YJ27滤嘴接装机中间鼓轮的改造分析

龚兴 旺存昕 陈鹏 余云流

摘 要：为落实公司“精造工程”的工作要求，降低卷烟产品质量缺陷，现需要在YJ27滤嘴接装机的中间鼓轮上对烟支进行质量检测。然而，现有的中间鼓轮结构并不能满足检测装置的检测要求，需要对该中间轮进行改造。本文通过进行理论分析论证、实际效果验证，对中间鼓轮进行了有效改造，满足了检测装置的检测要求。

关键词：YJ27滤嘴接装机;中间鼓轮;分气盘;悬空长度;改造分析

1 前言

YJ17卷烟机是引进德国Hauni公司PROTOS70卷烟机组技术后，由国内制造的中速卷烟设备。该设备YJ17型卷烟机和YJ27型滤嘴接装机组成，每分钟生产7000支卷烟，是公司卷烟生产的主力机种。其中中间鼓轮为YJ27滤嘴接装机上靠近出烟口的一个过渡鼓轮，其作用是将烟支从剔除轮传递到取样轮。为了构筑卷烟工序最后一道“防护门”，防止缺陷烟支流入到包装工序，降低卷烟产品质量缺陷，需要在该中间轮上对烟支进行质量检测。然而，现有的中间鼓轮结构并不能满足检测装置的检测要求，需要对该中间轮进行改造，以满足检测装置的检测要求。

2 中间鼓轮结构及存在问题

2.1 中间鼓轮结构

如下图1所示，中间鼓轮位于YJ27滤嘴接装机剔除轮与取样轮之间，其作用从剔除轮上将烟支传递给取样轮，烟支在各鼓轮传递过程中保持中心线位置不变。如下图2 所示，中间鼓轮由分气盘、轮体、轴套所组成，轮体上开设有若干气道，负压气体用过气道从前一鼓轮吸住烟支。正常工作时，分气盘长度为L1、轮体长度为L2、烟支在轮体上的悬空长度为20mm。

2.2 存在问题

如下图1所示，需要在中间鼓轮位置加装烟支滤嘴检测装置（图1紫色部分）。该检测装置要求中间鼓轮上的烟支悬空长度最小为25mm（如图3所示），而烟支在现有中间鼓轮的悬空长度仅为20mm，长度不能满足检测装置的检测要求，需要对该中间轮结构进行改造，以满足检测要求。

3 改造分析

3.1 改造方案

由于卷烟机的烟支中心线（如上图3）出厂已定位，无法改变，为了能够保证卷烟设备的正常运行，改造后的烟支中心线保持位置不变，因此，为了能够满足中间鼓轮烟支悬空长度能够满足25mm的要求，需要将分气盘与轮体的总长度缩短5mm。实现方式有以下三种：

方式一：分气盘长度L1缩短5mm，鼓体长度L2不变;

方式二：分气盘长度L1不变，鼓体长度L2缩短5mm;

方式三：分气盘长度L1、鼓体长度L2均缩短，分别变成L3、L4，即：         （L1+L2）-5=L3+L4                                 （1）

经过对比分析，方式一及方式二均对原结构有本质性的破坏，影响设备正常运行，改造难度大。而方式三中，分气盘及鼓体均为铸造件，端面壁厚均较厚，分别为5mm、4mm，可以通过减小端面壁厚实现，将分气盘左端面厚度减小3mm，鼓体右端面厚度减小2mm，即，L3=L1-3= 44-3=41mm;L4=L2-2=45-2=43mm。

3.2 改造方案分析

烟支在鼓轮上正常传递需要满足两个方面要求：一是自由状态下，烟支不会从鼓轮一端掉落;二是烟支在随鼓轮转动时，不会被甩出。为了验证改造方案是否能够满足这两个方面的要求，本文对改造方案进行了计算分析。

（1）分析一：自由状态下，烟支不会从鼓轮一端掉落。为了满足自由状态下，烟支不会从鼓轮一端掉落，则要求烟支的质心Z位置位于改造后鼓轮范围内，即质心Z到烟支滤嘴端面的距离25mm

由上图及质心计算公式可得，

27+a+b+15=84                                        （2）

G1×b=G2×a                                      （3）

G1=m1×g                                              （4）

G2=m2×g                                                （5）

式中，a——烟丝条重心到烟支质心Z的距离，mm;

b——滤嘴重心到烟支质心Z的距离，mm;

G1——滤嘴重力，N;

G2——烟丝条重力，N;

m1——滤嘴质量，kg;

m2——煙丝条质量，kg。

g——重力加速度，9.8kg/N。

根据待检测烟支标准可知，m1=0.28×10-3kg，m2=0.68×10-3kg，则由上各式可得，a=12.25 mm，b= 29.75mm，则质心到滤嘴端面的距离c=b+15=29.75+15=44.75mm则25mm

（2）分析二：烟支在随鼓轮转动时，不会被甩出。为了满足烟支在随鼓轮转动时，不会被甩出，则要求烟支在旋转传递的过程中，负压吸力F吸均能克服烟支离心力F离和重力Gz的作用，将烟支吸附在鼓轮上。烟支在传递过程中的受力分析如图5所示：

Gz=G1+G2=（m1+m2）g                         （6）

式中，Gz——烟支重力，N;

R——烟支旋转半径，m;

n——中间鼓轮转速，r/s;

P——负压强度，Pa;

r1——负压吸孔半径，一支烟有两个吸孔，m。

由已知条件R=56.97×10-3m，m1=0.28×10-3kg，m2=0.68×10-3kg，n=6.48r/s，P=10.4×103Pa，r1=2.5×10-3m，计算得：

Gz=9.408×10-3N，F离=0.0907N，F吸=0.41N，则F吸>Gz·cos60°+F离=9.408×10-3×0.5+0.0907=0.0954N，烟支被牢牢吸在鼓轮上，随鼓轮转动时，不会被甩出。

综上分析，将分气盘左端面厚度减小3mm，鼓体右端面厚度减小2mm的改造方案可行。

4 改造及验证

采用切削设备将分气盘左端面厚度切削3mm，鼓体右端面厚度切削2mm的改造后，重新安装到原设备上，并进行卷烟机运行验证。经过验证，在卷烟设备按7000支/分钟的正常工作速度运行时，烟支能够紧贴在鼓轮上进行传递，没有发现被甩掉现象，同时，烟支在鼓轮上的悬空长度较改造前有明显增加（如下图6、图7所示），并通过采用测量工具对烟支悬空长度进行测量，数据如下表1所示。

改造前后中间鼓轮及烟支状态对比图：

改造后烟支在中间鼓轮上的悬空长度数据：

从上述验证数据可以看出，改造后的中间轮烟支悬空长度均大于等于25mm，能够满足检测装置的检测要求。

5 结语

本文通过进行理论分析论证、实际效果验证，对中间鼓轮进行了针对性改造，有效解决了现有中间轮结构不能满足新的检测装置检测要求的问题，为降低卷烟产品缺陷率打下坚实的基础，同时，充分采用了理论与实践相结合的工作方式，提高了工作效率。

参考文献：

[1]《YJ17—YJ27卷烟机组》编写组.YJ17—YJ27卷烟机组[M].北京：中国科学技术出版社，2001.

[2]贾启芬，刘习军，王春敏.理论力学[M].天津：天津大学出版社，2011.