SQ21 切梗絲機防塵鋼帶自貼緊清潔刮設計

馬齊瑤，向 光，周 玲，李文焜

（湖南中煙工業有限責任公司長沙卷煙廠，湖南長沙 410007）

0 引言

SQ21 切梗絲機防塵鋼帶在生產使用過程中積垢嚴重，導致卷揚過程中變形損壞、更換頻繁。設計制作一種用于切梗絲機防塵鋼帶的自貼緊清潔刮，有效清除防塵鋼帶積垢，提高防塵鋼帶使用壽命。

1 切梗絲機工作原理

制梗絲主要包括煙梗預處理、煙梗形變、梗絲在線膨脹和梗絲風選4 個加工過程[1]，切梗絲機是煙梗形變加工過程的主要設備。切梗絲機工作原理：一定流量經過前段工序處理過的煙梗，經喂料裝置進入一個由上、下輸送排鏈及兩側墻板構成的楔形通道，當煙梗堆積的高度超過設定的料位控制高度時，切梗絲機上、下排鏈向刀門端運動輸送并擠壓煙梗，使其逐步形成結構緊密的“煙梗餅”，并送至矩形刀門處。刀輥電機通過三角皮帶驅動刀輥沿刀門旋轉，刀輥轉速和排鏈速度由控制系統按切梗絲寬度的工藝要求運行在一定區間。置于刀輥上的多把切絲刀片由各自的推刀裝置作定量進給，補充刀片磨削過程中的損耗。刀輥帶動刀片旋轉形成了一個刃口鋒利的切削圓柱體，將從刀門連續送出的“煙梗餅”切成所要求寬度的梗絲[2]，從設備落料斗送出。

2 磨刀系統結構及工作原理

2.1 磨刀系統結構

磨刀系統是在切梗絲機運行過程中通過高速旋轉的砂輪修磨刀片，使刀刃保持鋒利。磨刀系統由磨刀支架、砂輪支架、碗形砂輪、支架傳動機構、防塵鋼帶、鋼帶滾筒、金剛石等組成[3]。上下兩個導向桿用來支撐磨刀系統，并通過螺釘與刀輥支架相連。上下兩導向桿的軸線相互平行，且與刀輥軸線平行，磨刀系統以上下兩個導向桿為導軌實現左右移動，支架傳動機構的兩個傳動鏈輪提供磨刀系統往復移動的驅動動力。砂輪的旋轉軸線與水平面成45°角，砂輪兩側各有一個防塵鋼帶且在同一平面內，由軟鋼材料制作，通過鋼帶滾筒實現防塵鋼帶的卷揚。

2.2 磨刀系統工作原理

磨刀系統的往復運動由刀輥電機驅動。當刀輥電機旋轉時，通過三角皮帶帶動刀輥皮帶輪轉動，刀輥平皮帶輪上有一同步齒形帶，帶動一級蝸輪蝸桿減速箱輸入端的皮帶輪，減速箱輸出端通過一個特殊的鏈傳動機構，鏈條上裝有一對軸承，軸承推拉磨刀系統上的一個滑塊，帶動磨刀系統往復運動。其往復運動方向與刀輥旋轉軸線平行，往復運動速度與刀輥轉速成正比。磨刀系統的往復運動，可以保證對刀輥上刀片的全長進行磨削，砂輪磨削刀片過程中產生大量粉塵和火花，通過兩側防塵鋼帶進行密封。

2.3 砂輪磨削工作原理

砂輪的磨削區域在砂輪磨削面的外緣處，金剛石對砂輪的工作面進行修整。砂輪的旋轉由一定速電機直接驅動，在工作時高速順時針旋轉對不斷進給的切刀進行磨削，保持切刀刃口鋒利，砂輪隨同磨刀支架運行到一端時自動進給一次，運行到另一端時由砂輪修整器上的金剛石對砂輪進行自動修整[4]，保持其磨削質量。

3 防塵鋼帶積垢分析

3.1 刀片刃口處積垢

切梗絲機工作時，上、下排鏈運動輸送并擠壓物料，使其逐步形成結構緊密的“煙梗餅”，“煙梗餅”中含有糖、果膠、木質素等大分子物質，這些大分子物質在切絲過程中容易從煙梗表面溢出[5]。有研究表明，采用熱處理工藝能夠改變物質的黏附特性[6]，部分切梗絲機刀輥中有加熱裝置，用于提高刀片刃口溫度，減少煙垢粘黏。SQ21 切梗絲機刀輥中無加熱裝置，刀片刃口溫度較低，大分子物質溢出后極易黏附在刀片刃口處，形成積垢。

3.2 砂輪磨削過程中積垢甩到防塵鋼帶內側

砂輪的磨削區域在砂輪錐面的外表面，材料為鉻剛玉[7]，刀片刃口距砂輪內孔邊緣10 mm 處開始進入磨削區域。砂輪高速順時針旋轉對刀片刃口進行磨削，磨削過程中砂輪與刀片刃口積垢接觸，將積垢沿砂輪順時針旋轉切線方向甩到右側防塵鋼帶內側。同時，鉻剛玉材料制作的砂輪磨削刀刃時，會產生細小砂粒，砂粒甩在右側防塵鋼帶內側并黏附在積垢中，使積垢更加堅硬。

