河南中烟工业有限责任公司黄金叶生产制造中心河南郑州450000
摘要：针对ZJ112卷接机组MAX上胶装置在使用过程中，上胶辊驱动块上的圆柱销经常磨损或折断，致使上胶辊有定位不准或停转现象，产生烟支的掉咀、漏气现象，严重影响产品质量。根据键连接是通过键实现轴和轴上零件间的周向固定以传递运动和转矩的工作特点，提出了将上胶辊的驱动传动由圆柱销改进为凸缘联轴器联接，靠联轴器凸缘侧面挤压传递转矩，达到传递动力的目的。经应用零部件磨损程度和故障现象大幅度降低，缩短设备维修时间，减少了卷烟物耗、保证了烟支搓接质量和生产正常进行。
关键词：圆柱销；磨损；凸缘联轴器
1.存在的问题
ZJ112卷接机组MAX上胶装置在设备运行过程中，上胶辊驱动块上的圆柱销(GB/T119.1-5m6×12)经常会磨损或折断，致使上胶辊出现停顿和停转现象。此时，极易出现烟支的掉咀、漏气现象，严重影响产品质量；久而久之，因圆柱销的损坏，导致上胶辊支撑轴的磨损，严重时就要停车维修，增加了备件的维修费用和维修人员的劳动强度。根据设备技术要求，上胶传动装置零部件安装紧凑，安装要求精度较高，因此，该部位发生故障后维修用时较长。
2.上胶辊传动装置结构分析
上胶辊涂胶表面为全光滑圆柱面，下胶辊工作表面不是一个完整的平面，在与上胶辊之间作相向运动时，凸出的部分与上胶辊表面接触，凹下的部分与上胶辊表面不接触，此处的胶液不会被挤出，在其表面形成了厚度为0.025mm～0.03mm的一层胶膜，当水松纸在上胶辊的表面运行时，这一层胶膜就被均匀的涂敷在水松纸上，以便于进行烟支搓接。
图1上胶辊结构系统示意图
从（图1）上胶辊结构系统示意图中可以看出，圆柱销连接的驱动块通过螺纹与支撑轴连接，上胶辊装入支撑轴，上胶辊内端面的销孔插入与驱动块连接的圆柱销，锁紧上胶辊锁紧帽，完成安装。
在机械设计中，圆柱销的用途十分广泛。分为普通圆柱销、内螺纹圆柱销、螺纹圆柱销、带孔销、弹性圆柱销等几种，多采用优质碳素结构钢为原材料制造。一般情况下，材质多选用35钢、45钢。它用于定位，依靠过盈配合固定在销孔内，圆柱销用于定位是通常不受载荷或者受很小的载荷，数量不少于两个，且分布在被连接件整体结构的对称方向上。圆柱销也可用于连接，做销轴使用，用来传递扭矩，承受弯矩和扭矩。
上胶辊的动力来自于与上胶辊驱动块连接的支撑轴，支撑轴带动驱动块与上胶辊一同转动，为了防止上胶辊在转动过程中受到下胶辊的摩擦力而停转或打滑，带动上胶辊转动的驱动块上安装有圆柱销，因此，该圆柱销用来对上胶辊进行定位。
3.1.上、下胶辊传动
机器开动时，离合齿轮带动胶缸中的上胶辊和下胶辊高速转动，当上、下胶辊对滚后，下胶辊凹槽内的乳胶就涂在上胶辊的外圆柱表面上，水松纸涂胶是否均匀，涂胶层的厚薄以及胶区的分布等都由下胶辊控制，下胶辊与上胶辊的对转由齿轮来传动，抬起胶缸的压缩空气压力过大或传动齿轮间隙过小均会对圆柱销的正常工作造成影响。
3.2.驱动块与上胶辊存在周期性振动。
