下吸式喂丝机新型柔性导料装置

蔡跃 厦门烟草工业有限责任公司

在喂丝环节中，SF13型下吸式喂丝机负责为卷接机配丝工作，每个供丝单元根据对接1台卷接机和2台卷接机的供丝情况可分为单管供丝和双管供丝。

一、存在问题

（一）背景技术

SF13型下吸式喂丝机每套供丝单元的两个吸丝管口共享烟丝分料仓的设计方式存在一定缺陷。当两个吸丝管同时吸丝时会产生拉丝、扯丝的现象，导致喂丝机的造碎率过高，烟丝转化率低。而单管供丝时，共享吸料斗的另一个未使用的吸丝管处残留烟丝量过多，造成原辅料的浪费，并且存在混牌的风险（见图1）。

（二）问题分析

针对SF13型喂丝机造碎率高的问题进行分析，现有喂丝机的两个吸丝管共享分料斗导致双管供丝负压气流串流拉丝、扯丝。

二、解决方案

（一）原理分析

受铁轨换轨原理启发，可将共享分料仓分为两部分，中间隔离的方式解决负压气流串流的问题。另一方面，现有喂丝机导料装置缺少对两个吸丝管独立导料开合控制导致烟丝残留，可通过制作气动双导料板供料装置解决这个问题（见图1）。

新型柔性导料装置的每个导料口由单独的导料板进行开合控制。在导料板关闭的时候，起到向另一导料口导料的作用。由独立的导料板进行开合控制，每种供丝的导料板控制状态相对独立。通过FESTO官网气动模拟，导料板的摆动行程较短，导料板开合的动作时间<1s。

结论：双导料板的供料装置可有效解决吸丝时产生的拉丝、扯丝等问题。

（二）选择导料仓

导料仓需要与计量仓配合，所以根据计量仓的出口尺寸确定导料仓上口的尺寸，并通过机械优化设计原则确定导料仓的出口宽度及整体高度。计量仓的出口宽度为584x214mm，运用机械设计的优先数法确定导料仓出口的宽度w、高度h。（参看图3）。

图3 导料仓仓体尺寸设计

导料仓整体是一个收口的漏斗状仓体，所以取优先数R5系列中1.6，则

其中，ω2、h2过小舍去。得出导料仓的出口宽度w=365mm，高度h=365mm。

（三）导料仓材料的选择

为使导料仓具有优良的导料性能，同时避免烟丝长期冲击磨损，导料仓材料抗压强度≥100kg/cm2，屈服强度≥200（N/mm2），抗拉强度≥520（N/mm2），延伸率≥40%，硬度HB≥187。不锈钢板材具有以下特点：抗压强度200-250kg/cm2；屈服强度205-230（N/mm2）；抗拉强度520-600（N/mm2）；延伸率40%-60%；硬度190-220。

（四）分料管方案选择

1.弯头角度选择

根据流体动力学原理，装置应以最少弯头布局。烟丝在送丝管中运动方向与主气流运动方向一致，速率稍小于气流速率。当流经弯头时，气流突然改变方向，惯性力迫使烟丝在弯头管壁发生较高速度的大规模碰撞，从而造成烟丝造碎率上升。因此采用正交试验选择风送管管口直径、弯头前角、分料管弯头后角、风速，得出分料管弯头前角80°，弯头后角70°（如图4所示）。

图4 分料管弯头角度

2.分料仓高度参数

分料仓高度h直接影响双管供丝的负压串流，通过黄金分割法寻找分料仓的最佳高度h，保证最佳的双管供丝造碎率。根据现场设备的安装位置要求，分料仓的最大高度为320mm。依据供丝后残余烟丝不干涉导料板，选取分料仓最小高度为200mm。通过黄金分割法确定试验点X4=X2+X3-X1= 245.84+291.68-274.16=263.36得出分料管高度h为265mm（如图5所示）。

图5 分料仓高度

（五）导料板组件设计

1.翻板与翻板轴连接机构

通过在翻板与翻板轴间增加连接板，安装简单便捷，并且易于维修管理。设计可分离式连接机构，经综合评估维修时间大约在20min。

2.轴承座的选择

选择轴承座，依据以下几点要求：1）性能方面，基本动荷载>10N，限制速度<8600r/min，疲劳负载极限>0.2KN，基本额定静荷载>6KN。2）安装方面，安装便捷，轴承座单元<0.5kg。3）无须后期润滑维护，节约维护成本，设计使用寿命>8年。

3.执行元件

根据有效性：执行动作时间<1S；为使装置力学性能保持最优，应满足最大平均输出力矩与最小输出力矩：最大输出力矩>360N·M，最小输出力矩>120N·M。将连杆作为主动件，由活塞杆伸缩通过连杆带动导料翻板摆动或开或关位置，设计选择气动连杆机构。

（六）实施方案

通过以上分析，我们采用UG软件设计三维建模图，选用不锈钢板材加工制作，测量加工精度，翻板与翻板轴连接机构加工，并配备相应轴承座最终设计出新型的柔性烟丝导料装置（如图6所示）。

图6 新型柔性导料装置

三、结束语

通过对喂丝机工作原理的分析，本文设计的新型喂丝机实现了喂丝过程中的柔性导料，有效避免了在喂丝、送丝过程中产生的拉丝、扯丝现象，且很好的保证了卷烟产品的质量，降低了烟丝的造碎并且大大提高了烟丝转化率。