PROTOS-GDX2機(jī)組細(xì)支卷煙日產(chǎn)能提升問題的分析與研究

耿海翔 杜曉泰 張懷鵬

（山東中煙工業(yè)有限責(zé)任公司青島卷煙廠，青島 266000）

1 研究背景

細(xì)支卷煙在降焦減害方面較傳統(tǒng)卷煙有明顯的優(yōu)勢(shì)。隨著細(xì)支卷煙市場需求量的日益增加，細(xì)支卷煙產(chǎn)能不足的問題直接影響企業(yè)的發(fā)展和進(jìn)步。通過對(duì)實(shí)際生產(chǎn)過程中的大量數(shù)據(jù)和PROTOS-GDX2機(jī)組在生產(chǎn)過程中易出現(xiàn)停機(jī)的原因進(jìn)行分析，提出了改進(jìn)PROTOS-GDX2機(jī)組搓板、劈刀盤和七號(hào)輪等組件的思路，以減少設(shè)備停機(jī)時(shí)長與次數(shù)，提高機(jī)組日產(chǎn)能。

2 細(xì)支卷煙生產(chǎn)中存在的問題及數(shù)據(jù)分析

2.1 存在的問題

PROTOS-GDX2機(jī)組是目前細(xì)支卷煙生產(chǎn)的主力機(jī)型。通過對(duì)PROTOS-GDX2 42#機(jī)組產(chǎn)量數(shù)據(jù)的分析得出，機(jī)組平均日產(chǎn)能為523萬支，日產(chǎn)能不足且不穩(wěn)定，設(shè)備停機(jī)時(shí)間較長且停機(jī)次數(shù)較多[2]。對(duì)設(shè)備一周內(nèi)的停機(jī)次數(shù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，搓板堵塞停機(jī)、煙絲堵塞引起的空頭質(zhì)量停機(jī)和小盒開邊的停機(jī)次數(shù)占一周內(nèi)設(shè)備停機(jī)總次數(shù)的89.4%。根據(jù)帕累托法則分析得出，導(dǎo)致PR-GDX2 42#機(jī)組停機(jī)的主要原因有搓板堵塞故障、煙絲堵塞引起的空頭質(zhì)量停機(jī)和小盒開邊等，見圖1。

圖1 PR-GDX2 42#機(jī)組停機(jī)次數(shù)帕累托圖

2.2 原因分析

結(jié)合實(shí)際生產(chǎn)過程中的機(jī)組運(yùn)行情況，發(fā)現(xiàn)主要存在以下問題：一是現(xiàn)有搓板的有效工作弧長過長，導(dǎo)致細(xì)支卷煙在搓接過程中易發(fā)生堵塞，而橫紋工作面的設(shè)計(jì)不利于煙支在搓板上搓接滾動(dòng)；二是煙絲成型部分填充不飽滿，容易產(chǎn)生空頭煙支，導(dǎo)致設(shè)備停機(jī)；三是小盒經(jīng)過七號(hào)輪時(shí)熱封時(shí)間較短，小盒在傳送帶輸送過程中側(cè)邊彈開，導(dǎo)致設(shè)備停機(jī)。

