YJ27濾嘴接裝機(jī)中間鼓輪的改造分析

龔興 旺存昕 陳鵬 余云流

摘 要：為落實(shí)公司“精造工程”的工作要求，降低卷煙產(chǎn)品質(zhì)量缺陷，現(xiàn)需要在YJ27濾嘴接裝機(jī)的中間鼓輪上對(duì)煙支進(jìn)行質(zhì)量檢測(cè)。然而，現(xiàn)有的中間鼓輪結(jié)構(gòu)并不能滿足檢測(cè)裝置的檢測(cè)要求，需要對(duì)該中間輪進(jìn)行改造。本文通過進(jìn)行理論分析論證、實(shí)際效果驗(yàn)證，對(duì)中間鼓輪進(jìn)行了有效改造，滿足了檢測(cè)裝置的檢測(cè)要求。

關(guān)鍵詞：YJ27濾嘴接裝機(jī);中間鼓輪;分氣盤;懸空長度;改造分析

1 前言

YJ17卷煙機(jī)是引進(jìn)德國Hauni公司PROTOS70卷煙機(jī)組技術(shù)后，由國內(nèi)制造的中速卷煙設(shè)備。該設(shè)備YJ17型卷煙機(jī)和YJ27型濾嘴接裝機(jī)組成，每分鐘生產(chǎn)7000支卷煙，是公司卷煙生產(chǎn)的主力機(jī)種。其中中間鼓輪為YJ27濾嘴接裝機(jī)上靠近出煙口的一個(gè)過渡鼓輪，其作用是將煙支從剔除輪傳遞到取樣輪。為了構(gòu)筑卷煙工序最后一道“防護(hù)門”，防止缺陷煙支流入到包裝工序，降低卷煙產(chǎn)品質(zhì)量缺陷，需要在該中間輪上對(duì)煙支進(jìn)行質(zhì)量檢測(cè)。然而，現(xiàn)有的中間鼓輪結(jié)構(gòu)并不能滿足檢測(cè)裝置的檢測(cè)要求，需要對(duì)該中間輪進(jìn)行改造，以滿足檢測(cè)裝置的檢測(cè)要求。

2 中間鼓輪結(jié)構(gòu)及存在問題

2.1 中間鼓輪結(jié)構(gòu)

如下圖1所示，中間鼓輪位于YJ27濾嘴接裝機(jī)剔除輪與取樣輪之間，其作用從剔除輪上將煙支傳遞給取樣輪，煙支在各鼓輪傳遞過程中保持中心線位置不變。如下圖2 所示，中間鼓輪由分氣盤、輪體、軸套所組成，輪體上開設(shè)有若干氣道，負(fù)壓氣體用過氣道從前一鼓輪吸住煙支。正常工作時(shí)，分氣盤長度為L1、輪體長度為L2、煙支在輪體上的懸空長度為20mm。

2.2 存在問題

如下圖1所示，需要在中間鼓輪位置加裝煙支濾嘴檢測(cè)裝置（圖1紫色部分）。該檢測(cè)裝置要求中間鼓輪上的煙支懸空長度最小為25mm（如圖3所示），而煙支在現(xiàn)有中間鼓輪的懸空長度僅為20mm，長度不能滿足檢測(cè)裝置的檢測(cè)要求，需要對(duì)該中間輪結(jié)構(gòu)進(jìn)行改造，以滿足檢測(cè)要求。

3 改造分析

3.1 改造方案

由于卷煙機(jī)的煙支中心線（如上圖3）出廠已定位，無法改變，為了能夠保證卷煙設(shè)備的正常運(yùn)行，改造后的煙支中心線保持位置不變，因此，為了能夠滿足中間鼓輪煙支懸空長度能夠滿足25mm的要求，需要將分氣盤與輪體的總長度縮短5mm。實(shí)現(xiàn)方式有以下三種：

方式一：分氣盤長度L1縮短5mm，鼓體長度L2不變;

方式二：分氣盤長度L1不變，鼓體長度L2縮短5mm;

方式三：分氣盤長度L1、鼓體長度L2均縮短，分別變成L3、L4，即：? ? ? ? ?（L1+L2）-5=L3+L4? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?（1）

經(jīng)過對(duì)比分析，方式一及方式二均對(duì)原結(jié)構(gòu)有本質(zhì)性的破壞，影響設(shè)備正常運(yùn)行，改造難度大。而方式三中，分氣盤及鼓體均為鑄造件，端面壁厚均較厚，分別為5mm、4mm，可以通過減小端面壁厚實(shí)現(xiàn)，將分氣盤左端面厚度減小3mm，鼓體右端面厚度減小2mm，即，L3=L1-3= 44-3=41mm;L4=L2-2=45-2=43mm。

3.2 改造方案分析

煙支在鼓輪上正常傳遞需要滿足兩個(gè)方面要求：一是自由狀態(tài)下，煙支不會(huì)從鼓輪一端掉落;二是煙支在隨鼓輪轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，不會(huì)被甩出。為了驗(yàn)證改造方案是否能夠滿足這兩個(gè)方面的要求，本文對(duì)改造方案進(jìn)行了計(jì)算分析。

