0引言

PBL垂直排包机，用于将条烟从高架输送线上进行排条，垂直下降输送到装封箱机端，额定输送能力60条/分钟。该种设备的条烟防倒退（反弹）装置，用一个直径约30mm的圆柱形鬃毛毛刷，其作用是护住条烟，不让其倒退，以免条烟推送到垂直排包机时，因倒退损坏条烟或是产生设备故障。毛刷的防倒退效果并不理想，参观了行业许多烟草企业，都未找到很好的解决办法，一是该种排包机在市场上使用的企业不多，二是使用的企业因选型不同，存在大同小异的差别，故障率表现不一样。本案提供一种基于重心、重力原理设计的防倒退装置，能够很好地防止条烟倒退。

1 PBL垂直排包机介绍

在卷烟生产工作流程中，垂直排包机是用于把条烟输送到装封箱机通道的部件，条烟通过高空水平输送带输送，到达垂直排包机工位，再通过推送装置将条烟逐条推入垂直排包机下行垂直输送带通道内。推送装置采由气缸、推板、支架、缓冲器、电磁阀等组成，条烟在水平输送带上输送，经过毛刷防倒退机构到达推板前端、并受到末端的挡板阻挡，气缸驱动推板将条烟推离水平输送带，使得条烟进入垂直排包机的垂直输送带内。

水平输送带具有约0.6m/s的速度，输送带上的条烟到位时，其前方有一个阻挡板，限制条烟继续在输送带上运行，条烟与挡板碰撞会发生回弹，而挡板上到位检测已经检测到条烟到位这个信号，控制电磁阀打开，驱动气缸动作，与气缸连接的推板推送条烟，如果条烟与垂直输送带错位，就会导致条烟撞击在垂直输送带导轨架上，产生变形、受损，影响设备正常运行。

原机器上安装的毛刷机构（如图1所示序号2和9），就是为了防止条烟因倒退变位，使得其在被横向推送时撞击到垂直排包机导轨架。然而毛刷9因要让条烟正常通过，不能用较硬的鬃毛或者是调整过低。这就导致了条烟回弹时，毛刷不能完全有效地防止其回弹行程，在极少数情况下，条烟仍然会与垂直排包机导轨架（图1所示序号1）撞击，造成条烟挤压变形质量缺陷，严重的会卡坏设备，必须停机、停产进行修理。

1.导轨架 2.连接板 3.气缸 4.推杆 5.输送板 6.输送板架 7.条烟 8.到位挡板 9.毛刷 10.螺母 11.右支架 12.气缸支架 13.左支架 14.滑轨 15.连接架 16.推板 17.支架焊块 18.滑块 19.螺母 20.缓冲器 21.杆 22.螺母

图1

2 新型防倒退装置的探索

由于原毛刷机构有上述缺点，在实际使用中，就会产生设备故障，甚至影响到产品的质量。常规解决办法：1、取下毛刷装置，更换新毛刷，重新调整位置。2、对毛刷高低重新调整，观察能否满足要求。毛刷调整低了，条烟会被毛刷阻挡，无法流畅在输送通道上通行，会在输送板上堆积大量条烟，形成通道堵塞故障。毛刷调整高了，又不能防止条烟倒退，就这样始终在不断调整毛刷过程中，增加设备故障，加重了维修工劳动强度，提升了条烟撞伤质量风险。（经设备运行统计，车间平均每天有30分钟左右，在调整解决条烟倒退引起的各种设备问题）。

有没有一种机构，能够在不阻挡条烟通过的同时，又能很好地防止其倒退呢？带着这个疑问，我们通过走访和电话问询等方式，了解了部分兄弟企业及其它类似工业企业这这方面一些好的做法，得到一些启发，决定利用重心原理和铰链旋转限位方式，展开实验。此处所谓重心原理，就是一个外形类似长方体的物体在有且仅有中间部位存在支点的情况下，较重的一端会在重力作用下下沉。

