SQ21 切梗絲機(jī)防塵鋼帶自貼緊清潔刮設(shè)計(jì)

馬齊瑤，向 光，周 玲，李文焜

（湖南中煙工業(yè)有限責(zé)任公司長(zhǎng)沙卷煙廠(chǎng)，湖南長(zhǎng)沙 410007）

0 引言

SQ21 切梗絲機(jī)防塵鋼帶在生產(chǎn)使用過(guò)程中積垢嚴(yán)重，導(dǎo)致卷?yè)P(yáng)過(guò)程中變形損壞、更換頻繁。設(shè)計(jì)制作一種用于切梗絲機(jī)防塵鋼帶的自貼緊清潔刮，有效清除防塵鋼帶積垢，提高防塵鋼帶使用壽命。

1 切梗絲機(jī)工作原理

制梗絲主要包括煙梗預(yù)處理、煙梗形變、梗絲在線(xiàn)膨脹和梗絲風(fēng)選4 個(gè)加工過(guò)程[1]，切梗絲機(jī)是煙梗形變加工過(guò)程的主要設(shè)備。切梗絲機(jī)工作原理：一定流量經(jīng)過(guò)前段工序處理過(guò)的煙梗，經(jīng)喂料裝置進(jìn)入一個(gè)由上、下輸送排鏈及兩側(cè)墻板構(gòu)成的楔形通道，當(dāng)煙梗堆積的高度超過(guò)設(shè)定的料位控制高度時(shí)，切梗絲機(jī)上、下排鏈向刀門(mén)端運(yùn)動(dòng)輸送并擠壓煙梗，使其逐步形成結(jié)構(gòu)緊密的“煙梗餅”，并送至矩形刀門(mén)處。刀輥電機(jī)通過(guò)三角皮帶驅(qū)動(dòng)刀輥沿刀門(mén)旋轉(zhuǎn)，刀輥轉(zhuǎn)速和排鏈速度由控制系統(tǒng)按切梗絲寬度的工藝要求運(yùn)行在一定區(qū)間。置于刀輥上的多把切絲刀片由各自的推刀裝置作定量進(jìn)給，補(bǔ)充刀片磨削過(guò)程中的損耗。刀輥帶動(dòng)刀片旋轉(zhuǎn)形成了一個(gè)刃口鋒利的切削圓柱體，將從刀門(mén)連續(xù)送出的“煙梗餅”切成所要求寬度的梗絲[2]，從設(shè)備落料斗送出。

2 磨刀系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及工作原理

2.1 磨刀系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

磨刀系統(tǒng)是在切梗絲機(jī)運(yùn)行過(guò)程中通過(guò)高速旋轉(zhuǎn)的砂輪修磨刀片，使刀刃保持鋒利。磨刀系統(tǒng)由磨刀支架、砂輪支架、碗形砂輪、支架傳動(dòng)機(jī)構(gòu)、防塵鋼帶、鋼帶滾筒、金剛石等組成[3]。上下兩個(gè)導(dǎo)向桿用來(lái)支撐磨刀系統(tǒng)，并通過(guò)螺釘與刀輥支架相連。上下兩導(dǎo)向桿的軸線(xiàn)相互平行，且與刀輥軸線(xiàn)平行，磨刀系統(tǒng)以上下兩個(gè)導(dǎo)向桿為導(dǎo)軌實(shí)現(xiàn)左右移動(dòng)，支架傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的兩個(gè)傳動(dòng)鏈輪提供磨刀系統(tǒng)往復(fù)移動(dòng)的驅(qū)動(dòng)動(dòng)力。砂輪的旋轉(zhuǎn)軸線(xiàn)與水平面成45°角，砂輪兩側(cè)各有一個(gè)防塵鋼帶且在同一平面內(nèi)，由軟鋼材料制作，通過(guò)鋼帶滾筒實(shí)現(xiàn)防塵鋼帶的卷?yè)P(yáng)。

