卷煙機(jī)下煙通道的改進(jìn)方式研究

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下煙流動(dòng)理論分析

往復(fù)轉(zhuǎn)動(dòng)的攪動(dòng)輥將煙支導(dǎo)入下煙通道的同時(shí)，對(duì)煙支施加有作用力。由于攪動(dòng)輥為棱柱設(shè)計(jì)，當(dāng)煙支脫離攪動(dòng)輥向下時(shí)，與煙支接觸的棱柱面角度隨機(jī)出現(xiàn)，故此作用力的方向亦具有不確定性。煙支在重力和作用力的共同作用下，下落時(shí)呈現(xiàn)加速、或減速、或斜向左、或斜向右的多樣化運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，而煙支下煙通道的間距略大于煙支直徑，故煙支在通道內(nèi)的下落過(guò)程并不是有序的自然降落，而是不斷地與通道側(cè)壁發(fā)生碰撞、反彈和摩擦，產(chǎn)生跳躍式下降，在煙支剛剛進(jìn)入下煙通道時(shí)此現(xiàn)象尤為明顯。隨著煙支逐漸下落，下煙通道的間距也逐漸變窄，同時(shí)受到上方煙支的重力擠壓作用，使煙支的下落運(yùn)動(dòng)趨于平穩(wěn)。根據(jù)煙支下落時(shí)的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，可將下煙通道內(nèi)的煙支流動(dòng)情況簡(jiǎn)化為流體流動(dòng)模型。根據(jù)流體力學(xué)原理，若通道斷面面積一定，濕周最小時(shí)，流量最大［7］。由此可以看出，減少接觸面積，即理論意義上的濕周，可以有效減少下煙通道壁板對(duì)煙支的粘滯作用，提高煙支的下落速度，同時(shí)也可降低因下煙導(dǎo)板壁粘滯導(dǎo)致煙支下落不平衡的概率。

改進(jìn)方法

分析煙支下落情況及通道結(jié)構(gòu)可知，在下落過(guò)程中，煙支的圓周面和煙支兩端面與下煙通道接觸的零部件，主要有與煙支圓周接觸的兩側(cè)下煙導(dǎo)板、與煙支煙絲端接觸的連接板及下?lián)醢?、與煙支濾嘴端接觸的前部有機(jī)玻璃門(mén)板。綜合考慮，僅對(duì)煙支圓周和煙絲端的接觸面進(jìn)行了改進(jìn)。

1改進(jìn)連接板和下?lián)醢?/p>

連接板是安裝下煙導(dǎo)板的基板，同時(shí)也是煙支在上半下煙通道中長(zhǎng)度方向上的定位板。下?lián)醢鍎t是煙支在下半通道中長(zhǎng)度方向上的定位板。由于連接板與煙支的煙絲端相接觸，因此在保證連接板定位作用下盡可能減少接觸面積，同時(shí)在保證下煙通道對(duì)煙支的導(dǎo)向作用下，適當(dāng)擴(kuò)大下煙通道寬度。圖2可見(jiàn)，對(duì)應(yīng)于每一條下煙通道，在連接板上增加寬度為b，深度為t1，的槽，槽的方向與下煙通道方向即煙支流動(dòng)方向一致，槽中心線(xiàn)與下煙通道中心線(xiàn)重合，圖中陰影區(qū)域即為煙支煙絲端與連接板接觸的區(qū)域。開(kāi)槽參數(shù)是關(guān)鍵，開(kāi)槽寬度應(yīng)使煙支在槽兩側(cè)均能與連接板接觸，從而保證連接板的定位作用不致使煙支歪斜，并且要保證煙支最小接觸面積，使煙支定位穩(wěn)定。此外，將連接板和下?lián)醢逵煞煮w設(shè)計(jì)改為連體設(shè)計(jì)，便于零件安裝定位及保證精確度。增加的槽切口不僅能起到減少煙支與連接板接觸面積的作用，使煙支下落順暢，且為煙支尾部脫落的煙絲提供了較大的下落空間，煙絲從槽切口落下，在連接板的導(dǎo)向作用下落入煙絲回收盒，可降低煙絲進(jìn)入煙支模盒的概率。

