ZJ116供料成條機質(zhì)量控制系統(tǒng)設(shè)計改進(jìn)分析

陳 嘯， 曲麗娟

（常德煙草機械有限責(zé)任公司研究所，湖南 常德 415000）

引言

ZJ116型卷接機組是我國首次采用雙軌道技術(shù)的超高速卷接機組，平穩(wěn)工作速度可以達(dá)到16 000支／分，由YJ116（供料成條機）和YJ216（濾嘴接裝機）組成［1］。供料成條機的目的是為卷煙機高速輸送質(zhì)量一致和均勻的煙絲束，煙絲束的供應(yīng)能力就直接決定了卷煙機的生產(chǎn)能力，因此供料成條機的煙絲處理能力和形成煙絲束的質(zhì)量好壞對卷接機組至關(guān)重要。

1 設(shè)計改進(jìn)原因

ZJ116型卷接機組供料成條機的技術(shù)非常成熟，也經(jīng)過了市場驗證。它的基本功能布局比較合理，只是相對最新的供料成條機缺乏一定的先進(jìn)性，因此項目組設(shè)計改進(jìn)的設(shè)想是不改變它原有的工藝流程和功能布局，只是針對目前市場調(diào)研的情況和最新的技術(shù)發(fā)展趨勢對相關(guān)的功能部件進(jìn)行了設(shè)計改進(jìn)。

對比PROTOS M系列及GD121P20K機型，在質(zhì)量控制方面，三者控制原理基本相同，但是執(zhí)行機構(gòu)的設(shè)計上各不相同。ZJ116型卷接機組供料成條機平準(zhǔn)器采用了水平劈刀盤，導(dǎo)致兩條煙道的煙絲導(dǎo)軌軌跡采取了上下交錯的設(shè)計，煙絲束的運行軌跡不是兩條水平的直線（圖1），在平準(zhǔn)器工作位置上有一個在垂直方向上向上或向下的運動。而PROTOS M系列采用了小角度的錐形劈刀盤設(shè)計，減小了煙絲束運動軌跡變化的曲率；GD121P20K機型都采取了大角度的錐形劈刀盤設(shè)計，就使兩條煙絲束的運動軌跡保持直線。從理論上分析，運動軌跡為直線對保證煙絲束的質(zhì)量效果最好，而ZJ116型卷接機組煙絲束的運行軌跡上下波動較大，不是理論上的最優(yōu)選擇。

圖1 ZJ116平準(zhǔn)器示意圖

2 改進(jìn)方案分析

為了使煙絲束的運動軌跡為直線，項目組對ZJ116型卷接機的質(zhì)量控制部分進(jìn)行了相關(guān)的設(shè)計改進(jìn)，在設(shè)計上可以通過在平準(zhǔn)器一側(cè)（從機器正面看）的工作位置上采用大角度的錐形劈刀盤（如下頁圖2所示），以避開劈刀盤對另一道煙絲束的影響，這樣可以把前后煙絲通道高度設(shè)計成一致。

通過以上設(shè)計使前后煙道煙絲束的運行軌跡高度保持一致后，就可以簡化風(fēng)室導(dǎo)軌以及劈刀導(dǎo)軌的設(shè)計，使得導(dǎo)軌滾輪中心軸的高度布置成一條直線，這樣便可以實現(xiàn)煙絲束的運行軌跡成為理論上的最優(yōu)選擇，即一條直線，從而減少因運行軌跡變化產(chǎn)生的煙絲束波動，進(jìn)而提高煙絲束的質(zhì)量。

圖2 大角度錐形劈刀盤

3 改進(jìn)方案驗證分析

3.1 驗證方案策劃

試驗主要是為驗證ZJ116型卷接機組供料成條機設(shè)計改進(jìn)之后質(zhì)量控制部分的現(xiàn)場實測效果，這就需要對煙支質(zhì)量指標(biāo)進(jìn)行測試，因煙支短期標(biāo)準(zhǔn)偏差是反應(yīng)短期內(nèi)煙支質(zhì)量穩(wěn)定與否最有效的參數(shù)值，故本次試驗通過現(xiàn)場實測并記錄單支煙質(zhì)量值進(jìn)而分別計算每組煙支的平均值和短期標(biāo)準(zhǔn)偏差?？紤]到該次改進(jìn)主要應(yīng)用到12 000支／min的速度的卷接機組上面，故機組運行速度應(yīng)穩(wěn)定控制在12 000支／min。又空氣濕度對煙絲的影響較大，試驗當(dāng)天的空氣濕度應(yīng)盡量滿足煙廠的生產(chǎn)條件，防止空氣濕度對煙絲的質(zhì)量產(chǎn)生較大的影響。

