降低PROTOS-M8卷煙機的煙條粉碎機故障率研究

陳卿 郭江 金平

摘 要：本次改進屬于卷煙生產(chǎn)設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域，是一種適用于超高速卷煙機的粉碎機。粉碎機采用了彈簧式基座設(shè)計，能增強粉碎機工作的穩(wěn)定性，將設(shè)備的維護周期延長至1年，異物對刀片的損傷接近零，同時粉碎機的日常維護與故障維修時間花銷降至10min內(nèi)，能夠?qū)崿F(xiàn)有效剪切卷煙紙，防止卷煙紙飄動至停機或質(zhì)量問題。

關(guān)鍵詞：卷煙機;煙條粉碎機;改進

中圖分類號：TS43 文獻標(biāo)識碼：A 文章編號：1671-2064（2020）13-0063-02

0 引言

浙江中煙歷來重視科技創(chuàng)新，以“卷煙上水平”為導(dǎo)向，積極組織與開展卷煙設(shè)備的科技創(chuàng)新與技術(shù)改進，保持良好、穩(wěn)定的發(fā)展勢頭。煙草工業(yè)科技水平快速發(fā)展，卷煙生產(chǎn)設(shè)備大量引進新技術(shù)，實現(xiàn)高度的自動化、智能化，降低人工成本，提升企業(yè)的生產(chǎn)效率。杭州卷煙廠對于科技創(chuàng)新、技術(shù)改進大力支持，進口備件國產(chǎn)化的進程有序推進。面對國內(nèi)卷煙生產(chǎn)的工藝流程，進口機型有較多細節(jié)需要改進或升級，杭州卷煙廠針對進口設(shè)備生產(chǎn)過程中的缺陷改正在大力推進。

1 存在問題

PROTOS M8超高速卷煙機是由德國HAUNI公司設(shè)計生產(chǎn)卷煙生產(chǎn)設(shè)備，額定生產(chǎn)能力可達到20000支/min，至今仍是全球最為先進的卷煙卷接生產(chǎn)設(shè)備。由于超高的生產(chǎn)速度，必須強化自動化程度，SE粉碎機設(shè)計由此產(chǎn)生，用以替代以往機型人工折斷、篩選煙條、煙絲、卷煙紙。經(jīng)過粉碎后的生產(chǎn)廢料再由MAX壞煙輸送皮帶自動運輸至集中式壞煙回收桶內(nèi)，完成生產(chǎn)廢料的回收工作。SE粉碎機的工作方式為剪切式，刀口間隙要求小、壓力要求精確。由于要處理的廢料種類多樣，主要有煙條、卷煙紙、煙絲、極少量雜物。廢料具有厚薄、硬度等性能指標(biāo)差異較大的特性，使用過程中稍有不慎就會出現(xiàn)刀口鈍化或破損的故障，影響設(shè)備正常運行。

由杭州卷煙廠工裝科牽頭，希望卷包車間設(shè)備改進小組能夠改進SE粉碎機，要求該部件具備有效粉碎卷煙紙、煙條，同時進行雜物粉碎時要具備一定的防破損能力，且要求更換安裝時具備方便快捷等特性。

2 原因分析

根據(jù)以往故障的原因統(tǒng)計、分析，從幾個方面分析SE粉碎機故障發(fā)生的原因：（1）由于操作人員操作失誤，導(dǎo)致銅絲刷、清潔抹布或工具不慎掉入粉碎機，導(dǎo)致粉碎機刀片位移或破損。（2）機械裝置工作環(huán)境。SE粉碎機基座位于SE粉碎機滾刀右側(cè)，由支架固定于SE板面上，通過滾刀刀口與其接觸實現(xiàn)剪切。SE粉碎機滾刀與基座都為固定位置，無法實現(xiàn)有效緩沖與保護，雜物進入時，即使觸發(fā)滾刀驅(qū)動電機過載保護狀態(tài)，滾刀或基座破損時有發(fā)生。（3）粉碎材料存在較大差異。卷煙紙的厚度約為0.1mm，煙絲厚度約為0.15mm（煙絲長度較短無需粉碎，故可忽略），卷制煙條直徑為7.7mm，生產(chǎn)廢料厚度差別較大。設(shè)備啟動至打條成功或正常生產(chǎn)至設(shè)備停機，所產(chǎn)生的生產(chǎn)廢料主要包括：卷煙紙、煙絲、卷制煙條，都需要經(jīng)過粉碎機粉碎進入壞煙輸送皮帶。（4）安裝工藝。SE粉碎機對于刀片安裝精度要求較高，在安裝精度未達到要求的情況下，長時間正常使用也會出現(xiàn)鈍化或磨損，每隔半年需要更換。

3 改進措施

經(jīng)過上述原因分析，為了解決如上技術(shù)問題，本次改進的目的是提供一種適用于超高速卷煙機的粉碎機，該設(shè)備能有效粉碎卷煙紙、煙條，同時進行雜物粉碎時具備防破損能力。為了實現(xiàn)上述改進目的，采用以下技術(shù)方案，如圖1、圖2、圖3所示。

