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PROTOS接裝機(jī)錐輪調(diào)頭技術(shù)改造
一、項(xiàng)目意義
PROTOS70卷接機(jī)組是我國(guó)卷煙行業(yè)廣泛裝備的一種卷接機(jī)組，但該機(jī)組上的某些零部件設(shè)計(jì)的非常復(fù)雜，其中MAX70濾嘴接裝機(jī)上的調(diào)頭裝置就是非常典型的復(fù)雜部件。
濾嘴接裝機(jī)上有一道工序，就是將平行的兩排煙中的一排翻轉(zhuǎn)180°，使之與另一排煙的方向一致，在MAX70由一個(gè)帶有翻轉(zhuǎn)指的調(diào)頭輪來(lái)實(shí)現(xiàn)該功能。目前，MAX70一般采用70型調(diào)頭輪，或是另一種改進(jìn)過(guò)的90型，但它們都采用了用一組翻轉(zhuǎn)指通過(guò)空間旋轉(zhuǎn)180°將煙支調(diào)頭的形式。在使用中，該裝置雖然能夠?qū)崿F(xiàn)調(diào)頭功能，但也存在許多問(wèn)題：
1、結(jié)構(gòu)復(fù)雜，運(yùn)動(dòng)件多；一個(gè)凸輪推動(dòng)20副齒輪齒條（或扇形齒輪副）一一對(duì)應(yīng)推動(dòng)翻轉(zhuǎn)指旋轉(zhuǎn)，另一個(gè)凸輪則控制20個(gè)固定指，以便讓開(kāi)旋轉(zhuǎn)指的運(yùn)動(dòng)，還有許多用于導(dǎo)向的直線軸承、滾輪軸承和彈簧，它們都會(huì)因長(zhǎng)時(shí)間的運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生磨損和失效，特別是作為高副機(jī)構(gòu)的凸輪，因不適應(yīng)高速運(yùn)動(dòng)而更容易磨損；
2、零件復(fù)雜，精度要求高，例如：內(nèi)樞體、凸輪和翻轉(zhuǎn)指；
3、維修、調(diào)整困難，由于結(jié)構(gòu)復(fù)雜，裝配精度要求高，所以維修困難，對(duì)維修人員的要求高，而20個(gè)翻轉(zhuǎn)指和20個(gè)固定指皆須一一獨(dú)立調(diào)整和對(duì)位，在機(jī)器上調(diào)整和對(duì)位十分困難和費(fèi)時(shí)，往往要整部件卸下后在專用工裝上進(jìn)行，然后再裝回，為了保證機(jī)器的運(yùn)行率，一般要備一套進(jìn)行模塊更換，這就須占用大量資金；
4、運(yùn)行穩(wěn)定性和可靠性差，除了上述因結(jié)構(gòu)復(fù)雜和運(yùn)動(dòng)件多的因素外，在生產(chǎn)運(yùn)行中，由于可能產(chǎn)生的亂煙和其他因素，翻轉(zhuǎn)指的位置容易變動(dòng)，甚至被擠壞（包括翻轉(zhuǎn)指軸），這樣就必須整部件的拆下維修和調(diào)整，由于翻轉(zhuǎn)指在高速下作旋轉(zhuǎn)，吸附在翻轉(zhuǎn)指槽中的煙支由于回轉(zhuǎn)半徑較大而產(chǎn)生較大的離心力會(huì)使煙支滑動(dòng)，所以在翻轉(zhuǎn)指表面噴涂了毛糙的涂層來(lái)防止滑動(dòng)，一旦涂層有磨損，就會(huì)產(chǎn)生甩煙，同時(shí)對(duì)負(fù)壓也有較高的要求；
5、如上所述，煙支的滑動(dòng)會(huì)造成經(jīng)翻轉(zhuǎn)的煙支與未翻轉(zhuǎn)的煙支排列不整齊，這對(duì)以后的煙支檢測(cè)系統(tǒng)造成故障，出現(xiàn)其中一排煙檢測(cè)剔除不良的現(xiàn)象；
6、綜上所述，為了報(bào)證運(yùn)行穩(wěn)定可靠，許多煙廠采用了大量使用進(jìn)口件和較頻繁的維修來(lái)保證，這無(wú)疑提高了使用成本。
針對(duì)這些情況，我公司開(kāi)發(fā)了適用于PROTOS70的新型錐輪調(diào)頭裝置，這是將PROTOS2-2（14000-16000支/分）上的高端技術(shù)成功移植到中速機(jī)的成功項(xiàng)目，在昆明煙廠和其他幾家煙廠的先期生產(chǎn)運(yùn)行證明：該裝置不但能穩(wěn)定可靠的實(shí)現(xiàn)調(diào)頭功能外，還具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、維修量小、維修調(diào)整簡(jiǎn)單方便和使用成本低（幾乎沒(méi)有易損件）的特點(diǎn)；同時(shí)，煙支質(zhì)量也可得到全面保證。
二、項(xiàng)目介紹
1、工作原理：
改制過(guò)的傳送鼓輪（580-0-2-FA）從上游切割鼓輪（570-0-1-FA）接收煙支，不調(diào)頭的一排煙通過(guò)新設(shè)的一個(gè)過(guò)渡輪（在原調(diào)頭輪的位置）送入原檢測(cè)鼓輪，另一排須調(diào)頭的煙支被分開(kāi)一個(gè)間距后，通過(guò)一對(duì)成90°安裝的錐輪傳遞到傳送鼓輪，如此的空間運(yùn)動(dòng)使之翻轉(zhuǎn)了180°，與未調(diào)頭的一排煙支形成方向一致并且排列整齊的單列煙流（在濾嘴端用一個(gè)軌使兩排煙支保證軸向位置一致），通過(guò)過(guò)渡輪到檢測(cè)輪，而其后的過(guò)程與原機(jī)完全一樣。
2、特點(diǎn)：
該新型裝置避免了原裝置結(jié)構(gòu)復(fù)雜、傳動(dòng)件多、維修調(diào)整困難和不穩(wěn)定的缺陷：
2.1特別是去掉了兩個(gè)不適應(yīng)高速運(yùn)動(dòng)的凸輪機(jī)構(gòu)，取而代之的是由四對(duì)圓柱直齒輪和兩對(duì)弧齒錐齒輪，齒輪作為低副機(jī)構(gòu)，其特點(diǎn)就是高效、平穩(wěn)和長(zhǎng)效的實(shí)現(xiàn)傳動(dòng)，這就從根本上保證了該裝置長(zhǎng)期穩(wěn)定的運(yùn)行。
2.2所有的鼓輪上的槽都是固定加工在輪的表面（包括兩個(gè)錐輪上的槽），這就使調(diào)整對(duì)位十分容易，和普通的鼓輪完全一樣簡(jiǎn)單。
2.3該裝置的安裝位置與機(jī)器完全兼容，只須拆去原調(diào)頭鼓輪和另外幾個(gè)相關(guān)零件即可，無(wú)須改動(dòng)或破壞其他零部件；主傳動(dòng)取自原調(diào)頭輪的傳動(dòng)，無(wú)須打開(kāi)傳動(dòng)箱作任何改動(dòng)，負(fù)壓通道亦取自原調(diào)頭輪的通道，而無(wú)須另加管道，與原機(jī)十分協(xié)調(diào)。
2.4傳動(dòng)形式皆采用了定軸旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)和良好的潤(rùn)滑，用傳統(tǒng)的傳動(dòng)原理分析，該裝置在當(dāng)前的工作速率下，除穩(wěn)定可靠外，壽命也非常的長(zhǎng)（保守的估計(jì)至少是原裝置的5倍以上）。
2.5錐輪的回轉(zhuǎn)半徑小，離心力就非常小，僅為原裝置的五分之一，可避免煙支端部的煙絲散落和減少空頭和毛頭，能很好的響應(yīng)新國(guó)標(biāo)的要求；在錐輪表面還噴涂了毛面的陶瓷，更加保證了煙支交接和吸持可靠，同時(shí)保證了兩排煙支軸向位置完全一致，保證了檢測(cè)和剔除的準(zhǔn)確性。
2.6綜上所述，該新型錐輪除保證穩(wěn)定可靠運(yùn)行和產(chǎn)品質(zhì)量外，更由于其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，復(fù)雜零件少，而具有維修量小，維修調(diào)整方便快捷、易損件少（幾乎沒(méi)有）和使用成本極低的特點(diǎn)。
三、經(jīng)濟(jì)效益分析
1、原調(diào)頭輪（515-0-2-FA）年消耗費(fèi)用
1.1 零配件消耗費(fèi)用：
