迷你雪茄煙新型平準(zhǔn)器設(shè)計(jì)與應(yīng)用

司小飛 張輝遠(yuǎn) 蔡元收

摘 要：為降低迷你雪茄煙煙支空頭率，對(duì)卷煙機(jī)平準(zhǔn)器的削絲盤和刷絲輪進(jìn)行了重新設(shè)計(jì)制作。采用理論計(jì)算的方法得到削絲盤和刷絲輪的尺寸參數(shù)，使用CATIA V5三維軟件對(duì)削絲盤和刷絲輪進(jìn)行數(shù)字化建模，得到包含三維尺寸參數(shù)的零件三維圖，為數(shù)控機(jī)床的加工提供了數(shù)字化模型。通過(guò)設(shè)計(jì)對(duì)比試驗(yàn)，結(jié)果表明不同上茄衣機(jī)、不同切割機(jī)對(duì)空頭率沒(méi)有顯著影響，使用改進(jìn)后的削絲盤和刷絲輪，煙支空頭率由4.61%降低為1.38%，空頭率降幅達(dá)70%，有效降低了煙支空頭率。

關(guān)鍵詞：迷你雪茄煙;空頭率;平準(zhǔn)器設(shè)計(jì);對(duì)比試驗(yàn)

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2019.21.033

卷煙機(jī)平準(zhǔn)器是煙支質(zhì)量控制的主要執(zhí)行機(jī)構(gòu)，控制系統(tǒng)接收SRM煙支重量檢測(cè)信號(hào)，控制電機(jī)帶動(dòng)連桿運(yùn)動(dòng)實(shí)現(xiàn)平準(zhǔn)器自身高度的調(diào)整，進(jìn)而改變吸絲帶下方導(dǎo)軌處削絲量實(shí)現(xiàn)控制煙條平均重量的功能。為了降低煙支空頭率和改善咀棒端搓接質(zhì)量，設(shè)置了一定尺寸的凹槽從而形成了煙支緊頭[1]。大量文獻(xiàn)[2-6]對(duì)不同規(guī)格和型號(hào)的平準(zhǔn)器的應(yīng)用進(jìn)行了深入研究：趙漢文[7]研究了平準(zhǔn)器對(duì)煙支質(zhì)量穩(wěn)定的影響評(píng)價(jià)了三深三淺和三槽平準(zhǔn)器對(duì)卷煙物理指標(biāo)的影響。戴永生等[8]對(duì)卷接過(guò)程設(shè)備參數(shù)對(duì)煙支物理指標(biāo)的影響進(jìn)行了分析，通過(guò)對(duì)多種規(guī)格平準(zhǔn)器的對(duì)比發(fā)現(xiàn)六槽平準(zhǔn)器對(duì)于改善煙支煙絲密度均勻性，降低煙支重量標(biāo)準(zhǔn)偏差有著較好的效果。張?zhí)熘輀9]對(duì)原裝PASSIM系列削絲盤和刷絲輪進(jìn)行了改進(jìn)，增厚了切削刀刃，提高了圓盤厚度，有效增強(qiáng)了傳動(dòng)平穩(wěn)性，降低了端面跳動(dòng)。熊安言[10]研究了不同規(guī)格平準(zhǔn)器對(duì)煙支質(zhì)量的影響規(guī)律，找到了卷煙重量相同時(shí)，端部落絲量、硬度、煙絲密度、焦油量、煙堿量隨槽深的變化規(guī)律。隨著行業(yè)對(duì)煙支卷制質(zhì)量要求的提高，對(duì)平準(zhǔn)器關(guān)鍵部件的研究也日趨深入，而針對(duì)迷你雪茄型卷煙的研究，特別是迷你雪茄空頭率的研究尚未報(bào)道。

