YJ27濾嘴接裝機中間鼓輪的改造分析

龔興 旺存昕 陳鵬 余云流

摘 要：為落實公司“精造工程”的工作要求，降低卷煙產(chǎn)品質量缺陷，現(xiàn)需要在YJ27濾嘴接裝機的中間鼓輪上對煙支進行質量檢測。然而，現(xiàn)有的中間鼓輪結構并不能滿足檢測裝置的檢測要求，需要對該中間輪進行改造。本文通過進行理論分析論證、實際效果驗證，對中間鼓輪進行了有效改造，滿足了檢測裝置的檢測要求。

關鍵詞：YJ27濾嘴接裝機;中間鼓輪;分氣盤;懸空長度;改造分析

1 前言

YJ17卷煙機是引進德國Hauni公司PROTOS70卷煙機組技術后，由國內(nèi)制造的中速卷煙設備。該設備YJ17型卷煙機和YJ27型濾嘴接裝機組成，每分鐘生產(chǎn)7000支卷煙，是公司卷煙生產(chǎn)的主力機種。其中中間鼓輪為YJ27濾嘴接裝機上靠近出煙口的一個過渡鼓輪，其作用是將煙支從剔除輪傳遞到取樣輪。為了構筑卷煙工序最后一道“防護門”，防止缺陷煙支流入到包裝工序，降低卷煙產(chǎn)品質量缺陷，需要在該中間輪上對煙支進行質量檢測。然而，現(xiàn)有的中間鼓輪結構并不能滿足檢測裝置的檢測要求，需要對該中間輪進行改造，以滿足檢測裝置的檢測要求。

2 中間鼓輪結構及存在問題

2.1 中間鼓輪結構

如下圖1所示，中間鼓輪位于YJ27濾嘴接裝機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，輪體上開設有若干氣道，負壓氣體用過氣道從前一鼓輪吸住煙支。正常工作時，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裝置（圖1紫色部分）。該檢測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，長度不能滿足檢測裝置的檢測要求，需要對該中間輪結構進行改造，以滿足檢測要求。

3 改造分析

3.1 改造方案

由于卷煙機的煙支中心線（如上圖3）出廠已定位，無法改變，為了能夠保證卷煙設備的正常運行，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)過對比分析，方式一及方式二均對原結構有本質性的破壞，影響設備正常運行，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方面要求：一是自由狀態(tài)下，煙支不會從鼓輪一端掉落;二是煙支在隨鼓輪轉動時，不會被甩出。為了驗證改造方案是否能夠滿足這兩個方面的要求，本文對改造方案進行了計算分析。

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

由上圖及質心計算公式可得，

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心Z的距離，mm;

b——濾嘴重心到煙支質心Z的距離，mm;

G1——濾嘴重力，N;

G2——煙絲條重力，N;

m1——濾嘴質量，kg;

m2——煙絲條質量，kg。

g——重力加速度，9.8kg/N。

根據(jù)待檢測煙支標準可知，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：煙支在隨鼓輪轉動時，不會被甩出。為了滿足煙支在隨鼓輪轉動時，不會被甩出，則要求煙支在旋轉傳遞的過程中，負壓吸力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——煙支旋轉半徑，m;

n——中間鼓輪轉速，r/s;

P——負壓強度，Pa;

r1——負壓吸孔半徑，一支煙有兩個吸孔，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，隨鼓輪轉動時，不會被甩出。

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 改造及驗證

采用切削設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，重新安裝到原設備上，并進行卷煙機運行驗證。經(jīng)過驗證，在卷煙設備按7000支/分鐘的正常工作速度運行時，煙支能夠緊貼在鼓輪上進行傳遞，沒有發(fā)現(xiàn)被甩掉現(xiàn)象，同時，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），并通過采用測量工具對煙支懸空長度進行測量，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，能夠滿足檢測裝置的檢測要求。

5 結語

本文通過進行理論分析論證、實際效果驗證，對中間鼓輪進行了針對性改造，有效解決了現(xiàn)有中間輪結構不能滿足新的檢測裝置檢測要求的問題，為降低卷煙產(chǎn)品缺陷率打下堅實的基礎，同時，充分采用了理論與實踐相結合的工作方式，提高了工作效率。

參考文獻：

[1]《YJ17—YJ27卷煙機組》編寫組.YJ17—YJ27卷煙機組[M].北京：中國科學技術出版社，2001.

[2]賈啟芬，劉習軍，王春敏.理論力學[M].天津：天津大學出版社，2011.