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摘要：细支卷烟滤棒作为细支卷烟生产中的一种辅料，是细支卷烟的重要组成部分。作为滤棒供应的细支卷烟滤棒发射接收机，被配套应用于各生产机台，有效提高了细支烟设备的生产效率和自动化水平。本文对滤棒发射接收机使用过程中出现的滤棒堵塞和滤棒破损的现象进行分析研究，通过对输送管道内的滤棒进行速度测定，分析找出造成滤棒堵塞和破损的原因，在满足滤棒运行速度的要求下，设计了一款具有开关可控作用的风力输送减速装置。通过实验，对进入接收机入口前高速运行中的滤棒进行泄压减速，将滤棒速度从 32.8 m/s减小到 9.86 m/s，实现了滤棒堵塞次数从 4.83次减小为 0.17次，每次堵塞滤棒的破损数从19.89支减小为 1.11支，有效提高了滤棒发射接收机的工作效率。
关键词：细支滤棒发射接收机泄压减速
0 引言：
随着卷烟市场的发展，卷烟工业企业对细支烟的生产规模不断扩大，细支滤棒的需求也迅速增加 [1]。细支卷烟滤棒作为细支卷烟生产中的一种辅料，是细支卷烟的重要组成部分。细支卷烟滤棒一般分为常规细支滤棒和异型细支滤棒，卷烟生产中比较常见的是常规细支滤棒，是一种醋酸纤维滤棒，以醋酸纤维丝束、成形纸为主要原料，具有一定的圆度和硬度 [2-5]。在细支卷烟生产过程中，为提高细支烟设备的生产效率和自动化水平，作为滤棒供应的细支卷烟滤棒发射接收机被配套应用于各设备生产机台，代替了卷烟生产过程中人工进行滤棒的填装，有效提高了生产效率。然而，卷烟滤棒发射接收机在工作过程中，由于滤棒在发射端以较高的速度进行发射，滤棒在输送管道中进行悬浮运动 [6]，最终到达机台接收机，整个过程中滤棒的运行速度比较快，经常存在着滤棒在接收机处堵塞和滤棒破损的问题，在一定程度上影响了卷烟生产效率。本文以南京卷烟厂为例，针对细支卷烟滤棒发射接收机运行中出现的滤棒堵塞和破损的问题，对滤棒的发射和接收进行研究，设计了一款细支卷烟滤棒风力输送减速装置，解决了生产过程中存在的实际问题，保障了设备的有效作业率。
1 滤棒发射接收机的工作原理
滤棒发射接收机被广泛应用于卷烟工业，代替了以往传统的人工加装滤棒作业，提高了卷烟生产中滤棒辅料的供应效率。根据生产需要，一台滤棒发射接收机可以同时为不同生产条线上的卷烟生产机台进行滤棒的供应。滤棒发射接收机主要有滤棒发射部分、滤棒输送管道、滤棒接收部分、控制器等主要部分组成，其中，滤棒发射部分与生产机台的分布存在着一定的距离，一般在 100m—300m之间，滤棒接收部分通常安装在生产机台后方。在工作运行中，可根据机台生产速度进行滤棒发射速度的灵活调节，以保证滤棒的辅料供应。
滤棒发射接收机的工作原理 ：滤棒经发射机⑧将滤棒高速发射进入④风送管，经过⑨垂直导向器后进入①②接收装置进行减速，再经⑥分离部和⑦方向转换部后，最终进入⑤料斗。输送管道内滤棒的发射是由控制器③所控制，滤棒的运行是依靠通过强大的气流进行输送。
2 滤棒堵塞和滤棒破损的统计与分析
卷烟滤棒发射接收机在工作过程中，将滤棒从发射机端以较高的发射速度进行发射，通过输送管道到达机台接收机，经过机台接收机的减速作用后最终进入机台的滤棒料斗。由于，滤棒在输送管道中的运行速度较快，进入接收机时突然开始进行减速，经常发生滤棒间的碰撞，也就造成了滤棒堵塞和滤棒破损的问题。当滤棒发生堵塞时，需要生产人员进行及时地处理，同时，由于滤棒堵塞造成了滤棒的供应不足，影响了卷烟生产速度，从而影响了卷烟生产效率。
