包裝機屬於包裝機組，為國家十二五重大專項技術引進機型，在實際生產過程中，因煙庫堵煙、煙支下落不暢等因素導致的停機故障率一直居高不下。之前，何平等E在下煙通道的改進上提出對煙支圓周和煙絲端的接觸麵進行改進的思路，俞成倉等在包裝機煙庫的攪動輾的調速控製上提出了變頻可調的理念，這些都對減少停機故障率起到了一定作用。但據用戶統計，整個包裝機組仍有一半的停機故障發生在包裝機的煙庫下煙通道上，大大影響了整個機組的運行穩定性和有效運行率。為此，筆者通過試驗認為包裝機在煙組成型部分因3排煙支同時推出，造成下煙通道中的煙支1次下落落差過大，質心不穩，使濾嘴端部翹起而導致了停機。因此擬對包裝機煙庫下煙通道裝置進行三個方麵的改 進，要求將停機故障次數降低50%以上，以提高整個機組的有效運行率間。

1問題分析

1. 停機故障點的排査

據觀察，煙庫下煙通道發生停機故障率除上遊卷接機或卸盤機傳送的煙支出現橫煙堵塞現象外， 大多發生在兩個方麵：①煙支攪動根處 的黏滯堵塞和空頭發生現象；②下煙通道處的濾嘴端 部翹起以及擠壓堵塞現象。

2. 煙支攪動輾處現象分析

煙支攪動根通過與煙支接觸的棱柱麵施加作用力，將煙支導入下煙通道。煙支在重力和作用力的共同作用下，將呈現多樣化的運動狀態，根據流體力學原理，若通道斷麵麵積一定，濕周最小時，K8凯发登录入口最大⑴。

煙支攪動根的棱柱麵作用長度為月=54 mm_o

根據卷煙係列標準s'濾嘴煙支長度標準為(84±0.5) mm。而卷煙的濾嘴長度通常從20~30 mm。以一支普通的0.9 g煙支為例，場為 濾嘴端質心位置，歸2為煙絲端質心位置，M為煙支質 心位置，根據杠杆原理：

"1="2 (1)

可推算出濾嘴端部長度為20-30 mm的濾嘴，實 際質心位置距濾嘴端部為：

£=£>+(20-30)/2=45.8-48.6 mm (2)

根據機器包裝原理，煙支的濾嘴端部在攪動根的左側，而攪動根的最長作用距離為54 mm,加上前段8 mm,共計62 mm,超出質心 位置62-（45.8〜48.6）=16.2〜13.4 mm,導致煙支的煙絲 端部和棱柱麵有較大接觸距離，加劇了煙支中的煙絲因相互擠壓、跳動而產生的鬆散和落絲現象。進而增加了空頭現象的發生。因此，在保證煙支質心在攪動輾的有效作用麵的前提下，適當降低煙支攪動根的有效接觸距離，能夠減小該處空頭現象的發生。

3. 下煙通道處故障分析

煙支在下煙通道過程中經常發生因濾嘴端部翹起而產生的堵塞停機現象，經分析，初步認為這與煙支質 心不在中點而更靠近煙絲端部有關。根據包裝機的煙組成型原理，煙支在下煙通道底部，由煙支推手將3排煙支同時推走，當煙支被推走及煙支推手複位後，上麵的煙支繼續下落，完成下一個推煙動作。

通過計算得出，煙支下落的加速度為:

a= （ F-f）/jn=g-f/m=g—k V/m=g—k/p （3 ）

式中：F為煙支的重力;/為空氣阻力；zn為煙支質量；g 為重力加速度；U為煙支的體積仇為空氣阻力對體積 的依賴比例滬為密度。

從式（3）可得出，煙支下落加速度的大小主要與k 和q有關，A:受時間的影響很大，在此不作為主要考慮因素，可知?決定了煙支下落的加速度，而單位體積內有：

丹（煙絲）衝］（濾嘴） （4）

根據式（3）和式（4）得出：

%（煙絲）＞4（濾嘴） （5）

因此，當3排煙支同時推走後，頂部的煙支下落距離過大，煙支質心又偏向於煙絲端部，可故導致了煙支濾嘴端部翹起現象的發生。但由王立華皿的分析指出，不同物體的下落過程在小於1 S的時間內，空氣阻力可忽略不計。而包裝機的包裝速度為800包/min,即1 min要包16000支香煙。通過計算，可得到下煙通道（共28個下煙 通道）每秒鍾消耗的煙支數為：16 000/28/60 = 9.5 支 （6）

