一种提高切梗丝机烟梗压实性能的方法研究

许春林XU Chun-lin；邓胜勇DENG Sheng-yong

（重庆中烟工业有限责任公司涪陵卷烟厂，重庆 408000）

0 引言

烟草行业高质量发展要求卷烟生产要加快技术改造步伐，推动向数字化、绿色化转变，助力打好污染防治攻坚战、有效降低资源消耗和对大气、水、土壤的污染排放。加强节能环保技术、工艺、装备推广应用，减少生产材料和能源浪费，减少废弃物排放量。在这种背景下，切梗丝工序确出现废弃梗签量高的现象。为了解决这个问题，笔者便着手对切梗丝机产生梗签的现象作了观察、分析，在切梗丝工序增设了梗签回收装置。

1 切梗丝工艺任务

切梗丝是制丝生产中的关键工序，用于烟草制丝生产中将经过处理的烟梗切成符合制线工艺规范要求宽度的梗丝。

2 切梗丝工作原理

工艺处理后的烟梗经喂料装置进入一个由上、下输送排链构成的楔形通道，上下排链向前输送并挤压物料，使其逐步形成“烟饼”，并送至刀门处。刀辊旋转，刀片将从刀门连续送出的“烟饼”切成所要求宽度的梗丝，由下料斗落下。（图1）

图1 切梗丝机工作原理图

3 存在的问题

切梗丝前烟梗经过薄压后输送到刀门处由于烟梗的不规则性，形成了不规则的“空洞”现象（见图2）。当产生“空洞”的烟梗经切梗丝刀片切削时由于刀门压实力的突然释放而由“切削力”变为“刮削力”，从而将烟梗刮出刀门区域，形成“梗签”。这种由于烟梗压实性能的原因导致的梗签量增加（见表1）成为切梗丝提高切削质量的关键。

图2 刀门处空洞现状图

4 改造思路

利用在梗签原风力输送系统中增设梗签回收装置，将产生的梗签回用到切梗丝机进料系统，与薄压后的烟梗一并进入排链及刀门系统。通过进料振槽的振动作用，使回收的梗签有效地进入烟梗的“空洞”中，使大、小梗颗粒重新排列、互相靠近。使小颗粒进入大颗粒的空隙中，增加单位体积内固体颗粒的数量，减少空隙率，填补由于“空洞”而产生的刀门压实力突然释放问题。保证切削力恒定，从而提高切梗丝质量。

5 总体方案构架

梗签回收装置由回收管道、阀门、旋风落料器、闭风器、计量管、计量带及控制系统等组成（见图3），将原吸梗签管与除尘管结合处断开，在支叉处用盲板封闭。吸梗签管在直行至50米处，安装三通管（零件号1），一端安装阀4并连接除尘室，另一端安装阀5并连接旋风落料器进料口，另一端连接梗签吸料管道。原进除尘房管道（零件号2）改为四通管。一处接原除尘罩连接管，一处接阀4，一处接阀3并连接至旋风落料器吸风管，一处接除尘管道。

图3 总体布局图

在进切梗丝机前斜皮带机靠机头2米处安装设备平台（零件号10）。在设备平台从地面至上5200mm处安装计量皮带（零件号11），在计量带上安装计量管（零件号12）。设备平台顶面安装闭风器（零件号13）和电机减速器（零件号14），闭风器上安装旋风落料器（零件号15）。

表1梗签量统计表

6 方案设计

6.1 管道系统

主要由直管、弯管、三通管、气动蝶阀、调风阀组成。新增管道直径仍保持原管道直径Ø160mm，壁厚2mm。

6.2 旋风落料器设计

根据物料管道直径Ø160mm可知，截面积S=πr2，得S管=3.14×802=20096mm2，因此设计旋风落料器进口为长=200mm宽=110mm，S旋=200×110=22000mm2，S旋>S管满足要求。根据梗签量0.41kg/min，S旋=22000mm2。查《立式旋风落料器实用选型手册》，查得旋风落料器出风帽尺寸为D×L=Ø400×200mm，旋风风桶尺寸为：D×H=Ø500×1100mm，出料口尺寸为：Ø160mm，材质选取304不锈钢。

