扭捻式火藥引線機改進設計方案

摘 要：煙花爆竹的火藥引線屬于火工品，生產過程會存在較多高危因素和事故隱患。針對某工廠現用的扭捻式火藥引線成形機在設計和實際生產中存在的一些問題，系統地提出設備改進設計方案，為提高引線生產安全和效率，實現在該設備上一次連續生產成品火藥引線提供參考。

關鍵詞：煙花爆竹 火工品 火藥引線 改進設計

中圖分類號：TQ565 文獻標識碼：A 文章編號：1003-9082（2018）07-0-02

隨著人們生活水平的不斷提高，燃放煙花爆竹已成為具有民族特色的娛樂活動，人們除了辭舊迎新在春節燃放煙花爆竹外，每逢重大節日及喜事慶典，諸如元宵節、婚嫁、建房、開業等，亦要燃放煙花爆竹以示慶賀。引線素有煙花爆竹“咽喉”之稱 ，國家規定引線必須單獨生產，且每省僅有幾個廠家，并不得長途運輸。目前，引線的生產量是供不應求，所以，研究引線生產的工藝流程，提高引線的生產效率，減少操作人員接觸火藥引線的次數，降低危險性，都有著非常重要的意義。

一、原工藝流程及存在的問題

1.原火藥引線的主要生產工藝流程

目前，引線生產的主要設備—引線成形機其引線成形是通過包裹物（大多數為皮紙）將火藥（濕態）包纏后通過扭捻成形并纏繞成卷，然后取下濕態的引線卷將其經繞引成筐或筒狀進行曬干或烘干，干燥后的引線再回引繞成引線成品卷【1～3】。

2.原火藥引線生產過程中存在的問題

2.1引線成形設備沒有烘干裝置

企業所用的濕法引線機只能收濕態引線，在另一車間經繞引成大卷，再搬運到陽光充足的曬場上曬干，曬干后再重新卷成成品卷，包裝出廠。如此反復的拆卷引線，定會增加產品的斷線率和損耗，而且人工參與的工作量越多，會使得安全性越低。

2.2 原設備沒有成品收線功能

原濕法引線機只能收濕態引線，還需后續多次人工參與拆卷工作，才能達到產品的性能要求，生產過程安全性差。

2.3 原設備收線過程會拋出含有氯酸鉀的水溶液

原機濕法收線時，隨著收線輪旋轉，輪線的半徑不斷增加，使得含有氯酸鉀的水溶液會拋出。這樣既浪費原料，又嚴重污染了設備和工作場地，危害到了生產安全性。

2.4 原設備無斷線警示和自動停止功能

沒有斷線警示功能，會使得工人工作時需時刻盯著設備走線過程，即增加了工人的勞動強度，又易使其產生眼疲勞。原機若出現斷線情況，則需工人手動停止后進行接線。

2.5 設備多處運動或傳動部分沒有防護罩

許多軸，帶輪，齒輪等運動或傳動裝置沒有防護罩，生產過程中會隨時產生不安全事故，既傷害到工人的人身安全，有對企業帶來諸多不利的影響。

二、原機技術改造設計初步方案

原引線成形機改造的總體思路：將引線濕態扭捻成形、濕線干燥、成品收線在一臺設備上一次連續完成。這樣不僅大大減少人工接觸引線次數，且生產不受氣候的影響；使火藥引線生產的安全性和及時性大幅度提高。

1.增加烘干裝置

1.1 烘干裝置位置

將原機濕線收線筒去掉，在此位置安裝烘干裝置；因原機濕線收線筒的位置和空間正合適。原機收線機構改造為成品引線收線。

1.2烘干方式

原機濕法收線是利用收線輪旋轉濕態收線，由于旋轉離心力的作用，濕態引線中含有氯酸鉀的水溶液會被拋出，既會污染設備及工作環境，又會造成不安全因素。同時，原濕態收線完畢后，需要人工反復操作拆卷引線，自然曬干，這樣存在著嚴重的安全隱患因素。增加烘干裝置即濕引線成形后直接進入烘干裝置，不僅會避免上述現象發生，而且會大大地提高生產效率，為企業帶來可觀的利益。

由于可能產生高溫熱源或火點的設備、裝置、器件等應遠離引線的制造過程【2】，故常用熱風烘干，一般熱風（60～80℃）由風機或管道送入烘箱。

1.3烘箱中引線的走向

1.3.1 0.8m/s濕線的烘干時間

假定引線機生產率為0.8m/s，需計算出0.8m濕線的含水量，較準確地計算出水份的蒸發時間（烘箱環境溫度—蒸發時間，即理論上計算出0.8m濕引線所含水份的蒸發時間）。

