摘　要：为解决YB47型包装机铝箔纸润滑装置在生产过程中发生管路吸不上油、过滤片堵塞以及油雾器渗漏等问题，对该装置进行了改进。选用可以调节喷油量的气体雾化喷雾喷嘴替换原喷嘴。拆除油雾器，重新设计储油杯用于储存润滑油，设计容量为2000mL，可满足设备运行200h的需求。通过试验确定润滑装置的主要设计参数:气源压力为150kPa；铝箔纸润滑功能在机器运行速度200～550包/min区间内处于开启状态，喷嘴以喷油30s、停顿5s的循环方式间歇对铝箔纸进行润滑；喷嘴安装高度为距离铝箔纸输送平台20mm。结果表明，改进后系统结构简单，运行稳定，喷油量控制在(10±0.8)mL/h范围内，喷油宽度值控制在(20±1.5)mm范围内，有效解决了喷嘴堵塞、润滑油渗漏等问题，保证了铝箔纸的润滑效果，提高了铝箔纸折叠品质，降低了设备的运行成本。
　　关键词：YB47型包装机；铝箔纸；润滑油；喷嘴；折叠
　　ZB47型硬盒硬条包装机组是我国引进技术并自行制造的高速卷烟包装设备[1]，设计包装速度550包/min[2-3]。设备的主机YB47型硬盒包装机的铝箔纸供给装置采用吸风轮弧形输送，与中速包装设备（如YB45型包装机）相比[4-5]，该套装置铝箔纸传送为连续运动，即铝箔纸在不停顿的状态下完成裁切、单张输送和不合格铝箔纸剔除等工作，可以满足设备高速运转的要求，有效保证了铝箔纸的输送和裁切品质。在生产过程中，包装设备对原辅材料的要求较严格，如果铝箔纸过于干燥，在包装过程的折角、折边工序中，铝箔纸容易被折烂，造成原辅材料浪费，影响产品包装品质[6]。为此铝箔纸输送部分设计有一套润滑装置，主要在铝箔纸输送过程中对其表面喷射雾状润滑油，使铝箔纸在折叠过程中提高折叠品质。但在生产过程中，该套润滑装置频繁发生管路吸不上油、过滤片堵塞以及带阀接头和油雾器渗漏等故障，影响设备的正常运行。目前针对国内卷烟生产企业使用的主流设备GDX1、GDX2等包装机组，设计有铝箔纸自动喷油装置[7]、毛毡旋转式铝箔纸涂油器[8]等，用于降低操作人员的劳动强度，提高卷烟产品包装品质，取得了良好的应用效果[9]。但该类装置大多采用毛毡吸附润滑油与铝箔纸接触，以涂抹的方式完成润滑功能[10-11]，存在纸粉易积聚、不易清理，涂油不均匀等问题。为此，利用喷雾喷嘴喷射油雾的方法，对YB47型包装机铝箔纸润滑装置进行改进，以提高润滑油的控制精度，改善铝箔纸的折叠效果，提高设备有效作业率。
　　1　问题分析
　　1.1系统结构
　　YB47型包装机铝箔纸润滑装置采用压缩空气进行控制，主要由电磁阀、带阀接头、喷嘴、排气阀、过滤器和油雾器组合装置等部件组成[12]，其气动原理见图1。其中，带阀接头（2）为二位二通气动控制阀，与喷嘴（3）相连接，通过压缩空气控制该阀的通断完成喷嘴喷油与停喷功能。在生产过程中，过滤器和油雾器组合装置（5）以气体为动力，向气动系统中的气动元件提供雾状润滑油[13]，由操作人员通过储油杯的观察窗确定润滑油存量，当达到下限时，人工通过润滑油加注口加油。润滑装置工作时，压缩空气分成两路进行控制：一路直接进入带阀接头（2），打开接头；另一路经过过滤器、油雾器后，带油雾的气源通过打开的两个带阀接头进入喷嘴（3），喷嘴出口处安装有一片聚乙烯粉末压制的过滤片，润滑油通过过滤片后便成为雾状，均匀地喷射在铝箔纸顶端和底端的折叠部位。 　　1.2存在问题
　　在生产过程中，由于润滑油中含有微量杂质，当润滑油在油雾器中被吸取时，容易粘附在管壁上，逐渐堆积后会将吸油管堵塞，从而造成吸不上油的现象。原设备的喷嘴压缩空气腔与带阀接头连接为一体，过滤片位于压缩空气腔的尽头，当携带润滑油的压缩空气到达喷嘴时，的出口即为过滤片。过滤片由聚乙烯粉末压制而成，润滑油喷出后方向性较差，无法保证喷油位置精确。同时，粉末颗粒之间的缝隙很小，润滑油中的杂质会吸附在过滤片的缝隙中，当积聚到一定程度时，过滤片缝隙堵塞，造成压缩空气无法从过滤片处喷出，使润滑油无法有效喷射到铝箔纸上。另外，过滤片堵塞使喷嘴压缩空气腔的压力无法释放，就会从带阀接头的连接处渗出，造成润滑油渗漏，甚至会滴落到铝箔纸上，影响卷烟产品品质。此时，只有更换过滤片才能保证铝箔纸的润滑效果。由于堵塞是一个渐进过程，在设备运转过程中无法及时发现过滤片堵塞现象，喷油情况逐渐恶化，从而对铝箔纸折叠效果产生影响，而设备对于铝箔纸端部折叠品质缺陷缺少有效的检测和剔除方法[14]，因此存在隐患。
　　2　改进方法
　　2.1更换喷嘴
