ZL29 滤棒成型机负压系统自动清洁装置

沈宗毅，吕献周，冯 琰，关堡方，顾星宇

（红云红河烟草（集团）有限责任公司会泽卷烟厂，云南曲靖 654200）

0 引言

ZL29 滤棒成型机（以下简称成型机）是由许昌烟机生产制造的中高速滤棒成型设备，其高效的生产能力、稳定的设备效能、较高的产品质量，是目前国内烟草行业滤棒生产制造的主力机型。成型纸所包裹醋酸纤维丝束进入烟枪后成型滤条，滤条经刀头切割成滤棒，经加速轮送入带槽鼓轮，向输送系统传递，然后进行装盘工作。

成型机额定车速为600 m/s，滤棒在传递过程中的制动主要在带槽鼓轮上完成，在带槽鼓轮接收滤棒的同时，要对高速运动的滤棒进行及时减速。否则，高速运动的滤棒便会冲击到带槽鼓轮挡圈，造成触头的质量问题，因此保障负压系统内腔体管路的畅通对滤棒的产品质量至关重要，就需要借助带槽鼓轮上的负压系统来实现减速功能。

成型机在带槽鼓轮上开有密集小孔，内部与负压系统衔接形成一套负压制动系统，当滤棒输送至带槽鼓轮轮槽内，负压便可以将其牢牢地吸附在轮槽内，防止高速运动的滤棒撞击鼓轮挡圈造成滤棒触头，保证滤棒整齐排列进入下道装盘工序。在生产过程中，负压系统必须持续工作，否则带槽鼓轮周边的丝束、飞花等会经小孔进入负压腔体，造成负压系统堵塞及触头质量缺陷。

1 工作原理

成型切割后的滤棒经加速轮后进入带槽鼓轮轮槽内，此时滤棒具有极高动能，需要在带槽鼓轮轮槽内进行减速，带槽鼓轮上的负压孔即用于滤棒减速（图1）。负压孔与负压系统相连，负压系统所提供的负压可以将滤棒固定在带槽鼓轮的相对位置，运动的滤棒通过负压吸附在带槽鼓轮的轮槽内。

图1 工作原理

为保证滤棒吸附在轮槽内并及时停靠，就需要在带槽鼓轮处提供一个制动负压，根据摩擦力计算公式f=μ×Fn和压强计算公式P=F/S，可得f=μ×PS（压力Fn由滤棒自重和负压压力提供，在此忽略滤棒重量，F=Fn），当负压压强增大或减小时，滤棒与轮槽的摩擦力也随之变化，因此负压大小对滤棒在轮槽内的停靠位置极其重要。一旦负压过小，滤棒便会冲击到带槽鼓轮端头，引发触头故障，而负压过大则会引起滤棒停留不到合适位置，影响滤棒输送工作。

2 存在问题

在日常生产活动中，由于成型机刀头部分运行环境的恶劣性，高速高尘，会有很多的飞花、扬尘等，槽鼓轮周围的这些漂浮物会在负压的作用下经由带槽鼓轮的气孔进入负压管道内部。其中，大部分的杂物顺着负压管道被工艺除尘系统带走，但是由于负压管路排布较为曲折，灰尘及丝束便会附着在一些弯折转角位置的管道内壁，久而久之负压管路便会因积尘被堵塞、负压变小，滤棒不能及时停靠而引发触头。

查询2020 年全年的维修保养记录，对全年滤棒触头情况进行统计和分析，绘制出排列图（图2）。

从图2 可以看出，负压管路堵塞和月保养两项累计频数为92%，是滤棒触头的主要原因，在生产过程中消耗了巨大的维修保养时间，大大增加了操作维修人员的劳动强度。

图2 2020 年6—12 月滤棒触头次数及情况分析

3 原因分析及改进

3.1 原因分析

通过图2 可知，滤棒触头缺陷主要是由于负压管路堵塞引起的，为避免滤棒触头缺陷的发生，车间甚至作出了定期维护保养的计划，但仍不能杜绝滤棒触头缺陷现象，严重影响滤棒的产品质量。

3.2 改进思路

欲解决滤棒触头故障，最关键是要解决负压管路的堵塞问题，如果可以从负压管路内部进行自动清洁，就可以有效避免负压管路的堵塞，防止滤棒因停靠位置不佳而引发的触头缺陷。

3.3 改进措施

3.3.1 改进方案设计

通过现场勘察，带槽鼓轮与机座连接的转角处是积尘的主要部位。查阅分析设备图纸可知，带槽鼓轮和负压管路的腔体内留有较大的空间，外部与机壳盖板相连。因此，设计了一套能自动清洁并兼具密封性能的装置，针对转角处进行清洁，便可防止丝束、灰尘的堆积。

为了在负压管路腔体内部进行清洁工作，装置必须轻量化、小体积，可以放置在腔体内部而不影响原有负压管路的正常工作。因此，欲采用0.4 MPa的正压气体对弯折部位直接清洁（图3）。

图3 自动清洁系统原理

3.3.2 实施改进措施

首先确定安装位置，测量负压管路内部结构尺寸，用以确定自动清洁系统的安装位置。测量得出开孔位置为78 mm×3 mm。根据以上测量，绘制了三维模拟图（图4）。

图4 盖板位置处开孔模拟图

其次，在对应的机器盖板上开孔，孔径与负压管路入口处相同，孔径为60 mm，并开出定位螺孔（图5）。

图5 负压管路及腔体结构

然后根据以上尺寸，设计端盖及执行机构。为密封良好，端盖设计为凸台形状，在凸台处放置密封圈。端盖一侧通过快速接头连接正压，另一侧连接清洁气管。当电磁阀接通后，正压接通，高速压缩空气吹向弯折处，对弯折处进行清洁（图6、图7）。

图6 清洁装置执行机构三维建模图

图7 清洁装安装位置三维建模图

最后按照设计尺寸对各零部件进行加工，并安装到相应位置。接入电路、气路，并进行调试工作。

4 改进效果

通过对ZL29 滤棒成型机负压系统自清洁系统的安装调试后，该装置的安装使用收到了显著的使用效果，并进行了推广运用。使用效果表现在以下两个方面：一是提升了滤棒的工艺质量，触头质量缺陷的频次明显下降，提高了滤棒生产的制造水平；二是降低了维修次数和耗时。对2021 年1—4 月份的滤棒触头次数进行统计，并进行故障分析（表1）。

表1 2021 年1—4 月份滤棒触头次数和故障分析

从表1 可以看出，加装负压系统自清洁装置后，滤棒触头的次数得以明显降低，由改进前的平均每月5 次降低到改进后的平均每月1.5 次，而且4 个月以来仅有一次是因负压管路堵塞而导致。该装置减少了ZL29 滤棒成型机频发的滤棒触头故障，以较小的经济成本实现了负压管路的自动清洁功能，节省了大量维修时间和维修成本，降低了操作人员、维修人员的劳动强度，应用效果良好。