滤棒成型机橡胶辊安装工装的设计与应用_安靖.pdf

设备管理与维修2023 2（上）0引言橡胶辊是 AF-KDF4 滤棒成型机的重要组成部件，在设备运行过程中，通过与表面带有凹槽和凸起的钢辊相互对转，碾压二醋酸纤维丝束，使卷曲聚集的丝束纤维分开，通过不同橡胶辊和钢辊对之间的速度差异，拉直卷曲的丝束。然而，长时间生产过程中，橡胶辊和钢辊对保持高速对转，辊对之间、辊与丝束间的摩擦造成橡胶辊表面的磨损。发生磨损后，橡胶辊表面变形，变形处对丝束的碾压开松效果降低，导致丝束开松不良、滤棒吸阻和硬度不均匀，需对橡胶辊进行更换。拆下旧橡胶辊、安装新橡胶辊时，橡胶辊与辊座之间为间隙配合，安装间隙约 0.2 mm，但由于橡胶辊自身重量，安装时会向下移动，造成橡胶辊与辊座的同轴度偏差增大，设备运行时，橡胶辊和辊座的同轴度偏差造成橡胶辊产生径向跳动，影响丝束的开松质量及吸阻指标的稳定性，同时也加速橡胶辊和轴承的磨损。因此，为保证橡胶辊安装时与辊座的同轴度，需不断地用塞尺进行间隙调整，安装时间通常在 20 min 以上。基于减少安装调整时间，保证橡胶辊座与胶辊的同轴度，提高生产过程中丝束开松及滤棒吸阻指标的稳定性的需求，设计 AF/KDF4 滤棒成型机橡胶辊安装工装，通过工装的辅助，提高橡胶辊与辊座安装精度。1问题分析AF-KDF4 滤棒成型机采用 U 形开松，延长丝束张紧和松弛距离，使开松时间久、开松充分，同时，丝束在进入输送喷嘴前经过楔形槽辊收缩，导向辊组与输送喷嘴之间的距离较长，减少了丝束松弛不均匀的现象。丝束从第一级空气开松器经第二空气开松器牵引至无驱动力的制动辊组，再由后续辊组牵拉，输入辊组和伸展辊组之间保持着一定的速度差，一般伸展辊组较输入辊组快，这样产生纵向拉力使丝束得以纵向开松。输入辊和伸展辊是相同的辊对，通过螺纹之间交错夹持、放松丝束，使丝束均匀的伸展与松弛，卷曲部分错开，整个过程中，通过丝束与橡胶辊、螺纹辊的摩擦实现丝束的开松、伸展，螺纹辊为不锈钢辊，在摩擦、碾压过程中，橡胶辊通常存在较大的磨损和变形，橡胶辊表面经过特定的紫外线处理，橡胶性能稳定，并且有防静电功能，一旦发生磨损，需定期进行检查和更换，保障开松辊组对丝束的开松效果。通过原理分析和维修现场调查发现，从橡胶辊的结构、安装方法方面进行原因分析，橡胶辊与橡胶辊座结构为圆柱桶状，在更换安装橡胶辊时，需将橡胶辊（U2138 AF 29）套入橡胶辊座（2138 AF 7），橡胶辊由橡胶辊座两端凸起的定位台进行定位，定位后，通过橡胶辊外端面的四颗内六角圆柱头螺钉（2505878）把橡胶辊固定在橡胶辊座上，如图 1 所示，接下来安装橡胶辊封盖（219 AF 20）。安装过程中，对橡胶辊安装后转动效果影响较大的是橡胶辊内圆面与橡胶辊座外圆面间隙。利用塞尺对现场 12 台成型机橡胶辊与橡胶辊座间隙进行测量，测量方法：在 360范围内，取两根互相垂直的直径，测量两根直径与橡胶辊、橡胶辊座交界处间隙，同一直径间隙取差值为偏差，由此得到 2 组间隙偏差 1、2，结果见表 1，通过测量后发现：橡胶辊辊座定位台加工精度存在误差，橡胶辊与橡胶辊座定位台之间为间隙配合，安装调整后同一直径上间隙偏差最大 0.11 mm，最小 0.03 mm。滤棒成型机橡胶辊安装工装的设计与应用安靖，文宇，王江龙，喻涛，雷鸭全，周直（红云红河烟草（集团）有限责任公司曲靖卷烟厂，云南曲靖655000）摘要：由于 KDF4 滤棒成型机橡胶辊与辊座为间隙配合，安装时橡胶辊受重力影响，紧固位置会向下偏移，橡胶辊与辊座的同轴度偏差较大，影响设备正常运行。通过在橡胶辊与辊座间隙处设计一个安装工装，伸入橡胶辊与辊座间，保证间隙一致，安装后检测橡胶辊内圆面与辊座外圆面最大间隙差为 0.03 mm，多次安装平均值为 0.015 mm，保证同轴度要求。工装操作方法简便，减少橡胶辊在设备维护检修过程中的调整时间至 10 min 以内，橡胶辊安装满足要求后，减少径向跳动，降低橡胶辊轴承磨损，减少了生产过程中对丝束开松和滤棒吸阻的影响，吸阻波动平均值在 50 Pa。