卷煙機下煙通道的改進方式研究
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下煙流動理論分析
往復轉動的攪動輥將煙支導入下煙通道的同時，對煙支施加有作用力。由于攪動輥為棱柱設計，當煙支脫離攪動輥向下時，與煙支接觸的棱柱面角度隨機出現，故此作用力的方向亦具有不確定性。煙支在重力和作用力的共同作用下，下落時呈現加速、或減速、或斜向左、或斜向右的多樣化運動狀態，而煙支下煙通道的間距略大于煙支直徑，故煙支在通道內的下落過程并不是有序的自然降落，而是不斷地與通道側壁發生碰撞、反彈和摩擦，產生跳躍式下降，在煙支剛剛進入下煙通道時此現象尤為明顯。隨著煙支逐漸下落，下煙通道的間距也逐漸變窄，同時受到上方煙支的重力擠壓作用，使煙支的下落運動趨于平穩。根據煙支下落時的運動狀態，可將下煙通道內的煙支流動情況簡化為流體流動模型。根據流體力學原理，若通道斷面面積一定，濕周最小時，流量最大［7］。由此可以看出，減少接觸面積，即理論意義上的濕周，可以有效減少下煙通道壁板對煙支的粘滯作用，提高煙支的下落速度，同時也可降低因下煙導板壁粘滯導致煙支下落不平衡的概率。
改進方法
分析煙支下落情況及通道結構可知，在下落過程中，煙支的圓周面和煙支兩端面與下煙通道接觸的零部件，主要有與煙支圓周接觸的兩側下煙導板、與煙支煙絲端接觸的連接板及下擋板、與煙支濾嘴端接觸的前部有機玻璃門板。綜合考慮，僅對煙支圓周和煙絲端的接觸面進行了改進。
1改進連接板和下擋板
連接板是安裝下煙導板的基板，同時也是煙支在上半下煙通道中長度方向上的定位板。下擋板則是煙支在下半通道中長度方向上的定位板。由于連接板與煙支的煙絲端相接觸，因此在保證連接板定位作用下盡可能減少接觸面積，同時在保證下煙通道對煙支的導向作用下，適當擴大下煙通道寬度。圖2可見，對應于每一條下煙通道，在連接板上增加寬度為b，深度為t1，的槽，槽的方向與下煙通道方向即煙支流動方向一致，槽中心線與下煙通道中心線重合，圖中陰影區域即為煙支煙絲端與連接板接觸的區域。開槽參數是關鍵，開槽寬度應使煙支在槽兩側均能與連接板接觸，從而保證連接板的定位作用不致使煙支歪斜，并且要保證煙支最小接觸面積，使煙支定位穩定。此外，將連接板和下擋板由分體設計改為連體設計，便于零件安裝定位及保證精確度。增加的槽切口不僅能起到減少煙支與連接板接觸面積的作用，使煙支下落順暢，且為煙支尾部脫落的煙絲提供了較大的下落空間，煙絲從槽切口落下，在連接板的導向作用下落入煙絲回收盒，可降低煙絲進入煙支模盒的概率。
2改進下煙導板和底板
下煙導板是下煙通道的主要零件，主要起煙支左右定位作用。在工作狀態下，煙支沿下煙導板側壁快速下落，下煙導板兩側面分別與左右兩邊的煙支圓周面相接觸，兩者之間的相互作用貫穿于煙支從進入下煙通道到下落至底板的整個過程，對煙支下落流動情況影響較大。因此，需要對整個下煙導板兩側面進行改進，在保證下煙導板側邊定位導向作用下盡可能減少接觸面積。下煙導板的基本形狀為楔形，從結構上考慮，在每片下煙導板的兩側分別增加變截面槽切口，改進前后下煙導板起始端槽切口截面形狀及參數見圖3，圖中粗線為煙支圓周與下煙導板接觸的區域。根據下煙導板的楔形變化，在下煙導板末端，槽切口截面收縮為一段線段，中間截面呈線性變化。槽切口的增加使下煙導板側面由完整的支撐面轉變為只有兩個支點的支撐架。與連接板的改進要求相似，下煙導板的槽切口應使煙支與導板接觸面積盡量小，但又要保證有一定的接觸面積使煙支定位穩定；兩個支點的位置及大小的選取應滿足煙支下落的平衡性，結構上還應考慮導板的強度及安裝要求。此外，在原下煙通道部件中，每組下煙通道的下煙導板是近似等高的，導板最底部到底板上平面的距離略大于煙支直徑。改進后下煙通道底部結構見圖4，將中間的下煙導板加長，可將落在底板上的煙支分為兩組，使底板上面的一排煙支更好地定位，從而有效降低在夾煙、推煙過程中出現的煙支歪斜現象。
改進效果
煙支直徑D=7.7～7.9mm，煙支長度L=70～100mm，對應下煙通道入口寬度B1=9.0～9.2mm，出口寬度B2=8.65～8.85mm。對煙支參數取中間值，即直徑D=7.8mm，L=84mm進行改進。對于連接板槽切口，按式（1）取適當放大的下煙通道入口寬度B1=9.45mm，槽寬系數取0.6，計算可得開槽寬度b=4.95mm，取5mm；開槽深度t1取3mm。計算可得煙支與連接板的接觸面積減少約70%，同時下煙通道入口寬度B1由9.1mm放大至9.45mm，出口寬度B2由8.75mm放大至9.15mm，通道面積增加約4.4%，有利于煙支的順暢下落。對于下煙導板槽切口，按式（2）分別取導板寬度L2=75mm，支點跨距L3=60mm，支點長度l=4mm，槽切口起始深度t2=2.3mm。計算可得煙支與下煙導板的接觸面積減少約90%；同時加長中間下煙導板，以增加下煙、夾煙、推煙的穩定性。改進設計后的下煙通道見圖5。改進后的下煙通道在出口印度尼西亞的ZB45型硬盒硬條包裝機組上進行了試驗，機器運行狀況良好，與原設計相比較，煙支下落順暢度及穩定性有較大提高。在規定實物試車時間內，因下煙不暢問題導致的停機時間減少了約36%，整機運行效率提高了約3%，提升了卷煙包裝質量。（本文作者：何平、劉偉忠 單位：上海煙草機械有限責任公司技術開發部）