切片机刀头支架变形分析

潘 卫，胡伟生，娄 晶

（安徽中烟工业有限责任公司合肥卷烟厂，安徽 合肥 230601）

切片机刀头支架变形分析

潘 卫，胡伟生，娄 晶

（安徽中烟工业有限责任公司合肥卷烟厂，安徽 合肥 230601）

文章通过对切片机刀头支架在运行过程中变形的分析，在原有结构基础上设计加装了防变形的固定约束装置，同时对控制程序进行优化，减少了刀头支架的受力，避免了支架变形问题的发生，消除了设备隐患、提高了加工质量和生产效率，对于其它型号的切片机同样具有一定的借鉴意义。

切片机；刀头支架；变形；约束装置

烟片垂直分切机是制丝线的主要设备，该设备通过刀头组件带动切刀按照工艺设定宽度，将醇化、拆包后的烟包分切宽度一致的烟块后满足后续的生产工艺要求。刀头支架作为刀头组件的重要组成部分，在运行过程中一旦发生变形后，使整个刀头的垂直工作面发生倾斜，切刀在切包过程中的受力将发生复杂的变化：①给设备运行带来了严重的安全隐患；②影响烟块宽度的指标符合性进而影响后续工艺加工环节；③故障维修难度大、时间长严重影响生产效率。从消除安全隐患、提高工艺质量、提升生产效率的角度出发，对切刀支架变形问题进行改进研究。

1 刀头支架变形的现象分析

安徽中烟合肥烟厂制丝车间，使用的是昆船公司的FT623型叶片（垛）垂直分切机。该分切机主要由刀头、压缩空气系统、机架、推料车、挡料装置、翻转装置和导料装置组成，采用垂直切片的工作方式（见图1）。烟包经由输送带步进式通过龙门支架，切刀由气缸驱动上下运动完成对烟包的切割。

图1 切片机结构原理图

结合设备的结构和运行原理分析，该支架可视为悬臂梁结构，在切刀下行对烟包进行分切时，切刀在受到烟包的抗切割阻力后，会将这部分阻力施加在刀头支架上，该支架就会向内收缩，产生一定量的变形。当这个力一定大时，超过刀头支架的抗变形范围，则会造成支架产生不可恢复的变形。由于刀头支架的变形，引起了刀片的受力不均匀，增加了刀片的工作负载，降低了刀片的使用寿命，同时变形的刀架在生产过程中迫使气缸活塞杆产生一个很大的侧向分力。这不仅分解了汽缸的工作压力，而且增加了气缸活塞杆与气缸密封圈之间的摩擦力，造成气缸密封圈损坏、气缸漏气，最终导致气缸工作压力下降并可造成气缸的整体损坏。

2 改进方案的设计

通过对刀头支架变形的问题分析，从自主维修的角度出发，在不对设备进行大的局部改造的前提下，结合现有的技术力量，决定采用在现有刀头支架结构中，增设一个支架固定约束装置的方式来解决此问题：①在提高原有刀头支架结构强度的基础上，增设防支架变形的固定约束装置，将切刀的偏移量限制在一定的可控范围内；②对切刀运行和推板运行的控制程序进行优化调整，减小切刀运行时的纵向和横向受力量，避免支架的受力变形。

3 刀架防变形固定约束装置的加装

3.1 强化原有结构

制丝车间技术人员，决定首先对原有刀架机构本身进行优化改造，在原有结构基础上增强其强度和稳定性。①在切片机刀架的侧板上，焊接增加一定数量的加强筋，提高刀架强度、降低变形几率（见图2）；②对气缸密封圈进行了更换，并对上下四只气缸阻尼进行调整，确保四只气缸上下行程工作同步性一致，达到提高切片机的运行稳定性。

图2 原有结构改进前后对照图

3.2 增设固定约束装置

接下来在原刀头支架上增加一套固定约束装置（见图3），并对刀头支架的滑轨进行改制。通过在刀头支架的两侧上各安装一个约束装置，在与支架上下滑动的设备框架的两边各安装一个滑轨。通过采用约束装置与滑轨实行嵌套式的安装方法，并保持约束装置与滑轨的直线度、偏移量限制在一定的正常范围内，以达到有效防止支架变形的目的。

图3 固定约束装置示意图

通过以上机械方面的改进，确保了刀头支架在受力的结构强度和稳定性，并将偏移量限制到极小的范围内，避免了支架在受力时的过度形变，达到方案当初设计目的。

4 控制程序的优化改进

在机械改造的基础上，为进一步降低刀头支架在切刀分切过程中的受力，我们对切刀运行程序和推板运行程序分别进行优化。

4.1 切刀的联锁控制程序优化

在切片刀向下切包完成后安全联锁开关打开，此时切片刀的锁紧装置起作用，切片刀就会向上运行。但由于程序的延时设置，切片刀还会向下运行100ms，容易导致刀架的损伤。经过仔细地分析，对此延时进行了删除，取消原有控制程序中安全检测装置的150ms延时，保证了切刀和锁紧装置动作的同步性。确保了切刀下行切包完成后，切刀会立即向上运行，保护刀架安全（见图4）。

4.2 推板的运行控制程序优化

当切刀下行对烟包进行分切时，此时需要推板电机后退，以避免推板挤压物料对切片刀和刀架造成横向受力。为了尽量将这一推力造成的故障隐患消除为零，小组通过对推板电机向后运行程序的调整，把原有的100ms延时延长至500ms时，使推板向后运行距离变大，充分为被切烟包预留了更大的缓冲空间（见图5）。

图4 切刀安全联锁控制程序优化图

图5 推板电机运行控制程序优化图

5 结束语

改进方案实施完成后，通过后期的连续生产验证，没有发生一起垂直分切机刀架变形现象。改进后的切片宽度符合率指标，也较之前有了明显提升，通过对下游工序电子秤工艺流量的验证得出，改进后的物料流量稳定性也得到大幅提高（见表1）。

表1 改进前后指标对比

同时也有效降低了维修费用，按照厂家提供的最新备件采购价及本次改进费用的综合计算，改进费用：2.3万元（导轨+约束装置）；备件损坏更换费用：约12.66万（气缸：1.03万元×2只=2.06万元；刀头支架：9.5万元；切片刀：约1.1万元）；节约费用（设备）=更换费用-改进费用=12.5-2.3≈10万元；通过改进为企业节约了约10万元资金。

目前行业内使用我厂切片机或该系列机型的厂家较多，而设备厂家对该问题还未有针对性地解决措施，我们的改进研究也为设备厂家及拥有该型号设备的行业其他厂家提供一个很好的解决思路、具有积极的借鉴作用。

TQ585.5

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1671-3818（2016）04-0062-02

潘卫（1986-），男，助理工程师，安徽中烟工业有限责任公司合肥卷烟厂制丝车间班组长。研究方向：烟草加工过程生产、烟草加工质量管理等。