壓棒機(jī)成型裝置設(shè)計(jì)

范愛(ài)軍，許志兵

（河南中煙黃金葉生產(chǎn)制造中心制絲部，河南鄭州 450016）

0 引言

煙草行業(yè)在加工過(guò)程中形成很多粉末狀物質(zhì)，被與之配套的旋風(fēng)除塵、袋式除塵裝置回收。壓棒機(jī)——煙草煙末成型裝置將回收的粉末狀物質(zhì)壓成圓柱狀煙棒。

壓棒機(jī)經(jīng)過(guò)設(shè)備供應(yīng)廠家多年改造，幾經(jīng)變化和革新。目前使用的是較為先進(jìn)的液壓成型，但是與之相對(duì)應(yīng)的壓棒機(jī)成型裝置是易損件，本身價(jià)值很大，與成型裝置配套的單作用液壓缸本身價(jià)值也很大，也是易損件。黃金葉生產(chǎn)制造中心制絲部的兩套壓棒機(jī)沒(méi)用多長(zhǎng)時(shí)間，壓棒機(jī)成型裝置就出現(xiàn)了開(kāi)裂，如圖1 所示。

1 壓棒機(jī)成型裝置工作原理

圖1 開(kāi)裂的壓棒機(jī)成型裝置

螺旋送料、壓棒機(jī)沖壓裝置和壓棒機(jī)成型裝置由各自的液壓驅(qū)動(dòng)裝置——液壓馬達(dá)、雙作用液壓缸和單作用液壓缸配合使用，如圖2 所示。供料倉(cāng)中回收的煙草粉塵經(jīng)過(guò)液壓馬達(dá)驅(qū)動(dòng)的螺旋推進(jìn)裝置送到壓棒機(jī)沖壓裝置的供料腔中，雙作用液壓缸驅(qū)動(dòng)的壓棒機(jī)沖壓裝置向壓棒機(jī)成型裝置中沖料。為減少阻力，由單作用液壓缸驅(qū)動(dòng)的壓棒機(jī)成型裝置處于釋放狀態(tài)，當(dāng)雙作用液壓缸向相反的方向抽回時(shí)，螺旋進(jìn)料液壓馬達(dá)再次向進(jìn)料腔中進(jìn)料。為了壓實(shí)，單作用液壓缸對(duì)壓棒機(jī)成型裝置施加液壓力，使壓棒機(jī)成型裝置壓縮。

圖2 壓棒機(jī)

壓棒機(jī)成型裝置CAD 如圖3 所示，壓棒機(jī)成型裝置是由65Mn 彈簧鋼經(jīng)過(guò)熱處理而成，實(shí)際是一個(gè)特殊的彈簧，壓棒機(jī)成型裝置實(shí)際由一個(gè)單作用液壓缸驅(qū)動(dòng)。當(dāng)單作用液壓缸中進(jìn)入液壓油時(shí)，液壓驅(qū)動(dòng)裝置通過(guò)圖2 中的兩個(gè)方形塊向壓棒機(jī)成型裝置施壓，使之壓縮。里面的煙草粉塵因受到成型裝置的壓縮而成為棒狀，當(dāng)不向里面供油時(shí)，單作用液壓缸在壓棒機(jī)成型裝置（彈簧）的作用下復(fù)位，壓棒機(jī)成型裝置也自動(dòng)恢復(fù)到原始狀態(tài)。

圖3 壓棒機(jī)成型裝置CAD

2 壓棒機(jī)成型裝置開(kāi)裂的原因分析

一旦生產(chǎn)線開(kāi)始生產(chǎn)，壓棒機(jī)成型裝置在單作用液壓缸以及自身彈簧力的作用下，以3 s 壓縮1 次的頻率開(kāi)始不停的壓縮和收回。雖然壓棒機(jī)成型裝置作為彈性機(jī)械元件總會(huì)失效，但是該裝置價(jià)值太大，使用和維修成本太高。

3 壓棒機(jī)成型裝置初步設(shè)計(jì)