经统计发现，滤棒的堵塞和破损多发生在滤棒接收机入口，以南京卷烟厂细支卷烟 1#生产机台所配套的滤棒发射接收机为例，通过测速仪对滤棒在进入接收机入口前后的速度进行测定。
经测定发现，滤棒在进入接收机入口之前平均速度为32.89m/s，进入接收机后的平均速度为 3.76 m/s，两者存在着较大的速度差。同时，通过对滤棒堵塞次数和每次堵塞所消耗的滤棒数进行统计，发现平均每小时滤棒堵塞次数为 4.83次，每次堵塞消耗滤棒 250.47支，每次堵塞对应的破损数为 19.89支。
滤棒在进入接收机入口前后速度发生骤减，导致了滤棒间的碰撞堵塞。根据动量定理，对滤棒在进入接收机入口前后滤棒间的碰撞进行简单的受力分析。假设滤棒在进入接收机入口前后的运动过程为匀减速运动。
根据滤棒的基本参数：单支滤棒长度 L=120mm，圆周16.7mm±0.2mm，重量 0.39±0.015g。其中，单支滤棒长度即为滤棒的减速距離。减速前 V1=32.89m/s ，减速后 V2=3.76m/ s，则碰撞时间 t=2L/（V1+ V2），计算得 t=0.0065s。减速前后动量损失△ P=MV1-MV2=11.36kg·m/s。设滤棒间的作用力为 F，根据动量定理公式 ：Ft= △ P=MV1- MV2，得 F=（MV1- MV2）/t=1747.8N，由于滤棒间的作用力较大，因此也就造成了滤棒间的堵塞和破损。
3 细支卷烟滤棒风力输送减速装置的设计与实验
3.1细支卷烟滤棒风力输送减速装置的设计
通过对滤棒在滤棒发射接收机运行情况的统计和分析，为了减少滤棒间的堵塞和破损，最直接的方法就是减小滤棒进入接收机的速度。根据前期的速度测定可知，由于滤棒的输送管道比较长，若要保证滤棒在输送管道内的正常运行，则滤棒的发射速度不能低于 20m/s，同时在满足实际生产速度的要求下保证滤棒的供应，则滤棒经过接收机减速后的速度不能小于 1.75m/s。
由于滤棒的供应和实际生产相联系，生产机台正常作业时，需要滤棒不断地进行供应，生产机台停止作业时，需要停止滤棒的供应。同时，当滤棒发生堵塞时，在将堵塞滤棒进行人工清理时，需要保障滤棒输送管道内具有足够的气流将管内余存的滤棒清理出去，以免再次造成堵塞。因此，研究发现，单纯地在接收机入口前的输送管道上对滤棒进行开孔泄压减速不能满足实际工作需要。所以，一款具有开关可控的风力输送减速装置的设计成为解决问题的关键。 为实现高速运行中滤棒的减速，需要将带有开关控制的风力输送减速装置安装在接收机入口前的输送管道上。当滤棒正常发射时，减速装置开始作业，滤棒停止发射或堵塞时，减速装置停止作业，具体工作路线如图 2。为实现滤棒的减速，采用了控制流体的自动化基础单元电磁阀，对气流通道的通与断进行控制，实现氣流的泄压作用。进而，对滤棒在接收机入口前的速度进行调节。风力输送减速装置的主要组成：电磁阀采用直动式 24V DC驱动方式;连接管道采用黄铜材质双管对接式;装置底座采用长方体形状的铝合金材质;最终将风力输送减速装置同滤棒输送管道进行螺纹固定连接。
