ZL29型纖維濾棒成型機組溝槽成形裝置設計

王永康

（許昌煙草機械有限責任公司研究所，河南 許昌 461000）

溝槽濾棒具有對焦油截濾率高、防偽、新穎等三大功能，如圖1所示，是卷煙企業生產高檔香煙的首選產品，其需求量正日益增高，而目前國內生產溝槽濾棒的技術卻一直停留在低速機的應用上。

ZL29型纖維濾棒成型機組是由德國HAUNI公司的KDF4/AF4纖維濾棒成型機組轉化而來的，生產速度為600m/min，是目前國內速度最高的單通道纖維濾棒成型機組。

為了實現在ZL29型纖維濾棒成型機組上進行溝槽濾棒的生產，針對該機組設計出了纖維溝槽濾棒成形裝置，該裝置為一個獨立單元，在機組上安裝上該裝置之后便可實現纖維溝槽濾棒的生產，同時仍保留該機組原有生產普通濾棒的功能，生產溝槽濾棒時其額定速度為400m/min。

在ZL29型纖維濾棒成型機組上的溝槽濾棒成形裝置的主要設計內容如下。

圖1 纖維溝槽濾棒外形圖

1 整體結構及各功能組件布局設計

如圖2所示，該裝置的寬度為1006mm，其左右兩側墻板分別固定在ZL29型纖維濾棒成型機組的成型機與開松機之間，前墻板上安裝有一系列功能組件，共同完成纖維溝槽濾棒的生產。

圖2 ZL29型纖維濾棒成型機組溝槽成形裝置示意圖

由于ZL29型纖維濾棒成型機組的纖維絲束（6）及成型紙（4）的中心距機身的距離為80mm，因此作為過輥輸送絲束的成束輥（7）的中心也設計為80mm。

而如圖3所示，經軋壓后的纖維素紙其寬度保持不變，為了保證成形后的溝槽紙在卷制時剛好搭成完整的一周，則需要保證纖維素紙內邊緣與成型紙的內邊緣對齊，由于成型紙與纖維素紙的寬帶不同，因此設計成的纖維素紙的走紙通道中心與成型紙的的中心也不一致，即保證纖維素紙中心距機身的距離為78mm。

圖3 纖維素紙位置示意圖

2 溝槽軋輥的參數設計及加工

在產品工藝上一般要求軋壓出來的纖維素紙上面的溝槽是間斷式的，其形狀如圖4所示，根據此要求設計成的一對軋輥為帶刻槽的花槽輥和不帶刻槽通體都是溝槽的通槽輥，如圖5所示，該對軋輥是一對制造工藝復雜、具有高精度、高硬度的關鍵零件，加工難度非常大，而其又是決定纖維素紙上呈現的溝槽的形狀、軋制形式、溝槽間距、溝槽均勻度、軋制深度等的關鍵因素。

圖4 經軋輥軋壓成形后的纖維素紙示意圖

圖5 一對軋輥的示意圖

經過反復的試驗后，對其加工工藝及設計作了適當的修改，最終完成了溝槽軋輥的設計與加工，圖6為最終確定的軋輥的槽形。

圖6 軋輥的槽形剖面示意圖

3 對纖維素紙的處理

相對低速機上的溝槽成形技術在ZL29型纖維濾棒成型機組上進行溝槽成形裝置的設計則較為復雜，為保證生產出合格的溝槽濾棒，增加了以下設計。

3．1 對纖維素紙的加濕處理

對于溝槽濾棒來說，溝槽的槽形是由一對軋輥軋壓而成，為了使軋壓成的溝槽槽形清晰、完整并能很好地保持，設計時采用了對纖維素紙進行軋壓前的噴水加濕處理。

如圖2所示，設計增加的噴霧室內有上下兩個噴頭（11），噴出經過霧化的熱水，對經過的纖維素紙的上下兩面進行噴濕處理，噴出的水中預加有甲基纖維素的賦形劑，經過該加濕處理后，既軟化了纖維素紙，使之便于軋壓成形，同時又能很好地保持其槽形。

3．2 對纖維素紙的加熱處理

如圖2所示，在進入一對軋輥（8）和（9）軋壓之前需要對加濕后的纖維素紙進行加熱，以使其充分軟化，以便軋壓出清晰的溝槽槽形。

3．3 纖維素紙在運行過程中紙張力的控制

在高速機上更容易出現纖維素紙紙張力的波動，而此波動則對溝槽成形、溝槽形狀的保持等都會帶來不利的影響，如圖2所示中的為設計增加的紙張力測量儀，通過程序控制使紙張力恒定。

4 各功能組件之間運行的同步保證。

4．1 軋輥與刀頭電機的速度和位置同步

如圖5所示，由于軋輥上有刻槽，這樣軋壓出的纖維素紙上面的溝槽是間斷式的，根據客戶的不同要求，刀頭切割時需要每次都切割在無溝槽段或有溝槽段，這需要程序控制保證驅動軋輥的伺服電機與刀頭主電機的速度和位置的同步。

4．2 兩拖紙輥轉速的確定

如圖2所示，第二拖紙輥的驅動伺服電機與刀頭主電機保持速度同步，而第一拖紙輥則以第二拖紙輥為基準，根據紙張力的大小進行微調，當紙張力超過某一設定值時，則驅動第一拖紙輥的伺服電機的轉速就加大，反之則減小，以達到保持紙張力的恒定的目的。

4．3 供水泵電機轉速的確定

為了盡量保持纖維素紙單位面積上噴施的水分保持不變，機器根據生產速度自行調節噴水量，雖然總體上噴水量隨主機的速度增加而增加，但噴水量的最佳值是一個經驗值，其取決于纖維素紙的類型和機器的生產速度，因為不同的纖維素紙的吸水量與速度的比例關系不一樣，因此供水泵電機跟隨刀頭主電機轉動是按預設比例進行的。

4．4 成束輥驅動電機的同步設計

如圖2所示，3個成束輥作為纖維絲束的過渡輪，其分別由一個伺服電機驅動，其轉速與刀頭主電機的轉速保持同步。

5 結語

通過以上的設計改進，實現了在ZL29型纖維濾棒成型機組上生產溝槽濾棒的功能，填補了國內高速纖維濾棒成型機不能生產溝槽濾棒的空白，實現了溝槽濾棒的國產化替代應用，為企業創造了可觀的經濟效益和社會效益。