切片機刀頭支架變形分析

潘 衛，胡偉生，婁 晶

（安徽中煙工業有限責任公司合肥卷煙廠，安徽 合肥 230601）

切片機刀頭支架變形分析

潘 衛，胡偉生，婁 晶

（安徽中煙工業有限責任公司合肥卷煙廠，安徽 合肥 230601）

文章通過對切片機刀頭支架在運行過程中變形的分析，在原有結構基礎上設計加裝了防變形的固定約束裝置，同時對控制程序進行優化，減少了刀頭支架的受力，避免了支架變形問題的發生，消除了設備隱患、提高了加工質量和生產效率，對于其它型號的切片機同樣具有一定的借鑒意義。

切片機；刀頭支架；變形；約束裝置

煙片垂直分切機是制絲線的主要設備，該設備通過刀頭組件帶動切刀按照工藝設定寬度，將醇化、拆包后的煙包分切寬度一致的煙塊后滿足后續的生產工藝要求。刀頭支架作為刀頭組件的重要組成部分，在運行過程中一旦發生變形后，使整個刀頭的垂直工作面發生傾斜，切刀在切包過程中的受力將發生復雜的變化：①給設備運行帶來了嚴重的安全隱患；②影響煙塊寬度的指標符合性進而影響后續工藝加工環節；③故障維修難度大、時間長嚴重影響生產效率。從消除安全隱患、提高工藝質量、提升生產效率的角度出發，對切刀支架變形問題進行改進研究。

1 刀頭支架變形的現象分析

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。該分切機主要由刀頭、壓縮空氣系統、機架、推料車、擋料裝置、翻轉裝置和導料裝置組成，采用垂直切片的工作方式（見圖1）。煙包經由輸送帶步進式通過龍門支架，切刀由氣缸驅動上下運動完成對煙包的切割。

圖1 切片機結構原理圖

結合設備的結構和運行原理分析，該支架可視為懸臂梁結構，在切刀下行對煙包進行分切時，切刀在受到煙包的抗切割阻力后，會將這部分阻力施加在刀頭支架上，該支架就會向內收縮，產生一定量的變形。當這個力一定大時，超過刀頭支架的抗變形范圍，則會造成支架產生不可恢復的變形。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載，降低了刀片的使用壽命，同時變形的刀架在生產過程中迫使氣缸活塞桿產生一個很大的側向分力。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，最終導致氣缸工作壓力下降并可造成氣缸的整體損壞。

2 改進方案的設計

通過對刀頭支架變形的問題分析，從自主維修的角度出發，在不對設備進行大的局部改造的前提下，結合現有的技術力量，決定采用在現有刀頭支架結構中，增設一個支架固定約束裝置的方式來解決此問題：①在提高原有刀頭支架結構強度的基礎上，增設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；②對切刀運行和推板運行的控制程序進行優化調整，減小切刀運行時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 強化原有結構

制絲車間技術人員，決定首先對原有刀架機構本身進行優化改造，在原有結構基礎上增強其強度和穩定性。①在切片機刀架的側板上，焊接增加一定數量的加強筋，提高刀架強度、降低變形幾率（見圖2）；②對氣缸密封圈進行了更換，并對上下四只氣缸阻尼進行調整，確保四只氣缸上下行程工作同步性一致，達到提高切片機的運行穩定性。

圖2 原有結構改進前后對照圖

3.2 增設固定約束裝置

接下來在原刀頭支架上增加一套固定約束裝置（見圖3），并對刀頭支架的滑軌進行改制。通過在刀頭支架的兩側上各安裝一個約束裝置，在與支架上下滑動的設備框架的兩邊各安裝一個滑軌。通過采用約束裝置與滑軌實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，以達到有效防止支架變形的目的。

圖3 固定約束裝置示意圖

通過以上機械方面的改進，確保了刀頭支架在受力的結構強度和穩定性，并將偏移量限制到極小的范圍內，避免了支架在受力時的過度形變，達到方案當初設計目的。

4 控制程序的優化改進

在機械改造的基礎上，為進一步降低刀頭支架在切刀分切過程中的受力，我們對切刀運行程序和推板運行程序分別進行優化。

4.1 切刀的聯鎖控制程序優化

在切片刀向下切包完成后安全聯鎖開關打開，此時切片刀的鎖緊裝置起作用，切片刀就會向上運行。但由于程序的延時設置，切片刀還會向下運行100ms，容易導致刀架的損傷。經過仔細地分析，對此延時進行了刪除，取消原有控制程序中安全檢測裝置的150ms延時，保證了切刀和鎖緊裝置動作的同步性。確保了切刀下行切包完成后，切刀會立即向上運行，保護刀架安全（見圖4）。

4.2 推板的運行控制程序優化

當切刀下行對煙包進行分切時，此時需要推板電機后退，以避免推板擠壓物料對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，小組通過對推板電機向后運行程序的調整，把原有的100ms延時延長至500ms時，使推板向后運行距離變大，充分為被切煙包預留了更大的緩沖空間（見圖5）。

圖4 切刀安全聯鎖控制程序優化圖

圖5 推板電機運行控制程序優化圖

5 結束語

改進方案實施完成后，通過后期的連續生產驗證，沒有發生一起垂直分切機刀架變形現象。改進后的切片寬度符合率指標，也較之前有了明顯提升，通過對下游工序電子秤工藝流量的驗證得出，改進后的物料流量穩定性也得到大幅提高（見表1）。

表1 改進前后指標對比

同時也有效降低了維修費用，按照廠家提供的最新備件采購價及本次改進費用的綜合計算，改進費用：2.3萬元（導軌+約束裝置）；備件損壞更換費用：約12.66萬（氣缸：1.03萬元×2只=2.06萬元；刀頭支架：9.5萬元；切片刀：約1.1萬元）；節約費用（設備）=更換費用-改進費用=12.5-2.3≈10萬元；通過改進為企業節約了約10萬元資金。

目前行業內使用我廠切片機或該系列機型的廠家較多，而設備廠家對該問題還未有針對性地解決措施，我們的改進研究也為設備廠家及擁有該型號設備的行業其他廠家提供一個很好的解決思路、具有積極的借鑒作用。

TQ585.5

A

1671-3818（2016）04-0062-02

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