GD包装机CH小盒透明纸制动装置的改进

周诗华，余 刚，张 军，张 华

（毕节卷烟厂，贵州毕节 551700）

GD包装机CH小盒透明纸制动装置的改进

周诗华，余 刚，张 军，张 华

（毕节卷烟厂，贵州毕节 551700）

分析GD包装机CH小盒透明纸制动装置不稳定的原因，改进制动装置，取得良好效果。

CH小盒透明纸；制动装置；改进

10.16621/j.cnki.issn1001-0599.2017.12.33

0 引言

GD包装机是我国烟草行业卷烟包装的主要设备之一，CH小盒透明纸展开制动装置作为GD包装机的重要部件，主要功能是将透明纸松卷平稳展开。在设备运转过程中，为使透明纸松卷摆臂基本保持平稳，通过调节拉簧的拉力以及调整偏心小轴，确保制动摆杆与轴承靠轮之间的距离为3mm，保证透明纸在平衡拉力的作用下展开输送。透明纸在展开输送过程中，需要制动片制动透明纸展开，避免透明纸松卷过度，但长时间的运行，使制动片工作表面磨损不均，造成制动阻力不稳定，制动效果大大降低，引起透明纸跑偏、断裂、松卷过度，存在小盒露底等质量隐患。

1 透明纸输送展开工作原理

CH小盒透明纸在一定压力作用下由一对输送展开辊向下输送，并通过过渡轮、摆动架拉动透明纸卷盘架上的透明纸卷旋转展开，透明纸卷转盘架通过制动片挤压和释放纸卷盘架制动鼓来完成纸卷的转动展开和停止，并保证透明纸顺利展开输送。CH小盒透明纸卷展开制动装置结构如图1所示。

图1 改进前CH烟包透明纸卷展开制动装置装配图

设备运转过程中，分别调节拉簧1和拉簧2的拉力，使透明纸松卷摆臂基本保持平稳，保证透明纸在拉力平稳的状态下展开输送。通过调整制动架拉簧1的拉力来调节制动片与纸卷盘架制动鼓的压力，达到摩擦阻力与展开速度相对平稳的目的。此外，通过调节透明纸松卷摆臂上拉簧2的拉力，使之达到理想的透明纸松卷摆臂摆动阻尼力，实现透明纸松卷摆臂动态平衡摆动。

2 制动装置存在的问题及原因分析

2.1 透明纸展开释放过度

设备运行过程中，透明纸展开释放的控制，很大程度上是通过制动片与纸卷盘架制动鼓之间的相互作用来实现。但生产实际运行时，制动装置制动效果并不理想，常出现透明纸展开不平稳，制动片的制动阻力难以确保纸卷盘架制动鼓与透明纸展开输送速度相符，造成透明纸展开释放过度，发生透明纸断裂、跑偏，松卷过度产生堵纸、小盒漏底等现象。主要原因是制动片经过长时间的工作，在与纸卷盘架制动鼓的相互作用下，产生一定的摩擦力，摩擦力与制动片的摩擦因数有关，还与制动片的挤压程度（压力大小）相关。

2.2 制动片材料的磨损

磨损是指物体表面产生相对运动时，在摩擦的相互作用下，摩擦面物质的不断损失或残余变形的现象，是零部件失效的一种基本形式。影响磨损的因素主要包括材料性能、硬度、表面粗糙度、摩擦力、润滑等。制动片材料为硬质石棉，属于摩擦材料，具有良好的耐磨损性，在纸盘架制动鼓的作用下，将转动的动能转化为热能及其他形式的能量，从而使传动装置制动，摩擦力较大，但也是易磨损件。

3 改进方案

在不改变原有制动方式的基础上解决制动片局部磨损的问题，需要考虑的因素有3个：（1）使制动片的圆弧与制动鼓的圆弧形成完全贴合；（2）制动片能受摆杆摆动的作用力来实现摩擦力的变化；（3）实现自动使制动片与制动鼓圆弧面最大面积的接触。

