ZB48A细支包装设备新型烟库分流装置的改进设计与应用

ZB48A细支包装设备新型烟库分流装置的改进设计与应用

冷旭东 法书学 张慧

（山东中烟工业有限责任公司青岛卷烟厂，卷包车间，山东青岛 266101）

[摘要]国产ZB48A细支包装设备调试过程中会频繁出现“烟库堵塞”故障，严重影响设备生产效率。通过观察分析发现，由于烟库分流装置结构不适应细支烟，造成烟库下方烟支密度过大，从而使烟库底层烟支变形，变形后的烟支卡在搅动辊上造成“烟库堵塞”故障。通过重新设计分流装置，改变常规的烟库布局，针对细支烟特点创新性地使用窄烟库导流通道，减少烟库下方烟支密度，减轻底层烟支压力，从而减少了“烟库堵塞”故障停机频次，提高了设备生产效率。

[关键词]  ZB48A包装机 细支烟  烟库堵塞  分流装置  设备改进

引言

随着细支卷烟产品市场需求量的不断增加，青岛卷烟厂为了满足市场的需求引进了首台国产化超高速ZB48A细支设备，该机组是从德国FOCKE公司引进FX-2双轨包装技术，由上海烟机公司改造生产的超高速细支包装机组，生产速度达到500包/分。ZB48A细支设备调试期间，经过一段时间的生产运行，实际产能远远达不到设备额定设计值。为了能够提高设备运行效率，决定对设备相关部件进行改进。

1 存在问题

通过数采终端对2021年2月－3月设备的故障停机信息进行统计，“烟库堵塞”停机时间为78.4分钟/班，占总故障停机时间的80%，在所有故障停机时间中占比最大。由此得出ZB48A细支设备故障停机时间长的症结是“烟库堵塞”故障。

2 问题分析

2.1工艺流程分析

卷烟机将生产成型的烟支通过输送带送入联接机中，联接机输送烟支进入包装机烟库，由烟支分流装置对烟支进行分流，再由搅动辊搅动烟支，使烟支顺利落入下方分烟器通道内部。最后由推烟排将烟支从分烟器通道内部推出，形成一组20支烟支的烟组。所谓“烟库堵塞”就是烟支由于弯曲变形或者其他原因，卡在搅动辊上部，无法由烟库进入分烟器通道而造成的停机故障。

2.2 “烟库堵塞”原因分析

根据现场调查发现，由于ZB48A细支设备采用了与常规支设备相同的烟库，但是细支烟直径远小于标准烟支直径，烟库中烟支数量远大于设备全速运行时所需烟支数量，对烟库底部烟支造成较大的压力。

烟库底部的烟支排列不能过于紧密，需留有一定的空间，以便使烟支在经过分烟器的时候能够顺利分离。如果烟支排列过密，中间的烟支在到达分烟器搅动辊上方时，没有活动空间，在搅动辊和其上方烟支压力的共同作用下，产生形变弯曲。

通过现场观察发现，烟库底部烟支密度大于烟库上方密度，为确认烟库中烟支密度的分布，在不同时间、同等条件下利用固定支架，定点定焦对设备烟库进行水平拍照，然后利用图像处理工具处理图片，选择相同直径的圆圈在烟库不同部位进行圈选取样，计算出圆圈内部烟支数量。

选择直径为40mm的取样圆圈，取样面积为：3.14*20*20=1256mm²，理论上，取样面积内可容纳烟支最大数量为 1256÷（3.14*2.7*2.7）≈54支（向下取整）（烟支半径为2.7mm），由于烟支之间存在间隙，实际多次在联接机处烟支较松散部位圈选取样平均值为45支，所以把单位面积45支作为标准值。在烟库上从高到低平均分布选取五处位置（A、B、C、D、E）进行圈选取样。