　　为避免堵塞，将原喷嘴更换为气体雾化喷雾喷嘴，结构见图2。其工作原理为：压缩空气从喷嘴的右侧进入压缩空气腔（9），再从油气混合喷嘴（5）喷出，气流在油气混合喷嘴处不断向下流动，形成局部的真空度，对润滑油腔（4）形成引力，润滑油受到引力作用后进入主体支座（3）的左侧腔体，并进入润滑油腔（4）内。当润滑油由油腔下方出口处流出时，压缩空气将油击散形成雾状喷出喷嘴。该喷嘴的调节螺杆（1）安装在连接座（2）上，连接座与主体支座连接，旋转调节螺杆使其在润滑油腔内上下移动，利用其头部的圆锥面与出油孔的间隙变化可以控制出油量的大小。气体雾化喷雾喷嘴具有性能稳定、使用寿命长、维护简单等特点，且与原喷嘴的外形尺寸基本相同，可以安装在原喷嘴位置，与其他零部件不相干涉。 　　2.2拆除油雾器
　　选用气体雾化喷雾喷嘴后，压缩空气管路中无需携带润滑油，只需将压缩空气引入喷嘴即可。因此，拆除原设计管路中的油雾器装置，并在该位置上安装调压阀，将管路直接连接至喷嘴的进气端，保证气路畅通。
　　2.3加装储油装置
　　油雾器拆除后，需要重新设计储油杯。根据设备实际运行状况和运行时间，储油杯的设计容量确定为2000mL，可满足设备运行200h的需求。为方便操作人员观察储油量并及时加注润滑油，储油杯设计有观察窗并安装在设备右机身后方的外侧，高度与喷嘴相同，方便操作人员加注润滑油。储油杯内设计有吸油管并引出接口，通过管路与喷嘴的进油端相连接，保证油路畅通。
　　2.4润滑装置参数设计
　　2.4.1气源压力参数
　　改进后铝箔纸润滑装置气动原理见图3。喷油时压缩空气通过调压阀控制，根据铝箔纸输送情况，经过运行试验确定工作压力为150kPa。该压力值既可保证喷油效果，也可减少油雾飞散对设备表面造成污染。 　　2.4.2润滑油开启和关闭时间
　　采用程序控制的方法实现铝箔纸润滑的开启和关闭功能[15-16]。在YB47型包装机中利用设备原控制程序对气路中的电磁阀进行控制，在IPC操作面板上设定喷油频次和时长等参数。程序中“铝箔纸松卷润滑油”功能主要用于控制铝箔纸润滑装置的喷油及停喷，该模块共有5个参数：①“开启铝箔纸润滑”参数用于开启和关闭铝箔纸润滑功能；②“润滑油流动开启的机器转数”是指润滑油开始喷射时的设备运行速度；③“润滑油加注开启时间值”是指喷油时间；④“润滑油加注关闭时间值”是指停喷时间；⑤“润滑油流动关闭的机器转数”是指润滑油停喷时的设备运行速度。改进前表1中的“推荐设定值”与“实际设定值”参数相同，为润滑装置使用的实际参数；改进后由于喷嘴的喷射方式与原来不同，因此需对“实际设定值”进行修改，并通过试验确定Z佳参数，见表1。参数修改后，设备由开启逐渐提速到正常速度（550包/min）过程中，当速度上升至200包/min时，铝箔纸润滑功能开启，喷嘴以喷油30s、停顿5s的循环方式，间歇性地对铝箔纸进行喷油润滑；当速度下降至200包/min时，铝箔纸润滑功能关闭，停止喷油，即铝箔纸润滑功能只在机器速度200～550包/min区间内处于开启状态，对铝箔纸进行润滑。 　　2.4.3喷嘴调节参数
　　喷嘴安装高度经试验确定为距离铝箔纸输送平台20mm。此时，润滑油喷射在铝箔纸表面的宽度为20mm，可满足铝箔纸折叠部分的要求。通过调节螺杆可对喷油量进行控制，调节螺杆螺纹的螺距为0.8mm，以调节螺杆堵住喷口为基准，向外旋转一圈，即调节螺杆向后退0.8mm，润滑油恰好可以从储油杯中吸出，并进入喷嘴喷出，此时为润滑油的Z小流量，设备正常运转时采用Z小流量，即可满足铝箔纸的润滑要求。设备停机和维护保养时，利用调节螺杆将喷嘴关闭，防止管路内留存的少量润滑油滴落到铝箔纸上。
　　3　应用效果
　　改进后对铝箔纸润滑装置进行连续运行监测，监测时间8h，检测数据见表2。可见，改进前在监测时间内喷油量为（10±5.4）mL/h，改进后喷油量为（10±0.8）mL/h；改进前喷油宽度值为（20±9.8）mm，改进后喷油宽度值为（20±1.5）mm。改进后润滑装置喷油量稳定，提高了设备运转过程中的喷油精度，满足了铝箔纸折叠部位的润滑要求。 　　4　结论
　　改进后YB47型包装机铝箔纸润滑装置，喷油方式稳定可靠，喷洒均匀，气路油路结构简单，维护方便，喷油量控制精度由（10±5.4）mL/h提高到（10±0.8）mL/h，喷油宽度值控制精度由（20±9.8）mm提高到（20±1.5）mm。同时，未出现喷嘴堵塞、润滑油渗漏等现象，保证了铝箔纸的润滑效果，铝箔纸输送与折叠正常，包装品质稳定。由于气体雾化喷雾喷嘴无相对运动、无磨损，使用寿命相对较长，从而降低了设备的运行成本，提高了设备生产效率。
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