一種單通道柔性下料庫(kù)的設(shè)計(jì)改進(jìn)

王曉

（許昌煙草機(jī)械有限責(zé)任公司 技術(shù)中心，河南 許昌 461000）

0 引言

隨著國(guó)內(nèi)煙草行業(yè)的快速發(fā)展，人們對(duì)煙草機(jī)械的要求越來(lái)越高。超高速卷接包生產(chǎn)線是煙草機(jī)械發(fā)展的重要環(huán)節(jié)，在較大程度上影響煙草機(jī)械的智能化進(jìn)程[1]。煙盤式超高速卷煙儲(chǔ)存輸送設(shè)備是超高速卷接包生產(chǎn)線的重要組成部分，直接影響超高速卷接包生產(chǎn)線的生產(chǎn)效益[2-4]。其中，煙支下料庫(kù)是影響煙盤式超高速卷煙儲(chǔ)存輸送設(shè)備裝盤質(zhì)量的重要組成部件，然而目前市場(chǎng)上的多通道煙支下料庫(kù)因結(jié)構(gòu)復(fù)雜[5]而適應(yīng)性差、缺乏柔性，不能滿足高速自動(dòng)化生產(chǎn)線、新型煙草的輸送及客戶的個(gè)性化需求[6]。因此，為了滿足對(duì)煙支下料庫(kù)深入研究的需求，本文設(shè)計(jì)一種單通道柔性下料庫(kù)裝置。

1 裝置結(jié)構(gòu)

如圖1～圖3[7]所示，該單通道柔性下料庫(kù)裝置包括機(jī)架、煙支輸送機(jī)構(gòu)、煙支規(guī)格調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)、煙支柔性調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)、煙盤規(guī)格調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)[8]。

圖1 結(jié)構(gòu)示意圖主視圖

圖2 結(jié)構(gòu)示意圖俯視圖

圖3 結(jié)構(gòu)示意圖左視圖

煙支輸送機(jī)構(gòu)是一種單通道輸送機(jī)構(gòu)[6]，通過(guò)左、右支耳1、9與機(jī)架連接塊24、29固定在機(jī)架上。導(dǎo)流臂為分體式設(shè)計(jì)，分為上下導(dǎo)流臂，左右上導(dǎo)流臂5、7與上物料 庫(kù)連接，構(gòu)成煙支輸送機(jī)構(gòu)的上通道，左右下導(dǎo)流臂16、19圍成四邊形通道口，上下導(dǎo)流臂通過(guò)支撐機(jī)構(gòu)4、8固定在料庫(kù)主背板3上，煙支依靠重力作用從上物料庫(kù)均勻下落，無(wú)其他外力作用，有效避免了煙支在輸送過(guò)程中被擠壓變形。四邊形通道口內(nèi)設(shè)有四邊形導(dǎo)流塊，該四邊形導(dǎo)流塊的導(dǎo)流壁分別與四邊形通道口處的相應(yīng)側(cè)導(dǎo)流壁板平行，四邊形導(dǎo)流塊6通過(guò)連接軸鉸接于主背板3上，四邊形導(dǎo)流塊可以繞連接軸自由擺動(dòng)，由自身配重塊自動(dòng)校正位置，由于導(dǎo)流塊的分流作用，有效保證了輸送至下料庫(kù)的煙支被均勻?qū)Я?。煙支輸送機(jī)構(gòu)下通道設(shè)有分流塊，分流塊17通過(guò)轉(zhuǎn)軸鉸接在主背板上，分流塊可以繞連接軸自由擺動(dòng)，分流塊對(duì)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(guò)程中的擠壓應(yīng)力。

煙支規(guī)格調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)通過(guò)門鉸鏈連接在左右支耳上。左右調(diào)節(jié)桿26、28通過(guò)左右支撐機(jī)構(gòu)4、8安裝在主背板3上，與煙支擋板共同組成煙支規(guī)格調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)。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(guò)門鉸鏈2安裝在左右支耳1、9上，與煙支下?lián)醢骞餐瑯?gòu)成煙支擋板。下?lián)醢?4與門鉸鏈連接，在工作過(guò)程中，根據(jù)不同的煙支規(guī)格，首先調(diào)整調(diào)節(jié)桿的長(zhǎng)度，根據(jù)設(shè)定好的調(diào)節(jié)桿長(zhǎng)度，調(diào)整門鉸鏈的位置，進(jìn)而調(diào)整門板和煙支下?lián)醢宓奈恢谩?/p>

