包装机是由意大利公司在八十年代设计制造的中高速香烟包装机组。目前我厂的产品包装主要由包装机和包装机完成。包装机主要负责硬盒产品的包装、包装机主要负责软盒产品的包装。包装机和包装机在辅机设计理念和设计方案基本相同，区别在于产品外观尺寸相关的设备调整尺寸。在实际使用中，包装机具有运行稳定、有效作业率高、消耗低、维修方便等优点。在实际的生产过程中，发现由于某些部件设计的局限性，导致包装后的小盒存在质量缺陷以及故障停机问题，维修人员经常频繁调试设备，加大了维修人员的工作难度和强度。

存在问题

实际运行中，透明纸牵引力与透明纸纸圈架制动装置对纸圈的制动摩擦力在工作过程中不能处于动态平衡状态，制动片与制动鼓之间的摩擦力不能满足生产的需要，造成透明纸在释放速度快，致使透明纸输送速度不稳定和透明纸左右打摆，容易造成产品破包、拉线错牙、小盒玻璃纸歪斜等质量缺陷和造成透明纸在输送通道上堵塞等故障。透明纸供给原理及透明纸纸圈架的结构与工作原理

1 透明纸供给原理

如图一所示，从纸圈 1 或 2 释放下来的透明纸，均需经一系列辊轮的导向，然后沿着导向辊 3 被垂直牵引向下， 牵引透明纸所谓动力来源于 一对送纸辊 4。在输送过程中，切纸刀 5 将透明纸裁切成一定长度，被裁切的透明纸与未裁切的透明纸为便于输送暂时保持四点相连，透明纸继续向下输送到软盒烟包地进入位置（即包装成型轮的包装槽前面），由加速轮 6 来完成透明纸四点分离。

1、2．纸圈 3．导向辊 4．一对送纸轮

5．切纸刀 6．加速辊图一 透明纸供给

透明纸在纸圈上的释放的快慢与制动片与制动鼓之间的摩擦力大小决定，当制动片与制动鼓之间的摩擦力大，则透明纸释放慢，反之，则透明纸释放快。 2 . 2 透明纸纸圈架的结构与工作原理

纸圈架上装有两个相同结构的纸圈，且带有透明纸消耗控制装置。透明纸纸圈架主要有滚轮架、纸圈、制动鼓、拼接装置、弹簧板微动开关、制动摆杆、压纸摆杆等组成。

如图二所示，纸圈架 1 装在机身上端面，在纸圈架上装有二个结构相同的纸圈 2、8 。当透明纸

在一对送纸

纸圈架 2、8．纸圈 3、9．制动鼓 4．拼接装置 5、10．弹簧板 6、12、15．摆杆 7、11．滚轮架

13、16．微动开关 14、17、20、21、23．弹簧 18、22．制动摆杆 19．压纸摆杆

图二  纸卷安装

辊对拉力牵引下，使滚轮架 7、11 上端的滚轮受到向左下方的拉力，由于滚轮架固定在摆杆 6、12 上，使滚轮架克服摆杆下端的弹簧 17、21 拉力和弹簧 20、23 通过制动摆杆 18、22 弹簧板 5、10 作用于摆杆上端的推力，使滚轮绕着轴作逆时针转动，这时制动摆杆下端制动片与纸圈上的制动鼓 3、9 放松，对制动鼓 3、9 摩擦力减少，纸圈作顺时针转动，透明纸从纸圈上自动松解释放下来，如果透明纸从纸圈松解过快，呈松弛状态，其对滚轮架上端的拉力减小，在摆杆下端的弹簧和制动摆杆下端弹簧拉力的作用下，使滚轮架绕轴作顺时针转动，同时，制动摆杆在弹簧力的作用下也顺时针方向摆动，制动摆杆下端制动片与制动鼓压紧，摩擦力增加，从而防止了纸圈在运动中的惯性使透明纸松解释放过快，因此， 透明纸牵引力与制动装置对纸圈的制动摩擦力在工作过程中总处于动态平衡状态。

2 . 2 . 1 制动摆杆的调整

如图三所示，制动摆杆的调整：用螺钉来调整， 使制动摆杆下端的制动片完全地附在制动鼓上，另外调整偏心轴，在滚轮架处于没有拉力的状态时，是摆杆上的滚轮与弹簧板相距3mm。