关键词：KDF4；橡胶辊；间隙；同轴度中图分类号：TS43文献标识码：BDOI：10.16621/ki.issn1001-0599.2023.02.25图 1橡胶辊装配图66设备管理与维修2023 2（上）现场测量发现，橡胶辊安装时在重力的作用下，橡胶辊内圆面与辊座外圆面间隙在 360范围内存在差距，由此可推断，橡胶辊座与橡胶辊的中心线在安装后若不进行精细调整，将产生偏离，使橡胶辊与橡胶辊座的同轴度降低。此时如果不进行调整就紧固内六角圆柱头螺钉，橡胶辊运行时机械阻力增大，旋转式会产生明显的径向跳动，而轴向偏差的增大带来的问题不仅体现在影响橡胶辊寿命，由于丝束的开松是由橡胶辊、钢辊对转碾压进行，同轴度的降低引起的橡胶辊径向跳动导致丝束开松过程中产生开松不均匀的现象，严重影响滤棒吸阻稳定性。针对这个问题，设备维修人员通常会选择用塞尺通过对橡胶辊外端面孔与测速传感器罩外圆之间的隙进行调整，如图 2 所示，通过间隙一致来保证同轴度。但此种调整方式比较依赖设备维修人员的经验，差异较大，同时调整也需要耗费大量时间在紧固测量这一过程的反复调整上，影响维修效率。2改进方法为解决上述问题，首要的思路是通过辅助装置，保障橡胶辊内圆面与辊座外圆面 360范围内的间隙相等，避免橡胶辊与橡胶辊座中心线偏差导致转动时的径向跳动。但由于橡胶辊内圆面与辊座外圆面间隙较小，无法外加装置进行定位，只能考虑选取其他的定位参考装置。通过对橡胶辊结构的进一步分析后发现，橡胶辊座上的橡胶辊测速传感器罩壳与橡胶辊座外端面过盈配合，且同轴度误差较小，利用其作为定位基准，可相应地保障橡胶辊与橡胶辊座的间隙。基于以上思路，设计一种 KDF4 滤棒成型机橡胶辊安装工装，可以利用橡胶辊座上的测速传感器罩进行定位，通过工装可在安装时通过该工装保证橡胶辊内圆面与辊座外圆面 360范围内的间隙相等，紧固四颗内六角圆柱头螺钉后，保证橡胶辊与辊座同轴。在进一步细化的方案中，利用测速传感器罩壳形状和安装位置，对外形进行了改进。为了使罩壳与橡胶辊能够相互连接，起到定位作用，基于测速传感器罩壳，设计橡胶辊安装定位工装，增大测速传感器罩壳外圆面直径，使其能连接橡胶辊外端面孔，利用橡胶辊外端面孔与工装外圆面进行定位，定位后只需连接四颗内六角圆柱头螺钉即可，取下工装，再安装测速传感器罩壳即可。论证过程中发现，由于橡胶辊外端面在厂家加工过程中存在一定的加工误差，若完全仿照测速传感器罩壳形状进行辅助定位，同样会产生偏差。考虑到测速传感器罩与橡胶辊座外端面孔是过盈配合（过盈较小），测速传感器罩与橡胶辊座的同轴度误差较小，因此使用橡胶辊外端面内孔进行定位，用测速传感器罩外形进行改进，根据橡胶辊外端面孔尺寸加大测速传感器罩外圆，利用橡胶辊外端面孔与测速传感器罩外圆进行定位，保证同轴度，由于橡胶辊外端面孔加工尺寸误差，测速传感器罩外圆面做成锥面，适应不同误差的橡胶辊外端面内孔，工装设计图如图 3 所示。表 1使用工装安装时间及安装误差mm设备编号间隙 10间隙 111间隙 20间隙 2221#0.250.140.110.230.190.042#0.230.200.030.240.190.053#0.190.240.050.210.170.044#0.220.170.050.200.160.045#0.230.160.070.210.150.066#0.220.170.050.240.170.077#0.240.200.040.210.150.068#0.250.160.090.240.130.119#0.270.180.090.180.250.0710#0.180.230.050.190.260.0711#0.210.150.060.220.170.0512#0.210.170.040.180.230.05图 2塞尺调整间隙图 3工装设计图67设备管理与维修2023 2（上）安装时，先拆除测速传感器罩，安装橡胶辊并拧上内六角圆柱头螺钉，暂不锁紧，将工装安装在测速传感器罩位置，使工装锥形定位端面与橡胶辊外端面孔紧紧贴合，由此便可实现橡胶辊的完全定位，无需二次调整，随后只需紧固大胶辊内六角圆柱头螺钉，拆下工装，安装测速传感器罩，即可完成安装工作。