下吸式喂絲機(jī)新型柔性導(dǎo)料裝置

蔡躍 廈門煙草工業(yè)有限責(zé)任公司

在喂絲環(huán)節(jié)中，SF13型下吸式喂絲機(jī)負(fù)責(zé)為卷接機(jī)配絲工作，每個供絲單元根據(jù)對接1臺卷接機(jī)和2臺卷接機(jī)的供絲情況可分為單管供絲和雙管供絲。

一、存在問題

（一）背景技術(shù)

SF13型下吸式喂絲機(jī)每套供絲單元的兩個吸絲管口共享煙絲分料倉的設(shè)計方式存在一定缺陷。當(dāng)兩個吸絲管同時吸絲時會產(chǎn)生拉絲、扯絲的現(xiàn)象，導(dǎo)致喂絲機(jī)的造碎率過高，煙絲轉(zhuǎn)化率低。而單管供絲時，共享吸料斗的另一個未使用的吸絲管處殘留煙絲量過多，造成原輔料的浪費，并且存在混牌的風(fēng)險（見圖1）。

（二）問題分析

針對SF13型喂絲機(jī)造碎率高的問題進(jìn)行分析，現(xiàn)有喂絲機(jī)的兩個吸絲管共享分料斗導(dǎo)致雙管供絲負(fù)壓氣流串流拉絲、扯絲。

二、解決方案

（一）原理分析

受鐵軌換軌原理啟發(fā)，可將共享分料倉分為兩部分，中間隔離的方式解決負(fù)壓氣流串流的問題。另一方面，現(xiàn)有喂絲機(jī)導(dǎo)料裝置缺少對兩個吸絲管獨立導(dǎo)料開合控制導(dǎo)致煙絲殘留，可通過制作氣動雙導(dǎo)料板供料裝置解決這個問題（見圖1）。

新型柔性導(dǎo)料裝置的每個導(dǎo)料口由單獨的導(dǎo)料板進(jìn)行開合控制。在導(dǎo)料板關(guān)閉的時候，起到向另一導(dǎo)料口導(dǎo)料的作用。由獨立的導(dǎo)料板進(jìn)行開合控制，每種供絲的導(dǎo)料板控制狀態(tài)相對獨立。通過FESTO官網(wǎng)氣動模擬，導(dǎo)料板的擺動行程較短，導(dǎo)料板開合的動作時間<1s。

結(jié)論：雙導(dǎo)料板的供料裝置可有效解決吸絲時產(chǎn)生的拉絲、扯絲等問題。

（二）選擇導(dǎo)料倉

導(dǎo)料倉需要與計量倉配合，所以根據(jù)計量倉的出口尺寸確定導(dǎo)料倉上口的尺寸，并通過機(jī)械優(yōu)化設(shè)計原則確定導(dǎo)料倉的出口寬度及整體高度。計量倉的出口寬度為584x214mm，運用機(jī)械設(shè)計的優(yōu)先數(shù)法確定導(dǎo)料倉出口的寬度w、高度h。（參看圖3）。

圖3 導(dǎo)料倉倉體尺寸設(shè)計

導(dǎo)料倉整體是一個收口的漏斗狀倉體，所以取優(yōu)先數(shù)R5系列中1.6，則

其中，ω2、h2過小舍去。得出導(dǎo)料倉的出口寬度w=365mm，高度h=365mm。

（三）導(dǎo)料倉材料的選擇

為使導(dǎo)料倉具有優(yōu)良的導(dǎo)料性能，同時避免煙絲長期沖擊磨損，導(dǎo)料倉材料抗壓強(qiáng)度≥100kg/cm2，屈服強(qiáng)度≥200（N/mm2），抗拉強(qiáng)度≥520（N/mm2），延伸率≥40%，硬度HB≥187。不銹鋼板材具有以下特點：抗壓強(qiáng)度200-250kg/cm2；屈服強(qiáng)度205-230（N/mm2）；抗拉強(qiáng)度520-600（N/mm2）；延伸率40%-60%；硬度190-220。

（四）分料管方案選擇

1.彎頭角度選擇

根據(jù)流體動力學(xué)原理，裝置應(yīng)以最少彎頭布局。煙絲在送絲管中運動方向與主氣流運動方向一致，速率稍小于氣流速率。當(dāng)流經(jīng)彎頭時，氣流突然改變方向，慣性力迫使煙絲在彎頭管壁發(fā)生較高速度的大規(guī)模碰撞，從而造成煙絲造碎率上升。因此采用正交試驗選擇風(fēng)送管管口直徑、彎頭前角、分料管彎頭后角、風(fēng)速，得出分料管彎頭前角80°，彎頭后角70°（如圖4所示）。

圖4 分料管彎頭角度

2.分料倉高度參數(shù)

分料倉高度h直接影響雙管供絲的負(fù)壓串流，通過黃金分割法尋找分料倉的最佳高度h，保證最佳的雙管供絲造碎率。根據(jù)現(xiàn)場設(shè)備的安裝位置要求，分料倉的最大高度為320mm。依據(jù)供絲后殘余煙絲不干涉導(dǎo)料板，選取分料倉最小高度為200mm。通過黃金分割法確定試驗點X4=X2+X3-X1= 245.84+291.68-274.16=263.36得出分料管高度h為265mm（如圖5所示）。

圖5 分料倉高度

（五）導(dǎo)料板組件設(shè)計

1.翻板與翻板軸連接機(jī)構(gòu)

通過在翻板與翻板軸間增加連接板，安裝簡單便捷，并且易于維修管理。設(shè)計可分離式連接機(jī)構(gòu)，經(jīng)綜合評估維修時間大約在20min。

2.軸承座的選擇

選擇軸承座，依據(jù)以下幾點要求：1）性能方面，基本動荷載>10N，限制速度<8600r/min，疲勞負(fù)載極限>0.2KN，基本額定靜荷載>6KN。2）安裝方面，安裝便捷，軸承座單元<0.5kg。3）無須后期潤滑維護(hù)，節(jié)約維護(hù)成本，設(shè)計使用壽命>8年。

3.執(zhí)行元件

根據(jù)有效性：執(zhí)行動作時間<1S；為使裝置力學(xué)性能保持最優(yōu)，應(yīng)滿足最大平均輸出力矩與最小輸出力矩：最大輸出力矩>360N·M，最小輸出力矩>120N·M。將連桿作為主動件，由活塞桿伸縮通過連桿帶動導(dǎo)料翻板擺動或開或關(guān)位置，設(shè)計選擇氣動連桿機(jī)構(gòu)。

（六）實施方案

通過以上分析，我們采用UG軟件設(shè)計三維建模圖，選用不銹鋼板材加工制作，測量加工精度，翻板與翻板軸連接機(jī)構(gòu)加工，并配備相應(yīng)軸承座最終設(shè)計出新型的柔性煙絲導(dǎo)料裝置（如圖6所示）。

圖6 新型柔性導(dǎo)料裝置

三、結(jié)束語

通過對喂絲機(jī)工作原理的分析，本文設(shè)計的新型喂絲機(jī)實現(xiàn)了喂絲過程中的柔性導(dǎo)料，有效避免了在喂絲、送絲過程中產(chǎn)生的拉絲、扯絲現(xiàn)象，且很好的保證了卷煙產(chǎn)品的質(zhì)量，降低了煙絲的造碎并且大大提高了煙絲轉(zhuǎn)化率。