2.2 磨刀系統(tǒng)工作原理

磨刀系統(tǒng)的往復(fù)運(yùn)動(dòng)由刀輥電機(jī)驅(qū)動(dòng)。當(dāng)?shù)遁侂姍C(jī)旋轉(zhuǎn)時(shí)，通過(guò)三角皮帶帶動(dòng)刀輥皮帶輪轉(zhuǎn)動(dòng)，刀輥平皮帶輪上有一同步齒形帶，帶動(dòng)一級(jí)蝸輪蝸桿減速箱輸入端的皮帶輪，減速箱輸出端通過(guò)一個(gè)特殊的鏈傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，鏈條上裝有一對(duì)軸承，軸承推拉磨刀系統(tǒng)上的一個(gè)滑塊，帶動(dòng)磨刀系統(tǒng)往復(fù)運(yùn)動(dòng)。其往復(fù)運(yùn)動(dòng)方向與刀輥旋轉(zhuǎn)軸線(xiàn)平行，往復(fù)運(yùn)動(dòng)速度與刀輥轉(zhuǎn)速成正比。磨刀系統(tǒng)的往復(fù)運(yùn)動(dòng)，可以保證對(duì)刀輥上刀片的全長(zhǎng)進(jìn)行磨削，砂輪磨削刀片過(guò)程中產(chǎn)生大量粉塵和火花，通過(guò)兩側(cè)防塵鋼帶進(jìn)行密封。

2.3 砂輪磨削工作原理

砂輪的磨削區(qū)域在砂輪磨削面的外緣處，金剛石對(duì)砂輪的工作面進(jìn)行修整。砂輪的旋轉(zhuǎn)由一定速電機(jī)直接驅(qū)動(dòng)，在工作時(shí)高速順時(shí)針旋轉(zhuǎn)對(duì)不斷進(jìn)給的切刀進(jìn)行磨削，保持切刀刃口鋒利，砂輪隨同磨刀支架運(yùn)行到一端時(shí)自動(dòng)進(jìn)給一次，運(yùn)行到另一端時(shí)由砂輪修整器上的金剛石對(duì)砂輪進(jìn)行自動(dòng)修整[4]，保持其磨削質(zhì)量。

3 防塵鋼帶積垢分析

3.1 刀片刃口處積垢

切梗絲機(jī)工作時(shí)，上、下排鏈運(yùn)動(dòng)輸送并擠壓物料，使其逐步形成結(jié)構(gòu)緊密的“煙梗餅”，“煙梗餅”中含有糖、果膠、木質(zhì)素等大分子物質(zhì)，這些大分子物質(zhì)在切絲過(guò)程中容易從煙梗表面溢出[5]。有研究表明，采用熱處理工藝能夠改變物質(zhì)的黏附特性[6]，部分切梗絲機(jī)刀輥中有加熱裝置，用于提高刀片刃口溫度，減少煙垢粘黏。SQ21 切梗絲機(jī)刀輥中無(wú)加熱裝置，刀片刃口溫度較低，大分子物質(zhì)溢出后極易黏附在刀片刃口處，形成積垢。

3.2 砂輪磨削過(guò)程中積垢甩到防塵鋼帶內(nèi)側(cè)

砂輪的磨削區(qū)域在砂輪錐面的外表面，材料為鉻剛玉[7]，刀片刃口距砂輪內(nèi)孔邊緣10 mm 處開(kāi)始進(jìn)入磨削區(qū)域。砂輪高速順時(shí)針旋轉(zhuǎn)對(duì)刀片刃口進(jìn)行磨削，磨削過(guò)程中砂輪與刀片刃口積垢接觸，將積垢沿砂輪順時(shí)針旋轉(zhuǎn)切線(xiàn)方向甩到右側(cè)防塵鋼帶內(nèi)側(cè)。同時(shí)，鉻剛玉材料制作的砂輪磨削刀刃時(shí)，會(huì)產(chǎn)生細(xì)小砂粒，砂粒甩在右側(cè)防塵鋼帶內(nèi)側(cè)并黏附在積垢中，使積垢更加堅(jiān)硬。

