PASSIM卷烟机后身高速传动系统改进与应用

程良琨

【摘 要】在卷烟质量控制中，烟支空头是重要的质量缺陷之一，也是消费者能直观发现的缺陷。形成烟支空头的主要因素是由于机械造碎造成整丝率降低，含末率增加所致。为降低卷制过程机械造碎，减少烟支空头等质量缺陷的产生几率，基于柔性化设计理念，对卷烟机高速传动系统进行了适应性改进，并进行了应用。应用效果表明：整丝率、长丝率提高了约5%，填充值提高了约0.3cm3/g，空头率降低约0.5%左右；取得明显效果。

【关键词】卷烟 烟支空头 卷烟机后身 弹丝辘 伺服驱动

在卷烟机段与烟丝直接接触的主要部位有后身、回丝、风室、劈刀等，而后身高速传动部分造成烟丝机械造碎的关键所在。生产过程统计数据表明，经过卷烟机后身后，烟丝整丝率降低平均在5%以上，最高能达到10%左右。为此，基于柔性化设计理念，对卷烟机后身高速传动系统进行了改进，以期降低卷制过程机械造碎，减少烟支空头等质量缺陷的产生几率。

1 存在问题分析

PASSIM卷烟机后身高速传动系统主要由弹丝辘、风扇辊、抛丝辊、清洁辘组成，动力来自一个三相异步电机，定速驱动。其中弹丝辘的作用是将粗钩子滚筒上的烟丝尽可能干净地弹打、拨刷下来，并高速传递给风扇辊，由风扇辊与风力系统配合加速烟丝，使烟丝能以较高的动能进入烟道体吸丝通道下方的风力场，通过风力作用完成烟丝的成型与卷制。弹丝辘的功能是通过其齿钉对粗钩子滚筒上的烟丝弹打、拨刷作用来实现的，在烟丝供应量、齿钉形状等一定时，对烟丝的机械作用效果主要决定于弹丝辘齿钉对烟丝的作用速度，也即弹丝辘的转速。在在该部分原始设计时，弹丝辘的转速是基于烟丝通用特性而定的，转速固定。但是由于各卷烟企业各种品牌的烟丝种类、烟丝产地、烟丝结构、环境湿度、品牌特性等都存在着很大差异，死板地将弹丝辘转速固定为一个值显然是不科学的。这也就是为什么有些卷烟产品空头缺陷产生率较高，有些卷烟产品空头缺陷产生率较低的问题所在。

所以，针对不同结构的烟丝，弹丝辘转速实现适应性改变显得非常必要。传统的方法是通过带轮来改变弹丝辘等的转速，不但需要重新设计加工不同直径带轮，而且更换耗时较长，不能适应快速、便捷的要求。为此，对卷烟机后身弹丝辘驱动系统进行了彻底的改进。

2 改进方法

新的后身高速传动系统的设计理念正是基于这样的考虑来进行的，采用了伺服控制来驱动高速部分，将弹丝辘的转速设定交给了最用发言权、最贴近实际的工艺人员。

设计时，以弹丝辘的转速为解决的主要矛盾，将后身高速传动由定速驱动改为伺服电机独立驱动，同时，在次要矛盾上，调整了风扇辊与弹丝辘的转速比，适当的调高了风扇辊的转速，增加对烟丝的作用速度，加强除梗效果。因为风扇辊转速的提高对烟丝的造碎作用不会提高，但更有利于提高对烟丝输送、风分的效果。在设计时伺服系统转速与主机可实现同步。

在控制系统设计时，其使能和机组速度由机组本身的传感器发出，PLC接受处理，通过总线系统来控制整个系统按要求运行。控制部分设有触摸控制屏人机界面，可方便的设置弹丝辘转速，即不同品牌的烟丝则可通过操作屏预设最佳转速，以使烟丝在松散、整丝、含梗、含末方面综合最优，实现了弹丝辘转速的品牌管理。为了防止操作者将弹丝辘速度设置的过高或过低，造成不必要的堵丝或机械故障，程序上已进行了防错处理，仅能在可调整的范围内设置并进行品牌存储。

如图1为结构简图和伺服控制图，如图2为触摸屏示意图。

进后，实现了弹丝辘转速与烟丝品牌的匹配对应，即品牌管理。可以更科学、合理的柔性化的解决烟丝输送、加速、松散与烟丝造碎间的矛盾，有效地提升烟丝在成型时的整丝率，最终达到提高烟支质量、降低消耗的目的，如降低空头率、降低重量标偏值等。同时，该结构安装调试方便、快捷，故障率低。

3 效果验证

该系统改进后，在许昌卷烟厂进行了整体应用。表1中数据对应的烟丝是人为从烟道本体集流管处取出的烟丝。经对比测试可以看出改进后较改进前，烟丝的整丝率、长丝率等都提高了约5%，填充值提高了约0.3，空头率降低约0.5%左右。

以每套机组降低烟支空头率为0.1%计算，机组速度8000支/分，每天工作15小时，每包烟按10元价格，则可多生产出360包合格烟支，即多产出3600元的合格烟支，年均约多产出100万元的合格烟支。