龚小军
深圳烟草工业有限责任公司
【摘要】YJ212接装机水松纸涂胶装置中下胶辊内侧轴颈与滚针轴承易磨损，引起下胶辊与胶缸内的匀胶器轴线不平行，上、下胶辊间轴线不平行，导致上、下胶辊表面胶水分布不匀而产生不良产品，经常需要维修。通过对故障的观察，发现下胶辊内侧滚针轴承的使用寿命远远低于外侧滚针和深沟球组合轴承（下文简称组合轴承）的使用寿命。分析其主要原因是下胶辊内侧滚针轴承的承载力不如其外侧组合轴承，易磨损。从而导致下胶辊内侧轴颈磨损，针对这一问题，通过对下胶辊结构的改进，两侧均采用承载力强的组合轴承支承，延长了下胶辊及轴承的使用寿命 ,提高了设备的生产效率。实践证明，此项改进可行，解决了YJ212接装机下胶辊内侧轴颈及滚针轴承易磨损的故障。
【关键词】 YJ212接装机 下胶辊 滚针轴承 组合轴承 寿命
引言
YJ212接装机水松纸涂胶装置主要由上胶辊、下胶辊和胶水缸组成，作用是给被切割前的水松纸涂胶，用于粘贴滤嘴烟支进行搓接。并且接装纸涂胶是否均匀，涂胶层的厚薄以及胶区的分布等都由其控制。实践表明，水松纸涂胶装置中下胶辊运转的稳定性决定了水松纸涂胶的好坏，是影响烟支搓接质量和设备生产效率的一个关键因素。而现用的下胶辊部件在使用过程中易磨损，不能满足以上要求，通对下胶辊局部结构的改进，解决了下胶辊易磨损的故障，保证了其涂胶的稳定性,降低了备件费用。
一.下胶辊及轴承的现状分析
1．1下胶辊工作现状分析
下胶辊两侧的支承轴承安装在胶水缸两侧轴承座内，接近胶缸底部方向的辊体三分之一浸泡在胶缸内的胶水中，其工作原理如下：
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1.上胶辊 2. 下胶辊 3. 胶水缸 4. 支承轴 5. 螺钉销 6. 弯臂
7. 顶臂 8. 水松纸 9. 轴承 10.匀胶器
胶水缸3由两个螺钉销5支承在弯臂6上，启动涂胶装置时，电磁阀控制气缸驱动顶臂7顺时针转动，从而使弯臂6绕左边的支承轴4向上转动，将胶水缸3顶起，安装于胶水缸内的下胶辊也随之向上与上胶辊1相互接触压紧并相向转动，将粘稠度较高的胶水传递给上胶辊，匀胶器10为下胶辊2提供适量的胶水，从而对通过上胶辊1的水松纸8进行涂胶，包角α为涂胶区。因此下胶辊2及轴承9既要承载来自气缸的推力，又要克服来自于胶水的阻力，负载较大。而且由于生产的需要，下胶辊每天要连续运转16小时。在运转过程中,对改进前下胶辊及轴承温度和振动量分别进行检测,结果如下表所示:
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结果显示,内侧滚针轴承平均温度比外侧组合轴承高,且内侧滚针轴承振动量高于外侧组合轴承,造成该现象的原因为下胶辊内外侧使用的是结构不同的轴承,为了保证下胶辊运行的稳定性,需要对该处进行结构改进。
1.2下胶辊内外侧轴承结构分析
下胶辊两侧轴承的外形结构及尺寸均相同，主要是内部的结构有着本质的区别，通过其手册查得内侧滚针轴承的编号是：INA F-223680.RNA ,由滚针轴承、油封和法兰组成，基本额定载荷11.2C（KN）极限转速9000(r/min)（如下图1）；外侧组合轴承的编号是：INA F-223679.NKIC ,由滚针轴承、深沟球滚动轴承、油封和法兰组成，基本额定载荷18.85C（KN）极限转速2700(r/min)（如下图2）。
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L10 ——轴承的基本额定寿命 ；
C ——基本额定动载荷 N ；
P ——当量动载荷(N) ；
ε——寿命指数。
根据实际工况得知下胶辊两侧轴承作用于同一载体，因此两侧轴承所对应负载相同，即当量动载荷P相等。结合轴承的基本额定寿命公式和上表中内外侧轴承基本额定载荷进行比较，在相同工况的情况下外侧组合轴承的寿命大约是内侧滚针轴承的2倍，即外侧组合轴承的使用寿命明显高于内侧滚针轴承。