1問(wèn)題分析

1.1 存在問(wèn)題

在迷你雪茄煙支的生產(chǎn)試驗(yàn)階段，煙支的重量指標(biāo)為19.60±0.15g（20支），卷煙機(jī)生產(chǎn)的煙支經(jīng)過(guò)空頭檢測(cè)后輸出合格煙支，但是經(jīng)過(guò)包裹外皮和最終切割后，煙支空頭現(xiàn)象十分嚴(yán)重，為了減少煙支空頭現(xiàn)象，將煙支重量指標(biāo)更改為20.00±0.15g，通過(guò)增加重量減少空頭現(xiàn)象的辦法有很多弊端，如隨著煙支重量的增加，煙絲消耗逐漸增加，煙支制造成本上升。

1.2 原因分析

巴哈馬雪茄煙生產(chǎn)工藝：雪茄煙制造中心生產(chǎn)的迷你雪茄煙支最終規(guī)格為88mm（27+61mm），其生產(chǎn)過(guò)程分為三部分：

（1）使用ZJ17卷接機(jī)組生產(chǎn)94mm（30+64mm）毛坯煙支;

（2）使用ATD上茄衣機(jī)包裹雪茄外皮;

（3）使用ATD切割機(jī)切割成型為88mm煙支（頭尾各切割3mm）。

迷你雪茄煙使用的削絲盤為標(biāo)準(zhǔn)64mm長(zhǎng)，三深三淺型削絲盤，深槽長(zhǎng)度22mm，深度4mm，淺槽長(zhǎng)度22mm，深度2mm。

如圖1所示為削絲盤深槽結(jié)構(gòu)圖，對(duì)于長(zhǎng)度為22mm的槽長(zhǎng)，除去兩端圓角，單邊有效緊頭尺寸為8mm，除去最終切割的3mm，真實(shí)有效切割長(zhǎng)度為5mm。根據(jù)公式，換算成角度為4.69°。即當(dāng)削絲盤偏移角度超過(guò)此值時(shí)，最終將不能切割在點(diǎn)燃端緊頭位置，從而出現(xiàn)煙支空頭。

2 改進(jìn)方法

經(jīng)過(guò)分析發(fā)現(xiàn)，導(dǎo)致煙支空頭的原因出現(xiàn)在生產(chǎn)工藝的第一環(huán)節(jié)，而與第二、三環(huán)節(jié)無(wú)關(guān)，因此解決煙支空頭問(wèn)題就必須重新設(shè)計(jì)一套削絲盤和刷絲輪裝置。

2.1 削絲盤對(duì)中位置計(jì)算

查閱設(shè)備手冊(cè)，從刀盤切割位置中心線到削絲盤中軸線的軸向距離為1990mm，經(jīng)過(guò)這段距離削絲盤的旋轉(zhuǎn)圈數(shù)，考慮到旋轉(zhuǎn)周期為1圈， 0.18圈角度為0.18*360°=64.8°，因?yàn)?4.8°>60°，所以對(duì)中位置應(yīng)該在淺槽處， 4.8°就是對(duì)正刀盤切割中心線和削絲盤中軸線的角度，如圖2所示在淺槽中線偏移4.8°處制作標(biāo)記孔。

2.2 削絲盤的重新設(shè)計(jì)

使用CATIA三維制圖軟件對(duì)削絲盤進(jìn)行重新設(shè)計(jì)，將單邊深槽長(zhǎng)度增加至14mm，其他參數(shù)不變。

2.3 刷絲輪的重新設(shè)計(jì)

削絲盤和刷絲輪配合使用，刷絲輪的作用是打碎長(zhǎng)煙絲并將削絲盤上粘黏的煙絲清理干凈。為避開(kāi)削絲盤上的深淺槽，刷絲輪被設(shè)計(jì)成圖3式樣。從圖中看出，刷絲輪的基本體是一個(gè)圓柱體，在圓柱上進(jìn)行了開(kāi)槽，經(jīng)過(guò)開(kāi)槽后各刷絲面不再連續(xù)，為了配合削絲盤的深淺槽，每個(gè)單獨(dú)刷絲體的高度不同。

