新型貯絲柜多功能擋板的設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)

張麗娟，唐 兵，袁廷文，鄧勝勇

（重慶中煙工業(yè)有限責(zé)任公司涪陵卷煙廠，重慶 408000）

0 引言

貯絲柜在卷煙制造企業(yè)用于制絲線貯存煙絲。在貯絲柜中貯存一定時(shí)間后，煙絲中的水分、溫度、香精被植物纖維組織充分吸收，從而更加均衡，確保煙絲質(zhì)量穩(wěn)定。貯絲柜還有調(diào)節(jié)生產(chǎn)能力、均衡生產(chǎn)的作用。貯絲柜在實(shí)際生產(chǎn)中存在出料時(shí)堵料現(xiàn)象，且每次堵料都需要疏通較長(zhǎng)時(shí)間才能恢復(fù)正常，影響生產(chǎn)連續(xù)性。同時(shí)，煙絲在輸送路徑上停留時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，煙絲中的水分散失，影響卷煙產(chǎn)品質(zhì)量。目前已有不少針對(duì)貯絲柜出料系統(tǒng)進(jìn)行的研究和改進(jìn)：曾令金等[1]煙絲貯柜堵料檢測(cè)裝置的設(shè)計(jì)應(yīng)用，王波[2]貯絲柜底帶傳動(dòng)裝置的改進(jìn)，郝恒義[3]貯絲柜底帶電機(jī)頻率對(duì)卷煙生產(chǎn)的影響，許旭[4]儲(chǔ)絲柜自動(dòng)翻板裝置的研究與應(yīng)用。但關(guān)于如何解決貯絲柜出料存在堵料問(wèn)題的研究則未見(jiàn)相關(guān)報(bào)道。為此，通過(guò)對(duì)貯絲柜翻板門(mén)的改進(jìn)，解決貯絲柜出料時(shí)堵料及堵料后難于疏通的問(wèn)題，保證生產(chǎn)的連續(xù)性。

1 存在的問(wèn)題

貯絲柜在出料時(shí)存在堵料現(xiàn)象，且每次堵料都需要疏通較長(zhǎng)時(shí)間才能恢復(fù)正常，影響生產(chǎn)連續(xù)性，且由于煙絲在輸送路徑上停留時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，煙絲中的水份散失，影響卷煙產(chǎn)品質(zhì)量。

2 原因分析

2.1 工作原理

貯絲柜柜體中縱向布料是通過(guò)一個(gè)安裝在柜頂?shù)牟剂宪?chē)往復(fù)運(yùn)行實(shí)現(xiàn)的，柜體在整個(gè)柜長(zhǎng)上裝有導(dǎo)軌，布料車(chē)在導(dǎo)軌上往復(fù)運(yùn)行，將煙絲直線式逐層鋪撒在貯柜中。因?yàn)槭嵌鄠€(gè)貯絲柜共用一臺(tái)下級(jí)出料設(shè)備，貯絲柜A 進(jìn)料時(shí)，貯絲柜B 有可能占用下級(jí)出料設(shè)備在出料。

為了避免進(jìn)貯絲柜A 的煙絲從出料口散落到下級(jí)出料設(shè)備上造成混料，貯絲柜出料口設(shè)計(jì)有一塊翻板門(mén)（圖1）。進(jìn)料時(shí)，翻板門(mén)轉(zhuǎn)到水平位置，擋住貯絲柜出料口；出料時(shí)，翻板門(mén)轉(zhuǎn)到垂直位置，露出貯絲柜出料口。翻板門(mén)轉(zhuǎn)到垂直位置時(shí)，貯絲柜出料口被翻板門(mén)分割成兩部分，出料口有效出料空間減小。