6.3 闭风器外型设计

闭风器长度计算：根据旋风落料器出料口尺寸160mm，考虑安装及加工位置，闭风器机壳进料口长度L=300mm。

闭风器直径计算：根据梗签流量0.41kg/min，测得体积V梗签=长×宽×高=200×80×300=0.0048m3。根据V闭风器≧V梗签可取V闭风器=0.0048m3。根据闭风器容积在设计中一般选取V容积=V理论容积×3。因此V容积=0.0048×3=0.0144m3，根据0.125m

D=2r=0.25m=250mm。考虑传动轴以及关风片的安装空间，闭风器直径选取400mm。最终闭风器的外型尺寸为D×L=Ø400×300。材质选取40cr。

6.4 闭风器动力需求设计

根据闭风器外型尺寸D×L=Ø400×300，关风片数量4片，梗签流量0.41kg/min，查《闭风器功率实用手册》得电机功率1.5kW，减速机输出扭矩为150-180N·m。根据动力需求，结合驱动减速器标准选型表查得满足减速器型号为R47DR。

6.5 计量管外型设计

根据梗签每分钟体积量V梗签=0.0048m3，考虑现场设备安装空间，计量管高度设计为L计=1000mm，考虑10分钟的梗签存量，V计量管=V梗签×10=0.048m3，因为V计量管=S计×L计，S计=V计量管÷L计=0.048m2，根据闭风器出料口长度L=300mm可知，计量管长度也同为300mm，因此计量管宽度B计=S计÷L计=0.048÷0.3=160mm。最终计量管外型尺寸L×B×H=300×160×1000mm。

6.6 掺兑设备外形设计

根据现场安装空间，将掺兑设备计量带L×B确定为1500×600mm。

6.7 掺兑设备动力需求设计

计量管主滚筒外型尺寸直径×长度×壁厚=Ø120×640×0.05，查表得滚筒重量=17.89kg，轴的外型尺寸=直径×长度=Ø45×800，查表得重量=10kg，合计重量=27.89kg。牵引力F主滚筒=G重量×r滚筒半径=27.89×0.06=1.6734kg.m。从动滚筒与主滚筒外型尺寸相同，因此F从动滚筒=1.6734kg.m，F总=F主动滚筒+F从动滚筒=3.3468kg.m，1kg.m=9.8N，F总滚筒=3.3468×9.8=32.7964Nm。根据F计量管=F总滚筒×L计量带+G梗签量=32.7964×1.5+0.41×9.8=53.21Nm。根据动力需求结合减速机标准选型表查得满足减速机型号为：SA47TDRE80M4。

7 装置工作原理（见图4）

图4 装置工作原理图

①当梗签不需要回收，启动气动闸阀4，关闭气动闸阀3、5，物料沿原线管道被吸至除尘房作废品处理。

②当梗签需要回收，取烘丝机出口水分仪探测信号，启动闭风器和计量带运转，全开气动闸阀3和5，关闭气动闸阀4，物料在吸风的作用下沿气动闸阀5通过管道经旋风落料器、闭风器落入计量管，计量皮带机进入斜皮带机，掺入原料烟梗中进入梗丝制造加工程序，回风经过落料器吸风出口管及气动闸阀3进入除尘房。

③生产过程中如切梗丝机储料处于高料位时，供料上游斜皮带机设备将停止运行，梗签回收将继续来料，而计量皮带随斜皮带机停止运行，计量管开始储料。当计量管储料到高料位时，指令打开气动闸阀4，关闭气动闸阀3、5，梗签进入除尘房。当生产过程中，切梗丝机储料处于正常料位时，供料上游斜皮带机开始运行，计量带同时运行，当计量管内料位低于计量管低料位时，指令打开气动闸阀3、5，关闭气动闸阀4，梗签开始回收。

④储梗柜当批次料放料完毕，料空光电管无遮挡时，指令气动闸阀4打开，气动闸阀3、5关闭，梗签进入除尘房，当斜皮带机停止运行时。停止闭风器、计量带运行。

8 实施效果（见图5、图6、表2）

图5 实施前刀门处原“空洞”图

图6 实施后“空洞”填补图

9 研究结论

通过改造，切梗丝烟梗刀门处“空洞”现象得到改善，提高了烟梗压实性能，提高了切梗丝质量。梗签量由改造前的0.41kg/min降低到改造后的0.25kg/min，改善率达39%。

表2梗签量统计表