切片機(jī)刀頭支架變形分析

潘 衛(wèi)，胡偉生，婁 晶

（安徽中煙工業(yè)有限責(zé)任公司合肥卷煙廠，安徽 合肥 230601）

切片機(jī)刀頭支架變形分析

潘 衛(wèi)，胡偉生，婁 晶

（安徽中煙工業(yè)有限責(zé)任公司合肥卷煙廠，安徽 合肥 230601）

文章通過對(duì)切片機(jī)刀頭支架在運(yùn)行過程中變形的分析，在原有結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)加裝了防變形的固定約束裝置，同時(shí)對(duì)控制程序進(jìn)行優(yōu)化，減少了刀頭支架的受力，避免了支架變形問題的發(fā)生，消除了設(shè)備隱患、提高了加工質(zhì)量和生產(chǎn)效率，對(duì)于其它型號(hào)的切片機(jī)同樣具有一定的借鑒意義。

切片機(jī)；刀頭支架；變形；約束裝置

煙片垂直分切機(jī)是制絲線的主要設(shè)備，該設(shè)備通過刀頭組件帶動(dòng)切刀按照工藝設(shè)定寬度，將醇化、拆包后的煙包分切寬度一致的煙塊后滿足后續(xù)的生產(chǎn)工藝要求。刀頭支架作為刀頭組件的重要組成部分，在運(yùn)行過程中一旦發(fā)生變形后，使整個(gè)刀頭的垂直工作面發(fā)生傾斜，切刀在切包過程中的受力將發(fā)生復(fù)雜的變化：①給設(shè)備運(yùn)行帶來(lái)了嚴(yán)重的安全隱患；②影響煙塊寬度的指標(biāo)符合性進(jìn)而影響后續(xù)工藝加工環(huán)節(jié)；③故障維修難度大、時(shí)間長(zhǎng)嚴(yán)重影響生產(chǎn)效率。從消除安全隱患、提高工藝質(zhì)量、提升生產(chǎn)效率的角度出發(fā)，對(duì)切刀支架變形問題進(jìn)行改進(jìn)研究。

1 刀頭支架變形的現(xiàn)象分析

安徽中煙合肥煙廠制絲車間，使用的是昆船公司的FT623型葉片（垛）垂直分切機(jī)。該分切機(jī)主要由刀頭、壓縮空氣系統(tǒng)、機(jī)架、推料車、擋料裝置、翻轉(zhuǎn)裝置和導(dǎo)料裝置組成，采用垂直切片的工作方式（見圖1）。煙包經(jīng)由輸送帶步進(jìn)式通過龍門支架，切刀由氣缸驅(qū)動(dòng)上下運(yùn)動(dòng)完成對(duì)煙包的切割。

圖1 切片機(jī)結(jié)構(gòu)原理圖

結(jié)合設(shè)備的結(jié)構(gòu)和運(yùn)行原理分析，該支架可視為懸臂梁結(jié)構(gòu)，在切刀下行對(duì)煙包進(jìn)行分切時(shí)，切刀在受到煙包的抗切割阻力后，會(huì)將這部分阻力施加在刀頭支架上，該支架就會(huì)向內(nèi)收縮，產(chǎn)生一定量的變形。當(dāng)這個(gè)力一定大時(shí)，超過刀頭支架的抗變形范圍，則會(huì)造成支架產(chǎn)生不可恢復(fù)的變形。由于刀頭支架的變形，引起了刀片的受力不均勻，增加了刀片的工作負(fù)載，降低了刀片的使用壽命，同時(shí)變形的刀架在生產(chǎn)過程中迫使氣缸活塞桿產(chǎn)生一個(gè)很大的側(cè)向分力。這不僅分解了汽缸的工作壓力，而且增加了氣缸活塞桿與氣缸密封圈之間的摩擦力，造成氣缸密封圈損壞、氣缸漏氣，最終導(dǎo)致氣缸工作壓力下降并可造成氣缸的整體損壞。

2 改進(jìn)方案的設(shè)計(jì)

通過對(duì)刀頭支架變形的問題分析，從自主維修的角度出發(fā)，在不對(duì)設(shè)備進(jìn)行大的局部改造的前提下，結(jié)合現(xiàn)有的技術(shù)力量，決定采用在現(xiàn)有刀頭支架結(jié)構(gòu)中，增設(shè)一個(gè)支架固定約束裝置的方式來(lái)解決此問題：①在提高原有刀頭支架結(jié)構(gòu)強(qiáng)度的基礎(chǔ)上，增設(shè)防支架變形的固定約束裝置，將切刀的偏移量限制在一定的可控范圍內(nèi)；②對(duì)切刀運(yùn)行和推板運(yùn)行的控制程序進(jìn)行優(yōu)化調(diào)整，減小切刀運(yùn)行時(shí)的縱向和橫向受力量，避免支架的受力變形。

3 刀架防變形固定約束裝置的加裝

3.1 強(qiáng)化原有結(jié)構(gòu)

制絲車間技術(shù)人員，決定首先對(duì)原有刀架機(jī)構(gòu)本身進(jìn)行優(yōu)化改造，在原有結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)上增強(qiáng)其強(qiáng)度和穩(wěn)定性。①在切片機(jī)刀架的側(cè)板上，焊接增加一定數(shù)量的加強(qiáng)筋，提高刀架強(qiáng)度、降低變形幾率（見圖2）；②對(duì)氣缸密封圈進(jìn)行了更換，并對(duì)上下四只氣缸阻尼進(jìn)行調(diào)整，確保四只氣缸上下行程工作同步性一致，達(dá)到提高切片機(jī)的運(yùn)行穩(wěn)定性。