2.3.1 計(jì)算刷絲輪直徑

刷絲輪上有三個(gè)深槽和三個(gè)淺槽。從平準(zhǔn)器的傳動(dòng)比可以推出，削絲盤轉(zhuǎn)一圈，刷絲輪轉(zhuǎn)三圈。刷絲輪轉(zhuǎn)一圈的周長(zhǎng)等于圖中標(biāo)注的弧長(zhǎng)，式中R是削絲盤半徑61.1mm，α為2π/3，計(jì)算 =20.37mm，即刷絲輪直徑d=40.74mm。

2.3.2 刷絲輪形狀設(shè)計(jì)

從圖3看出，一個(gè)刷絲輪有18個(gè)齒。為了設(shè)計(jì)刷絲輪形狀，需首先搞清削絲盤和刷絲輪的運(yùn)動(dòng)關(guān)系。

（1）齒18為剛進(jìn)入深槽的位置，對(duì)應(yīng)點(diǎn)A，齒4為出深槽的位置，對(duì)應(yīng)點(diǎn)B，齒18到齒4走過(guò)的距離等于弧AB;

（2）齒4-9走過(guò)的距離等于弧BC;

（3）齒9為剛進(jìn)入淺槽的位置，對(duì)應(yīng)點(diǎn)C，齒13為出淺槽的位置，對(duì)應(yīng)點(diǎn)D，齒9-13走過(guò)的距離等于弧CD;

（4）齒13-18走過(guò)的距離等于弧DE。

經(jīng)過(guò)重新設(shè)計(jì)后的削絲盤深槽長(zhǎng)度增加到28mm，其他參數(shù)不變。即削絲盤在跟刷絲輪配合時(shí)，刷絲輪進(jìn)入深槽的時(shí)間早了，退出深槽的時(shí)間晚了，為此在圖4中將齒18和齒4重新設(shè)計(jì)（紅色標(biāo)注部分），計(jì)算角度α，換算成角度為8.4°。

3 應(yīng)用效果

3.1 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

材料：“黑豹”煙絲（山東中煙有限責(zé)任公司濟(jì)南卷煙廠提供），迷你雪茄茄衣（山東中煙有限責(zé)任公司濟(jì)南卷煙廠提供）。

設(shè)備和儀器：ZJ17卷煙機(jī)（常德煙草機(jī)械公司），MIL上茄衣機(jī)（荷蘭ATD公司），切割機(jī)（荷蘭SCM公司）。

為保證實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確，所有毛坯煙支都由同一臺(tái)ZJ17卷煙機(jī)生產(chǎn)，使用改進(jìn)前和改進(jìn)后的削絲盤分別進(jìn)行生產(chǎn)。在取樣毛坯煙支過(guò)程中，調(diào)整重量指標(biāo)達(dá)到19.6g，卷煙機(jī)必須連續(xù)生產(chǎn)30分鐘以上，時(shí)時(shí)調(diào)整削絲盤位置，保證所有實(shí)驗(yàn)用的毛坯煙支都是在削絲盤不發(fā)生偏移的情況下取樣，每個(gè)實(shí)驗(yàn)參數(shù)取5組樣品，樣品數(shù)量為1萬(wàn)支。取樣后，使用3臺(tái)上茄衣機(jī)（1#、2#、3#）包裹茄衣，每臺(tái)上茄衣機(jī)生產(chǎn)出的煙支分別由兩臺(tái)切割機(jī)（A、B）切割得到最終成品煙支。

3.2 數(shù)據(jù)分析

從表1可見(jiàn)，改進(jìn)前成品煙支空頭率為4.61%，改進(jìn)后成品煙支空頭率降低為1.38%，空頭率降幅達(dá)70%。

4 結(jié)論

使用改進(jìn)后的削絲盤和刷絲輪，煙支空頭率由4.61%降低為1.38%，空頭率降幅達(dá)70%，有效降低了煙支空頭率。

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作者簡(jiǎn)介：司小飛（1991-），男，山東平原人，本科，學(xué)士，主要從事卷煙設(shè)備和生產(chǎn)工藝研究。