降低卷煙儲存輸送系統中細支煙橫煙頻次的研究

彭一帆，程生博，2，高晉停，2，吳 淼，2，易 虎，2

（1.湖北中煙工業有限責任公司，湖北 武漢 430040；2.湖北中煙工業有限責任公司廣水卷煙廠，湖北 隨州 432721）

近年來，我國細支卷煙生產快速發展。現行的細支煙（直徑3 ～ 4 mm)的生產包裝設備主要是在生產常規煙支（直徑7.3 ～8mm）設備的基礎上改造而來，常規卷煙生產設備中的儲存輸送系統其實并不適合細支煙生產。廣水卷煙廠自從改造設備以來，在細支煙的生產過程中發現，由于細支煙直徑比常規煙要小，煙支更柔軟且排列更緊密，煙支在儲存與輸送過程的下落和分流時，容易出現“橫煙”的現象。隨著煙支的輸送，這些“橫煙”受到擠壓、拉扯，變成斷殘煙支，控制系統自動制動停機，設備生產效率下降，原材料損耗增加，生產成本大大增加。通過對卷煙輸送系統進行分析找出造成煙支橫煙的原因，并進行技術改造減少了卷煙輸送系數橫煙頻次，消除質量隱患。

1 煙支儲存輸送系統橫煙的機理研究

1.1 煙支存儲輸送系統（圖1）

圖1 煙支存儲輸送系統

ZF12B 型卷煙儲存輸送系統位于卷接機和包裝機之間，用于將卷接機組生產的煙支直接送至包裝機進行包裝，并在系統出現不平衡時，由裝盤機和卸盤機進行煙支的轉移和補償[2]。根據煙支輸送路徑的距離，煙支儲存系統中一般有三個煙支分流裝置，這些煙支分流裝置的主要目的是，對來自卸盤后的煙支下落時起到緩沖保護作用，當煙支在正常的輸送過程中時，通過調節不同部位的分流器高度及擺動頻率會對煙支起到勻速分流的作用，如圖2 所示。

圖2 ZF12B 型卷煙儲存輸送系統

煙支分流裝置是煙支儲存系統中將煙支分流的裝置，煙支流量在煙支儲存系統中應適當，便于為包裝機提供穩定的煙支流。如圖1 所示，煙支從卷煙設備生產出后，由左向右的方向輸送至包裝機進行成品包裝，依次進過三個高低可調的煙支分流裝置。當卷煙生產速率過快或者包裝機在停機排查故障期間時，卷煙機生產的煙支會由裝盤機進行裝盤，并且這些裝盤后的煙支經過卸盤機又回到了煙支儲存系統，這些煙支由煙支分流裝置頂部下落，匯入包裝機進行生產包裝。在卷煙生產行業中，煙支分流裝置是很重要的部分，煙支流不均勻的供給直接影響生產效率，當煙支流供給速度過小時，滿足不了包裝機設備效率需求。當煙支流供給速度過大時，供大于求時，煙支分流裝置處煙支會發生堵塞，影響后面的煙支的繼續供給，嚴重時還會產生短殘煙支，產生質量事故[1]。特別是現有的ZF12B 型卷煙儲存輸送系統中的煙支分流裝置用于細支煙時，煙支分流裝置周圍的煙支歪斜、皺褶、堵塞現象更為頻繁。

1.2 煙支存儲輸送系統煙支橫煙原因分析

當卷煙機與包裝機的生產速度相配時，煙支供應速度等于需求的速度，此時煙支不會進入裝盤機，當煙支供應速度大于需求速度時，此時煙支會由卸盤機進入煙支儲存輸送，當卸盤機翻轉后，這些煙支都集聚壓在煙支分流裝置頂部，由于煙支隨著煙盤的翻轉方向與煙支總體的輸送方向是垂直的，當煙支翻轉后，煙支在輸送通道前后會發生或多或少的徑向位移，此時由煙支儲存輸送系統的兩個后玻璃擋板對偏離輸送通道的煙支不斷地進行拍合來調整煙支前后位置，使得煙支處于正常的輸送通道中[3]。在此過程中，為保證煙支外觀不變形，單次的拍合力度和角度不應過大，拍合的速度不應過快，應緩慢多次間歇性拍合。

原因分析：將輸送帶的輸送速度設置合理并固定，此時隨著煙支輸送的方向進行分析，由于煙支分流裝置底部擋板為直角，當煙支長期處于煙支分流裝置底部擋板處，加上輸送帶和周圍煙支給此處煙支的摩擦力，煙支與底部擋板接觸面積變化時會導致煙支受力發現變化，從而發生橫煙，得到受力分析圖如圖3 所示。

