處理壓梗設備刮刀清輥效果的方法探究

呂敏黎 高闖 陶春麗 馬加平

（1.紅云紅河煙草（集團）有限責任公司會澤卷煙廠制絲部，云南曲靖 654200；2.會澤縣以禮中學校，云南曲靖 654200）

0. 引言

壓梗設備是用于將煙梗壓到希望厚度的設備，其作用是為后續切絲工序創造一個有利的工藝條件，以獲得良好的切絲質量。然而在實際應用中，壓梗設備出現堵料時，人工疏通工作量大、效率低，并且存在相應的安全問題，對壓梗設備的運行造成了嚴重影響。

為了克服壓梗設備在實際生產過程中出現的一系列問題，許多學者對壓梗設備的結構改進進行了研究。馬加平等[1]對軋輥刮刀由配重塊作用改為氣缸驅動，研制了一種新型壓梗機刮具結構，可以使刮刀有效清除黏附在軋輥的煙梗，讓輥面保持清潔。劉彥敏等[2]針對SY217A型壓梗機，通過對現有潤輥系統的結構進行改造，同時將噴嘴的數量由2個增加到4個，就可以解決噴射不全面的問題，從而提高了壓梗機軋輥的工作效果，保證壓梗厚度和后序切梗絲的質量。

綜上所述，在對壓梗設備結構改進的研究中，主要將增加輔助裝置設計來解決壓梗設備的堵料問題，對于軋輥刮刀刃口與軋輥的貼合效果并未進行研究探析。本文將針對壓梗設備軋輥刮刀刃口與軋輥的貼合情況及相互關系做分析，以期在保證其余正常的情況下，通過調整刮刀刃口與軋輥貼合方式有效清除黏附在軋輥的煙梗及梗末，讓輥面保持清潔，從而避免堵料，保證設備運行穩定性及生產的連續性。

1. 壓梗設備刮具結構介紹

目前，車間制絲線常用的壓梗設備主要有SY17型壓梗機和SY115型壓梗機兩種，刮具裝置安裝在機架下方，作用是清理壓輥上粘附的煙梗。它利用配重，讓刮刀貼合在壓輥上，清理輥上的粘料。其優點是當動輥移動時，它可以隨動輥轉動，刮刀始終貼在輥上，不會出現夾料的情況，且結構簡單，維修方便。兩機型對應其刮具結構示意如圖1所示。

進一步對兩刮具結構進行分析比較，結構基本項相同，唯一區別為SY115型刮具結構中有壓板結構，該機型對應刮刀上安裝孔為腰形孔，當刮刀消耗到一定程度時，通過調整螺釘作用將刮刀同步推出，大大增加刮刀的使用壽命。而SY17型刮具結構中刮刀上安裝孔為死孔，刮刀上有相應標記，當磨損到該標記處時，必須進行更換，如圖2和圖3所示。

2. 壓梗設備運行過程調研分析

2.1 刮刀問題造成堵料情況統計

針對上述兩種型號的壓梗設備，其兩軋輥均為冷硬合金鑄鐵材料離心澆鑄而成，硬度＞540HV30，刮刀為普通碳素鋼經輕氮化熱處理制成的，硬度比軋輥表面硬度低，從而保證刮刀在清理軋輥表面黏物時，不會對軋輥造成損壞。

結合現狀，對SY115型壓梗機2020年10月～2021年10月的堵料情況，以及SY17型壓梗機2021年11月至2022年4月的堵料情況做調查，調查結果如圖4和圖5所示。

從上述統計圖中可以看出，兩種類型的壓梗設備因刮刀引起的堵料次數占到了總故障次數的46.67%及以上。

2.2 刮刀問題造成堵料的原因分析

2.2.1 刮刀刃口受損

隨著運行時間的增加，刮刀刃口會有損傷，導致與軋輥貼合處有縫隙，在運行過程中縫隙處不斷積料，積到一定程度時，配重塊由于軋輥旋轉作用于刮刀，再由刮刀傳遞至配重塊，從而使配重塊被稍微抬起，增大縫隙長度，周而復始，最終出現堵料情況。