3.3 防塵鋼帶卷?yè)P(yáng)將積垢壓實(shí)

砂輪往復(fù)運(yùn)動(dòng)時(shí)，防塵鋼帶在兩側(cè)鋼帶滾筒中卷?yè)P(yáng)，右側(cè)防塵鋼帶伸展時(shí)，積垢甩出并黏附在防塵鋼帶內(nèi)側(cè)，右側(cè)防塵鋼帶卷曲時(shí)，將防塵鋼帶內(nèi)側(cè)積垢進(jìn)行壓實(shí)，形成硬質(zhì)積垢。積垢厚度逐漸增大，導(dǎo)致防塵鋼帶在卷?yè)P(yáng)過(guò)程中變形破損，降低防塵鋼帶使用壽命，嚴(yán)重時(shí)還會(huì)導(dǎo)致鋼帶滾筒的損壞。

3.4 普通清潔刮清除積垢效果難以達(dá)到要求

部分切梗絲機(jī)安裝有普通清潔刮，普通清潔刮采用刮刀固定的設(shè)計(jì)，通過(guò)固定的刮刀接觸防塵鋼帶內(nèi)側(cè)，達(dá)到清潔防塵鋼帶內(nèi)側(cè)的效果。在實(shí)際使用過(guò)程中發(fā)現(xiàn)，SQ21 切梗絲機(jī)安裝普通清潔刮時(shí)，清垢效果不佳，防塵鋼帶損壞頻繁。

固定刮刀設(shè)計(jì)主要有兩個(gè)缺陷：①防塵鋼帶為易損件，更換防塵鋼帶后，新的鋼帶位置相比舊的鋼帶位置有所變化，固定的刮刀可能接觸不到新的防塵鋼帶，導(dǎo)致清潔刮清潔作用失效，或者固定刮刀接觸鋼帶內(nèi)側(cè)過(guò)緊，導(dǎo)致鋼帶受力磨損嚴(yán)重，都會(huì)影響防塵鋼帶使用壽命；②固定刮刀安裝在切葉絲機(jī)上使用效果稍好，但是不適用于切梗絲機(jī)，由于煙梗中含有糖、果膠、木質(zhì)素等大分子物質(zhì)，在切梗絲過(guò)程中產(chǎn)生的積垢遠(yuǎn)多于切葉絲過(guò)程，固定刮刀不能將切梗絲過(guò)程中產(chǎn)生的大量積垢進(jìn)行有效清除。

4 防塵鋼帶自貼緊清潔刮的設(shè)計(jì)與實(shí)施

4.1 清潔刮的設(shè)計(jì)

為了持續(xù)有效清潔SQ21 切梗絲機(jī)防塵鋼帶內(nèi)側(cè)積垢，分析原有固定清潔刮的缺陷，設(shè)計(jì)一種防塵鋼帶自貼緊清潔刮，由刮刀、左側(cè)支板、右側(cè)支板、彈簧、底座、固定螺釘組成（圖1）。

圖1 防塵鋼帶自貼緊清潔刮結(jié)構(gòu)

左側(cè)支板和右側(cè)支板通過(guò)4 顆固定螺釘安裝在底座上，兩側(cè)支板合攏構(gòu)成了滑動(dòng)腔，滑動(dòng)腔內(nèi)設(shè)置有刮刀和彈簧，刮刀可以通過(guò)滑動(dòng)腔進(jìn)行上下滑動(dòng)。刮刀下部為一體成型并與滑動(dòng)腔滑動(dòng)配合的T 形座，上部向右彎曲30°可以加強(qiáng)刮刀刃口的清垢效果。刮刀刃口有一定弧度，便于貼合防塵鋼帶內(nèi)側(cè)，刮刀T 形座下方均布有4 組壓縮狀態(tài)的彈簧（彈簧數(shù)量可以根據(jù)安裝調(diào)整過(guò)程中的清垢效果進(jìn)行增減），提供一個(gè)向上的推力以實(shí)現(xiàn)清潔刮的自貼緊功能。底座兩端各開(kāi)一個(gè)通孔，用于將清潔刮安裝在切梗絲機(jī)上。

