1. 引言
GDX500是我公司从意大利引进的高速软盒卷烟包装设备，生产速度最高达500包/分钟，是目前我厂生产软盒“玉溪”卷烟产品的主要机型之一。降低维修成本和原辅材料的消耗是降低生产成本，提高经济效益的有效途径之一。在红塔集团“提质创新，降耗增效”的工作思路指引下，作为包装设备的工程技术人员，积极开展提质创新、降耗增效活动，千方百计地提高产品质量，降低维修成本和原辅材料的消耗，增加经济效益，提升我厂制造力和行业竞争水平。GDX500内衬加速轮的输送稳定性与卷烟包装质量以及原辅材料的消耗息息相关，根据卷烟生产车间的实际使用情况发现对GDX500内衬加速轮的改造对内衬纸的输送的稳定性十分重要，GDX500内衬加速轮位置如图1所示。
Figure 1. GDX500 lining accelerator wheel position diagram
图1. GDX500内衬加速轮位置示意图
2. 现状分析
对卷烟厂卷包二车间D区9号GDX500包装机组铝箔纸输送所产生的故障及维修情况进行了为期一个月的详细调查，铝箔纸输送故障主要集中在铝箔纸切割故障，铝箔纸切刀处阻塞故障，铝箔纸吸风带处阻塞故障，铝箔纸加速轮阻塞故障以及铝箔纸错牙故障几个方面，调查情况如下表1：
Table 1. Failure rate of aluminum foil conveying system
表1. 铝箔纸输送系统故障率表
从统计表可以看出：铝箔纸加速轮故障在铝箔纸输送系统中占91.67%，其远远高于其他原因造成的故障，该故障也是造成铝箔纸消耗大的主要原因；所以为了保证设备正常运行，提高设备有效作业率，降低维修费用和降低铝箔纸消耗，铝箔纸加速轮引发的故障急需解决。
3. 原因分析
GDX500包装机组铝箔纸加速轮机构，是通过其齿轮箱内部将动力传给铝箔纸加速轮的主动轮，再由铝箔纸加速轮主动轮带动铝箔纸加速轮的被动轮从而完成对铝箔纸的加速输送，使铝箔纸输送到铝箔纸定位基准器上。铝箔纸被动加速轮通常是采用橡胶滚轮，所以相对耐磨性能不高，由于铝箔纸纸张很薄，所以被动加速轮一经磨损，就会造成铝箔纸输送不稳定和阻塞。包装机组铝箔纸主动加速轮支座和铝箔纸被动加速轮支座之间是利用铰链形式连接的，因此两轮之间的轴心距离不可调的是固定的 [1] [2] 。
铝箔纸输送辊磨损后，导致铝箔纸在输送的过程中受力不均，造成铝箔纸输送时铝箔纸阻塞故障统计表如下表2。
Table 2. Aluminum foil blocking failure statistics during transportation
表2. 铝箔纸输送时铝箔纸阻塞故障统计表
由图2铝箔纸阻塞次数随铝箔纸加速轮磨损变化图可知，随着时间的推移，铝箔纸加速轮磨损加剧，铝箔纸阻塞的次数逐步增多，两者相关系数呈明显正相关，因此铝箔纸加速轮磨损是铝箔纸阻塞的主要原因。
Figure 2. Graph of aluminum foil blocking times with aluminum foil acceleration wheel wear change
图2. 铝箔纸阻塞次数随铝箔纸加速轮磨损变化折线图
同时在分析过程中发现两个被动加速轮与主动加速轮之间的轴线不平行会使内外加速轮之间间隙不，从而使内外加速轮的压力不一致，使铝箔纸输送时受力不均铝箔纸前后速度不一致，导致铝箔纸阻塞。因此对铝箔纸阻塞次数随铝箔纸加速轮轴线平行度偏差变化情况进行统计，统计结果如下表3。
Table 3. Aluminum foil blocking times with aluminum foil acceleration wheel axis parallelism deviation change
