雪茄烟编烟机的研制与试验

阳苇丽 周彦君 秦艳青 曾祥平 何正川赵宇

1.四川省烟草公司达州市公司，四川达州

2.四川省农业机械设计院，四川成都

3.中国烟草总公司四川省公司，四川成都

雪茄是由纯烟叶卷制而成的一种特殊烟草制品[1]，需要通过采收、编烟、晾晒和卷烟四个环节处理，其中,编烟环节几乎都是由人工完成，费时、费工，作业效率低[2]。因此，加快烟叶生产加工机械化研究和推广，是提高烟草农业劳动率的重要措施，对于巩固和发展烟草农业基础地位、促进烟草生产可持续发展具有重要意义[3]。本文设计开发了一种适于雪茄烟晾晒特点的编烟机，以提高雪茄烟生产效率，减轻劳动强度，促进雪茄烟机械化生产的持续发展。

1 雪茄烟编烟机的整体结构与工作原理

1.1 整机结构

如图1 所示，雪茄烟编烟机主要由机架、编烟电箱、编烟机头、传动机构、定位机构以及压紧机构组成。

主要技术参数：外形尺寸：2 000 mm×600 mm×900 mm；整机质量：92.5 kg；电源：220 V；配套动力：0.45 kW；编烟速度：≦120（s/杆）（一杆约1 200 mm，一杆编制烟叶30 片左右）；扎针间距：10～70 mm；针头最大行程：20 mm；最大编烟长度：2 000 mm；跑针率：≤1%；叶断柄率：≤3%；烟叶损伤率：≤3%；操作人数：1名。

1.2 工作原理

雪茄烟编烟机的工作原理是在机架的工作台上铺一层采收回来的雪茄烟叶，两两间隔一定距离，在烟叶上放好晾晒杆，在烟杆上按第一层烟叶的间隔插空摆放第二层烟叶，可以使编织完成后的烟叶有较好的均匀性，便于后期晾晒；雪茄烟烟梗部分设置于定位机构内，然后利用压紧机构将烟叶压实，编烟机头在传动机构的作用下运动，并对烟叶进行编制；编烟机头运动至机架末尾端，启动行程开关，编烟机头自动回到初始端，完成一杆烟叶的编制。雪茄烟编烟机利用编烟机头动、烟叶不动的方法减少了烟叶损伤率和断叶断柄率，定位机构将雪茄烟烟梗定位，压紧机构将烟叶压实，便于编烟机头对烟叶进行编制，同时提高了烟叶编制的工整度。

2 主要部件的设计

2.1 编烟机头的设计

如图2所示，编烟机头由驱动电机、安装座和编烟针组成，利用驱动电机驱动编烟针做上下往复运动，实现上下扎针的编制工艺；综合考虑雪茄烟叶编制的工艺要求和后期便于拆线的问题，采用编烟针和单线相互配合的间歇性扎针技术，利用一根编制线自身往复循环穿套完成编制，晾晒完成后只需要从一端将线拆开便能顺利将整根线抽出，使得解烟成为简单省工的操作，且单线上下式编制可实现较大针距，线迹平整美观，结构简单，制造成本较低。

作业时，编烟针穿过烟梗，行至最低位置，回升时形成线环，编烟针回升至最高位置，传动机构运动一个针距；编烟针第二次向下穿过烟梗，再次行至最低位置，回升开始形成第二个线环。第一个线环套在第二线环上，并将第一个线环收紧，完成一个单线编制单位，传动机构再运动一个针距，编烟针重复上述动作，如此循环往复地完成整个编制工作。

2.2 定位与压紧机构的设计

如图3所示，定位机构包括定位上板和定位下板，定位上板和定位下板上设置有间隔均匀的多个齿槽，定位下板固定在机架上，编制时烟梗设置于定位下板上的齿槽内，定位上板上的齿槽对应定位下板上的齿槽进行扣合，防止提针过程中带动烟叶偏移，便于定位编制。根据一根晾晒杆的长度约1 200 mm，一杆编制烟叶30 片左右（双层），一片雪茄烟叶宽度大概在45～65 mm 之间，所以，齿槽宽度20 mm，齿槽间隔33 mm。

综合考虑雪茄烟编烟机作业是利用编烟机头的运动完成一杆烟叶的编制，所以压紧机构采用半自动压紧结构如图4所示，利用压杆连接臂一端与机架铰接、摆动的方式控制压杆抬起或放下，其结构简单、使用成本低。

图2 编烟机头示意图

图3 定位与压紧机构的结构示意图

2.3 传动机构的设计

针对传动机构的设计，本文参照《农业机械设计手册》[4]，设计了齿轮传动系统、蜗杆蜗轮传动系统和螺母丝杆传动系统，并进行了试验。由于雪茄烟编烟机的工作台长度达到2 000 mm，编烟机头运动距离长，对传动的刚性、精度要求高，经过试验，最终选择螺母丝杆传动系统（如图5所示），传动的噪声小、精度高，结构简单，效果达到预定目标。

3 雪茄烟编烟机的生产性能试验

3.1 样机制作

进行生产性能试验前，需对雪茄烟编烟机样机进行试制，样机图6所示。

图4 压紧机构的结构示意图

图5 传动机构示意图

3.2 雪茄烟编烟机生产性能试验

2021 年8 月，在达州市峰城镇寨扁社区进行了生产性能试验，如图7 所示。该雪茄烟编烟机试验结果为编烟速度115 s/杆，跑针率≦1%，断叶断柄率≦3%，烟叶损伤率≦3%，编烟质量与人工相比并无明显差异，综合效率是人工编烟效率的4 倍，其结构简单合理，性能安全可靠，操作方便易上手。

图6 雪茄烟编烟机样机

图7 雪茄烟编烟机生产性能试验

4 结论

本文设计了一种雪茄烟编烟机，该机采用烟叶不动、编烟机头运动的模式，避免了烟梗损伤和折断，确保了编烟质量，同时采用编烟针和单线相互配合的间歇性扎针技术，简化了后期解烟工作，降低了劳动强度。此外，该机还需要进一步改进和优化：进一步优化编烟机结构，减轻整机重量，便于搬运；改进编烟机头结构，增加编制针最大行程，避免编制过程中，损坏烟叶；对定位机构进行结构优化，使摆烟更方便、快捷，提升摆烟速度从而更好地提升编烟速度。