ZL29 濾棒成型機(jī)負(fù)壓系統(tǒng)自動(dòng)清潔裝置

沈宗毅，呂獻(xiàn)周，馮 琰，關(guān)堡方，顧星宇

（紅云紅河煙草（集團(tuán)）有限責(zé)任公司會(huì)澤卷煙廠，云南曲靖 654200）

0 引言

ZL29 濾棒成型機(jī)（以下簡稱成型機(jī)）是由許昌煙機(jī)生產(chǎn)制造的中高速濾棒成型設(shè)備，其高效的生產(chǎn)能力、穩(wěn)定的設(shè)備效能、較高的產(chǎn)品質(zhì)量，是目前國內(nèi)煙草行業(yè)濾棒生產(chǎn)制造的主力機(jī)型。成型紙所包裹醋酸纖維絲束進(jìn)入煙槍后成型濾條，濾條經(jīng)刀頭切割成濾棒，經(jīng)加速輪送入帶槽鼓輪，向輸送系統(tǒng)傳遞，然后進(jìn)行裝盤工作。

成型機(jī)額定車速為600 m/s，濾棒在傳遞過程中的制動(dòng)主要在帶槽鼓輪上完成，在帶槽鼓輪接收濾棒的同時(shí)，要對(duì)高速運(yùn)動(dòng)的濾棒進(jìn)行及時(shí)減速。否則，高速運(yùn)動(dòng)的濾棒便會(huì)沖擊到帶槽鼓輪擋圈，造成觸頭的質(zhì)量問題，因此保障負(fù)壓系統(tǒng)內(nèi)腔體管路的暢通對(duì)濾棒的產(chǎn)品質(zhì)量至關(guān)重要，就需要借助帶槽鼓輪上的負(fù)壓系統(tǒng)來實(shí)現(xiàn)減速功能。

成型機(jī)在帶槽鼓輪上開有密集小孔，內(nèi)部與負(fù)壓系統(tǒng)銜接形成一套負(fù)壓制動(dòng)系統(tǒng)，當(dāng)濾棒輸送至帶槽鼓輪輪槽內(nèi)，負(fù)壓便可以將其牢牢地吸附在輪槽內(nèi)，防止高速運(yùn)動(dòng)的濾棒撞擊鼓輪擋圈造成濾棒觸頭，保證濾棒整齊排列進(jìn)入下道裝盤工序。在生產(chǎn)過程中，負(fù)壓系統(tǒng)必須持續(xù)工作，否則帶槽鼓輪周邊的絲束、飛花等會(huì)經(jīng)小孔進(jìn)入負(fù)壓腔體，造成負(fù)壓系統(tǒng)堵塞及觸頭質(zhì)量缺陷。

1 工作原理

成型切割后的濾棒經(jīng)加速輪后進(jìn)入帶槽鼓輪輪槽內(nèi)，此時(shí)濾棒具有極高動(dòng)能，需要在帶槽鼓輪輪槽內(nèi)進(jìn)行減速，帶槽鼓輪上的負(fù)壓孔即用于濾棒減速（圖1）。負(fù)壓孔與負(fù)壓系統(tǒng)相連，負(fù)壓系統(tǒng)所提供的負(fù)壓可以將濾棒固定在帶槽鼓輪的相對(duì)位置，運(yùn)動(dòng)的濾棒通過負(fù)壓吸附在帶槽鼓輪的輪槽內(nèi)。

圖1 工作原理

為保證濾棒吸附在輪槽內(nèi)并及時(shí)停靠，就需要在帶槽鼓輪處提供一個(gè)制動(dòng)負(fù)壓，根據(jù)摩擦力計(jì)算公式f=μ×Fn和壓強(qiáng)計(jì)算公式P=F/S，可得f=μ×PS（壓力Fn由濾棒自重和負(fù)壓壓力提供，在此忽略濾棒重量，F(xiàn)=Fn），當(dāng)負(fù)壓壓強(qiáng)增大或減小時(shí)，濾棒與輪槽的摩擦力也隨之變化，因此負(fù)壓大小對(duì)濾棒在輪槽內(nèi)的停靠位置極其重要。一旦負(fù)壓過小，濾棒便會(huì)沖擊到帶槽鼓輪端頭，引發(fā)觸頭故障，而負(fù)壓過大則會(huì)引起濾棒停留不到合適位置，影響濾棒輸送工作。

2 存在問題

在日常生產(chǎn)活動(dòng)中，由于成型機(jī)刀頭部分運(yùn)行環(huán)境的惡劣性，高速高塵，會(huì)有很多的飛花、揚(yáng)塵等，槽鼓輪周圍的這些漂浮物會(huì)在負(fù)壓的作用下經(jīng)由帶槽鼓輪的氣孔進(jìn)入負(fù)壓管道內(nèi)部。其中，大部分的雜物順著負(fù)壓管道被工藝除塵系統(tǒng)帶走，但是由于負(fù)壓管路排布較為曲折，灰塵及絲束便會(huì)附著在一些彎折轉(zhuǎn)角位置的管道內(nèi)壁，久而久之負(fù)壓管路便會(huì)因積塵被堵塞、負(fù)壓變小，濾棒不能及時(shí)停靠而引發(fā)觸頭。

