一種單通道柔性下料庫的設計改進

王曉

（許昌煙草機械有限責任公司 技術中心，河南 許昌 461000）

0 引言

隨著國內煙草行業的快速發展，人們對煙草機械的要求越來越高。超高速卷接包生產線是煙草機械發展的重要環節，在較大程度上影響煙草機械的智能化進程[1]。煙盤式超高速卷煙儲存輸送設備是超高速卷接包生產線的重要組成部分，直接影響超高速卷接包生產線的生產效益[2-4]。其中，煙支下料庫是影響煙盤式超高速卷煙儲存輸送設備裝盤質量的重要組成部件，然而目前市場上的多通道煙支下料庫因結構復雜[5]而適應性差、缺乏柔性，不能滿足高速自動化生產線、新型煙草的輸送及客戶的個性化需求[6]。因此，為了滿足對煙支下料庫深入研究的需求，本文設計一種單通道柔性下料庫裝置。

1 裝置結構

如圖1～圖3[7]所示，該單通道柔性下料庫裝置包括機架、煙支輸送機構、煙支規格調節機構、煙支柔性調節機構、煙盤規格調節機構[8]。

圖1 結構示意圖主視圖

圖2 結構示意圖俯視圖

圖3 結構示意圖左視圖

煙支輸送機構是一種單通道輸送機構[6]，通過左、右支耳1、9與機架連接塊24、29固定在機架上。導流臂為分體式設計，分為上下導流臂，左右上導流臂5、7與上物料 庫連接，構成煙支輸送機構的上通道，左右下導流臂16、19圍成四邊形通道口，上下導流臂通過支撐機構4、8固定在料庫主背板3上，煙支依靠重力作用從上物料庫均勻下落，無其他外力作用，有效避免了煙支在輸送過程中被擠壓變形。四邊形通道口內設有四邊形導流塊，該四邊形導流塊的導流壁分別與四邊形通道口處的相應側導流壁板平行，四邊形導流塊6通過連接軸鉸接于主背板3上，四邊形導流塊可以繞連接軸自由擺動，由自身配重塊自動校正位置，由于導流塊的分流作用，有效保證了輸送至下料庫的煙支被均勻導流。煙支輸送機構下通道設有分流塊，分流塊17通過轉軸鉸接在主背板上，分流塊可以繞連接軸自由擺動，分流塊對下降的煙支二次均勻分流[5，9]，并在一定程度上限制下降煙支的流量，分散煙支下降過程中的擠壓應力。

煙支規格調節機構通過門鉸鏈連接在左右支耳上。左右調節桿26、28通過左右支撐機構4、8安裝在主背板3上，與煙支擋板共同組成煙支規格調節機構。煙支擋板由兩部分組成，左右門板25、27組成煙支上擋板，通過門鉸鏈2安裝在左右支耳1、9上，與煙支下擋板共同構成煙支擋板。下擋板14與門鉸鏈連接，在工作過程中，根據不同的煙支規格，首先調整調節桿的長度，根據設定好的調節桿長度，調整門鉸鏈的位置，進而調整門板和煙支下擋板的位置。

煙支柔性調節機構是連接煙支輸送機構和煙盤規格調節機構的重要部件，煙支柔性調節機構中鋼絲網13、20一端與煙支輸送機構的下導流臂16、19連接，另一端與煙盤規格調節機構的連接塊10、23連接，鋼絲網兩端的連接方式為螺栓與連接板組成的可調整連接，從而實現鋼絲網長度的變化，進而改變煙支存儲的數量與排列方式，使煙支排列規則，減少煙支之間的應力，實現煙支的柔性裝盤。

煙盤規格調節機構安裝在支耳1、9上，進而固定在機架上，調節板11、21分別與連接塊10、23、擋板30通過螺栓固定連接。煙盤規格調節機構通過螺栓固定連接，在工作過程中，不需要更換零部件，調節板可沿著連接塊的邊定向移動，根據用戶需求的煙盤規格，靈活調節調節板上的螺栓，改變出煙口的尺寸，滿足不同種類的煙盤規格需求。

2 裝盤速度分析

以YJ35D裝盤機為例，假定以下2個條件：1）所屬超高速柔性裝盤系統煙支下落入煙盤的過程中阻尼與YJ35D相同；2）所屬超高速柔性裝盤系統裝盤狀態為柔性擺臂豎直狀態,即大流量裝盤狀態[5，10]。

因此，裝盤煙支總數可以表示為

式中：L為裝入煙盤內的煙支總數；t為裝盤時間；Vh為裝盤機裝料速度。

實際裝盤過程中，裝入煙盤內的煙支由2部分組成：一部分為裝盤機裝盤過程中卷煙機生產的煙支；另一部分為裝盤機換盤過程中卷煙機生產的煙支。

裝盤煙支總數可以表示為

式中：t0為換盤時間；Vm為卷煙機生產速度。

由式（1）和式（2）可得裝盤機裝盤速度與上游機的速度之間的關系為

換盤時間t0由裝置結構決定的，所以換盤時間為定值。在一個裝盤過程中，機構的換盤時間越短，裝盤時間越長，則(t+t0)/t越小，相應的裝盤過程越平順。該裝置的換盤時間為2～3 s，該裝置的換盤時間有兩種：1）裝盤周期為20 s；2）裝盤周期為15 s。換盤時間取最大值3 s計算，由式（3）可得：

式中：k1為第一種工作方式的斜率；t1為第一種工作方式的裝盤時間；k2為第二種工作方式的斜率；t2為第二種工作方式的裝盤時間。

YJ35D自動裝盤機裝盤能力14 000 支/min，其換盤時間t0=6 s。由式（2）可得：

由式（3）可得

式中：K3為YJ35D自動裝盤機的斜率；t3為YJ35D自動裝盤機的裝盤時間。

對比分析K1、K2、K3可知，該機構的裝盤過程更加平順。

3 裝盤能力分析

模糊裝盤能力是指在假定條件下的裝盤能力，非最大裝盤能力。裝盤能力一般定義為連接卷接包的生產能力，非實際裝盤能力，實際裝盤能力為除去換盤時間的裝盤能力[5]。

該裝置有2種工作方式，當裝置的裝盤周期為20 s時，其換盤時間t0=3 s，裝盤時間為t=17 s。

綜上所述，該機構的裝盤能力在12 000～16 000 支/min之間。YJ35D自動裝盤機裝盤能力為14 000 支/min。對比YJ35D自動裝盤機裝盤能力,該機構能夠滿足卷接包生產線的需要。

4 結論

該單通道柔性下料庫裝置具有如下特點：1）導流臂的結構設計采用分體式設計，該結構具有較強的互換性；煙支擋板由兩部分組成，門板組成煙支上擋板，與煙支下擋板共同構成煙支擋板，設計優化了擋板結構，便于準確調節擋板位置；便于調節鋼絲網尺寸，進而實現出煙口煙支存儲量的柔性調節；煙盤規格調節機構的調節板分別與擋板和連接塊通過螺栓固定連接，不需要更換零部件，可以實現下料庫出煙口部的寬度調整。2）換盤時間由裝置結構決定的，該裝置的換盤時間為2～3 s，YJ35D的換盤時間為6 s，該機構的裝盤過程更加平順；該機構的裝盤能力在12 000～16 000 支/min之間，裝盤能力能夠滿足卷接包生產線的需要。