ZB25机组烟支分离器的改进设计

摘　要　ZB25包装机组烟库部分的烟支分离器采用固定方式对烟支进行分离，烟支在分离器顶部受自落烟支较长时间重压造成折皱变形，使烟支在输送过程中下落错乱易引起烟道堵塞，直接影响包装机组的连续运转和产品的包装质量。本文介绍了如何利用设备原有动力改进烟支分离器，解决烟支折皱变形、减少烟道堵塞问题，以提高设备运行率，保证产品质量。

　　关键词　烟支变形活动分离器产品质量

　　1引言

　　北京卷烟厂于2005年从上海烟草机械有限责任公司购进了ZB25软盒包装机组生产线，该设备是从意大利G.D公司引进X1-SC包装机组全套技术，经消化吸收后国产化的卷烟包装设备。它由Y1325型（X1）软盒包装机、YB55型（CH）盒外透明纸包装机、YB65型（CT）硬条包装机和YB95型（CV）条外透明纸包装机四部分组成，包装设计速度400包/分钟。由于车间生产布局与卷接机组连接时的整体布局要求有一定差距，使卷接机组输送的烟支在包装机烟库部分烟支落差较大，烟支在固定分离器处不能及时分流被挤压变形。为了避免烟支变形，保证产品质量和提高设备运行率，通过分析，采取从减小烟库部分对烟支的压力入手，结合改进烟支分离器结构设计，解决烟支变形问题。

　　2烟支输送工作原理

　　2.1烟支输送流程见图1

　　图1烟支输送流程示意图

　　2.2烟支输送工作原理见图2

　　由卷烟机和翻盘机提供的烟支，经过烟支输送带传送进入包装机烟库。固定分离器将烟支分成两路再由菱形块搅动烟库的烟支，使烟支能恰当分流，以平衡7—6—7三个下烟通道所需要的烟支。烟支搅动辊使其周围紧挨着的烟支经搅动后能逐一地进入下烟通道，避免产生两支烟挤在下烟通道口处而造成下烟堵塞。第一推进器的一组三个推烟排分三层把烟支推入模盒，烟支按7—6—7排列进入模盒成形后被同步输送带送至第二推进器前（烟组在输送过程中进行空头和缺支检测），由第二推进器把模盒中的烟组推入烟支交接轮（一号轮）。交接轮旋转180°再由烟支交接轮推烟板和铝箔纸包装轮（二号轮）跟随板将烟组连同到位的铝箔纸推入铝箔纸包装轮。

　　图2烟支输送原理示意图

　　1.烟支提升2.烟支水平输送3.加料头烟支控制板4.烟支自落方向5.固定分离器6.导流块7.菱形块8.模盒9.搅动辊10.下烟通道

　　3烟支折皱原因分析

　　3.1烟支输送压力分析

　　为了保证包装机能够连续运转，烟支的输送速度应大于烟支的包装速度。X1包装机烟支搅动辊到加料头之间落差有两米（见图2），烟支进入到加料头经定量控制后靠自重下落到烟库内。部分未能及时分离的烟支，在固定分离器顶部烟丝端易受上部烟支重量的压力长时间挤压造成烟支变形。

　　烟支挤压变形见图3

　　图3烟支挤压变形示意图

　　1.固定分离器2.烟库横梁3.烟丝端挤压变形4.烟支下落方向　5.挡板

　　3.2烟支输送方向分析

　　到达加料头的烟支靠自重下落到烟库内，然后通过固定分离器再分流。由于烟支两端分别是烟丝和滤嘴，烟丝和滤嘴在重压下张力不一致，导致烟支向一侧倾斜，倾斜的烟支在固定分离器顶部不能及时分流易折皱、变形，严重时架在固定分离器顶部。

　　烟支变形架在固定分离器顶部见图4

　　图4烟支架在固定分离器顶部示意图

　　1.固定分离器2.横架分离器的烟支3.正常下落烟支4.烟支下落方向

　　3.3固定分离器作用及缺陷分析

　　由于固定分离器的作用，靠自重落入烟库中的烟支能够恰当分流，以平衡二十三个烟支通道所需要的烟支，减小烟支在搅动辊处的压力，使合格的烟支顺利进入下烟通道。

　　固定分离器的缺陷是仅起到一个“隔板”作用，易造成烟支在固定分离器顶部停留，受自落的上部烟支挤压折皱、变形。尤其是一旦出现歪斜的烟支，由于不能及时地梳理造成烟支严重折皱、变形和烟支打横导致下烟堵塞。

　　固定分离器由于在设计上存在一定不足，使烟支在输送过程中受挤压变形及烟支变形架在固定分离器顶部，影响烟支顺利进入下烟通道，导致烟道堵塞、影响设备连续运转和存有产品质量隐患。根据出现的问题，北京卷烟厂着重对红“中南海”出现烟支变形次数最多时进行了跟踪，统计了2006年4月6日～7日六个班次的烟支变形次数，见表1。