驱动块端面平均分布的六个顶丝孔，通过六个顶丝来调节支撑轴的径向圆跳动。支撑轴的径向圆跳动调整精度要求很高（0.02mm），以保证上胶辊工作时较高的同心度。采用单边圆柱销定位，由于上胶辊内端面一边连接有圆柱销，与之位置相对称的另一边没有安装，存在质量不均和作用力不对称现象，设备运行时，上胶辊与下胶辊之间存在周期性应力，也就是说当定位上胶辊的圆柱销转到与下胶辊接触面时，圆柱销受力最大，这时，驱动块上圆柱销的对称位置受力最小，导致运动不均存在周期性的振动，在上胶辊高速旋转式转动时，转动惯量和离心力的原因，导致驱动块上的六个顶丝受力不均，增加了传递扭矩，使圆柱销既承受了剪切应力，还要承受一定周期性的弯曲应力。使六个顶丝逐渐松动，同时，支撑轴径向跳动也在逐渐增大，圆柱销磨损或产生塑性变形，最终会折断，进而导致上胶辊停转或停顿，产生烟支的掉咀、漏气以及停车等现象。
4.改进思路
4.1.加大圆柱销直径或改进对称园柱销连接结构。
加强圆柱销的剪切应力值和弯曲应力值，以达到增强抗剪效果。但是，安装圆柱销的驱动块空间有限，加大圆柱销直径，就必须相应加大原有销孔尺寸，加大尺寸后圆柱销孔壁与驱动块内壁尺寸间隙过小，易损坏胶辊驱动块；改对称圆柱销结构，作用力分布有所改善，但剪切受力面积不够理想，圆柱销的受力为线性接触，容易发生园柱销的弯曲、磨损和变形。
4.2.对称凸缘式联轴器
对称凸缘联轴器结构简单，加工方便，工作可靠，受力为面接触，受力均匀，传递转矩较大，能保证两轴具有较高的对中精度，调质后机械性能增强，一般常用于载荷平稳，高速或传动精度要求较高的轴系传动，根据驱动块的实际尺寸，经查阅机械设计手册，重新设计加工了对称凸缘式联轴器装置。在驱动块外端面的对称位置，加工一对12×8×5的凸缘，同时，在上胶辊端面位置加工凹槽，以实现与凸缘式联轴器连接，用来传递转矩和运动。驱动部位接触面积的增大，势必会使磨损程度大幅度降低，大大提高了抗剪切能力。
5.改进实施
改进后采用两个对称凸缘键定位，上胶辊驱动块传递扭矩不变的情况下，对称凸缘定位时受力截面积增加了，也就是说改进后驱动块F键可承受的力增加了。经过比较改进后，在相同转矩的情况下键的安全系数是销的9.7倍，原设计没有考虑到单销轴在周期性交变载荷的作用下，很容易产生疲劳，应提高设计安全系数，完全、可靠、安全的传递扭矩。
6.效果验证
2011年12月，改进后的胶辊驱动装置安装在10#机组进行试运行，2012年1月，对其余三组设备进行了更换。改进后传动装置运行平稳、可靠。2012年4月黄金叶生产制造中心设备处组织相关人员对该项目进行了评审、验收，通过在生产现场，有针对性的对改进后生产的产品质量、消耗进行检验，并查阅零配件领用清单、故障维修记录等资料，认为设备上胶传动部位运行正常，质量可靠，维修时间和配件更换频次大幅度降低，该装置达到了改进目的，符合要求，同意验收。
7.结束语
针对ZJ112卷接机组MAX上胶装置在使用过程中，胶辊驱动块上的传动销经常会磨损或折断，导致使上胶辊在围绕支撑轴做圆周运动时，上胶辊有停顿和停转现象这一烟草行业问题，从不同角度对胶辊传动系统进行了研究分析，发现采用单圆柱销传动扭矩存在设计问题，例如：没有考虑到胶辊动平衡、周期性载荷等问题。提出了采用对称布置的凸键驱动块（整体性设计）连接代替单圆柱销传动扭矩的方案，彻底解决了原设计中存在的动平衡不协调、安装调试困难、周期性应力差等问题；简化了胶辊传动系统的安装调试，使胶辊传动系统达到了工作稳定可靠的目的。
参考文献
[1]《ZJ112使用说明书》———常德烟草机械有限责任公司2008年5月；
[2]《ZJ112维修操作手册》———常德烟草机械有限责任公司2008年5月；
[3]李培根《机械基础》———ISBN978-7-111-18233-7机械工业出版社2006年1月出版；