卷煙機下煙通道的改進方式研究

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下煙流動理論分析

往復(fù)轉(zhuǎn)動的攪動輥將煙支導(dǎo)入下煙通道的同時，對煙支施加有作用力。由于攪動輥為棱柱設(shè)計，當煙支脫離攪動輥向下時，與煙支接觸的棱柱面角度隨機出現(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，下落時呈現(xiàn)加速、或減速、或斜向左、或斜向右的多樣化運動狀態(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，在煙支剛剛進入下煙通道時此現(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，同時受到上方煙支的重力擠壓作用，使煙支的下落運動趨于平穩(wěn)。根據(jù)煙支下落時的運動狀態(tài)，可將下煙通道內(nèi)的煙支流動情況簡化為流體流動模型。根據(jù)流體力學(xué)原理，若通道斷面面積一定，濕周最小時，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煙支的粘滯作用，提高煙支的下落速度，同時也可降低因下煙導(dǎo)板壁粘滯導(dǎo)致煙支下落不平衡的概率。

改進方法

分析煙支下落情況及通道結(jié)構(gòu)可知，在下落過程中，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)醢濉⑴c煙支濾嘴端接觸的前部有機玻璃門板。綜合考慮，僅對煙支圓周和煙絲端的接觸面進行了改進。

1改進連接板和下?lián)醢?/p>

連接板是安裝下煙導(dǎo)板的基板，同時也是煙支在上半下煙通道中長度方向上的定位板。下?lián)醢鍎t是煙支在下半通道中長度方向上的定位板。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，同時在保證下煙通道對煙支的導(dǎo)向作用下，適當擴大下煙通道寬度。圖2可見，對應(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方向一致，槽中心線與下煙通道中心線重合，圖中陰影區(qū)域即為煙支煙絲端與連接板接觸的區(qū)域。開槽參數(shù)是關(guān)鍵，開槽寬度應(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)計改為連體設(shè)計，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，可降低煙絲進入煙支模盒的概率。

2改進下煙導(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入下煙通道到下落至底板的整個過程，對煙支下落流動情況影響較大。因此，需要對整個下煙導(dǎo)板兩側(cè)面進行改進，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，改進前后下煙導(dǎo)板起始端槽切口截面形狀及參數(shù)見圖3，圖中粗線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段，中間截面呈線性變化。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€支點的支撐架。與連接板的改進要求相似，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；兩個支點的位置及大小的選取應(yīng)滿足煙支下落的平衡性，結(jié)構(gòu)上還應(yīng)考慮導(dǎo)板的強度及安裝要求。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。改進后下煙通道底部結(jié)構(gòu)見圖4，將中間的下煙導(dǎo)板加長，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、推煙過程中出現(xiàn)的煙支歪斜現(xiàn)象。

改進效果

煙支直徑D=7.7～7.9mm，煙支長度L=70～100mm，對應(yīng)下煙通道入口寬度B1=9.0～9.2mm，出口寬度B2=8.65～8.85mm。對煙支參數(shù)取中間值，即直徑D=7.8mm，L=84mm進行改進。對于連接板槽切口，按式（1）取適當放大的下煙通道入口寬度B1=9.45mm，槽寬系數(shù)取0.6，計算可得開槽寬度b=4.95mm，取5mm；開槽深度t1取3mm。計算可得煙支與連接板的接觸面積減少約70%，同時下煙通道入口寬度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。對于下煙導(dǎo)板槽切口，按式（2）分別取導(dǎo)板寬度L2=75mm，支點跨距L3=60mm，支點長度l=4mm，槽切口起始深度t2=2.3mm。計算可得煙支與下煙導(dǎo)板的接觸面積減少約90%；同時加長中間下煙導(dǎo)板，以增加下煙、夾煙、推煙的穩(wěn)定性。改進設(shè)計后的下煙通道見圖5。改進后的下煙通道在出口印度尼西亞的ZB45型硬盒硬條包裝機組上進行了試驗，機器運行狀況良好，與原設(shè)計相比較，煙支下落順暢度及穩(wěn)定性有較大提高。在規(guī)定實物試車時間內(nèi)，因下煙不暢問題導(dǎo)致的停機時間減少了約36%，整機運行效率提高了約3%，提升了卷煙包裝質(zhì)量。（本文作者：何平、劉偉忠 單位：上海煙草機械有限責(zé)任公司技術(shù)開發(fā)部）