原因分析

透明纸牵引力与制动装置对纸圈的制动摩擦力不能处于动态平衡状态的原因分析。

如图四所示，制动摆杆上装有制动片， 制动片为表面为弧形，材质为石棉加 钢丝，它的作用是与制动摆杆配合与 制动鼓相接触，产生摩擦力，为纸圈 提供制动。制动片的外形尺寸为宽15mm、长 42mm、厚 7mm，弧形半径为 105mm。而制动鼓的直径为 203mm，

弹簧板 2．滚轮 3．螺钉

制动摆杆 5．制动鼓图三 制动摆杆的调整

图四 制动摆杆

通过图五，我们可看出制动鼓圆心与制动片的弧形圆心不在同一点， 两个圆心相距 3.5mm，造成制动片在 42mm 全长上不能同制动鼓完全接触，接近制动片中间处与制动鼓接触。当制动摆杆在透明纸牵引力的作用下，逆时针旋转，制动片也绕制动摆杆的中心逆时针旋转，制动片的工作面则逐渐变小。

为保证纸圈架平稳供应透明纸，透明纸的牵引力与制动片对制动鼓的摩擦力动态平衡，牵引力相对纸圈

图五 制动片与制动鼓工作效果图

的力矩与摩擦力相对制动鼓的力矩相等，力矩动态平衡，即 F 牵·L 牵=F 摩·L摩（F 牵=透明纸牵引力、L 牵=透明纸的半径、F 摩=制动片与制动鼓的摩擦力、L 摩=制动鼓半径）对制动片进行受力分析和力矩分析：

在理想状态下，将制动片分成若干个点，对点进行受力分析，则制动片所受的摩擦力为各个点所受摩擦力的合力。在制动片上任意取一点 A，进行受力分析，由于制动摆杆在透明纸牵引力的作用下，通过制动片对制动鼓有一个压力，并且 由于制动鼓为直径为 203mm 的圆形，压力 F 的方向必定指向制动鼓的圆心，并且压力 F 的大小是透明纸牵引力与制动摆杆上拉伸弹簧的弹簧拉力的合力。由于压力的存在，致使制动片上的 A点受到摩擦力发 F’，摩擦力的方向为 A 点与制动

图六 受力分析图

鼓交点处的切线方向。根据摩擦力的公式 F’=ｕN，其中ｕ为摩擦系数、N 为受力点所受的正压力。则由于压力 F 的受力方向指向制动鼓的圆心，即 F=N，则 A点所受的摩擦力为 F’A=ｕF，F’= 42 FA' ，通过公式可以直观的发现制动鼓所受到的摩擦力为作用在制动片工作长度的各个点摩擦力的微积分。通过图五，制动摆该在透明纸拉力和拉伸弹簧的弹簧拉力的共同作用下围绕制动摆杆的中心作圆周运动，造成制动片的有效工作长度减小，如在透明纸拉力和拉伸弹簧的弹簧拉力的合力不变的情况下，由于制动片与制动鼓的工作长度减小，致使摩擦力减小，造成透明纸释放速度快，致使透明纸输送速度不稳定和透明纸左右打摆，容易造成产品破包、拉线错牙、小盒玻璃纸歪斜等质量缺陷和造成透明纸在输送通道上堵塞等故障。并且由于制动片的有效工作长度小，造成制动片局部磨损严重， 为了保证透明纸释放的速度，维修人员经常更换制动片或在制动片与制动鼓之间增加摩擦系数大的耐磨物质便向增加摩擦制动片对制动鼓的摩擦力。

1. 改进的思路

根据 F’= 0FA' 的微积分公式，制动鼓所受到的摩擦力为作用在制动片工作长度的各个点摩擦力的微积分。那增加制动片的有效的工作长度，是解决问题的突破点。将制动片无限延长，变成包角等于 180°的制动带，并且一端与滚轮架相连，一端与在纸圈架上的定位块相连, 并且通过弹簧调整制动力。

5.结束语

通过包装机透明纸刹车装置的改进，拓宽了我们分析问题的思路， 为以后在工作中遇到类似问题提供了经验。

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