圖3 煙支受力分析圖

煙支經過卸盤機后變向180°，由于慣性作用，在卸盤機和煙支輸送通道的交接處也容易產生橫煙。

連續10 d 每天2 h，在同一時間段對同一機臺進行采樣統計，得到煙支存儲系統橫煙次數統計表（表1）。從表1 可以看出，在煙支存儲系統的所有橫煙統計中，分流裝置處的橫煙占76%，統計結果與理論分析完全一致，證明煙支分流裝置是引起煙支存儲系統橫煙最主要的原因。

表1 煙支存儲系統橫煙次數統計表

2 儲存輸送系統中細支煙橫煙頻次優化改進與效果

由于ZF12B 型卷煙儲存輸送系統中的煙支分流裝置比較適用于常規卷煙的生產，通過對比常規煙及細支煙的結構，我們可以通過對分裝裝置進行細微調整，使其適于細支煙的生產。以煙支分流裝置為研究對象，依據前文的研究結果，對煙支分流裝置進行優化設計和設備改善，并統計改進后的橫煙數據，用于驗證改善效果。

2.1 分離裝置底部擋板的優化設計

正產生產過程中，卸盤機和傳送帶之間的下落通道上設有三個細支煙分流裝置，從卸盤機下落的煙支經過分流裝置分流后落到傳送帶上。如圖4 所示，卸盤機1 和傳送帶2 之間的下落通道上設有多個細支煙分流裝置3，從卸盤機1 下落的煙支4 經過分流裝置3 分流后落到傳送帶2 上。

圖4 優化后的煙支存儲輸送系統

如圖5、圖6 和圖7 所示，細支煙分流裝置3 包括位于頂部的兩個分流斜板30，分流斜板30 對煙支起到緩沖的作用，使煙支之間變得疏松，有利于煙支順利向兩側分流[4，5]。兩個分流斜板30 可以是一體的。為了防止分流斜板30 變形，兩個分流斜板30 連接位置設有第一支撐件31。

圖5 細支煙分流裝置結構示意圖

圖6 A-A 方向剖視圖

分流斜板30 下方設有固定在卸盤機1 安裝板上的第二支撐件32，一導桿33 穿過第二支撐件31 后與分流斜板30 和／或其上的第二支撐件32 連接，導桿33 端部設有防止其從第二支撐件32 脫出的限位件。導桿33 可采用螺栓，所述限位件即為該螺栓的頭部。導桿33 上設有彈簧34，彈簧34 兩端分別頂在第一支撐件31 和第二支撐架32 上。

分流斜板30 下方設有將分流后的煙支引流到傳送帶2 上的導向板35，導向板35 固定在連接板36上，連接板36 通過偏心件37 固定在卸盤機1 安裝板上。通過調節偏心件37 上的螺母，能夠上下調節導向板35 與傳送帶2 之間的距離，實現對煙支流量的控制，進而為包裝機組提供穩定的煙支流[6]。

此外，導向板35 一個側部和底部之間的部分為弧形結構，該弧形結構的弧度可為π/2，半徑可為3 cm，根據煙支流動方向，僅將底部擋板左側進行改造即可。相比于傳統直角結構，煙支在該弧形結構處受力更加均勻，根據煙支輸送方向，通過倒角改為圓弧角后，與煙支的圓柱形表面相接觸，減小摩擦力后可以減少煙支在此處的停留時間。可避免細支煙在從導向板35 側部進入到底部下方的傳送帶2 過程中出現皺褶、彎折、混亂的現象。

2.2 改進效果驗證

在對這一方案的改善效果進行驗證，連續10 d每天2 h，在同一時間段對同一機臺統計細支煙橫煙的頻次，對比分析結果見表2。

表2 改進后的橫煙次數統計表

從表2 可看出，將分流裝置底部擋板改為圓弧狀后，分流裝置處的橫煙頻次從2.25 次/h 下降為1.05次/h，改善效果較為明顯，實際使用效果如圖7 所示。

圖7 實際使用效果圖

3 結束語

將ZF12B 型卷煙儲存輸送系統中的煙支分流裝置底部擋板的形狀進行改造，由90°的直角改變為90°的圓弧角，可以減少底部擋板與煙支的接觸面積，使煙支在分流裝置處所受的力更加均勻，不會造成細支煙在煙支分流裝置處因受力不均而產生的歪斜、橫煙，更適合細支煙卷煙生產，也不會造成因煙支歪斜、橫煙導致堵塞煙支輸送通道，能夠使細支煙在輸送過程中更加平穩，為包裝設備提高源源不斷的均勻的符合質量的煙支流。