YJ27 合金圓刀清潔裝置的研究應用

郭子國，鄢紅章，蘭志超，楊 林，劉 宏

（湖北中煙襄陽卷煙廠，湖北襄陽 441000）

0 引言

在國家局推進煙草行業細支煙改革的政策要求下，各中煙公司積極響應，均改造或引進了一定規模的細支煙生產設備。如今新穎時尚的細支香煙產品越來越受到消費者的青睞，在市場競爭中占據重要的組成部分。隨后，愈發豐富的細支煙、中支煙品類打入市場，從煙絲到濾嘴再到包裝材料上不斷突破的技術規格，打造著機遇期的品牌影響力。新品材料因其形狀特殊、質地堅硬、表面光滑等特性，在煙支切割時，更易導致煙支端切口毛糙、不平齊，特別是高通透濾棒、轉移覆膜類接裝紙，在使用中會發現用轉移類覆膜類接裝紙的煙支端切口質量缺陷率增加到2 倍，使用高通透濾嘴的煙支端切口質量缺陷率增加到3 倍，使用異型濾嘴和轉移覆膜類接裝紙，煙支端切口質量缺陷率最高，使用普通濾嘴和普通接裝紙，同樣會出現煙支端切口質量缺陷，但缺陷率相對低。

本文設計的YJ27 合金圓刀清潔裝置，外觀整潔，結構對稱，在安裝位置上通過多個橢圓槽來滿足調節需要。操作過程夾持臂通過限位槽進行定位，方便圓刀更換，刮刀呈等邊三角形，可交替使用，彈簧預緊力不足時可即時更換，在維修和操作上都具有便捷性與實用性。

1 YJ27 合金圓刀清潔裝置的設計

合金圓刀因其便捷與耐用性廣泛安裝在YJ27 設備中，但積膠問題制約著設備效率的發揮和產品質量的提升，因此，本課題設計安裝了YJ27 合金圓刀清潔裝置（圖1）。

該裝置分為4 個部分：第一部分借鑒布帶輪刮刀，設計了夾持在刀刃兩側的合金刮刀；第二部分根據尺寸設計了各連接組件，確保刮刀與圓刀的接觸保持穩定；第三部分設計了合金刮刀和圓刀的防護罩，提供安裝空間并且防止煙支或異物對二者產生損傷；第四部分借鑒風扇原理，設計了旋風夾刀盤，對圓刀進行在線冷卻，提高圓刀壽命的同時減少膠水的溶化滲漏。

1.1 合金刮刀

合金刮刀通過彈簧預緊力使三角刮刀片貼合圓刀刀刃兩側，對膠垢進行清潔（圖2）。

圖1 合金圓刀清潔裝置

圖2 合金刮刀片實物

工作時連接臂呈閉合狀態，更換刀片時，連接臂可以張開并定位。各零件的結構和功能見表1。

1.2 連接組件

連接組件下方安裝在機座上，上方與合金圓刀的防護罩相連，中心為合金刮刀安裝提供固定位置的螺孔（圖3）。

各零件的結構和功能見表2。

表1 合金刮刀零件分析

圖3 連接組件實物

表2 連接組件零件分析

1.3 防護罩

防護罩分為合金圓刀和合金刮刀兩個部分，是它們的保護裝置，合金圓刀防護罩同時承擔圓刀安裝底座的功能，為其安裝提供空間，并且防止煙支或異物掉落對其造成損傷。

各零件的結構和功能見表3。

圖4 防護罩實物

表3 防護罩零件分析

1.4 夾刀盤

夾刀盤的設計改進分為兩個部分：一是加大夾刀盤，增大夾持面積，增加圓刀運行穩定性；二是在刀盤的端面采用加工技術開出6 條螺旋風槽，利用刀盤旋轉自身產生高速冷卻風對圓刀進行冷卻，解決刀片發熱現象（圖5）。

