关于降低FX真空齿形带更换频次的研究与应用

何东沅 李云杰 沙磊

摘要：FX硬盒包装机组753小包透明纸包装机的透明纸输送切割部分，透明纸真空齿形带较易损坏，高频更换直接影响到设备的连续作业率，增加备件成本，同时还会产生产品缺陷故障。通过改造动轮结构：将从动轮和过轮由光辊改为齿形辊，有效降低了透明纸真空齿形带的更换频次，产品质量也得以保证。

关键词：真空齿形带;从动轮;过轮;光辊;齿形辊;频次

1 背景

FX硬盒包装机组是由德国FOCKE公司设计制造，具有运行可靠、产品质量稳定、噪音小的特点，新技术的大量运用使得该机组代表了当前最新的硬盒包装设备。

该机组主机中的753透明纸包装机部分主要完成小包与透明纸及金拉线的包装工作。在生产运行过程中发现，FX753小包透明纸包装机透明纸输送切割部分，透明纸真空齿形带较易损坏，每月需更换，每次的更换时间均在4小时以上。当真空齿形带损坏时，易出现小包玻璃纸散包、拉线错牙等产品缺陷故障，而且齿形带与切刀相位发生改变，切刀很容易将齿形带切割损坏，严重时甚至损坏切刀，从而无法正常完成透明纸的输送和切割。真空齿形带的损坏直接影响到设备的连续运行及产品质量，频繁拆装还会使拆装的零部件精度下降。

2 原因分析

在753透明纸包装机部分，真空齿形带安装在透明纸切割装置内，其作用主要是完成透明纸的输送，并将完成切割的透明纸输送至烟包套口前，由烟包将透明纸段带走，从而完成透明纸与烟包的包裹。[1]

从真空齿形带工作原理出发，探寻造成真空齿形带损坏的原因，通过调查，排除了安装误差和产品质量的因素，重点从真空齿形带的传动机构和设计结构两个方面分析，发现问题所在：真空齿形带在连续输送过程中，会出现跑偏现象，导致齿形带边缘与带轮边缘之间发生爬升现象，致使齿形带产生跳齿，跳齿后的齿形带与透明纸之间的相位发生改变，切刀很容易将齿形带进行切割从而造成真空齿形带的损坏。

通过实验研究发现，造成跑偏现象的主要原因：

（1）动力经驱动轴由齿形带传至从动轮距离有500mm，齿形

带连续运转时，需保持与真空腔紧密贴合，齿形带的张紧是通过调整从动轮从而改变带轮的中心距来实现的，见图1。

齿形带从动轮采用单悬臂梁结构，设计為光辊结构。当齿形带高速连续转动时，由于齿形带的拉力作用，会产生轻微的端面径向跳动，主动轮和从动轮之间的轴线平行度发生改变，导致齿形带跑偏现象出现。

（2）齿形带的松边设计有一个过轮，该过轮为光辊结构，起导向作用。由于结构所限，齿形带的节距较小，加之过小的包角导致齿形带与带轮之间的静摩擦增大，在冲击载荷及交变应力变化时齿形带极易产生跑偏现象，见图2。[1] [2]

分析小结：要减少真空齿形带的损坏，关键是解决真空齿形带跑偏的问题。

3 制定对策及设计方案

针对真空齿形带在连续输送过程中，发生跑偏现象，导致齿形带边缘与带轮边缘之间发生爬升现象，最后导致齿形带产生跳齿的情况，制定以下对策：将从动轮和过轮由光辊结构（见图4），改为与齿形带节距相同的齿形辊结构（见图5）。其目的是增加带与辊的附着力，在冲击载荷、交变应力过大时，带与齿形带轮之间不会因摩擦力改变而发生打滑，保持齿形带旋转的连续性和稳定性，防止带齿与带轮之间产生相互动摩擦。

方案设计与实施：第一步，对改造的齿形带轮进行设计，测量并绘制设计图;第二步，采用类比法进行材料的选用、加工及热处理，为降低零件的加工成本，材料选用45钢。零件加工完成以后，严格按技术要求完成装配及调整，并检查各零件的配合情况确保无误，开机运行。[3]

4 应用效果

该方案在车间18#-19#机上进行了2 年多的验证，齿形带的更换周期由原来的4—6 周，延长至1 年以上，取得了预期的效果。目前已推广到四台FK包装机（见表），不但保证了产品质量，提高了设备连续作业率，降低了原材料及配件消耗，而且该方案简单易行，改造成本低，后期易于维护。

该改造方案的实施及推广较好的解决了真空齿形带的频繁更换问题，有效延长了齿形带的使用周期，降低了配件成本，为车间节省了较为可观的成本费用。改造前，每台设备每月需更换一次，每次费用约0.36万元。改造后，按照每年更换一次计算，除去辊的改造成本，每年每台包装机可节约此项费用约3.8 万元，4台设备每年可节省备件成本约15.37万元。

同时该方案的研究和实施还避免了频繁更换齿形带对各机构之间原始精度的破坏、因个人因素导致的配件损坏、安装精度参差不齐导致的设备劣化和精度下降等问题，降低了设备的停台时间，有效地提高了设备的连续作业率，大大降低了该类产品缺陷故障的发生。

5 结语

将从动轮和过轮由光辊改为齿形辊，有效降低了透明纸真空齿形带的更换频次，保持了齿形带旋转的连续性和稳定性，产品质量也得以保证。方案的实施还避免了频繁更换齿形带对各机构之间原始精度的破坏，节约了成本，可以在烟草行业卷包设备上推广应用。

参考文献

[1] FX使用说明书

[2] 杨可桢.机械设计基础（第五版） 高等教育出版社2011.5

[3] 裘文言.张祖继等.机械制图 高等教育出版社 2003

作者简介：何东沅（1994—），男，云南，助理工程师，工学士，从事机械电子方面工作