3 方案設(shè)計(jì)及實(shí)施

本文提出的主要改進(jìn)方案包括搓板的改進(jìn)、劈刀盤的改進(jìn)以及七號(hào)輪的改進(jìn)。

3.1 搓板改進(jìn)方案

搓板的改進(jìn)主要包括改進(jìn)搓板有效工作弧長和改進(jìn)搓板紋路兩個(gè)方面。

3.1.1 改進(jìn)搓板有效工作弧長

為了保證搓接質(zhì)量，煙支在搓板上至少滾動(dòng)2圈。由于設(shè)備空間結(jié)構(gòu)的局限性，煙支最多搓接圈數(shù)為3.5圈。為了保證煙支搓接后能準(zhǔn)確進(jìn)入搓接輪接煙槽中，根據(jù)搓接鼓輪的尺寸計(jì)算，得出煙支需要在搓板滾動(dòng)2.5圈或3.5圈。所以，搓板最小有效工作弧長為43 mm，最大有效工作弧長為60 mm。更換43 mm有效弧長的搓板，保持搓板溫度、堆膠量以及搓板間隙不變的情況下，對(duì)安裝后一周內(nèi)搓板堵塞停機(jī)次數(shù)與原搓板停機(jī)情況進(jìn)行對(duì)比[3]，結(jié)果如表1所示。可見，更換有效工作弧長為43 mm的搓板后，一周內(nèi)搓板堵塞停機(jī)總次數(shù)從243次減少為211次，機(jī)組停機(jī)次數(shù)減少比例約為13.2%。

表1 一周內(nèi)搓板堵塞停機(jī)次數(shù)統(tǒng)計(jì)表

3.1.2 改進(jìn)搓板紋路

原搓板工作面的橫紋設(shè)計(jì)，使煙支在搓板處高速運(yùn)動(dòng)時(shí)產(chǎn)生抖動(dòng)，改變了煙支滾動(dòng)過程中的運(yùn)動(dòng)軌跡，導(dǎo)致搓板堵塞，甚至出現(xiàn)泡皺、表面皺等煙支搓接質(zhì)量方面的問題，如圖2和圖3所示。因此，將現(xiàn)有橫紋設(shè)計(jì)改為兩端深為0.65 mm、間距豎紋為1.5 mm的結(jié)構(gòu)，同時(shí)將中間部分改為網(wǎng)格紋。兩端豎紋與煙支滾動(dòng)的方向一致，膠垢不易堆積且導(dǎo)向作用更好，保證了搓接質(zhì)量，減少了煙支端部落絲。此外，網(wǎng)格紋設(shè)計(jì)減少了搓接時(shí)出現(xiàn)的煙支打滑情況，增大了摩擦力。

圖2 現(xiàn)有搓板

圖3 更換后的新型搓板

更換新搓板后，對(duì)一周內(nèi)搓板堵塞次數(shù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，結(jié)果如表2所示。可見，改進(jìn)后的搓板堵塞停機(jī)總次數(shù)從243次減少為193次，機(jī)組停機(jī)次數(shù)減少比例約為20.6%。

表2 更換不同紋路搓板后堵塞次數(shù)統(tǒng)計(jì)表

3.2 劈刀盤改進(jìn)方案

在實(shí)際生產(chǎn)過程中，原劈刀盤位置不當(dāng)，導(dǎo)致劈刀盤表面及劈刀盤上防護(hù)門發(fā)生了一定程度的磨損。原劈刀盤厚度比較薄，剛性不好，表面精度不高。在這種情況下，煙絲在前后刀盤之間的排列是發(fā)散的。刷絲輪在轉(zhuǎn)動(dòng)過程中，有部分煙絲沒有被刷絲輪打斷而被帶走，使劈刀盤凹槽修剪后送入煙槍的煙絲束不能達(dá)到完全緊實(shí)的效果，易發(fā)生空頭煙支和煙絲堵塞情況。針對(duì)這種情況，調(diào)整劈刀盤的位置，使得前、后劈刀盤之間的間隙為0.1 mm，刷絲輪與劈刀盤的間隙為0.1 mm，如圖4和圖5所示。

圖4 劈刀盤調(diào)整圖

圖5 新設(shè)計(jì)安裝的劈刀盤

通過查閱《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》，選擇合適的劈刀盤材料。劈刀盤需要具備較高剛性，同時(shí)結(jié)合實(shí)際情況，最終選用強(qiáng)度極限、屈服極限最高的20CrMnTi合金鋼作為劈刀盤的制作材料。此外，本文借鑒金屬成型加工方式，選擇合適的劈刀盤成型加工方法，先采用沖壓成型的方式對(duì)劈刀盤進(jìn)行初加工以保證其剛度，再用切削加工的方式進(jìn)行精加工以提高劈刀盤精度[4]。更換新型劈刀盤后，因煙絲堵塞引起的停機(jī)次數(shù)減少明顯且沒有增加其他設(shè)備停機(jī)情況，如表3所示。可見，更換劈刀盤后一周停機(jī)總次數(shù)從92次減少為23次。