表3. 铝箔纸阻塞次数随铝箔纸加速轮轴线平行度偏差变化统计表
统计结果发现，铝箔纸阻塞时加速轮平行度偏差越大，发生铝箔纸阻塞的几率越高。
4. 方案设计
4.1. 方案总体设计
通过对对铝箔纸加速轮组件的结构进行分析，该铝箔纸加速轮组件的结构的缺陷是当铝箔纸被动加速轮磨损后，铝箔纸主动加速轮与铝箔纸被动加速轮之间的轴间距不能调整，所以当铝箔纸被动加速轮磨损后，铝箔纸主动加速轮与铝箔纸被动加速轮之间就不能充分接触，从而使两加速轮之间产生间隙，铝箔纸不能顺利输送，从而使铝箔纸发生阻塞。
根据铝箔纸加速轮加速轮组件原结构的分析，小组决定在原有加速轮安装支座的基础上进行改进，通过对原安装支架改进和增加活动加速轮安装支座，使被动加速轮安装支座由原来的固定结构，改为活动结构并可以实现让被动加速轮径向摆动。并在被动加速轮的活动安装支架上安装压簧，即可实现让被动加速轮始终紧靠在轴上，并使被动加速轮始终对主动加速轮施加一定的载荷(即压力)。通过对被动加速轮的活动安装支架上加装压簧，由于压簧的作用，会使被动加速轮即使在磨损后，同样使被动加速轮始终都紧靠在轴上，使被动加速轮磨损后由于压簧的作用，被动加速轮与主动加速轮之间不会产生间隙。同时铝箔纸加速轮主动轮与被动轮轴线不平行时，同样由于有压簧的作用，内外加速轮之间不会产生间隙，从而使内外加速轮的压力保持一致，铝箔纸输送时就不会产生受力不均铝，从而使铝箔纸输送稳定 [3] [4] [5] 。
4.2. 压簧的选择
采用压簧使被动加速轮始终紧靠在轴上实现铝箔纸输送，关键是压簧的工作载荷(压力)大小的选择，工作载荷(压力)太小加速轮对铝箔纸的摩擦力不够，不能正常的的输送铝箔纸，使铝箔纸输送不稳定，产生阻塞；工作载荷(压力)太大，容易使铝箔纸被加速轮磨损快，且也会使铝箔纸喂入加速轮不易，从而使铝箔纸阻塞。压簧选型参数表如表4所示。
Table 4. Parameters of compressed spring
表4. 压簧选型参数
在选择压簧时小组经过综合考虑与分析后，初步确定选用压簧的材料及规格为：
材料：压簧的材料选用碳素弹簧钢丝
压簧丝直径d：压簧丝直径选用1.3 mm
压簧总圈数n1：压簧总圈数选用8圈的压簧
压簧圈外径D：压簧外径选用10 mm
压簧自由高度Ho：压簧自由高度初选20 mm
根据以上初选进行压簧工作时的工作压力(载荷)计算。
根据计算结果所选用的压簧最大工作载荷(压力)为41.54 N，也就是说在铝箔纸加速轮输送铝箔纸时，铝箔纸所受的载荷(压力)为41.54 N。改进后安装效果如图3所示。
Figure 3. Improved acceleration wheel installation diagram
图3. 改进后的加速轮安装示意图
通过对铝箔纸加速轮安装支座组件改造后，在D区9#的GDX500机组进行了安装，并投入了使用，在使用过程中小组成员对铝箔纸加速轮阻塞进行了四周的跟踪调查和统计，统计结果如表5所示。
Table 5. Statistics table of aluminum foil acceleration wheel blocking
表5. 铝箔纸加速轮阻塞统计表
从表中可以看出，改造后的铝箔纸加速轮组件使用四周后，效果较为明显，加速轮阻塞总故障次数由156次降低为9次，故障率降低近94.23%。
5. 结论
通过改变加速轮安装方式，将加速轮由原来的不可调改为可调整的安装方式，将加速轮阻塞故障率降低了近94.23%，解决了铝箔纸输送不稳定和阻塞的问题，有效的降低了铝箔纸消耗。对设备净效率的整体提升具有重要意义。