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包裝機(jī)屬于包裝機(jī)組，為國家十二五重大專項(xiàng)技術(shù)引進(jìn)機(jī)型，在實(shí)際生產(chǎn)過程中，因煙庫堵煙、煙支下落不暢等因素導(dǎo)致的停機(jī)故障率一直居高不下。之前，何平等E在下煙通道的改進(jìn)上提出對(duì)煙支圓周和煙絲端的接觸面進(jìn)行改進(jìn)的思路，俞成倉等在包裝機(jī)煙庫的攪動(dòng)輾的調(diào)速控制上提出了變頻可調(diào)的理念，這些都對(duì)減少停機(jī)故障率起到了一定作用。但據(jù)用戶統(tǒng)計(jì)，整個(gè)包裝機(jī)組仍有一半的停機(jī)故障發(fā)生在包裝機(jī)的煙庫下煙通道上，大大影響了整個(gè)機(jī)組的運(yùn)行穩(wěn)定性和有效運(yùn)行率。為此，筆者通過試驗(yàn)認(rèn)為包裝機(jī)在煙組成型部分因3排煙支同時(shí)推出，造成下煙通道中的煙支1次下落落差過大，質(zhì)心不穩(wěn)，使濾嘴端部翹起而導(dǎo)致了停機(jī)。因此擬對(duì)包裝機(jī)煙庫下煙通道裝置進(jìn)行三個(gè)方面的改 進(jìn)，要求將停機(jī)故障次數(shù)降低50%以上，以提高整個(gè)機(jī)組的有效運(yùn)行率間。

1問題分析

1. 停機(jī)故障點(diǎn)的排査

據(jù)觀察，煙庫下煙通道發(fā)生停機(jī)故障率除上游卷接機(jī)或卸盤機(jī)傳送的煙支出現(xiàn)橫煙堵塞現(xiàn)象外， 大多發(fā)生在兩個(gè)方面：①煙支攪動(dòng)根處 的黏滯堵塞和空頭發(fā)生現(xiàn)象；②下煙通道處的濾嘴端 部翹起以及擠壓堵塞現(xiàn)象。

2. 煙支攪動(dòng)輾處現(xiàn)象分析

煙支攪動(dòng)根通過與煙支接觸的棱柱面施加作用力，將煙支導(dǎo)入下煙通道。煙支在重力和作用力的共同作用下，將呈現(xiàn)多樣化的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，根據(jù)流體力學(xué)原理，若通道斷面面積一定，濕周最小時(shí)，流量最大⑴。

煙支攪動(dòng)根的棱柱面作用長(zhǎng)度為月=54 mm_o

根據(jù)卷煙系列標(biāo)準(zhǔn)s'濾嘴煙支長(zhǎng)度標(biāo)準(zhǔn)為(84±0.5) mm。而卷煙的濾嘴長(zhǎng)度通常從20~30 mm。以一支普通的0.9 g煙支為例，場(chǎng)為 濾嘴端質(zhì)心位置，歸2為煙絲端質(zhì)心位置，M為煙支質(zhì) 心位置，根據(jù)杠桿原理：

"1="2 (1)

可推算出濾嘴端部長(zhǎng)度為20-30 mm的濾嘴，實(shí) 際質(zhì)心位置距濾嘴端部為：

£=£>+(20-30)/2=45.8-48.6 mm (2)

根據(jù)機(jī)器包裝原理，煙支的濾嘴端部在攪動(dòng)根的左側(cè)，而攪動(dòng)根的最長(zhǎng)作用距離為54 mm,加上前段8 mm,共計(jì)62 mm,超出質(zhì)心 位置62-（45.8?48.6）=16.2?13.4 mm,導(dǎo)致煙支的煙絲 端部和棱柱面有較大接觸距離，加劇了煙支中的煙絲因相互擠壓、跳動(dòng)而產(chǎn)生的松散和落絲現(xiàn)象。進(jìn)而增加了空頭現(xiàn)象的發(fā)生。因此，在保證煙支質(zhì)心在攪動(dòng)輾的有效作用面的前提下，適當(dāng)降低煙支攪動(dòng)根的有效接觸距離，能夠減小該處空頭現(xiàn)象的發(fā)生。

3. 下煙通道處故障分析

煙支在下煙通道過程中經(jīng)常發(fā)生因?yàn)V嘴端部翹起而產(chǎn)生的堵塞停機(jī)現(xiàn)象，經(jīng)分析，初步認(rèn)為這與煙支質(zhì) 心不在中點(diǎn)而更靠近煙絲端部有關(guān)。根據(jù)包裝機(jī)的煙組成型原理，煙支在下煙通道底部，由煙支推手將3排煙支同時(shí)推走，當(dāng)煙支被推走及煙支推手復(fù)位后，上面的煙支繼續(xù)下落，完成下一個(gè)推煙動(dòng)作。

通過計(jì)算得出，煙支下落的加速度為:

a= （ F-f）/jn=g-f/m=g—k V/m=g—k/p （3 ）

式中：F為煙支的重力;/為空氣阻力；zn為煙支質(zhì)量；g 為重力加速度；U為煙支的體積仇為空氣阻力對(duì)體積 的依賴比例滬為密度。

從式（3）可得出，煙支下落加速度的大小主要與k 和q有關(guān)，A:受時(shí)間的影響很大，在此不作為主要考慮因素，可知?決定了煙支下落的加速度，而單位體積內(nèi)有：