圖1 改進(jìn)前出料口實(shí)物

貯絲柜出料時(shí)，貯絲柜底帶減速機(jī)通過(guò)鏈傳動(dòng)，帶動(dòng)底帶主動(dòng)輥轉(zhuǎn)動(dòng)，底帶運(yùn)行。貯絲柜中的煙絲由于摩擦力被底帶帶動(dòng)向出料口方向移動(dòng)。貯絲柜底帶電機(jī)可變頻調(diào)速，根據(jù)下工序煙絲需求量調(diào)節(jié)底帶速度，以保證煙絲供給量與需求量匹配。如果供給與需求不匹配，供給大于需求，且出料口有效出料空間不足的情況下，出料口內(nèi)煙絲逐漸累積升高會(huì)造成堵料。

2.2 煙絲通過(guò)量分析

出料口最大煙絲通過(guò)量設(shè)備設(shè)計(jì)值：貯絲柜下級(jí)出料皮帶帶速×出料口有效出料面積。

貯絲柜下級(jí)出料皮帶電機(jī)轉(zhuǎn)速為1400 r/min，減速機(jī)速比17.62，皮帶滾筒直徑200 mm，計(jì)算出皮帶帶速為0.83 m/s。

出料口有效出料面積為圖2 陰影部分A+B 的面積：陰影部分B 的面積為0.08 m2，陰影部分A 的面積約為0.11 m2。出料口有效出料面積為0.08+0.11=0.19 m2。

圖2 改進(jìn)前出料口有效出料面積

因此，出料口最大煙絲通過(guò)量設(shè)計(jì)值為：0.83 m/s×0.19 m2≈0.16 m3/s。

1 臺(tái)貯絲柜對(duì)應(yīng)的是1 臺(tái)SF132B 型柔性煙絲風(fēng)送配絲機(jī)，1 臺(tái)配絲機(jī)連接6 臺(tái)ZJ19 卷接機(jī)組。按8000 支煙/min 的生產(chǎn)能力，煙絲含量0.63 g/支計(jì)算：8000×0.63×6/1000/60=0.504 kg/s。按120 kg/m3容重計(jì)算，煙絲通過(guò)量需求為：0.504/120=0.004 2 m3/s。

0.16 m3/s＞0.004 2 m3/s，所以出料口最大煙絲通過(guò)量設(shè)計(jì)值滿足配絲機(jī)煙絲需求值。

理論上，如果貯絲柜出料到下級(jí)皮帶輸送機(jī)上的煙絲量都剛好滿足配絲機(jī)煙絲需求值，則不會(huì)堵料。但從實(shí)際情況來(lái)看，即使貯絲柜底帶電機(jī)頻率設(shè)置足夠小，由于貯絲柜內(nèi)煙絲堆積厚度1.2 m，受貯柜側(cè)壁摩擦力、煙絲自身重力等多種因素影響，偶爾也存在貯絲柜兩側(cè)壁附近煙絲成堆落入下級(jí)皮帶輸送機(jī)上的情況，如果下落量超過(guò)了出料口有效出料量，就造成堵料。這是不可避免的偶發(fā)性堵料，非設(shè)備設(shè)計(jì)缺陷造成。每次堵料后，由于貯絲柜出料口為封閉空間，需維修工拆開(kāi)貯絲柜出料口前擋板，才能進(jìn)行疏通。統(tǒng)計(jì)2020 年3～5 月，共發(fā)生了6 次堵料，從發(fā)生堵料到恢復(fù)生產(chǎn)所用時(shí)間及堵料量統(tǒng)計(jì)見(jiàn)表1。

表1 貯絲柜堵料量及疏通時(shí)間

3 改進(jìn)方法

3.1 改進(jìn)思路

由于是非設(shè)備設(shè)計(jì)缺陷造成的偶發(fā)性堵料，無(wú)法從堵料原因著手解決堵料問(wèn)題。但是可以通過(guò)設(shè)備改進(jìn)減少堵料的可能性，即使堵料，能達(dá)到快速疏通，不影響正常生產(chǎn)的目的。改進(jìn)翻板門(mén)的機(jī)械結(jié)構(gòu)，增大出料口有效出料空間。通過(guò)氣缸的動(dòng)作，使翻板門(mén)既能完成翻轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，又能完成上下提升運(yùn)動(dòng)。翻板門(mén)提升高度可調(diào)節(jié)，出料空間為密閉與可開(kāi)放交互，既能在密閉狀態(tài)時(shí)滿足正常進(jìn)出料生產(chǎn)，也能在打開(kāi)狀態(tài)時(shí)進(jìn)行堵料疏通。

