YL43复合滤棒成型机料斗搅拌装置的改进设计

YL43复合滤棒成型机料斗搅拌装置的改进设计

杨艳君，孙冬阳，赵永杰，申伟鹏

许昌烟草机械有限责任公司，河南 许昌 461000

摘要：为解决特种滤棒尤其是无纸滤棒作为基棒时出现的滤棒粘结以及切割鼓轮丢棒等问题，对YL43复合滤棒成型机料斗搅拌装置进行了改进。改进主要包括2个方面：(1)设计了异构的搅拌装置，在原装置的基础上保留左侧搅拌辊，将右侧搅拌辊替换为新设计的摆动结构，改变搅拌摆动角度以及搅拌幅度范围；(2)增加了一种滤棒输送辅助装置—坦克轮装置，给予滤棒进入切割鼓轮一个切向动力，降低了切割鼓轮的空槽率；改进后的滤棒搅拌装置结合坦克轮的作用能有效解决YL43在工作过程中出现的缺棒、卡棒问题，提高了生产效率。

关键词：YL43；料斗搅拌；坦克轮

0引言

根据市场的多样化需求以及烟草行业对减害降焦的严格要求，降低卷烟焦油量和烟气中的有害成分是卷烟发展的必然趋势，而复合滤棒可以很好地满足上述要求^[1]。其中复合滤棒是指由两种或两种以上不同段比或不同材料组成的滤棒。YL43复合滤棒成型机是生产二元复合滤棒的成熟设备之一，该成型机可以生产不同段比、不同材料的二元复合滤棒。不同材料滤棒因其自身特性的不同，会导致滤棒间摩擦力、以及滤棒下落速度等均不相同，当料斗中的滤棒采用特种滤棒尤其是无纸滤棒时，其自身表面粗糙、摩擦力大的特性会使滤棒出现粘连的现象，致使切割鼓轮工作区出现缺棒的情况，甚至有时会出现卡棒现象导致设备停机，影响生产效率。复合滤棒成型机的料斗系统由料斗、搅拌器和切割鼓轮组成。近年来，在对复合滤棒成型机料斗系统的研究中，文献^[2]中张海军对ZL41复合滤棒成型机料斗系统进行了改进，文献^[3]中何江等基于NodeMCU对复合滤棒成型机料斗系统进行了改进；以上研究从不同方面对料斗系统进行了优化，但并未涉及到料斗系统中搅拌装置的改进。本文对料斗搅拌装置进行改进，设计改进的料斗搅拌装置在原装置的基础上保留左侧搅拌辊，取消右侧搅拌辊，采用新设计的摆动结构，实现增大搅拌范围，搅拌更完全，同时把料斗部分分割成上下两个区域，滤棒下落通道缩小三分之一，减小了上部滤棒对下部滤棒的重力挤压现象，采用由右侧落料，并与下部坦克轮输送带配合，使切割鼓轮工作区域的每个槽都能填充滤棒，尽可能减少了卡棒、丢棒现象的发生，提高生产效率。

1存在问题

YL43复合滤棒成型机原滤棒搅拌结构是一个曲柄连杆机构带动两个搅拌辊做左右摆动运动，对滤棒盒里的基棒进行搅拌，该结构搅拌范围是斜三角板下方与切割鼓轮上方的部分，搅拌范围比较小，如图1。原结构滤棒盒下落通道是两侧，相对于无纸滤棒来说，普通醋酸纤维棒外面有成形纸，相互之间的摩擦力小，棒与棒之间不易粘结；而无纸滤棒无成形纸包裹，滤棒间的相互摩擦力较大，并且容易出现粘结现象，以及滤棒不光滑的表面进入切割鼓轮槽也存在一定的阻力，这些因素均会导致切割鼓轮槽出现缺棒现象，影响生产效率。