丹（煙絲）沖］（濾嘴） （4）

根據(jù)式（3）和式（4）得出：

%（煙絲）＞4（濾嘴） （5）

因此，當(dāng)3排煙支同時(shí)推走后，頂部的煙支下落距離過大，煙支質(zhì)心又偏向于煙絲端部，可故導(dǎo)致了煙支濾嘴端部翹起現(xiàn)象的發(fā)生。但由王立華皿的分析指出，不同物體的下落過程在小于1 S的時(shí)間內(nèi)，空氣阻力可忽略不計(jì)。而包裝機(jī)的包裝速度為800包/min,即1 min要包16000支香煙。通過計(jì)算，可得到下煙通道（共28個(gè)下煙 通道）每秒鐘消耗的煙支數(shù)為：16 000/28/60 = 9.5 支 （6）

包裝機(jī)在推煙過程中3排煙支同時(shí)推出，即每個(gè)下煙通道同時(shí)有3支香煙推出，根據(jù)式（6）可知， 每秒鐘煙支推手至少完成了3組推煙動(dòng)作。因此，每支香煙在推走后的下落時(shí)間約為1/3 s,遠(yuǎn)小于1 s,故空氣阻力可忽略不計(jì)。因此，煙支因質(zhì)心導(dǎo)致的濾嘴端部翹起影響有限，與煙支推手在返程過程中先離開煙絲端部導(dǎo)致煙絲端部先行下落有一定關(guān)系。

此外，通過對(duì)單支香煙從煙庫滑落實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，當(dāng)煙支著地時(shí)，濾嘴端部的反彈現(xiàn)象非常明顯，因?yàn)闉V嘴端部的彈性模量遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于煙絲端部，導(dǎo)致煙支在落地時(shí)， 濾嘴端部受反向彈力向上翹起。因此，可認(rèn)為由于濾嘴端部的彈性模量較大導(dǎo)致了煙支在下煙通道滑落中產(chǎn)生翹起現(xiàn)象。

2改進(jìn)方法

通過對(duì)煙支攪動(dòng)根處停機(jī)故障的兩方面分析發(fā)現(xiàn)，煙支攪動(dòng)根處的黏滯堵塞和空頭發(fā)生現(xiàn)象皆與煙支攪動(dòng)根上的棱柱作用面有關(guān)。過長(zhǎng)的棱柱作用面不僅沒有更加利于煙支的順利下落，反而增加了煙支的黏滯以及空頭現(xiàn)象的產(chǎn)生。通過式（2）,已得出在通常情況下，煙支的質(zhì)心距離濾嘴端部為45.8~48.6 mm,攪拌根的有效作用長(zhǎng)度距濾嘴端已達(dá)8+54=62 mm,故將棱柱面距離縮短10 mm，讓攪動(dòng)根作用于硬度較大、彈性較好的過濾嘴端，避免煙絲端部受力過大而導(dǎo)致的落絲空頭現(xiàn)象。同時(shí)有效降低了濕周，減少了黏滯現(xiàn)象。
通過對(duì)下煙通道處的故障分析，可知下煙通道處的故障是由濾嘴端部彈性模量較大、煙支質(zhì)心不均、煙支推手的先后順序等因素疊加形成。因此，必須設(shè)計(jì)一種輔助裝置，借助外力幫助煙支在下煙通道中盡可能均勻、平衡地下落。為此，設(shè)計(jì)了一種下煙道吹風(fēng)裝置，在有機(jī)玻璃面板上設(shè)計(jì)了 2個(gè)氣室，并在有機(jī)玻璃面板上開了28列孔徑為1.5 mm的導(dǎo)氣管， 以與垂直方向呈15。的夾角對(duì)下煙通道中的28列煙支施加風(fēng)壓。氣室和導(dǎo)氣管的排列根據(jù)圖1中下煙通道的分布來確定，以確保中每一個(gè)導(dǎo)氣管都能與中下煙通道中的每一列煙支相對(duì)應(yīng)。氣室的材質(zhì)為有機(jī)玻璃板，表面光滑，與有機(jī)玻璃面板之間通過沉頭螺釘連接，以保證氣密性。

該裝置通過電磁閥進(jìn)行氣路的啟?？刂疲{(diào)壓閥進(jìn)行氣壓的大小控制，最終實(shí)現(xiàn)機(jī)器在不同的啟停階段對(duì)下煙槽中的煙支進(jìn)行平衡性控制，同時(shí)進(jìn)一步消 除了有機(jī)玻璃面板與煙支之間產(chǎn)生的靜電，保證了煙支在下煙通道中的順利下落。

3應(yīng)用效果

通過對(duì)煙支攪動(dòng)輾的改進(jìn)和新設(shè)計(jì)的下煙道吹風(fēng) 裝置,煙庫的停機(jī)故障率大大降低，且新設(shè)計(jì)的下煙道吹風(fēng)裝置借助純凈的風(fēng)壓對(duì)煙支濾嘴端部施加作用力，避免了對(duì)煙支造成二次污染的可能。為檢驗(yàn)實(shí)施效果，筆者在鄭州卷煙廠對(duì)3臺(tái)機(jī)器進(jìn)行了跟蹤對(duì)比，具體數(shù)據(jù)見表1。據(jù)統(tǒng)計(jì)，改進(jìn)前的包裝機(jī)在煙庫下煙通道處的停機(jī)故障次數(shù)每班次大多在百次左 右。改進(jìn)后的停機(jī)故障次數(shù)降到了每班次20次以內(nèi)， 平均故障降低了78.7%,大大提高了整個(gè)包裝機(jī)的有效運(yùn)行率。

表1改進(jìn)前后每班故障次數(shù)對(duì)比

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