查詢2020 年全年的維修保養(yǎng)記錄，對(duì)全年濾棒觸頭情況進(jìn)行統(tǒng)計(jì)和分析，繪制出排列圖（圖2）。

從圖2 可以看出，負(fù)壓管路堵塞和月保養(yǎng)兩項(xiàng)累計(jì)頻數(shù)為92%，是濾棒觸頭的主要原因，在生產(chǎn)過程中消耗了巨大的維修保養(yǎng)時(shí)間，大大增加了操作維修人員的勞動(dòng)強(qiáng)度。

圖2 2020 年6—12 月濾棒觸頭次數(shù)及情況分析

3 原因分析及改進(jìn)

3.1 原因分析

通過圖2 可知，濾棒觸頭缺陷主要是由于負(fù)壓管路堵塞引起的，為避免濾棒觸頭缺陷的發(fā)生，車間甚至作出了定期維護(hù)保養(yǎng)的計(jì)劃，但仍不能杜絕濾棒觸頭缺陷現(xiàn)象，嚴(yán)重影響濾棒的產(chǎn)品質(zhì)量。

3.2 改進(jìn)思路

欲解決濾棒觸頭故障，最關(guān)鍵是要解決負(fù)壓管路的堵塞問題，如果可以從負(fù)壓管路內(nèi)部進(jìn)行自動(dòng)清潔，就可以有效避免負(fù)壓管路的堵塞，防止濾棒因停靠位置不佳而引發(fā)的觸頭缺陷。

3.3 改進(jìn)措施

3.3.1 改進(jìn)方案設(shè)計(jì)

通過現(xiàn)場(chǎng)勘察，帶槽鼓輪與機(jī)座連接的轉(zhuǎn)角處是積塵的主要部位。查閱分析設(shè)備圖紙可知，帶槽鼓輪和負(fù)壓管路的腔體內(nèi)留有較大的空間，外部與機(jī)殼蓋板相連。因此，設(shè)計(jì)了一套能自動(dòng)清潔并兼具密封性能的裝置，針對(duì)轉(zhuǎn)角處進(jìn)行清潔，便可防止絲束、灰塵的堆積。

為了在負(fù)壓管路腔體內(nèi)部進(jìn)行清潔工作，裝置必須輕量化、小體積，可以放置在腔體內(nèi)部而不影響原有負(fù)壓管路的正常工作。因此，欲采用0.4 MPa的正壓氣體對(duì)彎折部位直接清潔（圖3）。

圖3 自動(dòng)清潔系統(tǒng)原理

3.3.2 實(shí)施改進(jìn)措施

首先確定安裝位置，測(cè)量負(fù)壓管路內(nèi)部結(jié)構(gòu)尺寸，用以確定自動(dòng)清潔系統(tǒng)的安裝位置。測(cè)量得出開孔位置為78 mm×3 mm。根據(jù)以上測(cè)量，繪制了三維模擬圖（圖4）。

圖4 蓋板位置處開孔模擬圖

其次，在對(duì)應(yīng)的機(jī)器蓋板上開孔，孔徑與負(fù)壓管路入口處相同，孔徑為60 mm，并開出定位螺孔（圖5）。

圖5 負(fù)壓管路及腔體結(jié)構(gòu)

然后根據(jù)以上尺寸，設(shè)計(jì)端蓋及執(zhí)行機(jī)構(gòu)。為密封良好，端蓋設(shè)計(jì)為凸臺(tái)形狀，在凸臺(tái)處放置密封圈。端蓋一側(cè)通過快速接頭連接正壓，另一側(cè)連接清潔氣管。當(dāng)電磁閥接通后，正壓接通，高速壓縮空氣吹向彎折處，對(duì)彎折處進(jìn)行清潔（圖6、圖7）。

圖6 清潔裝置執(zhí)行機(jī)構(gòu)三維建模圖

圖7 清潔裝安裝位置三維建模圖

最后按照設(shè)計(jì)尺寸對(duì)各零部件進(jìn)行加工，并安裝到相應(yīng)位置。接入電路、氣路，并進(jìn)行調(diào)試工作。

4 改進(jìn)效果

通過對(duì)ZL29 濾棒成型機(jī)負(fù)壓系統(tǒng)自清潔系統(tǒng)的安裝調(diào)試后，該裝置的安裝使用收到了顯著的使用效果，并進(jìn)行了推廣運(yùn)用。使用效果表現(xiàn)在以下兩個(gè)方面：一是提升了濾棒的工藝質(zhì)量，觸頭質(zhì)量缺陷的頻次明顯下降，提高了濾棒生產(chǎn)的制造水平；二是降低了維修次數(shù)和耗時(shí)。對(duì)2021 年1—4 月份的濾棒觸頭次數(shù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，并進(jìn)行故障分析（表1）。

表1 2021 年1—4 月份濾棒觸頭次數(shù)和故障分析

從表1 可以看出，加裝負(fù)壓系統(tǒng)自清潔裝置后，濾棒觸頭的次數(shù)得以明顯降低，由改進(jìn)前的平均每月5 次降低到改進(jìn)后的平均每月1.5 次，而且4 個(gè)月以來僅有一次是因負(fù)壓管路堵塞而導(dǎo)致。該裝置減少了ZL29 濾棒成型機(jī)頻發(fā)的濾棒觸頭故障，以較小的經(jīng)濟(jì)成本實(shí)現(xiàn)了負(fù)壓管路的自動(dòng)清潔功能，節(jié)省了大量維修時(shí)間和維修成本，降低了操作人員、維修人員的勞動(dòng)強(qiáng)度，應(yīng)用效果良好。