表3 更換劈刀盤后一周停機(jī)次數(shù)表

3.3 七號(hào)輪改進(jìn)方案

根據(jù)齒輪傳動(dòng)原理，考慮設(shè)備空間限制，在不改變六輪八輪模盒數(shù)量的前提下，七號(hào)輪模盒數(shù)共有3種選擇，分別為36個(gè)（原設(shè)備）、48個(gè)和60個(gè)。為了盡可能增加熱封時(shí)間，選用60個(gè)模盒。由于模盒數(shù)量增加，七輪的煙包在輸送過程中阻力增大且轉(zhuǎn)速增加。為保證齒輪傳動(dòng)的穩(wěn)定性和可靠性，最終決定選用斜齒圓柱齒輪[5]，數(shù)據(jù)如表4所示。

表4 36、48、60這3組模盒的長寬高數(shù)據(jù)表

經(jīng)過計(jì)算可知，更換過的七號(hào)輪平均每包熱封時(shí)間增加2/3。所以，在同車速、同牌號(hào)生產(chǎn)中，增加模盒數(shù)量后的七號(hào)輪熱封效果更好。本文對(duì)一周內(nèi)小盒開邊故障停機(jī)的次數(shù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，與更換前的數(shù)據(jù)進(jìn)行了對(duì)比，結(jié)果如圖6所示。通過數(shù)據(jù)對(duì)比可以得出，小盒開邊停機(jī)次數(shù)降低明顯。

圖6 增加模盒數(shù)后小盒開邊停機(jī)次數(shù)統(tǒng)計(jì)圖

4 效果驗(yàn)證

本文記錄了對(duì)PR-GDX2 42#改進(jìn)前后PROTOSGDX2機(jī)組設(shè)備在生產(chǎn)過程中的停機(jī)情況和對(duì)其改進(jìn)后（2020年9月、11月和12月）的平均日產(chǎn)能，分別如圖7和圖8所示。

圖7 改進(jìn)前后停機(jī)次數(shù)對(duì)比圖

圖8 42#機(jī)組3個(gè)月平均日產(chǎn)能

對(duì)機(jī)組進(jìn)行改進(jìn)后，設(shè)備生產(chǎn)停機(jī)次數(shù)和停機(jī)時(shí)間明顯降低。通過3個(gè)月產(chǎn)量數(shù)據(jù)可以看出，改進(jìn)后的PRGDX2 42#機(jī)組日產(chǎn)能有較為明顯的提升。

5 結(jié)語

通過分析實(shí)際生產(chǎn)中積累的大量數(shù)據(jù)，得出導(dǎo)致PRGDX2 42#機(jī)組停機(jī)的主要原因，包括搓板堵塞故障、煙絲堵塞引起的空頭質(zhì)量停機(jī)和小盒開邊，并提出了針對(duì)搓板、劈刀盤以及七號(hào)輪的改進(jìn)方案。實(shí)際生產(chǎn)數(shù)據(jù)分析，驗(yàn)證了提出的改進(jìn)方法能夠有效降低機(jī)組停機(jī)次數(shù)和停機(jī)時(shí)長，顯著提高了機(jī)組的日產(chǎn)能。本文提出的改進(jìn)方案科學(xué)合理、可移植性好、調(diào)整方便，為煙草行業(yè)PROTOS-GDX2機(jī)組細(xì)支日產(chǎn)能的提高提供了一種很好的解決方案。