　　表1　2006年4月6—7日生产红“中南海”固定分离器处烟支变形统计表　　单位：次

　　4固定分离器改进的技术方案和实施

　　4.1烟支活动分离器的技术方案

　　烟支活动分离器是将原烟支分离器上部利用销轴与烟库横梁定位，下部固定一螺柱，利用连杆拉动螺柱使烟支分离器摆动，促使“隔板”变成“拨板”，靠自重下落的烟支不能停留在烟支分离器顶部，烟支则沿着活动分离器两侧有序进入下烟通道。

　　图5活动分离器示意图

　　1.连杆2.螺母3.关节轴承4.烟支分离器5.烟库横梁6.销轴7.螺柱8.垫圈

　　4.2烟库传动链的改进方案

　　烟库传动链的改进见图6

　　图6烟库传动链的改进示意图

　　随着设备连续运转，烟支搅动辊电机带动齿轮Z1将运动传给齿轮Z2，齿轮Z2安装在齿轮Z3的轴上，齿轮Z3带动中间齿轮Z4把运动传给内齿轮凸轮Z5，该凸轮通过连杆机构带动菱形块、拍烟板和活动分离器运动。齿轮Z3的轴是一个偏心轴，通过偏心带动连块，使齿条Z6作往复移动。齿条Z6的移动带动了23个齿轮Z7转动，从而使齿轮Z7同轴的23个搅动辊搅动。

　　4.3分离器摆动角速度和摆动线速度分析

　　分离器摆动角速度和摆动线速度分析见图7

　　图7分离器摆动示意图

　　在图7所示分离器传动机构ABCD中，主动摇杆（连接件）AB，通过连杆（调节连杆）BC、从动摇杆CD带动分离器的顶部E点对烟支进行分离。其机构的运动位移和速度运动情况，可在假定主动件作等速运动的平面连杆机构中利用瞬心法进行分析。

　　瞬心法分析见图8

　　图8瞬心法分析示意图

　　所谓瞬心法是指当两构件作平面相对运动时，在任一瞬时，都可以认为它们是绕某一重合点作相对转动，而该重合点则称为瞬时速度中心，简称瞬心，用符号Pij表示构件i和构件j的瞬心。

　　利用瞬心法进行速度分析，可求出分离器摆动角速度及分离器上某点的线速度。在图8所示的平面四杆机构ABCD中，设各构件的尺寸均为已知，又知主动件2以角速度ω2转动，因为P24为构件2及构件4的等速重合点，故得

　　

　　由上式可得

　　

　　式中，ω2/ω4为该机构的主动件2与从动件4的瞬时角速度之比，即机构的传动比。由上式可见，此传动比等于该两构件的绝对瞬心（P12，P14）至其相对瞬心（P24）之距离的反比。

　　同理可得

　　C点的速度即为瞬心P34的速度，则有：

　　

　　由上式可知，分离器E点的角速度为

　　

　　分离器E点的线速度为

　　

　　分离器E点摆动角度为

　　

　　4.4新型烟支分离器的方案实施

　　4.4.1烟支分离器的结构设计见图9

　　图9烟支分离器的结构示意图

　　1、4.销轴2.隔离垫3.关节轴承5.连接件6.垫圈7.防松螺母8.摆件9.传动轴10a.新增加调节连杆10b.搅动辊调节连杆11.摆杆12.分离器13.横梁14.轴

　　烟支拍板和菱形块的动力由烟库后部右侧的摆件8传动，在不采取较大改动的情况下，利用摆件8通过连接件5、连杆10、摆杆11带动分离器12左右摆动搅动烟支，使下落的烟支不能在分离器顶部停留。

　　4.4.2烟支通道的改进见图10

　　图10烟支通道改进示意图

　　1.烟支通道2.导流块　3.分离器4.连杆

　　改进后的烟支下落通道增加三处导流块2。利用导流块改变烟支自落方向，避免烟支重量直接压向分离器，减轻烟支重量对分离器向下的压力，使分离器能够随设备运行时灵活摆动，对下落的烟支进行搅动，并随着分离器有规律的摆动迫使烟支不能停留在活动分离器顶部。

　　4.5效果检验

　　经过生产中实践检验，改进后的烟支通道由于导流块的作用使烟支向下的压力减轻（见图10），活动分离器随着设备运行有规律地摆动，使通过分离器顶部的烟支避免了受堆积挤压造成的烟支折皱和变形。分离器的摆动同时实现了倾斜烟支在分离器顶部的及时梳理、恰当分流，为烟支能够顺利进入下烟通道提供了保障。烟支分离器改进后的效果见表2

　　表2　2006年4月10-11日生产红“中南海”固定分离器处烟支变形统计表　　单位：次

　　5结束语

　　本项目针对ZB25包装机组X1烟库部分烟支输送机构中烟支落差大，底部烟支受力后易变形以及固定分离器无法及时分离烟支，造成烟支停留后挤压变形、烟支歪斜易堵塞下烟通道等实际问题，通过简洁的烟支通道导流块设计改变烟支输送方向、减轻了烟支压力；通过巧妙利用机构中的拍烟板传动链系统设计安装活动分离器，有效解决了烟支滞留易挤压变形、下落歪斜易堵塞烟道等缺陷，从而提高了设备连续运转的稳定性，消除了对产品质量造成的不利因素。

　　参考文献

　　ZB25型包装机组2001版机械原理教程

　　清华大学出版社1999版

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