表一：半年到一年內(nèi)必須更換的零件（國(guó)產(chǎn)件）：
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序號(hào)
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零件號(hào)
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名稱
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數(shù)量
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單價(jià)
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金額
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備注
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1
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610FA99F
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翻轉(zhuǎn)指
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20
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258.00
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258×20×2=10320.00
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每半年
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2
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615FA18
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凸輪
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1
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1040.00
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1040.00
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3
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U610FA88
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凸輪
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1套
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6847.00
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6847×2=13768.00
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每半年
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4
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610FA26
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齒軸
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20
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235.00
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235×20=4700.00
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5
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7039360NT1220
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軸承
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40
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102.00
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102×40×2=8160.00
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每半年
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6
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610FA27
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密封圈
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20
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117.00
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117×20=2340.00
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合計(jì)
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40228.00
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表二：兩年到三年左右必須更換的年件（國(guó)產(chǎn)件）：
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序號(hào)
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零件號(hào)
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名稱
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數(shù)量
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單價(jià)
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金額
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備注
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1
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610FA106F
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伸縮手
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20
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312.00
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312×20÷2=3120.00
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按一年折算
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2
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U610FA29
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扇形齒輪組件
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20
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627.00
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627×20÷2=6270.00
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按一年折算
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3
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HK1216-2RS-W5
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滾針軸承
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60
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38.00
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38×60÷2=1140.00
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按一年折算
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4
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609-2RS
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軸承
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20
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27.90
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27.9×20÷2=279
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按一年折算
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5
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61801
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軸承
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20
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65.00
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65×20÷2=650
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按一年折算
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合計(jì)
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11439.00
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以上兩表的數(shù)據(jù)得出原調(diào)頭輪平均每年消耗零配件費(fèi)用為51687元，這僅是可以量化的數(shù)據(jù)，如果考慮到維修工時(shí)和其他費(fèi)用，這個(gè)數(shù)據(jù)還要高一些。
1.2 因故障停機(jī)維修而造成有效作業(yè)率和產(chǎn)量降低
原調(diào)頭輪需要進(jìn)行頻繁的常規(guī)和日常保養(yǎng)維修，降低可能出現(xiàn)的故障，達(dá)到提高有效作業(yè)率的目的，但仍不能避免可能出現(xiàn)的運(yùn)行故障，如因翻轉(zhuǎn)指跑位、零件損壞等原因，即使可能在線維修或調(diào)整，但也會(huì)耗去大量時(shí)間，如果整部件拆下維修，則需要更多的時(shí)間，所以該調(diào)頭輪被設(shè)計(jì)為模塊更換部件，采用備用一套相同裝置來(lái)進(jìn)行整體更換，以縮短維修時(shí)間，但是這會(huì)占用大量資金，加大了使用成本。如果每年出現(xiàn)五次這樣的情況，平均維修時(shí)間為兩個(gè)小時(shí)，這會(huì)減少產(chǎn)量：7000×120×5÷50000=84（大箱）；減少產(chǎn)值：84×2，500=210，000元（按每包煙10元計(jì)算）。
綜合以上幾項(xiàng)費(fèi)用，原調(diào)頭輪可能消耗的費(fèi)用應(yīng)在70，000元左右。
2、錐輪調(diào)頭年消耗費(fèi)用
因該裝置為新開(kāi)放裝置，具體數(shù)據(jù)尚不能精確計(jì)算，但從其結(jié)構(gòu)分析和與同類產(chǎn)品（如MAX2的調(diào)頭裝置）參考比較，該裝置年費(fèi)用消耗低于5000.00元。
與原調(diào)頭比較，采用該錐輪調(diào)頭裝置可節(jié)約6，5000元/每年，大大降低使用成本，具有很好的經(jīng)濟(jì)效益。
四、主要技術(shù)指標(biāo)：
1.1 運(yùn)行速率：≤10000支/分
1.2 煙支長(zhǎng)度：65-100mm
1.3 煙支直徑：5.4-9（須根據(jù)煙支直徑更改輪槽半徑）
1.4 壓縮空氣：與原機(jī)一樣（6bar）
1.5 負(fù)壓空氣：與原機(jī)適配 （≥9000Pa）
1.6 電氣數(shù)據(jù)：對(duì)原機(jī)無(wú)改動(dòng)，可能進(jìn)行時(shí)鐘位置調(diào)整（必要時(shí)）
4、改造方式和工作時(shí)間：
2.1 改造方式：在生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行，機(jī)器無(wú)須移位，在機(jī)器正面拆除原調(diào)頭輪和相關(guān)幾個(gè)零件外，無(wú)須拆卸其他零部件。
2.2 現(xiàn)場(chǎng)改造工作時(shí)間：半個(gè)工作日。
圖片為錐輪調(diào)頭裝置在昆明卷煙廠二部和三部的PROTOS70機(jī)組上的實(shí)例
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項(xiàng)目改造