有一段時(shí)間，控制單作用液壓缸的三位五通換向閥出現(xiàn)故障，此時(shí)壓棒機(jī)成型裝置就成為一個(gè)內(nèi)部固定的圓柱狀空腔，這種情況下，壓棒機(jī)打出的煙棒成型也很好，只是太瓷實(shí)。當(dāng)生產(chǎn)結(jié)束后，煙棒中的水分在設(shè)備余熱的加熱下蒸發(fā)出去，煙棒變得又干又硬，第二天再次開(kāi)機(jī)生產(chǎn)時(shí)，壓棒機(jī)沖壓液壓缸就沒(méi)有足夠的力量打出煙棒。工人只能使用鏨子等工具把圓柱狀空腔中直徑80 mm、長(zhǎng)460 mm的煙棒逐點(diǎn)剔出來(lái)，大約需要4 h。

在沒(méi)有單作用液壓缸工作的壓棒機(jī)成型裝置也能很好成型，只是會(huì)出現(xiàn)上述煙棒又干又硬和難以出棒的現(xiàn)象。如果將現(xiàn)有具有彈簧性質(zhì)的成型裝置設(shè)計(jì)成圖4 所示形狀，應(yīng)該也能成型。事實(shí)上確實(shí)成型了，如圖5 所示，只是成型的煙棒不能滿足生產(chǎn)需要，太虛。成型太虛的原因是將壓棒機(jī)成型裝置的長(zhǎng)度由原來(lái)460 mm變成了200 mm。設(shè)想在200～460 mm，找到一個(gè)合適長(zhǎng)度，解決好成型，這就需要一定量的試驗(yàn)。

圖4 初步設(shè)計(jì)

圖5 初步成型

4 壓棒機(jī)成型裝置的最終設(shè)計(jì)

沒(méi)有單作用液壓缸工作的壓棒機(jī)成型裝置之所以成型的也很好，是因?yàn)闊煱粼诒容^長(zhǎng)而且有一定錐度的圓柱狀空腔中運(yùn)動(dòng)時(shí)，受到錐度和摩擦力的擠壓而成型，如果在較短距離內(nèi)提供一個(gè)同樣的擠壓力，也一定能成型。這就要求成型裝置的內(nèi)部空腔擁有一個(gè)更大的錐度，在短時(shí)間內(nèi)實(shí)現(xiàn)急劇壓縮。如圖6 所示，為節(jié)約試驗(yàn)費(fèi)用，在原來(lái)200 mm 長(zhǎng)的基礎(chǔ)上，又加工了一個(gè)擠出成型段，只有50 mm 長(zhǎng)，用6 條螺栓固定在原有200 mm 的預(yù)壓段上，煙塵在50 mm 的擠出成型段上實(shí)現(xiàn)了急劇壓縮，成型很好，煙棒成型如圖7 所示。

圖6 定型設(shè)計(jì)

圖7 煙棒成型

按照以上分析，圖6 中的預(yù)壓段可以做的再短一些，這時(shí)候摩擦力更小，設(shè)備發(fā)熱更小，加工成本更少。

5 本設(shè)計(jì)的優(yōu)點(diǎn)

本設(shè)計(jì)是利用自身的預(yù)壓段和擠出成型段，將粉末狀煙土和煙末擠壓成型，在原理上和原來(lái)有相當(dāng)大的差別，即現(xiàn)設(shè)計(jì)有很大優(yōu)點(diǎn)。

（1）減少加工成本和生產(chǎn)費(fèi)用。新設(shè)計(jì)的壓棒機(jī)成型裝置不再具有彈簧作用，使用普通的45#鋼就能滿足使用要求，不再使用價(jià)格昂貴的65Mn 鋼，也不用再購(gòu)買廠家提供的昂貴備件。

（2）設(shè)備更加簡(jiǎn)單。減掉了價(jià)格昂貴的液壓裝置，設(shè)備的可動(dòng)部件更少，設(shè)備更加簡(jiǎn)單，故障率更低。