风力输送减速装置安装在滤棒接收机入口前的滤棒输送管道上，其调节和控制是通过手动开关进行，控制开关安装在机台滤棒料斗一侧，配带有作业指示灯，便于生产操作人员的操作使用。当滤棒正常发射时，保证泄气阀处于打开模式，此时的指示灯不亮;当滤棒堵塞时，将泄气阀关闭，此时指示灯亮起，待人工将堵塞滤棒清理后，手动按下开关进行复位，泄气阀重新打开。以此，实现对风力输送减速装置的开关便利控制。
3.2 细支卷烟滤棒风力输送减速装置的实验
在风力输送减速装置安装完毕后，再次通过测速仪对滤棒接收机入口的速度再次进行测定统计。具体如下表
通过统计发现，安装风力减速装置后，滤棒进入接收机入口前的速度为 9.86m/s> 1.75 m/s，满足工作要求。此时，再次应用动量定理得滤棒间的作用力为 176.2N。同时，经统计发现，滤棒间的堵塞次数减小为平均每小时 0.17次，破损数也降低为 1.11支。
4 结论
通过对滤棒发射接收机在使用过程中出现的滤棒堵塞和滤棒破损的现象进行分析研究，对输送管道内的滤棒进行速度测定，分析找出造成滤棒堵塞和破损的问题原因，在满足滤棒运行速度的要求下，设计一款具有开关可控的风力输送减速装置，对进入接收机入口前高速运行中的滤棒进行减速，通过滤棒的泄压减速，将滤棒速度从 32.89m/s减小到 9.86m/s，实现滤棒的堵塞次数从 4.83次减小为 0.17次，每次堵塞滤棒的破损数从 19.89支减小为 1.11支，有效提高了滤棒发射接收机的工作效率，进而保障了细支卷烟的生产效率。
参考文献
[1] 徐晔，盛培秀，宗东岳《细支醋酸纤维滤棒硬度影响因素研究》[J].食品与机械，2019（10）.
[2] 李东来，张海涛，程德志《细支滤棒丝束规格的选择》 [J].技术创新，2020（14）.
[3] 梁建，苏健凌 .《烟支在线激光打孔技术降焦分析》 [J].广西轻工业，2008（8）.
[4] 高明奇，顾亮，李明哲，等 .《不同规格中细支卷烟醋纤丝束性能研究》[J].开发应用，2017（06）.
[5] 盛培秀，徐晔，等《基于多元线性回归的细支丝束规格选择研究》[J].烟草科技，2019（05）.
[6] 林江，林建忠，等《气力输送系统中初始气固速度比对固粒输送速度的影响》[J].煤矿机械，2003（08）.
关键词：细支滤棒发射接收机泄压减速
0 引言：
随着卷烟市场的发展，卷烟工业企业对细支烟的生产规模不断扩大，细支滤棒的需求也迅速增加 [1]。细支卷烟滤棒作为细支卷烟生产中的一种辅料，是细支卷烟的重要组成部分。细支卷烟滤棒一般分为常规细支滤棒和异型细支滤棒，卷烟生产中比较常见的是常规细支滤棒，是一种醋酸纤维滤棒，以醋酸纤维丝束、成形纸为主要原料，具有一定的圆度和硬度 [2-5]。在细支卷烟生产过程中，为提高细支烟设备的生产效率和自动化水平，作为滤棒供应的细支卷烟滤棒发射接收机被配套应用于各设备生产机台，代替了卷烟生产过程中人工进行滤棒的填装，有效提高了生产效率。然而，卷烟滤棒发射接收机在工作过程中，由于滤棒在发射端以较高的速度进行发射，滤棒在输送管道中进行悬浮运动 [6]，最终到达机台接收机，整个过程中滤棒的运行速度比较快，经常存在着滤棒在接收机处堵塞和滤棒破损的问题，在一定程度上影响了卷烟生产效率。本文以南京卷烟厂为例，针对细支卷烟滤棒发射接收机运行中出现的滤棒堵塞和破损的问题，对滤棒的发射和接收进行研究，设计了一款细支卷烟滤棒风力输送减速装置，解决了生产过程中存在的实际问题，保障了设备的有效作业率。
1 滤棒发射接收机的工作原理
