回各组件，并装回设备进行调试[2]。
图3 传统蜘蛛手骨架油封拆装步骤
ZJ17卷烟机骨架油封的拆装主要存在以下2个问题：蜘蛛手骨架油封的更换步骤烦琐，整个过程耗时长（395 min），而其中单独拆卸和安装骨架油封消耗的时间仅为9 min和5 min，如果在生产中遇到该类故障，将会大大降低设备的有效作业率；
蜘蛛手总成质量大、体积大、安装空间紧凑，导致拆装过程困难，每次至少需要3名修理人员同时前后协同配合维修，投入劳力多[3]。
2.1 骨架油封快速拆装工具
本文提供的骨架油封快速拆装工具如图4所示。图中①为油封安装套筒，②为油封拆卸钩子，③为辅助工具小铁锤。油封安装套筒由废旧的FOCKE350包装机的铝纸导纸辊加工而成，油封拆卸钩子由废旧的不锈钢条形剪加工后和ZJ17卷烟机废旧布带组成，辅助工具小铁锤在安装时起到帮助使力的作用。
图4 骨架油封快速拆装工具
2.2 骨架油封快速拆装工具的使用方法
骨架油封快速拆装工具拆卸、安装示意图如图5所示。发现蜘蛛手骨架油封漏油后，不用将整个蜘蛛手总成从设备上拆吊下来，只需直接在设备上将漏油的旋转臂拆下后对骨架油封更换即可。将旋转臂拆下后可以看见油封，先将油封钩水平放置，沿着齿轮轴敲入到油封里；
然后将油封钩旋转90°，这样就钩住了油封，用力向外拉布带，骨架油封就可以随油封钩子一起被拉出。将准备好的新油封按正确方向套在齿轮轴上，用油封安装套筒套在齿轮轴上，施以平均敲击力将油封平顺地推入到合适的位置，完成骨架油封的安装。
图5 骨架油封快速拆装工具拆卸、安装示意图
2.3 骨架油封快速拆装工具的原理
2.3.1 油封钩子的设计原理
油封钩钩取油封原理如图6所示。油封钩在拆卸油封时，先将油封钩水平放置，沿着齿套壁，敲入到油封里；
然后将油封钩旋转90°，转到钩取状态，用力向外拉取油封钩，就可以将骨架油封一起拉出。
图6 油封钩钩取油封原理示意图
根据不锈钢条形剪的尺寸，设计出来的油封钩子如图7所示。钩子的钩头尺寸为3 mm，尺寸大小合适，钩头可做90°旋转，对齿轴及轴承室壁无损伤；
钩子的钩头倒角为120°，能钩住油封，将油封钩出，且强度比直角要好，不易断裂。
图7 油封钩子设计图
为了验证按照这样尺寸加工出的钩子能否适应油封的钩取受力条件，用有限元分析软件ANSYS对设计的材料模型进行了力学分析。条形剪刀的材料为不锈钢2Cr18，弹性模量为2.23×1011Pa，泊松比为0.297，屈服强度为4.41×108Pa，建立有限元模型。将钩子表面的自由度约束，模拟钩子钩到油封，钩子的右端面施加4 N的力（经查核油封的径向力为2.96 N，因油封为过盈配合，摩擦力比径向力大，经试验用测力计将油封拉出的力为3.34 N，查询机械手册知工具的安全系数为1.2，即实验外力等于3.34×1.2≈4 N）。有限元模拟计算结果如图8所示，经计算钩子最大应力为4.03×108Pa，位于钩子凹槽处，钩子的最大应力远低于材料的屈服强度，证明条形剪的材料强度足够，油封钩子钩取骨架油封安全有效。
图8 油封钩子的有限元受力分析
2.3.2 油封安装套筒的设计原理
油封安装时施力必须均匀，避免造成油封变形，在没有适当的机械加压时，应选用适当的端面平整的挡板作为工具，施以平均敲击力将油封平顺地装入。由于轴承室内壁直径为28 mm，齿套安装油封处的直径为18 mm。所以套筒的内径设计为20.5 mm，外径设计为27 mm，如图9所示。
图9 安装工具设计示意图
为了节约成本及废旧件利用，FOCKE350包装机上的废旧的铝纸导纸辊小端内径21 mm、外径27 mm，长度56 mm，与所设计套筒尺寸相差不大，只需做简单切削加工，并对锐边倒角即可代替使用，在安装时能较好地保护骨架油封。根据包装机铝纸导纸辊和所设计的安装工具设计图，由此油封安装套筒的设计图纸如图10所示。
图10 油封安装套筒设计图（单位：mm）
经过试用，蜘蛛手骨架油封的拆装步骤变为：拆卸漏油的回转手臂组件（4 min），即可看到骨架油封；
拆卸骨架油封（5 min）；
安装骨架油封（5 min）；
安装回转手臂组件并调整（6 min）。在使用了该套工具以后，减少了拆卸防护罩、吊装蜘蛛手总成、分解行星轮等复杂步骤，简化了整个更换流程，并且拆装过程对蜘蛛手内部无损伤，安装效果很好。
由于减少了传统油封拆卸步骤，油封的更换变得较为简便，维修更换时间也大大缩短，平均每次更换失效骨架油封的时间从395 min缩短至20 min；
同时无需拆卸防护罩、吊装蜘蛛手总成、分解行星轮等，只需1个修理人员即可完成全部工作，减少了劳动力的投入。
通过对蜘蛛手骨架油封传统更换过程的研究分析，找到了有效减少骨架油封拆装步骤和劳动强度的方法，最终设计出了蜘蛛手骨架油封拆装工具，并且在拆装实验中得到了检验。专用拆装工具的使用，使得蜘蛛手骨架油封的更换变得简单高效，能够在应急维修中做到快速维修，减少停机时间，提高了设备的运行效率。该工具突出自行制作、低成本投入、充分利用现有设备资源，对废旧零件进行重复利用，是节约型车间的具体表现。
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