李 威 龙智翔 陈鹏翔
深圳烟草工业有限责任公司
[摘要] ZJ112型卷接机组烟支通过横向输送皮带进行烟支输送，用于驱动皮带的传动轴在实际使用过程中经常出现变形折断以及轴颈磨损的故障，引起传动带轮径向跳动加大，导致传动皮带磨损加剧而产生皱纹烟支和表面刺破烟支的不良产品，经常需要维修。针对这一问题，通过增大传动轴轴承位直径，并选用承载力更高的轴承，同时改变轴承承载受力点。实践证明，此项改进延长了传动轴及轴承的使用寿命 ,提高了设备的生产效率，解决了ZJ112型卷接机组出口皮带传动轴及轴承易磨损的问题。
[关键词] ZJ112卷接机组 出烟传送带 传动轴 轴承 承载力 磨损
前言
随着行业的不断发展，对产品质量和设备有效作业率的要求越来越高,烟支在出口处主要通过传动轴驱动皮带进行烟支输送。实际生产过程若皮带输送系统出现故障，会直接导致烟支起皱和刺破问题，带来较高的产品不良率。同时皮带输送系统出现故障，需要进行机组维护，机组停机维护一方面增加维护成本，另一方面影响生产节拍降低生产效率。
1 烟支出口皮带传动轴现状分析
1．1延迟出口皮带传动轴工作现状分析
ZJ112型卷接机组烟支出口输送装置主要由烟支出口皮带传动轴、传动皮 带、带轮、法兰支架、机架等组成，作用是对成品烟支进行横向输送，并且该装置控制烟支均匀地输送。实践表明，烟支出口输出装置中传动轴运转的稳定性决定了输出烟支质量的好坏，是影响成品烟支质量和设备生产效率的一个关键因素。烟支出口皮带传动轴两侧的支撑轴承安装在轴颈法兰处。
烟支出口皮带轮传动轴3由传动轴法兰固定于机架，在传动轴端部安装有一对齿形带皮带轮2，当ZJ112卷接机组启动时，由设备驱动器按照设备运行速度驱动皮带轮传动轴转动，将成品烟支1输出ZJ112卷接机组。上齿形带4和下齿形带5分别安装于烟支出口输送装置的上下传动带轮上，由于上下齿形带是相向运动，因此，当设备运行的过程中，皮带轮传动轴承受内外两条传动皮带的径向拉力作用。
结果显示,烟支出口传动轴温度比传动轴法兰和滚珠轴承温度分别为38.9℃和33.4℃，高于正常值29.5℃,并且传动轴的振动速度16.8mm/s高于传动轴法兰和滚珠轴承，为了保证传动轴运行的稳定性,需要对该处进行结构改进。
2 原因分析
为了有效分析传动轴失效问题，首先绘制出口皮带传动轴相关的零部件示意图。烟支出口传动轴的连接方式为：传动轴1通过键8和驱动系统相连接，轴承座9安装于中部位置为轴承提供支撑。深沟球轴承5、6分别安装于轴承座的内外侧。对于靠近皮带的轴承4，采用A型孔用弹性挡圈4进行限位。靠近驱动系统端的轴承5采用间隔套10限位。
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从故障发生位置上分析，传动轴失效集中在靠近驱动端的轴承处。首先从失效现象进行分析，失效的主要现象是：（1）传动轴和轴承结合处发生磨损；（2）出口皮带传动轴断裂；（3）出口皮带传动轴变形。
（1）烟支出口皮带传动轴磨损原因分析
深沟球轴承内座被磨损至消失的原因是传动轴磨损。失效部位所采用的带密封圈的深沟球滚珠轴承规格为12*28*7。轴承承载能力不足导致轴承座磨损，未能达到驱动系统所要求的承载要求。
（2）烟支出口带皮传动轴断裂原因分析
轴径在轴承结合处和滚珠发生干摩擦，传动轴由于交变载荷作用产生裂纹，当过载时间及其运行时间达到一定周期并会发生轴径断裂问题。
（3）烟支出口带皮传动轴变形原因分析
轴承承载能力发生故障的同时，若传动轴的刚度和强度能够保持良好，也可以对不平衡带来一定的补偿。基于失效现象看，轴径失效发生部位发生在细轴径处（轴的二侧轴径分别为12mm和14mm，失效发生在12mm细轴径处）。因此可以判定传动轴轴径偏小导致传动轴跳动量加剧，使传动轴轴发生变形。
3 改进措施
3.1出口皮带轮传动轴的改进
3.1.1选用承载能力更高的轴承。
烟支出口皮带传动轴轴承由原来的12*28*7改为17*28*7。轴承承载能力由原来的Cr=11.2KN和额定静载荷Co=4200MPa，变为Cr=18.5 KN，Co=4600 MPa。
根据轴承的基本额定寿命公式：
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根据实际工况得知，烟支出口皮带传动轴两个齿形带轮的轴承作用于同一载体，因此根据轴承基本额定寿命的计算公式，得知选用内径17mm的轴承其额定寿命明显高于内径12mm，同时由于轴承外径与宽度不变，遵循经济性原则，无需对出口皮带轮传动法兰进行较大改动。经过对轴承使用寿命、温度和振动量偏差分析比较后,确定传动轴外径为17mm、配合使用17*28*7深沟球轴承的方案更加合理。
3.1.2改变烟支出口传动轴的轴径
由于将靠近驱动端（即发生失效端）承载轴径由原来的12mm改为17mm，因此为了防止轴承在传动轴上的滑动，选定在该轴径处新增限位卡环，对轴承增加限位防止轴承的轴向运动。改进后既能满足传动法兰外径和轴承位宽度的要求，新增的传动轴限位卡环能防止轴承的轴向移动。传动轴具体更改前和更改后对比图见图2.
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2.2传动法兰的改进
由于传动轴轴承位径向载荷集中于17*28*7轴承处，结合法兰与内侧皮带轮间距的要求，改变轴承的承载受力点位置。受力点位置向驱动端靠近10mm。目的在于缩短驱动端（键）和轴承之间的间距，提高刚度，降低旋转过程中的传动轴摆动及其变形。结合出口皮带传动轴的改进中，传动轴及轴承位直径加大，因此对轴承座进行相对应改进，以适应大号轴承及其新轴的使用。具体更改对比见图3.
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3 改进方案验证
将改进后的烟支出口皮带轮传动轴、传动轴法兰，依据设计图纸的尺寸要求，选用45号钢进行加工制作改进型传动轴和法兰，工件表面进行发黑处理。最后将改进型传动和法兰安装至出口皮带传动组件上。
改进传动轴、传动轴法兰结构后实现了轴承温度和振动量的下降，因此确认改进方案具备可行性。
5 结束语
本课题的研究目的是消除因烟支出口皮带传动轴轴颈与轴承易磨损而引发的传动轴失效的设备故障隐患。通过改进传动轴以及传动轴法兰的结构，使用内径17mm轴承并配合加工轴径17mm的改进型传动轴，同时加工改进型法兰，有效延长了传动轴及轴承的使用寿命，降低了备件的消耗，排除了因烟支出口皮带轮传动轴故障引起的烟支皱纹和烟支刺破导致的产品质量隐患
参考文献
1.《滚动轴承应用手册》第3版，机械工业出版社；
2.《YJ212接嘴机备件手册》图册，常德烟草机械有限责任公司。