PROTOS-M8 烟支输送装置分析

卓伟河

（厦门烟草工业有限责任公司，福建 厦门 361026）

PROTOS-M8 高速卷烟机是由德国虹霓（HAUNI）公司设计制造的集机、电、气、液、光于一体，高产品质量、高生产率、高可靠性的滤嘴卷烟自动生产线，其生产能力为20000 支/min,具有当前国际最先进的水平。卷接机烟支输送系统是卷接机组的重要组成部分，被广泛运用于卷烟机当中，其主要包括烟支输送装置（行业内称“蜘蛛手机构”）、传烟导轨和传烟负压系统等组成。

一、烟支输送装置介绍

烟支输送装置作为烟支输送系统的一重要部分，其主要作用是将烟支切割系统输送来的双倍长度的烟支平稳传送到接装机的接烟轮上[1]。PROTOS-M8 蜘蛛手传送装置独特之处是采用强制润滑形式，且根据生产速度要求，采用双通道传送臂，安装在传送臂上的双吸爪（9 对）通过负压接收双倍长烟支并将其传递至接收鼓轮。

（一）结构分析

如图1，蜘蛛手传送装置由机架20、透气塞11、同步带轮19、防尘圈18、后端盖12、轮体1、前端盖2、主轴15、传送臂3、吸爪5、吸风配气块、吹气配气块等组成。同步带轮安装在蜘蛛手传动箱轮体的后端盖上，由电机M19S通过同步齿形带驱动。主轴以及安装在其上的中心齿轮4 固定不动，供油管17 安装于主轴内部，锁紧块16将回油管13 紧固在主轴上。轮体内装有九个行星齿轮6，蜘蛛手传动箱旋转时行星齿轮绕着中心齿轮旋转，带动传送臂旋转。传送臂固定在手臂齿轮10 上，由齿形轴8、过渡轮9 及齿轮轴7 组成，齿形轴固定在蜘蛛手传动箱上，齿轮轴通过过渡齿轮绕着齿形轴旋转。吸爪安装在齿轮轴上，随传送臂运转，实现对双倍长烟支的平行输送。

（二）油路分析

如图1，主轴15、轮体1、进油管17 及回油管14 组成一个润滑回路，实现对蜘蛛手传动箱的润滑。当机器转速达到2000 支/分钟以上时，润滑油从中央循环主油箱中流出，经供油管路进入到蜘蛛手传动箱的前部腔体，对前部腔体内的行星轮系即中心齿轮、9 个过渡齿轮和9 个手臂齿轮进行润滑并同时润滑轴承1（连接手臂齿轮与轮体的深沟球轴承）；当油液到达一定高度时，润滑油从手臂齿轮侧面的油孔进入，对轴承2（连接齿形轴与手臂齿轮的一对角接触球轴承和一个滚针轴承）进行润滑；前腔内的润滑油经箱体内的油孔流向后部腔体，由于箱体高速运转，后腔内的油经回油管流入主轴，一部分油流向主轴后端，通过回油管道流回中央主油箱，另一部分则流向主轴前端，从主轴侧孔中流出；从侧孔流出的部分油经过端盖的油槽对轴承3（连接主轴与轮体的一对角接触球轴承）进行润滑，另一部分则通过轮体上的斜孔流向轴承4（过渡轮内的角接触轴承），此两路油最终均流入轮体前腔进行循环润滑，如图2 所示。

（三）气路分析

如图3，吸风配气阀，吹气配气阀、轮体、齿形轴、手臂、齿轮轴及吸爪共同组成了蜘蛛手装置的配气通道。SE 真空风机M18S 提供抽吸空气，从图中箭头所示，当蜘蛛手传动箱箱体侧孔转至吸风配气位置时，负压吸风从孔中进入到达吸爪前端，通过负压接收双倍长烟条段；当侧孔转至吹气配气块时，压缩空气从孔中进入配气通道对吸爪进行吹净清洁。

二、PRO/E 三维建模及分析计算

（一）模型建立简化

如图4，运用三维软件PRO/E 对蜘蛛手进行建模，为方便观察轨迹将模型简化，将9 组吸爪简化为一组。中心齿轮安装在主轴上固定不动，齿形轴固定在轮体上不动，固三者均采用刚性装配；行星齿轮、手臂齿轮、手臂内过渡齿轮及齿轮轴都有自转，固采用销钉连接，吸爪与齿轮轴固联一起。将蜘蛛手轮体与手臂隐藏，蜘蛛手传动箱固定在带轮上跟随同步带轮一起转动，固在模型中将电机直接加载于轮体上进行仿真运动。

（二）工作原理及轨迹分析

将模型在PRO/E 软件中进行运动仿真，可得轨迹如图5：机器运行时，蜘蛛手传动箱顺时针转动（轨迹1）；蜘蛛手传送装置内部的齿轮系为周转轮系：中心齿轮与行星轮、手臂齿轮组成第一行星轮系；齿形轴、过渡轮、齿轮轴共同组成第二行星轮系。在第一行星轮系中，中心齿轮安装在主轴上固定不动，九个行星轮在绕自身回转中心顺时针转动的同时跟随蜘蛛手传动箱绕中心轮顺时针公转（轨迹2）；九个手臂齿轮与行星轮啮合，绕自身回转中心逆时针转动，同时随传动箱绕中心轮顺时针公转（轨迹3）。在第二行星轮系中，齿形轴固定在传动箱上无自转，仅随传动箱绕中心轮顺时针公转，传送臂固定在手臂齿轮上，与手臂齿轮一起做逆时针转动，在带动传送臂内过渡轮绕齿形轴进行逆时针公转（轨迹4）的同时，也使过渡轮绕自身回转中心逆时针转动；通过传动比的保证，齿轮轴与过渡轮啮合过程中随传送臂绕齿形轴逆时针公转（轨迹5），但不产生自转。吸爪固定在齿轮轴上，随齿轮轴做轨迹为椭圆的平动（轨迹6）。

（三）交、接烟速度计算

PROTOS-M8 烟支最大生产能力为20000 支/分钟，蜘蛛手吸爪个数为9 个，中心齿轮到手臂的距离为R=168mm，手臂到吸爪的距离为r=76mm（测绘尺寸），接烟轮槽数为36 个（18 个固定槽，18 个活动槽），周节为8.5π,假定烟支长度为70mm，则有：

从计算中可知，当PROTOS-M8 卷烟机的生产速度到达20000 支/分钟时，烟条的速度较高，蜘蛛手在提取烟条及交接烟条到接烟轮的过程需要与烟条及接烟轮进行紧密精确的配合。只有通过两个行星轮系的精确传动才能保证交接烟的顺利进行。

三、结语

通过分析得出，蜘蛛手装置零部件多，结构较为复杂，安装、调试需较长时间；装置内部齿轮、轴承需用循环油进行润滑，对装置的密封性要求较高，有时易出现漏油现象；但是蜘蛛手机构整体结构紧凑，由一个复合轮系带动吸爪在整个输送过程中作一椭圆轨迹的平动，在交接烟过程中能自然实现烟支的加速、减速过程，烟支输送平稳、柔和，输送能力高，能满足当今卷烟机高速生产的要求。