3.2 翻板門(mén)安裝位置的調(diào)整

翻板門(mén)安裝在出料口靠貯絲柜底帶側(cè)斜下方墻板上。貯絲柜出料時(shí)，翻板門(mén)將出料口切分為了兩部分，降低了有效出料空間，考慮將翻板門(mén)安裝位置改到出料口前擋板側(cè)（圖3～圖4）。出料口前擋板側(cè)無(wú)其他元器件，安裝垂直高度不受限制，可以根據(jù)翻板門(mén)長(zhǎng)度需要任意調(diào)節(jié)。

圖3 翻板門(mén)改進(jìn)前

圖4 翻板門(mén)改進(jìn)后

3.3 翻板門(mén)橫梁、提升板的設(shè)計(jì)

翻板門(mén)安裝位置調(diào)整后，增大了出料口的有效出料空間，降低了堵料風(fēng)險(xiǎn)。但是出料口是密閉空間，一旦發(fā)生堵料，疏通時(shí)間長(zhǎng)的問(wèn)題并未解決。因此，將圖3 中的出料口前擋板拆除，設(shè)計(jì)合適尺寸的翻板門(mén)，出料時(shí)，翻板門(mén)打開(kāi)，翻板門(mén)替代出料口前擋板（圖5）。增加堵料檢測(cè)光電開(kāi)關(guān)，檢測(cè)到堵料后，安裝在橫梁上的提升氣缸動(dòng)作，將翻板門(mén)隨著提升板垂直向上提升，貯絲柜出料口處于全開(kāi)放狀態(tài)，便于人工疏通。提升板在滑槽中上下運(yùn)動(dòng)，軌跡呈直線；翻板門(mén)是活動(dòng)的，不在滑槽內(nèi)運(yùn)動(dòng)。

圖5 翻板門(mén)橫梁、提升板的設(shè)計(jì)

4 應(yīng)用效果

4.1 改進(jìn)前后對(duì)比（圖6、圖7）

圖6 出料口改進(jìn)前

圖7 出料口改進(jìn)后

4.2 數(shù)據(jù)分析

由改進(jìn)前后堵料及疏通時(shí)間統(tǒng)計(jì)的對(duì)比可見(jiàn)，翻板門(mén)改進(jìn)后，由改造前平均每月2 次堵料到改進(jìn)后半年僅發(fā)現(xiàn)過(guò)一次堵料，每次因堵料造成生產(chǎn)中斷時(shí)間由改進(jìn)前的1.5 h 縮短至改進(jìn)后的不足5 min（表2、表3）。

表2 改進(jìn)前堵料及疏通時(shí)間統(tǒng)計(jì)min

表3 改進(jìn)后堵料及疏通時(shí)間統(tǒng)計(jì) min

5 結(jié)論

通過(guò)對(duì)貯絲柜翻板門(mén)安裝位置及結(jié)構(gòu)的改進(jìn)，增大了出料口的有效出料空間，降低了堵料可能性。通過(guò)提升氣缸的運(yùn)動(dòng)，翻板門(mén)能完成上下提升運(yùn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)出料空間密閉與開(kāi)放交互，既能在密閉狀態(tài)時(shí)滿足正常進(jìn)出料生產(chǎn)，也能在打開(kāi)狀態(tài)時(shí)進(jìn)行堵料疏通。打開(kāi)狀態(tài)時(shí)，還便于對(duì)貯絲柜出料口設(shè)備的日常維護(hù)保養(yǎng)。改進(jìn)前后統(tǒng)計(jì)結(jié)果表明：改進(jìn)前平均每月2 次堵料，改進(jìn)后平均每月0.17 次堵料；每次因堵料造成生產(chǎn)中斷時(shí)間由改進(jìn)前的1.5 h 縮短至改進(jìn)后的不足5 min，有效提升了生產(chǎn)效率。