煙支柔性調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)是連接煙支輸送機(jī)構(gòu)和煙盤規(guī)格調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)的重要部件，煙支柔性調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)中鋼絲網(wǎng)13、20一端與煙支輸送機(jī)構(gòu)的下導(dǎo)流臂16、19連接，另一端與煙盤規(guī)格調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)的連接塊10、23連接，鋼絲網(wǎng)兩端的連接方式為螺栓與連接板組成的可調(diào)整連接，從而實(shí)現(xiàn)鋼絲網(wǎng)長(zhǎng)度的變化，進(jìn)而改變煙支存儲(chǔ)的數(shù)量與排列方式，使煙支排列規(guī)則，減少煙支之間的應(yīng)力，實(shí)現(xiàn)煙支的柔性裝盤。

煙盤規(guī)格調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)安裝在支耳1、9上，進(jìn)而固定在機(jī)架上，調(diào)節(jié)板11、21分別與連接塊10、23、擋板30通過(guò)螺栓固定連接。煙盤規(guī)格調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)通過(guò)螺栓固定連接，在工作過(guò)程中，不需要更換零部件，調(diào)節(jié)板可沿著連接塊的邊定向移動(dòng)，根據(jù)用戶需求的煙盤規(guī)格，靈活調(diào)節(jié)調(diào)節(jié)板上的螺栓，改變出煙口的尺寸，滿足不同種類的煙盤規(guī)格需求。

2 裝盤速度分析

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

因此，裝盤煙支總數(shù)可以表示為

式中：L為裝入煙盤內(nèi)的煙支總數(shù)；t為裝盤時(shí)間；Vh為裝盤機(jī)裝料速度。

實(shí)際裝盤過(guò)程中，裝入煙盤內(nèi)的煙支由2部分組成：一部分為裝盤機(jī)裝盤過(guò)程中卷煙機(jī)生產(chǎn)的煙支；另一部分為裝盤機(jī)換盤過(guò)程中卷煙機(jī)生產(chǎn)的煙支。

裝盤煙支總數(shù)可以表示為

式中：t0為換盤時(shí)間；Vm為卷煙機(jī)生產(chǎn)速度。

由式（1）和式（2）可得裝盤機(jī)裝盤速度與上游機(jī)的速度之間的關(guān)系為

換盤時(shí)間t0由裝置結(jié)構(gòu)決定的，所以換盤時(shí)間為定值。在一個(gè)裝盤過(guò)程中，機(jī)構(gòu)的換盤時(shí)間越短，裝盤時(shí)間越長(zhǎng)，則(t+t0)/t越小，相應(yīng)的裝盤過(guò)程越平順。該裝置的換盤時(shí)間為2～3 s，該裝置的換盤時(shí)間有兩種：1）裝盤周期為20 s；2）裝盤周期為15 s。換盤時(shí)間取最大值3 s計(jì)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(shí)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(shí)間。

YJ35D自動(dòng)裝盤機(jī)裝盤能力14 000 支/min，其換盤時(shí)間t0=6 s。由式（2）可得：

由式（3）可得

式中：K3為YJ35D自動(dòng)裝盤機(jī)的斜率；t3為YJ35D自動(dòng)裝盤機(jī)的裝盤時(shí)間。

對(duì)比分析K1、K2、K3可知，該機(jī)構(gòu)的裝盤過(guò)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(chǎn)能力，非實(shí)際裝盤能力，實(shí)際裝盤能力為除去換盤時(shí)間的裝盤能力[5]。

該裝置有2種工作方式，當(dāng)裝置的裝盤周期為20 s時(shí)，其換盤時(shí)間t0=3 s，裝盤時(shí)間為t=17 s。

綜上所述，該機(jī)構(gòu)的裝盤能力在12 000～16 000 支/min之間。YJ35D自動(dòng)裝盤機(jī)裝盤能力為14 000 支/min。對(duì)比YJ35D自動(dòng)裝盤機(jī)裝盤能力,該機(jī)構(gòu)能夠滿足卷接包生產(chǎn)線的需要。

4 結(jié)論

該單通道柔性下料庫(kù)裝置具有如下特點(diǎn)：1）導(dǎo)流臂的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)采用分體式設(shè)計(jì)，該結(jié)構(gòu)具有較強(qiáng)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?lián)醢骞餐瑯?gòu)成煙支擋板，設(shè)計(jì)優(yōu)化了擋板結(jié)構(gòu)，便于準(zhǔn)確調(diào)節(jié)擋板位置；便于調(diào)節(jié)鋼絲網(wǎng)尺寸，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)出煙口煙支存儲(chǔ)量的柔性調(diào)節(jié)；煙盤規(guī)格調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)的調(diào)節(jié)板分別與擋板和連接塊通過(guò)螺栓固定連接，不需要更換零部件，可以實(shí)現(xiàn)下料庫(kù)出煙口部的寬度調(diào)整。2）換盤時(shí)間由裝置結(jié)構(gòu)決定的，該裝置的換盤時(shí)間為2～3 s，YJ35D的換盤時(shí)間為6 s，該機(jī)構(gòu)的裝盤過(guò)程更加平順；該機(jī)構(gòu)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(chǎn)線的需要。