该条烟防倒退（反弹）装置，除了包括原有导轨架，输送板架，输送板，推烟装置，到位挡板外，还应包含有固定不动的支撑连接板，支点连接板，轴承，定位螺钉，卡簧，活动挡块，耐磨块，配重块等部件，组成一个在重力作用下的活动挡块装置。支撑连接板通过螺钉连接，安装在导轨架上，支点连接板通过螺钉连接，安装在支撑连接板上，并可通过支撑连接板上的调整孔，调节支点连接板的位置。轴承安装在活动挡块内，其外圈通过卡簧限位，与活动挡块相对固定，内圈通过定位螺钉，与支点连接板连接（如下图2）。

该装置的工作原理，当输送板上的条烟从下方经过防倒退装置时，活动挡板下端面与条烟前端接触，在条烟推动下，向上抬起一定角度，当条烟完全通过后，活动挡板在重力作用下再次向下转动，此时条烟倒退（反弹）回来，尾端与活动挡板侧面接触，阻止了条烟进一步倒退，保障条烟在推送时在俩导轨架之间，不会因撞击导轨架而产生质量问题。

3 新型防倒退装置的设计

根据以上思路探索，结合现有装置的尺寸位置，设计适用于该部位的新型防倒退装置。如下图2。

2.连接板 9.螺母 22.活动挡板 23.支点连接板 24.轴承 25.卡簧 26.螺钉 27.衬套 28.螺钉

图2

活动挡板的功能，就是条烟经过时能被抬起，条烟经过后，能在重力作用下迅速下降，以阻挡条烟倒退。为了不影响条烟的前进运行，也不能在其表面形成擦伤痕迹，所以挡块不能太重，与条烟接触的面要光滑无棱角，同时还要具备迅速下降的特点。首先通过公式计算出条烟的摩擦力大小。

Ff=μFn（条外透明纸摩擦系数μ=0.38，条烟重量Fn=0.3千克*10=3N）

得出条烟在输送带的摩擦力Ff=0.38*3=1.14N。挡板的相对阻力不能大于1.14牛顿，即略为114g。

其次，根据现场实际需求，取活动挡板长a=10.5cm，宽b=2.2cm，厚c=3cm，体积

V=abc=10.5*2.2*3=63cm³。

①选择常用金属材料45号钢，其密度ρ=7.86g/cm³，得出重量m=ρV=495.18g,远大于114g的要求，不能满足条件，由此可见，大多数金属材料都不能满足使用要求。

②选用常用非金属材料尼龙66作为活动挡板材料，尼龙66的密度为ρ=1.15g/cm³，得出其重量m=ρV=72.45g。72.45＜114，满足要求。

综合选择，尼龙66有一定硬度和强度，表面光滑，密度合适，最终选择尼龙66作为活动挡板的制造材料。

支点连接板是一个L型的金属板，其作用是连接活动挡板，同时活动挡板的上表面与其下表面接触，限制了活动挡板向下旋转的角度，使活动挡板与水平面保持一个30°左右夹角，方便条烟通过，如图2。

加工后的防倒退装置安装在设备上示意图，如下图3所示。

1.导轨架 2.连接板 3.气缸5.输送板 6.输送板架 7.条烟 8.到位挡板 9.螺母 22.活动挡板 23.支点连接板 24.轴承 25.卡簧 26.螺钉 27.衬套  28.螺钉

图3

4.改后效果

改造前因倒退装置引起的故障占比（2021年）：（表1）

改造后因倒退装置引起的故障占比（2022年）：（表2）

本装置，在车间6号PBL垂直排包机试用三个月后，故障率由改造前的1.74%下降到改造后占的0.23%，取得良好的效果，目前已经推广到单位所有PBL排包机上，可以推广到行业类似设备上。

参考文献

高等学校机械基础课程系列教材.机械设计基础.北京理工大学出版社.2004年2月第1版

PBL垂直排包机使用说明书，东方机器制造(昆明)有限公司.2013年3月

个人简历：张明强 （1978-）男 四川遂宁人，大学本科，工程师，目前从事设备技术工作。