（1）分析一：自由狀態(tài)下，煙支不會(huì)從鼓輪一端掉落。為了滿足自由狀態(tài)下，煙支不會(huì)從鼓輪一端掉落，則要求煙支的質(zhì)心Z位置位于改造后鼓輪范圍內(nèi)，即質(zhì)心Z到煙支濾嘴端面的距離25mm

由上圖及質(zhì)心計(jì)算公式可得，

27+a+b+15=84? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? （2）

G1×b=G2×a? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? （3）

G1=m1×g? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? （4）

G2=m2×g? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? （5）

式中，a——煙絲條重心到煙支質(zhì)心Z的距離，mm;

b——濾嘴重心到煙支質(zhì)心Z的距離，mm;

G1——濾嘴重力，N;

G2——煙絲條重力，N;

m1——濾嘴質(zhì)量，kg;

m2——煙絲條質(zhì)量，kg。

g——重力加速度，9.8kg/N。

根據(jù)待檢測(cè)煙支標(biāo)準(zhǔn)可知，m1=0.28×10-3kg，m2=0.68×10-3kg，則由上各式可得，a=12.25 mm，b= 29.75mm，則質(zhì)心到濾嘴端面的距離c=b+15=29.75+15=44.75mm則25mm

（2）分析二：煙支在隨鼓輪轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，不會(huì)被甩出。為了滿足煙支在隨鼓輪轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，不會(huì)被甩出，則要求煙支在旋轉(zhuǎn)傳遞的過程中，負(fù)壓吸力F吸均能克服煙支離心力F離和重力Gz的作用，將煙支吸附在鼓輪上。煙支在傳遞過程中的受力分析如圖5所示：

Gz=G1+G2=（m1+m2）g? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?（6）

式中，Gz——煙支重力，N;

R——煙支旋轉(zhuǎn)半徑，m;

n——中間鼓輪轉(zhuǎn)速，r/s;

P——負(fù)壓強(qiáng)度，Pa;

r1——負(fù)壓吸孔半徑，一支煙有兩個(gè)吸孔，m。

由已知條件R=56.97×10-3m，m1=0.28×10-3kg，m2=0.68×10-3kg，n=6.48r/s，P=10.4×103Pa，r1=2.5×10-3m，計(jì)算得：

Gz=9.408×10-3N，F(xiàn)離=0.0907N，F(xiàn)吸=0.41N，則F吸>Gz·cos60°+F離=9.408×10-3×0.5+0.0907=0.0954N，煙支被牢牢吸在鼓輪上，隨鼓輪轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，不會(huì)被甩出。

綜上分析，將分氣盤左端面厚度減小3mm，鼓體右端面厚度減小2mm的改造方案可行。

4 改造及驗(yàn)證

采用切削設(shè)備將分氣盤左端面厚度切削3mm，鼓體右端面厚度切削2mm的改造后，重新安裝到原設(shè)備上，并進(jìn)行卷煙機(jī)運(yùn)行驗(yàn)證。經(jīng)過驗(yàn)證，在卷煙設(shè)備按7000支/分鐘的正常工作速度運(yùn)行時(shí)，煙支能夠緊貼在鼓輪上進(jìn)行傳遞，沒有發(fā)現(xiàn)被甩掉現(xiàn)象，同時(shí)，煙支在鼓輪上的懸空長度較改造前有明顯增加（如下圖6、圖7所示），并通過采用測(cè)量工具對(duì)煙支懸空長度進(jìn)行測(cè)量，數(shù)據(jù)如下表1所示。

改造前后中間鼓輪及煙支狀態(tài)對(duì)比圖：

改造后煙支在中間鼓輪上的懸空長度數(shù)據(jù)：

從上述驗(yàn)證數(shù)據(jù)可以看出，改造后的中間輪煙支懸空長度均大于等于25mm，能夠滿足檢測(cè)裝置的檢測(cè)要求。

5 結(jié)語

本文通過進(jìn)行理論分析論證、實(shí)際效果驗(yàn)證，對(duì)中間鼓輪進(jìn)行了針對(duì)性改造，有效解決了現(xiàn)有中間輪結(jié)構(gòu)不能滿足新的檢測(cè)裝置檢測(cè)要求的問題，為降低卷煙產(chǎn)品缺陷率打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)，同時(shí)，充分采用了理論與實(shí)踐相結(jié)合的工作方式，提高了工作效率。

參考文獻(xiàn)：

[1]《YJ17—YJ27卷煙機(jī)組》編寫組.YJ17—YJ27卷煙機(jī)組[M].北京：中國科學(xué)技術(shù)出版社，2001.

[2]賈啟芬，劉習(xí)軍，王春敏.理論力學(xué)[M].天津：天津大學(xué)出版社，2011.