2.2.2 新刮刀刃口角度不合理

更換新刮刀時，傳統方法為刮刀刃口斜面與軋輥接觸，但軋輥表面有磨損，接觸情況不一定達到壓輥橫向接觸處與刮刀刃口全長貼合，運行過程中依然會發生堵料現象。

3. 理論探究

3.1 使用過程中刮刀刃口角度變化情況

此處以SY17型壓梗機為例，作出軋輥與刮刀刃口貼合示意圖見圖6，不同顏色代表新刮刀和運行一段時間刮刀磨損變短后的接觸情況。

圖中，l為配重塊支臂實際作用長度，l1為新刮刀安裝后刮刀的實際作用長度，l2為磨損一定程度后刮刀的實際作用長度，α為新刮刀與配重塊支臂夾角，β為磨損一定程度后的刮刀與配重塊支臂夾角，γ為新刮刀與軋輥貼合后的刃口近似角度，δ為磨損一定程度后的刮刀與軋輥貼合后的刃口近似角度。根據該結構及圖示結果，可確定以下關系：

最終得以下結論：與軋輥貼合的刮刀刃口角度會隨著刮刀的磨損而隨之增大。

3.2 使用過程中刮刀刃口角度值分析

在△ABC中知道3個邊的邊長，如圖7所示，通過余弦定理[3]即可求得對應某個角的角度，即

結合余弦定理，進一步對軋輥與刮刀接觸情況進行分析，當軋輥與刮刀刃口完全貼合時，確定以下三角形關系，如圖8所示，其中軋輥半徑Γ及軋輥軸線至刮刀支撐點距離Χ為定值，l '為刮刀側支撐點至與軋輥接觸點處作用長度，該長度可測量，θ為刮刀刃口近似角度，ψ為接觸點處軋輥半徑與刮刀側夾角。

由此得知：

此外，通過圖8所示可以看出當軋輥半徑及刮刀支撐點不變時，刮刀指向軋輥的徑向長度有取值范圍，D（相切點）、E（最低點）兩點則為其邊界，當刮刀安裝長度超過D點時，刃口處無法形成相切，低于E點時，接觸不到軋輥。

4. 解決方法探究

4.1 調整刮刀刃口角度及形狀

在保證壓梗機其余生產條件（包含噴嘴引射介質壓力/Mpa、水壓力/Mpa、噴嘴及輥磨損程度較輕等）符合生產要求的情況下，結合原因分析及理論探究結論，新更換刮刀或刮刀刃口受損時均會產生與軋輥貼合程度不全現象，為此，當有上述情況發生時，一是重新修整刮刀刃口角度，將該角度在原來基礎上修平，即θ≤γ或θ≤δ，讓刃口最前邊緣能與軋輥完全貼合；二是將該刮刀進行刃口端反裝，這樣在與軋輥貼合處同樣為最前邊緣，貼合效果相對明顯，且在磨損至完全貼合時，耗時較短，同時反裝，由于刃口角度的存在，會對刮刀從軋輥上刮下的煙梗及碎末產生引流導向作用。三是將刃口形狀設計為弧形刃口，這樣更加符合刮刀與軋輥長期貼合磨損情況，但由于制造加工難度較大，此處不做進一步說明。

4.2 改變刮刀材質

根據軋輥及刮刀材質要求，為避免軋輥損傷，刮刀材質硬度應低于軋輥材質硬度，目前刮刀材質為經輕氮化熱處理的普通碳素鋼[4]，根據生產實際情況可選用硬度稍低的黃銅材質作為刮刀的制作材料[5]。黃銅是由銅和鋅所組成的合金。通過使用黃銅制作的刮刀，再結合其材質特性，可以有效解決刮刀與軋輥的貼合情況，但其中也有以下不足之處。

（1）黃銅材質在使用過程中磨損較快，增大刮刀的更換頻次。（2）由于黃銅的材質特性，在長期運行過程中刃口處會產生卷邊現象，從而影響刮刀對軋輥的清潔效果。

5. 結語

通過對壓梗設備刮刀清輥效果的方法進行探究后，可知在壓梗機其余生產條件符合生產要求的情況下，刮刀與軋輥貼合情況的好壞完全影響著該工序生產的順暢性，結合上述分析，目前主要采取的方法為重新修整刮刀刃口角度和將刮刀進行刃口端反裝兩種方式，且刃口角度的修整大小可參考文中公式計算得出近似值。在兩種處理刮刀與軋輥貼合程度的方式實施后，并未再次發生因刮刀原因而引起的壓梗機堵料現象。