基于载荷流的高速烟支切割系统结构减振方法

目的为解决独立驱动烟支切割装置高速作业时振动过大的难题,开展系统模态分析与结构减振研究。方法建立烟支切割系统数字模型,开展有限元模态分析,提取前5阶固有频率和振型,研究模态对烟支切割性能的影响规律。设计烟支切割系统模态试验,验证计算模态的可靠性,最后提出基于载荷流的加强筋优化设计方法,实现结构减振。结果有限元仿真计算各阶模态频率与试验模态各阶频率误差在5%以内,而改进后的烟支切割系统一阶固有频率提高了14%,有效避开了刀盘激励频率范围。结论原高速烟支切割装置作业时振动过大的主要原因是一阶固有频率在刀盘激励频率范围内,发生了共振。改进后的烟支切割系统刀盘激励频率有效避开了共振区间,烟支生产质量可得到提高,为高速烟支切割系统结构减振设计提供了技术支撑。

烟支吸附装置流场分析与优化设计

目的针对烟支传递与包装平稳性差的缺点,采用计算流体动力学(CFD)方法对烟支吸附通道内部流场进行三维数值分析。方法研究关键部位流动特性,分析流速、压力分布及湍流耗散,提出结构改进方案。结果流场压力和流速在烟支吸附口与风机连接位置分布不合理,拐角处湍流动能高,烟支吸附口至风机位置压力损失为5268 Pa。风机管道存在逆压梯度,产生气流漩涡,压力损失值为14000 Pa,高于工业需求。优化模型中,风机管道包含2个拐角时,压力损失降低了7000 Pa,烟支吸附效果提升了350%。风机管道包含一个拐角时,压力损失降低了6200 Pa,烟支吸附效果提升了390%,通道流场分布合理性得到改善。结论基于仿真结果,优化风机与出风口管道连接方式,通过流场分析可为烟支吸附装置的优化设计提供一定技术支持。

自动换卷机构的纸带拼接刚柔耦合分析与试验研究

针对卷烟纸带拼接中压模纹理与拼接力设计不当,易发生纸带拼接松脱、错位和穿透的问题,基于自动换卷机构的纸带拼接原理,建立自动换卷机构刚柔耦合模型,采用数值模拟与试验测试方法,研究对辊材料、拼接力和压模纹理对纸带拼接效果的影响规律。结果表明,4种对辊材料(橡胶、尼龙、铝、钢)的纸带拼接力仿真值分别为177.1,3.50×104,1.29×106,4.45×106 MPa,仿真结果与理论值相符。设计不同压模纹理的纸带拼接试验,测算出菱形压模拼接后的纸带断裂应力为1.040 MPa,弹性模量为17.816 MPa;矩形压模拼接后的纸带断裂应力为1.802 MPa,弹性模量为28.001 MPa,菱形压模拼接质量优于矩形压模。研究为自动换卷机构的对辊材料和压模纹理设计,以及纸带拼接效果评价提供技术支撑。

嵌入式IPC在新型卷烟机上的应用

自上世纪九十年代以来,卷烟机的电气控制系统大都采用"PLC+专有系统"的控制模式。一方面,PLC技术的日益成熟使其在逻辑控制为主的自动化系统得到了很好的应用,另一方面,由于PLC无法完成对实时性有较高要求的自动化任务,制造商不得不开发独立的单片机系统来实现这些自动化任务。介绍嵌入式IPC控制技术及其优点,以及采用先进的Ethercat总线通讯技术后,更精确地实现了对卷烟机的实时控制。

伺服系统在ZJ17卷烟机盘纸张力控制中的应用

ZJ17 卷接机组是国内卷烟厂烟支卷制的主要生产设备,具有20世纪90年代初期国际先进水平。虽然ZJ17卷接机组具有运行稳定、消耗低、烟丝适应能力强等特点,但其供纸印刷系统的差动齿轮箱故障周期短,卷烟纸补偿装置的补偿精确性、稳定性、能力方面存在不足,系统维修费用偏高。采用伺服系统取代ZJ17卷接机组原机的卷烟纸张力装置,以提高设备运行稳定性。伺服系统的设计选型既要满足负载需求,又要考虑其对伺服系统性能影响和设备结构要求,本文通过计算伺服系统的转矩和功率要求,通过分析计算确定伺服系统的选型。

柔性生物质颗粒的流体动力学行为研究综述

目的 分析柔性生物质颗粒的应用背景,提出生物质的清洁度与取向分布是影响产品包装质量的2个关键因素。方法 从多相流的数值模拟方法、柔性颗粒建模理论、曳力模型适用性等角度总结国内外生物质流化研究成果。重点阐述本课题组在生物质表征、生物质分离与取向调控方面提出的解决方案。结果 机器视觉适用于生物质物理与力学性能的测量,多倾斜曲面通道可用于混合颗粒的有效分离,楔形通道的流场速度梯度能够加速非球形颗粒的取向调整。结论 概括了柔性生物质颗粒流化模拟中存在的主要问题,提出了未来的研究计划。