3.3 防塵鋼帶卷揚將積垢壓實

砂輪往復運動時，防塵鋼帶在兩側鋼帶滾筒中卷揚，右側防塵鋼帶伸展時，積垢甩出并黏附在防塵鋼帶內側，右側防塵鋼帶卷曲時，將防塵鋼帶內側積垢進行壓實，形成硬質積垢。積垢厚度逐漸增大，導致防塵鋼帶在卷揚過程中變形破損，降低防塵鋼帶使用壽命，嚴重時還會導致鋼帶滾筒的損壞。

3.4 普通清潔刮清除積垢效果難以達到要求

部分切梗絲機安裝有普通清潔刮，普通清潔刮采用刮刀固定的設計，通過固定的刮刀接觸防塵鋼帶內側，達到清潔防塵鋼帶內側的效果。在實際使用過程中發現，SQ21 切梗絲機安裝普通清潔刮時，清垢效果不佳，防塵鋼帶損壞頻繁。

固定刮刀設計主要有兩個缺陷：①防塵鋼帶為易損件，更換防塵鋼帶后，新的鋼帶位置相比舊的鋼帶位置有所變化，固定的刮刀可能接觸不到新的防塵鋼帶，導致清潔刮清潔作用失效，或者固定刮刀接觸鋼帶內側過緊，導致鋼帶受力磨損嚴重，都會影響防塵鋼帶使用壽命；②固定刮刀安裝在切葉絲機上使用效果稍好，但是不適用于切梗絲機，由于煙梗中含有糖、果膠、木質素等大分子物質，在切梗絲過程中產生的積垢遠多于切葉絲過程，固定刮刀不能將切梗絲過程中產生的大量積垢進行有效清除。

4 防塵鋼帶自貼緊清潔刮的設計與實施

4.1 清潔刮的設計

為了持續有效清潔SQ21 切梗絲機防塵鋼帶內側積垢，分析原有固定清潔刮的缺陷，設計一種防塵鋼帶自貼緊清潔刮，由刮刀、左側支板、右側支板、彈簧、底座、固定螺釘組成（圖1）。

圖1 防塵鋼帶自貼緊清潔刮結構

左側支板和右側支板通過4 顆固定螺釘安裝在底座上，兩側支板合攏構成了滑動腔，滑動腔內設置有刮刀和彈簧，刮刀可以通過滑動腔進行上下滑動。刮刀下部為一體成型并與滑動腔滑動配合的T 形座，上部向右彎曲30°可以加強刮刀刃口的清垢效果。刮刀刃口有一定弧度，便于貼合防塵鋼帶內側，刮刀T 形座下方均布有4 組壓縮狀態的彈簧（彈簧數量可以根據安裝調整過程中的清垢效果進行增減），提供一個向上的推力以實現清潔刮的自貼緊功能。底座兩端各開一個通孔，用于將清潔刮安裝在切梗絲機上。

4.2 清潔刮組裝

（1）先將左側支板用兩顆固定螺釘固定在底座上，再將4 個彈簧間隔均勻放置在底座上，將彈簧緊靠左側支板。

（2）將刮刀T 形座的一側伸入左側支板內腔并壓在彈簧和左側支板的頂部之間，此時彈簧應被壓縮，刮刀受到向上的推力，再將右側支板壓在刮刀T 形座另一側上方，用兩顆固定螺釘固定在底座上，此時可以用手按壓刮刀，檢查刮刀所受彈簧推力是否合適。

（3）清潔刮組裝完畢，此時刮刀通過左、右側支板定位，彈簧壓縮提供一個向上的推力，向下按壓刮刀的刀刃應有合適的回彈力。

4.3 清潔刮上機安裝使用

在切梗絲機右側鋼帶滾筒背面，有一個防塵鋼帶觀察窗，拆下觀察窗，利用觀察窗原有的安裝孔，用兩顆固定螺釘即可將清潔刮安裝在切梗絲機上。刮刀在彈簧的壓力下，可以持續貼緊鋼帶內側，在右側防塵鋼帶卷揚的過程中，將黏附在鋼帶內側的積垢刮下。可以通過調整刮刀長度和更換修整彈簧調整刮刀對鋼帶的貼緊度，貼得過緊會造成防塵鋼帶磨損，貼得過松會導致防塵鋼帶清潔效果差，應該調整到合適值。在使用過程中需定期拆下觀察窗蓋板，檢查清潔刮工作情況，及時拆下清潔刮進行清潔保養，刮刀刃口磨損嚴重時應分解清潔刮更換刮刀。

5 應用效果

安裝普通清潔刮，防塵鋼帶清垢效果不好導致鋼帶故障頻發，2019 年8 月至2020 年7 月設備編號為500.310 的切梗絲機右側防塵鋼維修記錄見表1。

表1 防塵鋼帶故障檢修記錄（2019 年8 月—2020 年7 月）

安裝防塵鋼帶自貼緊清潔刮后，極大減輕了右側防塵鋼帶的積垢情況，有效提升了防塵鋼帶的使用壽命，2020 年8 月至2021 年7 月設備編號為500.310 的切梗絲機右側防塵鋼帶維修記錄見表2，防塵鋼帶更換頻率降低了66%。

表2 防塵鋼帶故障檢修記錄（2020 年8 月—2021 年7 月）

6 結語

防塵鋼帶自貼緊清潔刮結構簡單，使用方便，能有效清除防塵鋼帶積垢，顯著提升防塵鋼帶使用壽命，提高了切梗絲機運行效率，具有一定的推廣使用價值。該防塵鋼帶自貼緊清潔刮已申請實用新型發明專利并取得授權（專利號：202120630572.3）。