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        一種單通道柔性下料庫(kù)的設(shè)計(jì)改進(jìn)

        2021-11-25 09:08:18王曉
        機(jī)械工程師 2021年11期
        關(guān)鍵詞:裝盤(pán)煙支下料

        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(xiàn)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(pán)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(xiàn)的重要組成部分,直接影響超高速卷接包生產(chǎn)線(xiàn)的生產(chǎn)效益[2-4]。其中,煙支下料庫(kù)是影響煙盤(pán)式超高速卷煙儲(chǔ)存輸送設(shè)備裝盤(pán)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(mǎn)足高速自動(dòng)化生產(chǎn)線(xiàn)、新型煙草的輸送及客戶(hù)的個(gè)性化需求[6]。因此,為了滿(mǎn)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(pán)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(mén)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(mén)板25、27組成煙支上擋板,通過(guò)門(mén)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(mén)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(mén)鉸鏈的位置,進(jìn)而調(diào)整門(mén)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(pán)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(pán)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(pán)。

        煙盤(pán)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(pán)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(hù)需求的煙盤(pán)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(mǎn)足不同種類(lèi)的煙盤(pán)規(guī)格需求。

        2 裝盤(pán)速度分析

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

        因此,裝盤(pán)煙支總數(shù)可以表示為

        式中:L為裝入煙盤(pán)內(nèi)的煙支總數(shù);t為裝盤(pán)時(shí)間;Vh為裝盤(pán)機(jī)裝料速度。

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

        裝盤(pán)煙支總數(shù)可以表示為

        式中:t0為換盤(pán)時(shí)間;Vm為卷煙機(jī)生產(chǎn)速度。

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

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

        YJ35D自動(dòng)裝盤(pán)機(jī)裝盤(pán)能力14 000 支/min,其換盤(pán)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(pán)機(jī)的斜率;t3為YJ35D自動(dòng)裝盤(pán)機(jī)的裝盤(pán)時(shí)間。

        對(duì)比分析K1、K2、K3可知,該機(jī)構(gòu)的裝盤(pán)過(guò)程更加平順。

        3 裝盤(pán)能力分析

        模糊裝盤(pán)能力是指在假定條件下的裝盤(pán)能力,非最大裝盤(pán)能力。裝盤(pán)能力一般定義為連接卷接包的生產(chǎn)能力,非實(shí)際裝盤(pán)能力,實(shí)際裝盤(pán)能力為除去換盤(pán)時(shí)間的裝盤(pán)能力[5]。

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

        綜上所述,該機(jī)構(gòu)的裝盤(pán)能力在12 000~16 000 支/min之間。YJ35D自動(dòng)裝盤(pán)機(jī)裝盤(pán)能力為14 000 支/min。對(duì)比YJ35D自動(dòng)裝盤(pán)機(jī)裝盤(pán)能力,該機(jī)構(gòu)能夠滿(mǎn)足卷接包生產(chǎn)線(xiàn)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(mén)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(pán)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(pán)時(shí)間由裝置結(jié)構(gòu)決定的,該裝置的換盤(pán)時(shí)間為2~3 s,YJ35D的換盤(pán)時(shí)間為6 s,該機(jī)構(gòu)的裝盤(pán)過(guò)程更加平順;該機(jī)構(gòu)的裝盤(pán)能力在12 000~16 000 支/min之間,裝盤(pán)能力能夠滿(mǎn)足卷接包生產(chǎn)線(xiàn)的需要。

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