 经过实际测量，发现在烟库通道中，越是向下（即越靠近分烟器）的烟支排列越密集。距离分烟器顶部最近的烟支数量最大为 62支，大于45支的标准值。

为确认烟库烟支密度导致烟支压力过大，从而使烟支挤压变形，从D、E两处位置分别取出烟支进行烟支外观检验，发现DE两处烟支变形严重。

3 改进方案

3.1改进思路

对车间现有的细支设备进行调查发现，GDX2细支设备烟库通过加大中间分流装置的面积，减小分流后烟支通道的尺寸，形成双倾斜通道来减少烟库烟支存量和减轻烟库底部压力。

   借鉴GDX2细支设备的双倾斜通道来减少烟库底部烟支的压力和密度，重新设计加工分流装置。

3.2设计分流装置

根据设备最大生产能力500包/分钟，每包烟支为20支，计算得出设备最大运行速度需要的烟支数量为

500*20=10000支/分钟

根据烟支直径5.4mm，一分钟流过的烟支面积为

2.7²*3.14*10000=229000mm²/分钟

已知上方烟支横向输送皮带转速为1.5m/分钟，计算出烟支流量厚度为

229000÷1500=153mm=15.3cm

烟支流经横向输送皮带后分为左右两路，所以每道的宽度应为

15.3÷2=7.65cm

图5 烟库示意图

根据实际工作中操作需求，排空后再生产时操作工需要将烟支用手掌托住烟支流接放到下烟道内，结合人体工程学中成年男子的手掌四指宽度，根据常规设计尺寸圆整标准尺寸系列（GB/T 2882-2005），把导流板间距设置为8cm。

烟支经过分流装置以后，分为两路向下输送，借鉴GDX2细支包装机烟库结构，在分烟器上方设置喇叭口用来储存少量烟支以保证烟支供应充足。

由于ZB48A细支包装机是四通道，一路烟支需要保证两个下烟通道的烟支供应，所以小组成员将喇叭口扩宽至两组通道宽度，将喇叭口的高度定位与烟库前部防护罩平齐，以保证当烟库乱烟时，方便打开防护罩整理烟支。

    在实验阶段，发现烟支经过分流装置一分为二时，烟支容易卡在分流装置顶部，造成烟支变形，当变形的烟支继续向下输送进入烟库分烟器时，就会造成烟库堵塞故障。

根据TRIZ问题解决原则中的“增加不对称性”。将烟库分流装置顶部向左侧倾斜一定角度，与烟库中烟支输送的方向相反。

分流装置顶角高度不能高于横向输送带高度，以避免烟支横向输送以后分流装置阻挡烟支的输送，用不锈钢板制作两个不同倾斜角度45°、60°的分流装置进行实验：

实验结果证明，当分流装置顶角为45°时，分流效果较好，所以选择45°角度进行设计。

3.3 图纸绘制

将原来的烟库分流装置的限位挡块、衬块拆除后，根据原来的安装位置空间尺寸进行新的烟库分流装置设计。

设计要求：

（1）导流板间距设置为8cm；

（2）分流装置顶角为45°；

（3）利用原有安装孔进行安装。

3.4 加工安装

新型分流装置加工完成后对其进行装配制作的各零件符合设计要求。

4 改进验证

加装新的烟库导流板后，又对烟库部位进行烟支密度取样，发现烟支底层烟支密度为每单位面积46支，符合45±2支的标准值。

经过观察发现，由于烟支所受上方压力大大减小，烟支变形减少，不仅进入分烟器前烟支卡阻停机减少，而且烟支在分烟器通道内部烟支下落更加顺畅。由于本次活动大大减少了烟库堵塞导致的停机次数，使设备运行稳定性增加，相应的由于设备频繁开关机导致的其他故障也有所减少，改进效果显著。

改造完成后连续使用了3个月，每天对ZB48A细支包装机停机数据进行了统计，发现平均每天每班的停机数据明显降低，彻底解决了设备故障停机时间高的问题。同时，进行了连续三个月的抽样自检，抽样的样品中均未发现烟支外观质量缺陷，烟支各项指标均符合车间要求。

改造后的烟库，已经作为出厂标配，在全行业内ZB48A细支设备进行推广。

5 结束语

通过对设备的结构分析，借鉴了其他设备的设计原理对烟库分流装置进行了改进，改进后的分流装置从根本上解决了烟库易堵塞的问题，提高了设备生产效率，保证设备运行的稳定，达到了改进设计的要求。

参考文献资料

[1] 中烟机械.《YB48A型硬盒包装机维修保养手册》

[2] 成大先 .《机械设计手册》.化学工业出版社.2009 年1月

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