圖5 夾刀盤實物圖對比

（1）增加加持面積。改進前夾持面積S1=32.5×32.5×3.14=3316 mm2，改進后夾持面積S2=36mm×36×3.14=4069 mm2。改進后與改進前夾持面積比為4069÷3316=1.23，夾持程度增加23%，刀片旋轉更穩定，圓刀切割時濾嘴受到的剪切力方向更一致，能增加切口美觀度，煙支的外觀質量更有保障。

（2）增加風冷槽。改進后6 條風槽相當于6 片風扇葉片以圓刀旋轉（1500 r/min）的速度為刀片降溫，見圖溫度降低可以防止一部分膠水熔化粘黏在刀片上，同時增加合金圓刀壽命。

在第1#、3#和5#風槽上，進風的入口兩邊高度不同，前端較低，保證更多風量進入。

2 清潔裝置改進效果

2018 年底完成了18 臺YJ27 設備上合金圓刀清潔裝置的安裝，并于2019 年4 月進行效果檢查。在2019 年1—3 月的試運行過程中，該清潔裝置與機座連接穩定，各部位沒有出現松動、斷裂、變形的現象，刮刀刀刃保持完好，沒有出現維修和更換的情況。

2.1 夾刀盤對圓刀溫度的影響

隨機運行一臺設備，用紅外溫度測定儀測量圓刀溫度，繪制合金圓刀溫度變化折線圖（圖6）。其中，8:00-10:00 不安裝清潔裝置；10:00-13:00 安裝清潔裝置；13:00-16:00，只保留合金刮刀，更換為普通夾刀盤。

圖6 合金圓刀溫度變化折線圖

從圖7 可以看出，開機后1 h，圓刀溫度有上升趨勢，1 h 后基本穩定在33 ℃以內；加裝清潔裝置后，合金圓刀溫度迅速降低，維持在30 ℃左右；更換為普通夾刀盤，圓刀溫度回升后穩定在35 ℃左右。說明改進后的旋風夾刀盤能有效降低合金圓刀的溫度。

2.2 圓刀清潔或更換頻次檢查

統計各機臺平均每班對圓刀清潔或更換的次數（圖7、圖8）。

圖7 合金圓刀平均每班清潔或更換的頻次

圖8 合金圓刀平均每班清潔或更換的頻次對比

從圖8 可以看出，絕大部分機臺每班清潔合金圓刀1 次，能滿足生產需要，相比以前最高清潔4 次的情況有明顯改善。從圖9 可以看出，安裝合金圓刀清潔裝置后，操作工每班處理合金圓刀的頻次均值從1.711 次降低為0.543 次，此項工作減少了2/3的人工成本及設備效率的浪費。

2.3 圓刀消耗降低

統計2018 年10—12 月圓刀消耗為385 個，2019 年1—3 月圓刀消耗為90 個，該季度節約圓刀295 個，節約該項成本約3/4。

2.4 煙支端切口毛糙、不平齊質量缺陷

通過調查入庫檢驗數據，統計了2019 年1—3 月穩定生產的各設備出現煙支端質量缺陷情況（表3）。

表3 2019 年1—3 月各設備出現煙支端質量缺陷統計情況

與改進前對比，煙支端質量缺陷率有明顯改善，煙支端質量缺陷率平均值從0.101%降低為0.015%，降低比例約60%（圖9）。

圖9 煙支端質量缺陷對比

3 結語

（1）本課題從行業及本企業實際需求出發，針對轉移覆膜類接裝紙、高通透濾嘴、異型濾嘴這3 種新型材料在合金圓刀上積膠速度快的問題，展開產品設計及改進，從合金刮刀的形狀、位置、操作習慣及使用效果進行論述，通過改裝風槽夾刀盤為提供圓刀在線冷卻，平均溫度降低約5 ℃。

（2）本設計的成功經驗，為濾嘴圓刀的改進提供數據支撐和借鑒依據，可給后續其他型號設備改進帶來啟發。