3.2 具體方案

1）在測試試驗的過程中，為反應(yīng)設(shè)計改進(jìn)后質(zhì)量控制部分的實際效果，機器的煙支質(zhì)量自動控制模塊關(guān)閉，過重、過輕煙支剔除功能關(guān)閉。

2）取樣方式：短煙支（不帶濾嘴），連續(xù)取樣（電氣配合），以100支［2］為一組。

3）取樣時機組運行速度應(yīng)平穩(wěn)控制在12 000支／分，同時設(shè)置兩種不同的取樣目標(biāo)質(zhì)量值（一輕一重），并分前、后煙道取樣，每種情況下取樣2組，共取樣8組，樣本數(shù)量計800支。

4）實驗室現(xiàn)場通過天平實測質(zhì)量，并分組記錄下每支煙單重。

5）試驗當(dāng)天空氣濕度條件應(yīng)滿足不大于70%，不小于50%。

6）按以下公式計算煙支短期標(biāo)準(zhǔn)偏差：

式中，s為煙支短期標(biāo)準(zhǔn)偏差，xi為單支煙的實測質(zhì)量，珚x為每組煙的煙支平均質(zhì)量，n為每組煙支取樣總數(shù)［3］。

4 改進(jìn)方案驗證結(jié)果

4.1 試驗測試數(shù)據(jù)及結(jié)果

對現(xiàn)場實測的八組數(shù)據(jù)通過方案中的公式經(jīng)過計算以及后期的分析處理后，項目組得到了圖3，下頁圖4的分布圖以及表1的計算結(jié)果，圖3、下頁圖4中x軸表示煙支短期標(biāo)準(zhǔn)偏差值，y軸表示煙支數(shù)量，由圖3可知，當(dāng)目標(biāo)質(zhì)量設(shè)置為670mg時，線條波形頂點位于y軸右側(cè)，即前面四組取樣煙支（對應(yīng)序號為1、2、3、4）的平均值是大于目標(biāo)質(zhì)量的，又圖中曲線的波形主要分布于短期標(biāo)準(zhǔn)偏差為±20mg的范圍內(nèi)，即煙支的質(zhì)量短期標(biāo)準(zhǔn)偏值差應(yīng)小于20mg，這些都和表1中的計算結(jié)果相吻合。同樣由圖4可知，后面四組取樣煙支（對應(yīng)序號為5、6、7、8）的平均質(zhì)量應(yīng)小于設(shè)定的目標(biāo)質(zhì)量值710mg，煙支的質(zhì)量短期標(biāo)準(zhǔn)偏差應(yīng)小于20mg，也與表1中的計算結(jié)果相吻合。

圖3 670mg煙支分布圖

表1 計算結(jié)果

圖4 710mg煙支分布圖

4.2 數(shù)據(jù)分析

由表1可知，八組樣本中，短期標(biāo)準(zhǔn)偏差值最大為19.7mg，最小為17.8mg，與標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定值23 mg［2］比較，均處于標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定值的范圍內(nèi)，在方案設(shè)定的條件下，即煙支質(zhì)量自動控制模塊關(guān)閉，過重、過輕煙支剔除功能關(guān)閉，從圖3、圖4中可以看出，單只煙偏差值較大（即偏差超過60mg［2］）的煙支不可避免的都會存在，而這些煙支的存在對短期標(biāo)準(zhǔn)偏差值的計算影響較大。其次，試驗所用的煙絲與煙廠正常生產(chǎn)所用的煙絲相比在質(zhì)量上有一定的差距，這也會對煙支的短期標(biāo)準(zhǔn)偏差的計算結(jié)果產(chǎn)生一定的影響。

5 結(jié)語

由以上實測結(jié)果可知，八組數(shù)據(jù)進(jìn)行計算之后所得的煙支短期標(biāo)準(zhǔn)偏差值均小于標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定值，說明對供料成條機質(zhì)量控制系統(tǒng)的優(yōu)化改進(jìn)達(dá)到了預(yù)期設(shè)定的目標(biāo)，驗證了設(shè)計改進(jìn)的合理性。

［1］ 《YJ17－YJ27卷接機組》編寫組.YJ17－YJ27卷接機組［M］.北京：中國科學(xué)技術(shù)出版社，2001.

［2］ 國家煙草專賣局.卷煙制造工藝規(guī)范［M］.北京：中央文獻(xiàn)出版社，2003.

［3］ 金登權(quán).ZJ112型卷接機組的煙支重量控制短期標(biāo)準(zhǔn)偏差問題的處理方法［J］.湖南文理學(xué)院學(xué)報：自然科學(xué)版，2009，15（4）：82－86.

［4］ 成大先.機械設(shè)計手冊（第二卷）［M］.北京：化學(xué)工業(yè)出版社，1999.