下吸式喂絲機新型柔性導料裝置

蔡躍 廈門煙草工業有限責任公司

在喂絲環節中，SF13型下吸式喂絲機負責為卷接機配絲工作，每個供絲單元根據對接1臺卷接機和2臺卷接機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

SF13型下吸式喂絲機每套供絲單元的兩個吸絲管口共享煙絲分料倉的設計方式存在一定缺陷。當兩個吸絲管同時吸絲時會產生拉絲、扯絲的現象，導致喂絲機的造碎率過高，煙絲轉化率低。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，并且存在混牌的風險（見圖1）。

（二）問題分析

針對SF13型喂絲機造碎率高的問題進行分析，現有喂絲機的兩個吸絲管共享分料斗導致雙管供絲負壓氣流串流拉絲、扯絲。

二、解決方案

（一）原理分析

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

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

結論：雙導料板的供料裝置可有效解決吸絲時產生的拉絲、扯絲等問題。

（二）選擇導料倉

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

圖3 導料倉倉體尺寸設計

導料倉整體是一個收口的漏斗狀倉體，所以取優先數R5系列中1.6，則

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

（三）導料倉材料的選擇

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

根據流體動力學原理，裝置應以最少彎頭布局。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。當流經彎頭時，氣流突然改變方向，慣性力迫使煙絲在彎頭管壁發生較高速度的大規模碰撞，從而造成煙絲造碎率上升。因此采用正交試驗選擇風送管管口直徑、彎頭前角、分料管彎頭后角、風速，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

分料倉高度h直接影響雙管供絲的負壓串流，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。根據現場設備的安裝位置要求，分料倉的最大高度為320mm。依據供絲后殘余煙絲不干涉導料板，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）導料板組件設計

1.翻板與翻板軸連接機構

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。設計可分離式連接機構，經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，節約維護成本，設計使用壽命>8年。

3.執行元件

根據有效性：執行動作時間<1S；為使裝置力學性能保持最優，應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料翻板擺動或開或關位置，設計選擇氣動連桿機構。

（六）實施方案

通過以上分析，我們采用UG軟件設計三維建模圖，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構加工，并配備相應軸承座最終設計出新型的柔性煙絲導料裝置（如圖6所示）。

圖6 新型柔性導料裝置

三、結束語

通過對喂絲機工作原理的分析，本文設計的新型喂絲機實現了喂絲過程中的柔性導料，有效避免了在喂絲、送絲過程中產生的拉絲、扯絲現象，且很好的保證了卷煙產品的質量，降低了煙絲的造碎并且大大提高了煙絲轉化率。