滤棒发射接收机被广泛应用于卷烟工业，代替了以往传统的人工加装滤棒作业，提高了卷烟生产中滤棒辅料的供应效率。根据生产需要，一台滤棒发射接收机可以同时为不同生产条线上的卷烟生产机台进行滤棒的供应。滤棒发射接收机主要有滤棒发射部分、滤棒输送管道、滤棒接收部分、控制器等主要部分组成，其中，滤棒发射部分与生产机台的分布存在着一定的距离，一般在 100m—300m之间，滤棒接收部分通常安装在生产机台后方。在工作运行中，可根据机台生产速度进行滤棒发射速度的灵活调节，以保证滤棒的辅料供应。
滤棒发射接收机的工作原理 ：滤棒经发射机⑧将滤棒高速发射进入④风送管，经过⑨垂直导向器后进入①②接收装置进行减速，再经⑥分离部和⑦方向转换部后，最终进入⑤料斗。输送管道内滤棒的发射是由控制器③所控制，滤棒的运行是依靠通过强大的气流进行输送。
2 滤棒堵塞和滤棒破损的统计与分析
卷烟滤棒发射接收机在工作过程中，将滤棒从发射机端以较高的发射速度进行发射，通过输送管道到达机台接收机，经过机台接收机的减速作用后最终进入机台的滤棒料斗。由于，滤棒在输送管道中的运行速度较快，进入接收机时突然开始进行减速，经常发生滤棒间的碰撞，也就造成了滤棒堵塞和滤棒破损的问题。当滤棒发生堵塞时，需要生产人员进行及时地处理，同时，由于滤棒堵塞造成了滤棒的供应不足，影响了卷烟生产速度，从而影响了卷烟生产效率。
经统计发现，滤棒的堵塞和破损多发生在滤棒接收机入口，以南京卷烟厂细支卷烟 1#生产机台所配套的滤棒发射接收机为例，通过测速仪对滤棒在进入接收机入口前后的速度进行测定。
经测定发现，滤棒在进入接收机入口之前平均速度为32.89m/s，进入接收机后的平均速度为 3.76 m/s，两者存在着较大的速度差。同时，通过对滤棒堵塞次数和每次堵塞所消耗的滤棒数进行统计，发现平均每小时滤棒堵塞次数为 4.83次，每次堵塞消耗滤棒 250.47支，每次堵塞对应的破损数为 19.89支。
滤棒在进入接收机入口前后速度发生骤减，导致了滤棒间的碰撞堵塞。根据动量定理，对滤棒在进入接收机入口前后滤棒间的碰撞进行简单的受力分析。假设滤棒在进入接收机入口前后的运动过程为匀减速运动。
根据滤棒的基本参数：单支滤棒长度 L=120mm，圆周16.7mm±0.2mm，重量 0.39±0.015g。其中，单支滤棒长度即为滤棒的减速距離。减速前 V1=32.89m/s ，减速后 V2=3.76m/ s，则碰撞时间 t=2L/（V1+ V2），计算得 t=0.0065s。减速前后动量损失△ P=MV1-MV2=11.36kg·m/s。设滤棒间的作用力为 F，根据动量定理公式 ：Ft= △ P=MV1- MV2，得 F=（MV1- MV2）/t=1747.8N，由于滤棒间的作用力较大，因此也就造成了滤棒间的堵塞和破损。
3 细支卷烟滤棒风力输送减速装置的设计与实验
3.1细支卷烟滤棒风力输送减速装置的设计
通过对滤棒在滤棒发射接收机运行情况的统计和分析，为了减少滤棒间的堵塞和破损，最直接的方法就是减小滤棒进入接收机的速度。根据前期的速度测定可知，由于滤棒的输送管道比较长，若要保证滤棒在输送管道内的正常运行，则滤棒的发射速度不能低于 20m/s，同时在满足实际生产速度的要求下保证滤棒的供应，则滤棒经过接收机减速后的速度不能小于 1.75m/s。