改进思路：增加构件数，即制动片和制动架分成2个构件（图2），使制动片既受摆杆摆动作用力实现摩擦力的变化，又能使制动片弧面与制动鼓周面实现最大面积的接触，制动片与制动鼓之间就由原来的高副变成了低副，同时增加该构件绕支点的转动为一个低副。将制动片与制动架分离，两者采用销轴连接，使制动片能够绕销轴回转，实现制动片弧面与制动鼓周面最大面积的接触，提高制动效果。

图2 改进后制动架机构示意

4 方案的实施

4.1 制动摆臂的改进

图3 原制动片摆臂

图4 改进后的制动片摆臂

原制动片与拉簧摆杆一体，在生产过程中，制动片会不断的磨损，开始磨损阶段对制动阻力影响较小，当制动片磨损过度后，制动摆臂与纸卷盘架制动鼓的位置不能调整，更换制动装置耗时费力。将使用过的废旧制动架（图3）的制动臂去掉，外端部加工成与内孔同轴，Φ27mm，长 19mm的圆柱面（图 4）。该圆柱面用来安装制动臂。

4.2 设计活动可调的制动片摆臂

新设计的制动片摆臂，材料选用铝合金（ZL102），长度与原固定制动片摆臂一致（图5），Φ27mm的孔与改进后制动架Φ27mm的圆柱面配合，其上开有2mm的锁紧槽，便于用螺钉将其固定在制动架上。中间Φ6mm通孔用来安装支承制动片的小轴，两侧的螺纹盲孔通过螺钉固定支承制动片小轴的盖板（图6）。上面的2个盲孔用来安装制动片调节压簧。

图5 活动可调的制动片摆臂

图6 盖板

4.3 制动片的设计

新设计的制动片由制动材料与载体粘合而成，制动材料选用耐磨性较好的粉末冶金，载体为黄铜（ZCuZn38）。铜基粉末冶金材料组织结构稳定，具有较稳定的摩擦性能和一定的机械性能，比原使用的石棉制动片耐磨性好。制动面有效弧长为60mm，宽 17mm，通过 Φ6mm孔用小轴与摆臂连接（图7）。

图7 新设计的制动片

4.4 改进后制动装置的结构与工作原理

改进后的制动装置（图8），摆臂用锁紧螺钉固定在制动架上，摆臂的角度可以根据制动片的磨损情况任意调整到理想位置，制动片通过销轴与摆臂连接，制动片可在摆臂上绕销轴作适当的摆动，制动片与摆臂之间安装2条压簧。制动装置在工作状态下，制动片与制动鼓的相对位置不断发生变化（图9），制动片在压簧的作用下始终保持制动面与制动鼓之间均匀接触，使制动力保持均匀，制动片均匀磨损，降低了制动架的摆动幅度。

5 改进效果

将改进后的制动架与改进前的新制动架同时安装到一台机器的2个透明纸卷盘架上使用，经过6个月的观察，在相同时间内，改进后的制动片磨损量比改进前的制动片磨损量大幅减少（表1），耐磨性有了很大提高。

图8 改进后制动装置

图9 改进后制动装置工作示意

表1 改进前后制动片磨损量对比

通过6个月对同一台机器改进前后透明纸展开制动装置的使用情况的观察跟踪，得到透明纸纸跑偏、堵纸的统计数据（图10）。

图10 透明纸纸跑偏、堵纸跟踪统计

应用效果表明，通过对CH小盒透明纸展开制动装置的改进，保证了透明纸输送过程的平稳性，避免因透明纸输送不稳而产生的制动阻力不稳定，基本消除了透明纸断裂、跑偏、松卷过度产生堵纸、小盒漏底等现象。达到控制透明纸卷平稳展开的目的。减少了因透明纸堵塞引起的停机等问题，提高了设备的有效作业率。

［1］成大先.机械设计手册［M］.北京：化学工业出版社，2004.

［2］姚二民，储国海.卷烟机械［M］.北京：中国轻工业出版社，2005.

［3］黄德良.ZB25型包装机组［M］.北京：中国科学技术出版社，2001.

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〔编辑 李 波〕