4.2 清潔刮組裝

（1）先將左側(cè)支板用兩顆固定螺釘固定在底座上，再將4 個(gè)彈簧間隔均勻放置在底座上，將彈簧緊靠左側(cè)支板。

（2）將刮刀T 形座的一側(cè)伸入左側(cè)支板內(nèi)腔并壓在彈簧和左側(cè)支板的頂部之間，此時(shí)彈簧應(yīng)被壓縮，刮刀受到向上的推力，再將右側(cè)支板壓在刮刀T 形座另一側(cè)上方，用兩顆固定螺釘固定在底座上，此時(shí)可以用手按壓刮刀，檢查刮刀所受彈簧推力是否合適。

（3）清潔刮組裝完畢，此時(shí)刮刀通過(guò)左、右側(cè)支板定位，彈簧壓縮提供一個(gè)向上的推力，向下按壓刮刀的刀刃應(yīng)有合適的回彈力。

4.3 清潔刮上機(jī)安裝使用

在切梗絲機(jī)右側(cè)鋼帶滾筒背面，有一個(gè)防塵鋼帶觀察窗，拆下觀察窗，利用觀察窗原有的安裝孔，用兩顆固定螺釘即可將清潔刮安裝在切梗絲機(jī)上。刮刀在彈簧的壓力下，可以持續(xù)貼緊鋼帶內(nèi)側(cè)，在右側(cè)防塵鋼帶卷?yè)P(yáng)的過(guò)程中，將黏附在鋼帶內(nèi)側(cè)的積垢刮下。可以通過(guò)調(diào)整刮刀長(zhǎng)度和更換修整彈簧調(diào)整刮刀對(duì)鋼帶的貼緊度，貼得過(guò)緊會(huì)造成防塵鋼帶磨損，貼得過(guò)松會(huì)導(dǎo)致防塵鋼帶清潔效果差，應(yīng)該調(diào)整到合適值。在使用過(guò)程中需定期拆下觀察窗蓋板，檢查清潔刮工作情況，及時(shí)拆下清潔刮進(jìn)行清潔保養(yǎng)，刮刀刃口磨損嚴(yán)重時(shí)應(yīng)分解清潔刮更換刮刀。

5 應(yīng)用效果

安裝普通清潔刮，防塵鋼帶清垢效果不好導(dǎo)致鋼帶故障頻發(fā)，2019 年8 月至2020 年7 月設(shè)備編號(hào)為500.310 的切梗絲機(jī)右側(cè)防塵鋼維修記錄見(jiàn)表1。

表1 防塵鋼帶故障檢修記錄（2019 年8 月—2020 年7 月）

安裝防塵鋼帶自貼緊清潔刮后，極大減輕了右側(cè)防塵鋼帶的積垢情況，有效提升了防塵鋼帶的使用壽命，2020 年8 月至2021 年7 月設(shè)備編號(hào)為500.310 的切梗絲機(jī)右側(cè)防塵鋼帶維修記錄見(jiàn)表2，防塵鋼帶更換頻率降低了66%。

表2 防塵鋼帶故障檢修記錄（2020 年8 月—2021 年7 月）

6 結(jié)語(yǔ)

防塵鋼帶自貼緊清潔刮結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，使用方便，能有效清除防塵鋼帶積垢，顯著提升防塵鋼帶使用壽命，提高了切梗絲機(jī)運(yùn)行效率，具有一定的推廣使用價(jià)值。該防塵鋼帶自貼緊清潔刮已申請(qǐng)實(shí)用新型發(fā)明專(zhuān)利并取得授權(quán)（專(zhuān)利號(hào)：202120630572.3）。