2改進(jìn)下煙導(dǎo)板和底板

下煙導(dǎo)板是下煙通道的主要零件，主要起煙支左右定位作用。在工作狀態(tài)下，煙支沿下煙導(dǎo)板側(cè)壁快速下落，下煙導(dǎo)板兩側(cè)面分別與左右兩邊的煙支圓周面相接觸，兩者之間的相互作用貫穿于煙支從進(jìn)入下煙通道到下落至底板的整個(gè)過(guò)程，對(duì)煙支下落流動(dòng)情況影響較大。因此，需要對(duì)整個(gè)下煙導(dǎo)板兩側(cè)面進(jìn)行改進(jìn)，在保證下煙導(dǎo)板側(cè)邊定位導(dǎo)向作用下盡可能減少接觸面積。下煙導(dǎo)板的基本形狀為楔形，從結(jié)構(gòu)上考慮，在每片下煙導(dǎo)板的兩側(cè)分別增加變截面槽切口，改進(jìn)前后下煙導(dǎo)板起始端槽切口截面形狀及參數(shù)見(jiàn)圖3，圖中粗線(xiàn)為煙支圓周與下煙導(dǎo)板接觸的區(qū)域。根據(jù)下煙導(dǎo)板的楔形變化，在下煙導(dǎo)板末端，槽切口截面收縮為一段線(xiàn)段，中間截面呈線(xiàn)性變化。槽切口的增加使下煙導(dǎo)板側(cè)面由完整的支撐面轉(zhuǎn)變?yōu)橹挥袃蓚€(gè)支點(diǎn)的支撐架。與連接板的改進(jìn)要求相似，下煙導(dǎo)板的槽切口應(yīng)使煙支與導(dǎo)板接觸面積盡量小，但又要保證有一定的接觸面積使煙支定位穩(wěn)定；兩個(gè)支點(diǎn)的位置及大小的選取應(yīng)滿(mǎn)足煙支下落的平衡性，結(jié)構(gòu)上還應(yīng)考慮導(dǎo)板的強(qiáng)度及安裝要求。此外，在原下煙通道部件中，每組下煙通道的下煙導(dǎo)板是近似等高的，導(dǎo)板最底部到底板上平面的距離略大于煙支直徑。改進(jìn)后下煙通道底部結(jié)構(gòu)見(jiàn)圖4，將中間的下煙導(dǎo)板加長(zhǎng)，可將落在底板上的煙支分為兩組，使底板上面的一排煙支更好地定位，從而有效降低在夾煙、推煙過(guò)程中出現(xiàn)的煙支歪斜現(xiàn)象。

改進(jìn)效果

煙支直徑D=7.7～7.9mm，煙支長(zhǎng)度L=70～100mm，對(duì)應(yīng)下煙通道入口寬度B1=9.0～9.2mm，出口寬度B2=8.65～8.85mm。對(duì)煙支參數(shù)取中間值，即直徑D=7.8mm，L=84mm進(jìn)行改進(jìn)。對(duì)于連接板槽切口，按式（1）取適當(dāng)放大的下煙通道入口寬度B1=9.45mm，槽寬系數(shù)取0.6，計(jì)算可得開(kāi)槽寬度b=4.95mm，取5mm；開(kāi)槽深度t1取3mm。計(jì)算可得煙支與連接板的接觸面積減少約70%，同時(shí)下煙通道入口寬度B1由9.1mm放大至9.45mm，出口寬度B2由8.75mm放大至9.15mm，通道面積增加約4.4%，有利于煙支的順暢下落。對(duì)于下煙導(dǎo)板槽切口，按式（2）分別取導(dǎo)板寬度L2=75mm，支點(diǎn)跨距L3=60mm，支點(diǎn)長(zhǎng)度l=4mm，槽切口起始深度t2=2.3mm。計(jì)算可得煙支與下煙導(dǎo)板的接觸面積減少約90%；同時(shí)加長(zhǎng)中間下煙導(dǎo)板，以增加下煙、夾煙、推煙的穩(wěn)定性。改進(jìn)設(shè)計(jì)后的下煙通道見(jiàn)圖5。改進(jìn)后的下煙通道在出口印度尼西亞的ZB45型硬盒硬條包裝機(jī)組上進(jìn)行了試驗(yàn)，機(jī)器運(yùn)行狀況良好，與原設(shè)計(jì)相比較，煙支下落順暢度及穩(wěn)定性有較大提高。在規(guī)定實(shí)物試車(chē)時(shí)間內(nèi)，因下煙不暢問(wèn)題導(dǎo)致的停機(jī)時(shí)間減少了約36%，整機(jī)運(yùn)行效率提高了約3%，提升了卷煙包裝質(zhì)量。（本文作者：何平、劉偉忠 單位：上海煙草機(jī)械有限責(zé)任公司技術(shù)開(kāi)發(fā)部）