图1 改进前料斗搅拌装置

2改进方法

针对将无纸特种滤棒作为复合滤棒的一种基棒，在滤棒输送过程中出现的滤棒卡棒、丢棒等问题，分别设计了滤棒搅拌装置和坦克轮机构。

搅拌装置的动力由曲柄连杆提供，通过改变曲柄的长度来改变摆动的角度。改进后的料斗搅拌装置是保留原来左侧的搅拌辊，将右侧的搅拌辊换成改进的搅拌装置，原来滤棒下落通道由左右两侧双通道改成右侧单通道。为了提高滤棒进入切割鼓轮的入槽率，设计坦克轮机构提供一个切向动力。坦克轮装置主要由两个辊子和两条同步带共同作用，该装置设置在切割鼓轮工作区右端，通过向切割滚轮方向转动带动滤棒向切割鼓轮方向运动，改进前后结构如图2和图3所示。

图2原料斗搅拌系统 图3改进后料斗搅拌系统

通道下落的滤棒需要满足设备正常运转时切割鼓轮所需捕接的滤棒，将滤棒搅拌装置的上斜板的上下摆动幅度初步设定最大距离为10mm，斜板与侧板间的缝隙不能超过滤棒直径的2/3（以滤棒直径φ7.6为基准）。如图4所示，根据斜板的摆幅、侧板与斜板之间的缝隙得出支板的摆动角度为14.249°，提供动力的曲柄的摆动角度为44.46°。

图4 搅拌装置摆动简图

图5为改进前提供动力的曲柄连杆机构运动示意图，装置摆动角度为88.47°，与改进结构摆杆摆动的角度不同，为了达到改进结构所需的摆动角度，在原曲柄连杆机构中保持其他连杆不变的情况下，可通过改变曲柄长度来实现，得出改进后的曲柄连杆长度由原来的21mm改为12mm。图6为改进后的提供动力的曲柄连杆机构的运动示意图。

图5原动力曲柄连杆机构 图6 改进后动力曲柄连杆机构

3改进后料斗搅拌的工作原理

改进料斗搅拌系统仍由曲柄连杆机构带动搅拌装置完成上下摆动实现对滤棒的搅拌，结合坦克轮组件的共同作用能够使滤棒搅拌完全，保证工作时切割鼓轮每个槽都能填充滤棒。如图7所示，设备运行时，搅拌装置1对料斗中下落的滤棒进行搅拌，原有的搅拌辊2对切割鼓轮3与搅拌装置中间的滤棒进行搅拌，切割鼓轮3逆时针旋转结合坦克轮4逆时针运动为滤棒进入切割鼓轮增加一个切向速度，保证切割鼓轮每个槽均有滤棒填充。改进的料斗搅拌装置如图8所示，主要由曲柄、连接片、支板、压板、轴座、销座、平带等零部件组成。连接板7通过曲柄轴颈8与曲柄6和销座10连接在一起。支板9与压板2、销座10和轴座11、轴座11与支板1、支板1与压板2都通过螺钉固定，支板4连接导辊5用于张紧平带。设备运行时，动力通过齿轮副、曲柄连杆机构等传送到曲柄轴上，曲柄轴带动曲柄6左右来回摆动运动，推动销座10摆动带动支板1上下摆动实现滤棒盒中搅拌器上方的滤棒搅拌。

图7改进后料斗装置示意图

图8 料斗搅拌装置示意图

4总结

本文提出的改进方法在原装置的基础上保留左侧搅拌辊，将右侧搅拌辊替换为新设计的搅拌装置，改变搅拌摆动角度以及搅拌幅度范围，大大降低了滤棒粘结现象的发生，结合坦克轮机构为滤棒进入切割鼓轮提供切向动力，增加了滤棒入槽率，提高生产效率，该结构还适用于其他滤棒存储输送装置。

参考文献

2. 刘立全, 李维娜, 王月侠,等. 特殊滤嘴研究进展[J]. 烟草科技, 2004(3):8.

3. [1]张海军. ZL41复合滤棒成型机料斗系统的改进[J]. 烟草科技, 2009(8):2.

4. [1]何江, 王宁博, 石瑞成. 基于NodeMCU的复合滤棒成型机料斗改进系统研究[J]. 机电信息, 2019(2):2.