包裝機在推煙過程中3排煙支同時推出，即每個下煙通道同時有3支香煙推出，根據式（6）可知， 每秒鍾煙支推手至少完成了3組推煙動作。因此，每支香煙在推走後的下落時間約為1/3 s,遠小於1 s,故空氣阻力可忽略不計。因此，煙支因質心導致的濾嘴端部翹起影響有限，與煙支推手在返程過程中先離開煙絲端部導致煙絲端部先行下落有一定關係。

此外，通過對單支香煙從煙庫滑落實驗發現，當煙支著地時，濾嘴端部的反彈現象非常明顯，因為濾嘴端部的彈性模量遠遠大於煙絲端部，導致煙支在落地時， 濾嘴端部受反向彈力向上翹起。因此，可認為由於濾嘴端部的彈性模量較大導致了煙支在下煙通道滑落中產生翹起現象。

2改進方法

通過對煙支攪動根處停機故障的兩方麵分析發現，煙支攪動根處的黏滯堵塞和空頭發生現象皆與煙支攪動根上的棱柱作用麵有關。過長的棱柱作用麵不僅沒有更加利於煙支的順利下落，反而增加了煙支的黏滯以及空頭現象的產生。通過式（2）,已得出在通常情況下，煙支的質心距離濾嘴端部為45.8~48.6 mm,攪拌根的有效作用長度距濾嘴端已達8+54=62 mm,故將棱柱麵距離縮短10 mm，讓攪動根作用於硬度較大、彈性較好的過濾嘴端，避免煙絲端部受力過大而導致的落絲空頭現象。同時有效降低了濕周，減少了黏滯現象。
通過對下煙通道處的故障分析，可知下煙通道處的故障是由濾嘴端部彈性模量較大、煙支質心不均、煙支推手的先後順序等因素疊加形成。因此，必須設計一種輔助裝置，借助外力幫助煙支在下煙通道中盡可能均勻、平衡地下落。為此，設計了一種下煙道吹風裝置，在有機玻璃麵板上設計了 2個氣室，並在有機玻璃麵板上開了28列孔徑為1.5 mm的導氣管， 以與垂直方向呈15。的夾角對下煙通道中的28列煙支施加風壓。氣室和導氣管的排列根據圖1中下煙通道的分布來確定，以確保中每一個導氣管都能與中下煙通道中的每一列煙支相對應。氣室的材質為有機玻璃板，表麵光滑，與有機玻璃麵板之間通過沉頭螺釘連接，以保證氣密性。

該裝置通過電磁閥進行氣路的啟停控製，調壓閥進行氣壓的大小控製，最終實現機器在不同的啟停階段對下煙槽中的煙支進行平衡性控製，同時進一步消 除了有機玻璃麵板與煙支之間產生的靜電，保證了煙支在下煙通道中的順利下落。

3應用效果

通過對煙支攪動輾的改進和新設計的下煙道吹風 裝置,煙庫的停機故障率大大降低，且新設計的下煙道吹風裝置借助純淨的風壓對煙支濾嘴端部施加作用力，避免了對煙支造成二次汙染的可能。為檢驗實施效果，筆者在鄭州卷煙廠對3台機器進行了跟蹤對比，具體數據見表1。據統計，改進前的包裝機在煙庫下煙通道處的停機故障次數每班次大多在百次左 右。改進後的停機故障次數降到了每班次20次以內， 平均故障降低了78.7%,大大提高了整個包裝機的有效運行率。

表1改進前後每班故障次數對比

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