關于水的蒸發速率，現如今的研究中沒有給出明確的計算公式。因本方案采取利用熱風烘干濕引線，則水的蒸發過程可依據非自然界環境條件下的水表面蒸發速率公式【5】來預測0.8m濕引線所含水份的蒸發時間，即式（1）所示形式：

（1）

式中，—水的蒸發速率，單位；—溫度，單位℃；—水表面壓力，單位；—空氣流速，單位；—相對濕度。

a、b、c、d、e為回歸系數，分別0.009424，1.619322，-0.502198， 0.639748，-1.032682。

假設烘箱溫度為70℃，壓力為一個標準大氣壓，熱風流速為5m/s，相對濕度為85%，則可計算出水的蒸發速率w為2.73 。

取濕引線的直徑為1.25mm，長度為0.8m，則表面積s=31.4cm2，體積V=1cm3。由于濕引線的藥溶液配比為2：1：3（木炭粉：氯酸鉀粉：水），所以長為0.8m的濕引線中含水量約為0.5克。

則長為0.8m的濕引線中水的表面蒸發所需時間t= 4.5s。

1.3.2 引線走式

按圖1所示的引線走式路線將濕引線布置在烘箱內轉輪上。假設兩排轉輪間距為560～600mm（轉輪為45），過小，工人不好操作；過大，烘箱尺寸偏大。

1.3.3 采取單線單烘的生產運行方式

若引線成形過程中出現斷線情況，只需暫停相應的引線來接線，不會影響另一條引線的正常成形運行，從而不影響機器的生產效率。

2.成品收線

2.1 收線布置

成品收線置于機器尾部，通過改進原收線機構及裝卸部分即可實現，這樣既能使生產設備干凈整潔，又能夠方便操作。

2.2 收線控制

一條引線的收線、送紙、下料同步控制，實施單線單控。

可根據收線軸的轉速計算出完全收好一卷引線所需的時間，利用時間繼電器控制電磁離合器以完成收線、送紙、下料同時啟停；復位開關放在收線處的適當位置，以方便工人操作機器復位為準。

3.增加一個斷線報警

原濕法引線機無斷線報警，全憑人工來觀察是否斷線。若增加斷線報警裝置，一方面，不用靠人工觀察，減少工人的勞動強度；另一方面，可以及時發現斷線，及時接線，從而不會影響機器的生產效率。

機器運行中可能出現斷線的情況是在引線的干濕態的轉換處。可在烘箱出口處增加一個斷線報警，以提示有無斷線情況。

斷線報警與電磁離合器的控制同步，同用1個復位開關。這樣，只要一出現斷線情況，該條線就停止；待工人接好線后，按下機器復位開關，該線繼續運行。

4.相應位置增加防護罩

依據往復機構的位置，電磁離合器和成形機構的位置等，設計制造相應的防護罩。一方面，提高操作安全性；另一方面，防塵、防污染，可提高設備的使用壽命。

三、設備改造及附屬裝置或設施配套

1.設備改造

1.1 按上述技術改造設計對原機進行改造。改造完畢后對設備進行帶料運行試驗，若滿足技術生產要求，則進行制訂批量生產該設備的生產方案。

1.2 若該設備的帶料運行試驗不能滿足技術生產要求，則找出原因并再改進設計，完畢后再進行試驗直至成功。

2.附屬設施或裝置配套

主要完成動力電與主機匹配、原料的儲藏、成品裝送、廢料堆放及處理等工作。

四、現場安裝、培訓及試生產

1.現場設備安裝

設備按生產布置將設備安裝在指定位置，空載運行以確保安裝準確無誤。

2.操作工人的培訓

按照生產設備的使用要求及注意事項對操作工進行短期培訓，讓工人盡快熟練操作要領。

2.1員工技能培訓，掌握設備的使用方法，熟練生產流程。

2.2員工安全意識的培訓，讓員工以安全生產為第一宗旨，并且培訓出現不安全因素時正確的處理方法。

3.試生產

完成以上工作即可進行試生產。試生產的記錄及檢查內容有：

3.1 檢查設備的聯動運行情況、設備的安裝情況，是否穩定，是否有漏點或不足等；

3.2 檢查所生產的物料是否滿足生產要求；

3.3 檢查系統的整體運行情況，是否滿足下一步連續投料試產條件；

3.4 檢驗人員的操作培訓情況，為下一階段的正常生產奠定基礎。

參考文獻

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作者簡介：楊雪，女，（1987-），漢族，陜西渭南人，碩士，研究方向：先進裝備及制造。