圖2 原有結(jié)構(gòu)改進(jìn)前后對(duì)照?qǐng)D

3.2 增設(shè)固定約束裝置

接下來(lái)在原刀頭支架上增加一套固定約束裝置（見圖3），并對(duì)刀頭支架的滑軌進(jìn)行改制。通過在刀頭支架的兩側(cè)上各安裝一個(gè)約束裝置，在與支架上下滑動(dòng)的設(shè)備框架的兩邊各安裝一個(gè)滑軌。通過采用約束裝置與滑軌實(shí)行嵌套式的安裝方法，并保持約束裝置與滑軌的直線度、偏移量限制在一定的正常范圍內(nèi)，以達(dá)到有效防止支架變形的目的。

圖3 固定約束裝置示意圖

通過以上機(jī)械方面的改進(jìn)，確保了刀頭支架在受力的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度和穩(wěn)定性，并將偏移量限制到極小的范圍內(nèi)，避免了支架在受力時(shí)的過度形變，達(dá)到方案當(dāng)初設(shè)計(jì)目的。

4 控制程序的優(yōu)化改進(jìn)

在機(jī)械改造的基礎(chǔ)上，為進(jìn)一步降低刀頭支架在切刀分切過程中的受力，我們對(duì)切刀運(yùn)行程序和推板運(yùn)行程序分別進(jìn)行優(yōu)化。

4.1 切刀的聯(lián)鎖控制程序優(yōu)化

在切片刀向下切包完成后安全聯(lián)鎖開關(guān)打開，此時(shí)切片刀的鎖緊裝置起作用，切片刀就會(huì)向上運(yùn)行。但由于程序的延時(shí)設(shè)置，切片刀還會(huì)向下運(yùn)行100ms，容易導(dǎo)致刀架的損傷。經(jīng)過仔細(xì)地分析，對(duì)此延時(shí)進(jìn)行了刪除，取消原有控制程序中安全檢測(cè)裝置的150ms延時(shí)，保證了切刀和鎖緊裝置動(dòng)作的同步性。確保了切刀下行切包完成后，切刀會(huì)立即向上運(yùn)行，保護(hù)刀架安全（見圖4）。

4.2 推板的運(yùn)行控制程序優(yōu)化

當(dāng)切刀下行對(duì)煙包進(jìn)行分切時(shí)，此時(shí)需要推板電機(jī)后退，以避免推板擠壓物料對(duì)切片刀和刀架造成橫向受力。為了盡量將這一推力造成的故障隱患消除為零，小組通過對(duì)推板電機(jī)向后運(yùn)行程序的調(diào)整，把原有的100ms延時(shí)延長(zhǎng)至500ms時(shí)，使推板向后運(yùn)行距離變大，充分為被切煙包預(yù)留了更大的緩沖空間（見圖5）。

圖4 切刀安全聯(lián)鎖控制程序優(yōu)化圖

圖5 推板電機(jī)運(yùn)行控制程序優(yōu)化圖

5 結(jié)束語(yǔ)

改進(jìn)方案實(shí)施完成后，通過后期的連續(xù)生產(chǎn)驗(yàn)證，沒有發(fā)生一起垂直分切機(jī)刀架變形現(xiàn)象。改進(jìn)后的切片寬度符合率指標(biāo)，也較之前有了明顯提升，通過對(duì)下游工序電子秤工藝流量的驗(yàn)證得出，改進(jìn)后的物料流量穩(wěn)定性也得到大幅提高（見表1）。

表1 改進(jìn)前后指標(biāo)對(duì)比

同時(shí)也有效降低了維修費(fèi)用，按照廠家提供的最新備件采購(gòu)價(jià)及本次改進(jìn)費(fèi)用的綜合計(jì)算，改進(jìn)費(fèi)用：2.3萬(wàn)元（導(dǎo)軌+約束裝置）；備件損壞更換費(fèi)用：約12.66萬(wàn)（氣缸：1.03萬(wàn)元×2只=2.06萬(wàn)元；刀頭支架：9.5萬(wàn)元；切片刀：約1.1萬(wàn)元）；節(jié)約費(fèi)用（設(shè)備）=更換費(fèi)用-改進(jìn)費(fèi)用=12.5-2.3≈10萬(wàn)元；通過改進(jìn)為企業(yè)節(jié)約了約10萬(wàn)元資金。

目前行業(yè)內(nèi)使用我廠切片機(jī)或該系列機(jī)型的廠家較多，而設(shè)備廠家對(duì)該問題還未有針對(duì)性地解決措施，我們的改進(jìn)研究也為設(shè)備廠家及擁有該型號(hào)設(shè)備的行業(yè)其他廠家提供一個(gè)很好的解決思路、具有積極的借鑒作用。

TQ585.5

A

1671-3818（2016）04-0062-02

潘衛(wèi)（1986-），男，助理工程師，安徽中煙工業(yè)有限責(zé)任公司合肥卷煙廠制絲車間班組長(zhǎng)。研究方向：煙草加工過程生產(chǎn)、煙草加工質(zhì)量管理等。