因此，改进下胶辊结构，重新选配其内侧支承的轴承是解决问题的关键，结合现有下胶辊结构及内外侧轴承温度和振动量偏差的现象,需要选择合适的内侧轴承与外侧组合轴承进行配合使用。遵循设备改造经济性的原则，对胶水缸结构不作改变，由于胶水缸内外侧轴承座是相同的，并且仓库中外侧组合轴承有现货, 所以可将内外侧轴承进行统一。经过对内外侧轴承使用寿命、温度和振动量偏差分析比较后,确定下胶辊内外侧均选用相同组合轴承的方案更加合理。
二．下胶辊及联轴器的改进方案
2.1下胶辊结构的改进
由于原下胶辊内侧滚针轴承与外侧组合轴承外部结构相同而内部结构不相同，所以与其相配下胶辊内侧轴颈部位结构也应不相同。因此需要对其进行改进，使之既能装上组合轴承，又能使用原来的胶水缸。下胶辊内侧轴颈部位的具体改进情况如下图3所示：
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图3：改进后下胶辊示意图
2.2辊联轴器的改进
原来联轴器是由两个直径?6mm的销钉来传递动力，改进后的下胶辊内侧轴颈直径由原来的?24mm改为现在的?10mm,故不能再采用原来靠销钉连接联轴器传递动力的方案。同时考虑到维修和因卷烟牌号转换更换下胶辊方便，故采取将联轴器直接与下胶辊轴颈连接而不再依靠销钉连接来传递动力的方案，将原联轴器的厚度由6mm增加到8mm。具体改进方法如图4所示：
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图4：改进后联轴器示意图
2.3滑块的改进
由于联轴器的厚度由6mm增加到8mm，从而减少了下胶辊轴向调节行程，不能适应水松上胶对中的工艺调节要求。为此，将原来联轴器间的滑块厚度由原来的11mm减少到现在8mm很好的解决了这个问题。具体改进如图5所示：
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图5：改进后滑块
三.改进方案验证
将内、外侧轴承均统一用相同的组合轴承后,根据设计图纸的尺寸要求进行加工制作,完成了对下胶辊、联轴器及滑块的加工。最后将组合轴承安装至改进后的下胶辊上，并对改进方案进行验证测试，测试结果如下表所示：
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平均值 36.6 3.9 36.1 3.5 29.1 5.5
测试结果表明，改进下胶辊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。
四.效益分析
经查阅维修记录统计，2011-2012年改进前内侧滚针轴承、外侧组合轴承与2012-2013年改进后组合轴承、下胶辊平均每年每台机的更换情况详见下表：
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通过以上数据分析，改进前下胶辊及内侧滚针轴承平均每年每台机更换6个，外侧组合轴承平均每年每台机更换2个，每次耗时0.5小时。内侧滚针轴承单价为3903.60元，外侧组合轴承单价为4166.70元，下胶辊单价为1162.30元。 车间9台YJ212此项备件年消耗费用为：（3903.60+1162.30）×6个×9台+4166.70×2个×9台=348559.20元；维修工时： 8次×0.5小时×9台=36小时。改进后的下胶辊在给上胶辊传送胶水时存在自然磨损，平均每年每台机更换1.5个；改进后的组合轴承平均每年每台机更换1个。车间9台YJ212此项备件年消耗费用为：（1162.30元×1.5个+4166.70元×1个）×9台=53191.35元；维修工时： 2.5次×0.5小时×9台=11.25小时。综上所述，每年可为公司节省备件费用约295367.85元，减少维修工时24.75小时，节能降耗效果十分明显。
五.结束语
本课题的研究目的是消除因下胶辊内侧轴颈与轴承易磨损而引发的下胶辊涂胶不稳定的设备故障隐患。通过改进下胶辊的结构，两侧都使用组合轴承支承，有效延长了下胶辊及轴承的使用寿命，降低了备件的消耗，排除了因设备故障引起的水松纸涂胶不良导致的产品质量隐窜，现已在全厂YJ212接装机上全面推广使用。
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。