粉碎機裝置固定在超高速卷煙機機體1的煙條導(dǎo)軌前下方，由伺服電機2驅(qū)動提供轉(zhuǎn)動的動力，通過設(shè)置“粉碎機的比例系數(shù)”控制粉碎機速度與煙條速度之比，實現(xiàn)煙條固定長度粉碎。粉碎裝置包括支撐框架、滾刀42和彈簧式基座43，滾刀與基座固定在支撐框架內(nèi)，且基座與滾刀間隙配合?；晒潭ㄔ谥慰蚣苌?，固定刀片由銷子固定在基座上，通過導(dǎo)向裝置438、止擋裝置439與彈簧433的配合，控制固定刀片在承重狀態(tài)下的運動軌跡及運動極限位置。彈簧為三組，分別放置于中心位置與兩端對稱位置，實現(xiàn)對刀架的支撐作用。刀架在切割雜物、異物時，通過對彈簧進行擠壓，實現(xiàn)緩沖，彈簧擠壓形變程度增大的過程中，彈力逐漸增加，促使電機過載保護功能開啟，實現(xiàn)對設(shè)備的保護，防止卷煙機粉碎機刀片破碎。通過手動旋動轉(zhuǎn)軸，得出各種材料需要彈簧具備的預(yù)計屬性值，初步選定彈簧的型號為φ2×12×40×10N。注意彈簧的最大壓縮彈力必須大于電機的過載保護設(shè)定，避免對設(shè)備造成損傷。止擋塊439使用銷與螺釘安裝在固定架外側(cè)面，通過其90°折邊部分與止擋塊的上接觸面，限定非工作狀態(tài)基座與刀架相對平行的極限角度。導(dǎo)向裝置438，成L形，折邊底部與止擋塊上部相抵。使用導(dǎo)向裝置實現(xiàn)基座相對于刀架的極限角度，將定位件通過兩個定位銷定位，并使用螺釘固定在刀架上。

4 效果驗證

設(shè)計完成后，進行安裝與測試，根據(jù)需求分析的內(nèi)容，對如下項目進行驗證：

4.1 更換安裝時具備方便快捷

由于固定刀片安裝在刀片座432上，所以，僅在首次安裝時校準(zhǔn)位置，維護更換新刀片時，擰下螺絲更換刀片后，無需再次校準(zhǔn)位置，可以大幅度減少設(shè)備維護時間，將維護時間成本降至10min以內(nèi)，達到更換方便快捷的效果。

4.2 有效粉碎卷煙紙、煙條

首次安裝校準(zhǔn)位置，空轉(zhuǎn)時要對SE粉碎機滾刀的剪切間隙與壓力進行調(diào)整，使?jié)L動刀口與基座刀口運動過程中完全接觸，正常切割狀態(tài)下滾刀刀口與基座壓力使彈簧發(fā)生輕度形變，滿足剪切時支撐壓力的需求。再使用卷煙紙、煙條進行測試，實現(xiàn)有效切割，即安裝完成。對安裝完成后的粉碎機進行為期一年的跟蹤觀察，直至觀察期結(jié)束，略有磨損的刀口依靠彈簧的彈力，使固定刀口處于切割良好的位置，依然能夠滿足粉碎機有效切割需求。

4.3 粉碎雜物時要具備一定的防破損能力

對原因分析時可能造成粉碎機故障的原輔料及雜物進行測試，得出結(jié)論如表1所示。

通過以上三方面的效果驗證，本次改進的效果良好，達到預(yù)期需求，能夠減少維護時間，具備防破損能力，可以減少設(shè)備整體故障頻率。

5 有益效果

本改進在卷包車間A4機臺試用期間，減少維修保養(yǎng)時間成本14.8h/年，同時增加設(shè)備穩(wěn)定性，減少卷煙紙飄動至停機1次/d，每次停機時長1min，可減少設(shè)備停機7.3h/年。將節(jié)約的22.1h，按該年91%生產(chǎn)效率轉(zhuǎn)化成煙支生產(chǎn)，每年可為企業(yè)多生產(chǎn)（22.1（h）*60（分/h）*20000（支/min）*91%）/（50000（支/箱））=439.2箱（50000支/箱）利群新版成品煙，能為企業(yè)帶來100多萬元收益。

6 結(jié)語

在各部門的幫助下，經(jīng)過長達6個月的改進期，團隊克服困難，開拓思路，順利完成預(yù)定目標(biāo)，對改進設(shè)備進行總結(jié)：彈簧式粉碎機能夠按照工藝要求粉碎卷煙生產(chǎn)過程中的原輔料，具備安裝快速、維護簡單、生命周期較長的特性，能夠大幅度降低雜物對于粉碎機裝置的損傷，達到降低PROTOS-M8卷煙機的煙條粉碎機故障率的效果。

Abstract：This improvement belongs to the technical field of cigarette production equipment， it is a pulverizer suitable for ultra-high speed cigarette maker. The crusher has a spring base design， it can enhance the stability of the pulverizer， extend the maintenance period of the equipment to one year， the damage of foreign body to the blade is close to zero， at the same time， the daily maintenance and troubleshooting time of the crusher is reduced to less than 10 minutes， it can cut cigarette paper effectively， prevent cigarette paper from floating to stop or quality problems.

Key words：cigarette maker;cigarette shredder;improvement

收稿日期：2020-06-02

作者簡介：陳卿（1984—），男，浙江紹興人，本科，工程師，研究方向：卷煙設(shè)備管理與維護。