由于滤棒的供应和实际生产相联系，生产机台正常作业时，需要滤棒不断地进行供应，生产机台停止作业时，需要停止滤棒的供应。同时，当滤棒发生堵塞时，在将堵塞滤棒进行人工清理时，需要保障滤棒输送管道内具有足够的气流将管内余存的滤棒清理出去，以免再次造成堵塞。因此，研究发现，单纯地在接收机入口前的输送管道上对滤棒进行开孔泄压减速不能满足实际工作需要。所以，一款具有开关可控的风力输送减速装置的设计成为解决问题的关键。 为实现高速运行中滤棒的减速，需要将带有开关控制的风力输送减速装置安装在接收机入口前的输送管道上。当滤棒正常发射时，减速装置开始作业，滤棒停止发射或堵塞时，减速装置停止作业，具体工作路线如图 2。为实现滤棒的减速，采用了控制流体的自动化基础单元电磁阀，对气流通道的通与断进行控制，实现氣流的泄压作用。进而，对滤棒在接收机入口前的速度进行调节。风力输送减速装置的主要组成：电磁阀采用直动式 24V DC驱动方式;连接管道采用黄铜材质双管对接式;装置底座采用长方体形状的铝合金材质;最终将风力输送减速装置同滤棒输送管道进行螺纹固定连接。
风力输送减速装置安装在滤棒接收机入口前的滤棒输送管道上，其调节和控制是通过手动开关进行，控制开关安装在机台滤棒料斗一侧，配带有作业指示灯，便于生产操作人员的操作使用。当滤棒正常发射时，保证泄气阀处于打开模式，此时的指示灯不亮;当滤棒堵塞时，将泄气阀关闭，此时指示灯亮起，待人工将堵塞滤棒清理后，手动按下开关进行复位，泄气阀重新打开。以此，实现对风力输送减速装置的开关便利控制。
3.2 细支卷烟滤棒风力输送减速装置的实验
在风力输送减速装置安装完毕后，再次通过测速仪对滤棒接收机入口的速度再次进行测定统计。具体如下表
通过统计发现，安装风力减速装置后，滤棒进入接收机入口前的速度为 9.86m/s> 1.75 m/s，满足工作要求。此时，再次应用动量定理得滤棒间的作用力为 176.2N。同时，经统计发现，滤棒间的堵塞次数减小为平均每小时 0.17次，破损数也降低为 1.11支。
4 结论
通过对滤棒发射接收机在使用过程中出现的滤棒堵塞和滤棒破损的现象进行分析研究，对输送管道内的滤棒进行速度测定，分析找出造成滤棒堵塞和破损的问题原因，在满足滤棒运行速度的要求下，设计一款具有开关可控的风力输送减速装置，对进入接收机入口前高速运行中的滤棒进行减速，通过滤棒的泄压减速，将滤棒速度从 32.89m/s减小到 9.86m/s，实现滤棒的堵塞次数从 4.83次减小为 0.17次，每次堵塞滤棒的破损数从 19.89支减小为 1.11支，有效提高了滤棒发射接收机的工作效率，进而保障了细支卷烟的生产效率。
参考文献
[1] 徐晔，盛培秀，宗东岳《细支醋酸纤维滤棒硬度影响因素研究》[J].食品与机械，2019（10）.
[2] 李东来，张海涛，程德志《细支滤棒丝束规格的选择》 [J].技术创新，2020（14）.
[3] 梁建，苏健凌 .《烟支在线激光打孔技术降焦分析》 [J].广西轻工业，2008（8）.
[4] 高明奇，顾亮，李明哲，等 .《不同规格中细支卷烟醋纤丝束性能研究》[J].开发应用，2017（06）.
[5] 盛培秀，徐晔，等《基于多元线性回归的细支丝束规格选择研究》[J].烟草科技，2019（05）.
[6] 林江，林建忠，等《气力输送系统中初始气固速度比对固粒输送速度的影响》[J].煤矿机械，2003（08）.