喇叭嘴机构碳纤维振动片参数测试与动态应力计算

为研究双倍长烟支切割时振动片动态应力变化规律,以ZJ116型卷接机组往复式喇叭嘴机构为研究对象,通过拉伸试验测出振动片的弹性模量、泊松比与密度,根据测试结果和刚柔耦合计算理论建立了喇叭嘴机构的刚柔耦合模型。基于该模型计算烟支切割过程中振动片的动态应力,测试与计算结果表明:1振动片的弹性模量为94.140 4 GPa,泊松比为0.296 7,密度为1 599.69 kg/m^3;2在烟支切割过程中,振动片的动态应力由中部向两端变大,与支架和喇叭嘴相连接的部位容易发生劈裂和折断,与试件疲劳破坏结果一致。

某型包装机推手机构刚柔耦合系统动力学研究

高速状态下,柔性较小的零件作为纯刚体进行计算,其结果与实际情况有偏差.基于刚柔耦合系统动力学理论,采用有限元方法和模态综合叠加法,将刚度较小的零部件柔性化,建立某型包装机推手机构的刚柔耦合系统动力学模型.基于该模型,计算推包和折边时长臂推手的动态应力,并与ABAQUS中计算结果比较,二者基本吻合,验证了基于刚柔耦合系统动力学理论计算动态应力方法的正确性.对比研究推手机构的多刚体计算模型与刚柔耦合系统动力学模型,表明柔性长臂推手变形会引起一定的位置偏差,验证了在高速状态下该机构刚柔耦合系统动力学模型的计算结果更为准确.

ZJ119-MAX接装机负压通道流场计算和分析

为进一步提升烟支传递平稳性和加工质量,以ZJ119-MAX接装机负压通道为研究对象,基于计算流体动力学(CFD)方法,研究了通道内的流场分布。根据气体流经通道的结构原型,对负压通道进行了简化,并对未封闭区域进行了局部重建和网格划分。采用非结构化四面体网格和湍流Realizable k-ε模型建立了负压通道的CFD模型,通过流场的数值模拟分析了其流线、压力分布及湍流耗散。结果显示:通道的整体气动性能较好,但在气流入口处流速变化和湍流耗散较大,通道拐角处容易产生气流漩涡致使能耗增大,渐扩管道处则存在逆压梯度。通过优化滤棒和烟支供给系统的负压通道气流入口,以及在滤棒和烟支供给系统与搓接系统的负压通道之间增设新通道等方法,可以改善滤嘴烟支调头系统气流通道的流动性。该研究结果可为优化接装机设计,提高设备运行效率提供技术支持。

基于BP神经网络的喇叭嘴机构动平衡优化方法

目的为了提高烟支端面的切割质量,对喇叭嘴机构的动平衡性能进行优化。方法以两平衡块的设计角度为设计变量,惯性力和惯性力矩的均方根植为优化目标,建立喇叭嘴机构的动平衡优化函数。基于BP神经网络建立喇叭嘴机构动平衡预测模型,利用遗传算法优化该神经网络,以提高其预测精度,且获得最优值。结果优化后的机构动平衡性能得到明显改善,其中惯性力均方根值减小了37.16%,惯性力矩均方根值减小了8.33%。结论采用神经网络与遗传算法对喇叭嘴机构进行动平衡优化效果较好,提高了机构的工作稳定性。

超薄纸带空间调偏机理及刚柔耦合分析方法

以超高速卷接机组纸宽调节机构为对象,研究超薄纸带的调偏机理及刚柔耦合分析方法。采用空间展平投影法,探究纸带偏移量与斜置辊间距、倾斜垫片角度的关联规律。构建超薄纸带的运动学与动力学模型,测量出纸带的关键力学性能参数弹性模量。通过将纸带离散成柔性体单元和把辊轮离散为刚体单元,建立纸宽调节机构的刚柔耦合计算模型。结果表明,计算和试验得到的输出端纸带横向偏移量较为一致。研究结果为超薄纸带调偏参数优化与高速平稳送纸提供了理论依据。

高速卷接机组大压板调节机构压紧力计算与优化

目的为使高速卷接机组烟枪成型大压板调节机构能转动灵活且锁紧可靠,有必要减小成品烟支直径与理想直径的误差。方法分析大压板锁紧机构与烟支直径调节机构的工作原理,研究大压板调节机制和烟支直径卷制质量。通过测试大压板压紧力,得到弹簧工作参数。优化大压板调节机构,使其自锁可靠。结果根据测量得到的两大压板压紧力分别为137 N和147 N,为确保大压板不分离和卷制质量良好,压缩弹簧弹力需大于209.8 N。优化后最大连杆长度值在[29.2 mm,29.7 mm]时,大压板锁紧机构可实现自锁。结论大压板压紧力测算与自锁机构优化可有效地改善烟丝卷制效率,保证了烟支的成品率。

旋转式喇叭嘴与虎克式切刀干涉机理与规避方法

为解决烟条切割过程中因旋转式喇叭嘴与虎克式切刀干涉而造成烟支端面不整齐等问题,以ZJ119卷接机组烟条切割装置为对象,对烟条切割运动过程进行分析。通过研究喇叭嘴与切刀发生干涉的机理,建立烟条切割装置的等效运动学模型,并结合数值分析与Adams仿真计算3种喇叭嘴调整方法中喇叭嘴与切刀不产生干涉的最小间隙。结果表明:(1)在烟条切割过程中,切刀在切入与切出时刻与喇叭嘴在烟条轴线方向上存在位移差是产生干涉的主要原因;(2)单侧间隙调整、双侧间隙调整和前后排间隙调整3种方法中不发生干涉的最小间隙分别为0.63、0.69和0.51 mm。该方法可为提高烟条切割质量提供支持。