3应用效果为验证 KDF4 滤棒成型机橡胶辊安装工装使用效果，对工装使用情况进行测试。3.1验证实验设计设备：曲靖卷烟厂成型车间 1#、2#KDF4 滤棒成型机；生产牌号：100 mm 云烟（紫）滤棒；检测装置：秒表、塞尺、HY 滤棒在线综合测试台。实验方法：设备维修人员提前拆卸 1#、2#成型机橡胶辊，1#成型机设置为对照组，2#成型机设置为实验组；实验中 1 名设备维修人员在对照组不使用 KDF4 滤棒成型机橡胶辊安装工装，使用塞尺安装调整成型机橡胶辊；在实验组中相同的 1 名设备维修人员使用安装工装对拆卸下来的橡胶辊进行安装调试，重复进行10 次试验；由 1 名设备维修人员记录安装时长，并使用塞尺对安装精度进行检查，间隙偏差 由圆周范围内最大间隙减最小间隙得到；安装后设备以 5900 支/min，稳定运行 1 h（排除其他故障影响），每 10 min 取样一次，每次取样 30 支，连续取样 6 次，利用测试台检测滤棒吸阻，计算吸阻 SD平均值。3.2数据分析对照组、实验组使用工装安装时间及安装误差结果如见表 2，在使用 KDF4 滤棒成型机橡胶辊安装工装辅助橡胶辊安装定位后，橡胶辊安装时间缩短至 8.3 min（对照组 20.6 min），间隙偏差平均值为 0.015 mm（对照组 0.07 mm），可见本工装有助于大幅提高橡胶辊安装效率和安装精度。实验组、对照组使用工装安装后滤棒吸阻波动情况见表 3、表 4，在使用KDF4 滤棒成型机橡胶辊安装工装辅助橡胶辊进行安装定位后，排除其他原因影响，KDF4 成型机运行 1 h 滤棒吸阻波动平均为 50.68 Pa（对照组 69.53 Pa），可见本工装对提高安装精度、减小滤棒吸阻波动有正向影响。4结论针对橡胶辊与辊座的同轴度偏差较大，安装调整费时，安装后精度不足影响滤棒吸阻及零配件使用寿命的问题，设计 KDF4 滤棒成型机橡胶辊安装工装辅助橡胶辊安装定位，通过工装固定橡胶辊内圆面与辊座外圆面 360范围内的间隙，减少调整时间，提高安装调整精度，同时通过在设备上进行安装测试，安装时间降低 50%以上，保持在 10 min 以内，安装后间隙偏差 0.017 mm，且在使用工装安装后的设备运行过程中，滤棒吸阻 SD 在 60 Pa 以内，提高设备维修效率和滤棒产品质量稳定性。基金项目：红云红河烟草（集团）有限责任公司科技项目（HYHH2021XX01）。编辑李波表 3实验组（使用工装安装）滤棒吸阻波动情况次数第 1 次取样SD/Pa第 2 次取样SD/Pa第 3 次取样SD/Pa第 4 次取样SD/Pa第 5 次取样SD/Pa第 6 次取样SD/Pa14043632449262594776317478327732190622548053273339335672738515656654835033288175764513139598476342314055965295864582610614075386644吸阻 SD 平均值50.68表 4对照组（未使用工装安装）滤棒吸阻波动情况次数第 1 次取样SD/Pa第 2 次取样SD/Pa第 3 次取样SD/Pa第 4 次取样SD/Pa第 5 次取样SD/Pa第 6 次取样SD/Pa1791074197267929068861152327311210997267011848278255877115511068581032540622522147574876175108556910989568299663819765153104976610225795348072吸阻 SD 平均值69.53表 2对照组、实验组使用工装安装时间及安装误差编号实验组对照组安装时间/min间隙偏差/mm安装时间/min 间隙偏差/mm16.90.0221.30.0727.80.0217.90.0539.10.0120.10.0947.6024.00.1158.30.0317.60.0868.50.0119.50.0679.20.0118.10.0389.00.0322.00.0597.40.0220.70.07109.3024.30.09平均8.30.01520.60.0768