煙葉把頭對齊設(shè)備的設(shè)計(jì)及應(yīng)用★

張君瀚，李智勇，錢秀君，潘泉冰，陳 晨

（紅塔集團(tuán)玉溪卷煙廠，云南 玉溪 653100）

引言

在打葉復(fù)烤行業(yè)中，煙葉復(fù)烤加工均已棄用把煙模式，且要求均質(zhì)化[1]生產(chǎn)，對產(chǎn)品質(zhì)量要求較高，而目前普遍使用的分切[2]工藝是適應(yīng)且符合現(xiàn)階段質(zhì)量要求的一種工藝，但在實(shí)際運(yùn)用過程中前端人工鋪把工序耗費(fèi)人工成本較高，且控制精度并不理想，容易出現(xiàn)分切不均的現(xiàn)象。所以為減少人工成本同時提高煙葉分切精度，采用機(jī)械化的煙葉整理運(yùn)行設(shè)備成為替代人工鋪把的最優(yōu)選擇。

1 設(shè)備研究探討

由于煙葉不同產(chǎn)地、品種及部位導(dǎo)致的煙葉葉片長度差異較大，以及煙葉運(yùn)輸、儲存過程中導(dǎo)致的單片煙葉葉面卷曲現(xiàn)象，考慮復(fù)烤生產(chǎn)加工企業(yè)投資成本問題，難以做到將不同產(chǎn)地、品種及部位長度差異較大煙葉以葉片中心點(diǎn)或按任意比例分割點(diǎn)進(jìn)行對齊。同時考慮復(fù)烤加工過程對加工煙葉流量的需求，以單片煙葉為處理單位的類智能機(jī)械臂設(shè)備以及單片煙葉整理平鋪設(shè)備將不做考慮。結(jié)合現(xiàn)有煙葉分級工藝可將煙葉分級至同產(chǎn)地、同品種、同部位的實(shí)際運(yùn)作模式，設(shè)備以煙葉的同產(chǎn)地、同品種、同部位葉片大小差異較小為前提，滿足復(fù)烤加工煙葉流量需求，同時代替人工鋪把工序，減少人工成本及設(shè)備投資成本，提高后續(xù)分切工藝的分切精度，為之后復(fù)烤均質(zhì)化加工打下來料均勻的加工基礎(chǔ)。

所以選用煙葉把頭對齊設(shè)備為研究方向，設(shè)定以人工擺把輸送機(jī)、自動振動對齊整理輸送裝置、爬坡輸送機(jī)和90°轉(zhuǎn)彎輸送機(jī)4 個主要結(jié)構(gòu)構(gòu)成的設(shè)備為研究路線。

人工擺把輸送機(jī)主要作用是作為在進(jìn)入后續(xù)自動振動對齊整理輸送裝置之前的預(yù)擺放裝備，其運(yùn)作模式設(shè)定為通過人工或機(jī)械對煙葉進(jìn)行預(yù)擺把，使同產(chǎn)地、同品種、同部位葉片大小差異較小煙葉垂直于皮帶傳輸方向平鋪且煙葉把頭方向統(tǒng)一后，傳輸至后續(xù)設(shè)備。所以其人工擺把輸送機(jī)主要作用為粗略限制葉片大小，或是提示葉片大小差異，方便人工對差異較大葉片進(jìn)行剔除重組，同時將葉片傳輸至自動振動對齊整理輸送裝置。

以滿足以上需求進(jìn)行設(shè)計(jì)，其設(shè)備結(jié)構(gòu)較為簡單，結(jié)構(gòu)原理同普通皮帶輸送機(jī)，如圖1 所示。與普通皮帶輸送機(jī)不同的地方是將兩側(cè)邊板安裝為可調(diào)節(jié)試邊板，根據(jù)加工煙葉產(chǎn)地、品種、部位的長度進(jìn)行手動調(diào)節(jié)，標(biāo)定煙葉放置在內(nèi)的煙葉長度，方便以人工形式對較長或較短的煙葉進(jìn)行剔除，保證后續(xù)分切工藝的精度。

圖1 人工擺把輸送機(jī)（單位：mm）

自動振動對齊整理輸送機(jī)如圖2、圖3 所示，作為煙葉把頭對齊設(shè)備的主要核心設(shè)備，在煙葉傳輸過程中通過振動將煙葉把頭對齊后傳輸至下一設(shè)備，其結(jié)構(gòu)為皮帶輸送機(jī)及振動裝置共同構(gòu)成。經(jīng)試驗(yàn)，為達(dá)到預(yù)期的把頭對齊效果，皮帶輸送機(jī)設(shè)置輸送同步皮帶共5 條，以35 mm、50 mm 兩種寬度皮帶構(gòu)成，兩種寬度皮帶以50 mm、35 mm、50 mm、35 mm、50 mm 的順序排列，皮帶間留出180 mm、100 mm 兩種間隙安裝振動裝置，同步皮帶每200 mm 帶一塊高15 mm 的隔板，用于在輸送和振動過程分離和固定煙葉，讓煙葉不堆積，使輸送過程中每片煙葉均能受力振動，同時固定煙葉位置，使煙葉不歪斜，保持與傳輸帶垂直。振動裝置傳輸面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)為與傳輸帶預(yù)留位置吻合的齒形結(jié)構(gòu)，按煙葉受力方向與煙葉接觸的每格寬度依次為150 mm、150 mm、150 mm、70 mm、70 mm，外側(cè)接觸面較大主要用于將煙葉推進(jìn)內(nèi)側(cè)，內(nèi)側(cè)接觸面較小主要用于將煙葉把頭位置通過振動調(diào)整至裝置邊緣，振動裝置振幅為15 mm，振動方向與輸送裝置垂直，與煙葉平鋪方向平行，使用變頻調(diào)試，根據(jù)煙葉重量調(diào)整振動頻率，達(dá)到最佳效果。

圖2 自動振動對齊整理輸送機(jī)俯視圖（單位：mm）

圖3 自動振動對齊整理輸送機(jī)左視圖（單位：mm）

在裝置邊緣裝設(shè)輔助輸送同步皮帶，避免在煙葉把頭被振動至裝置邊緣擋板時因摩擦力作用導(dǎo)致的煙葉傳輸位置偏斜，保證煙葉在運(yùn)動過程中始終處于與輸送帶垂直。自動振動對齊整理輸送機(jī)橫向采用同步皮帶讓煙葉向前繼續(xù)輸送，縱向采用振動輸送裝置讓煙葉向輔助輸送同步皮帶方向輸送，同時結(jié)合輔助輸送同步皮帶，形成煙葉在輸送過程中受皮帶機(jī)向前輸送力的同時也受到振動裝置垂直皮帶輸送機(jī)向輔助輸送皮帶方向的力，得到把煙葉受力運(yùn)動至輔助輸送同步皮帶，且煙葉把頭緊貼輔助輸送同步皮帶且一直垂直于皮帶并持續(xù)向前傳輸?shù)慕Y(jié)果。采樣不同產(chǎn)地、不同品種、不同等級煙葉進(jìn)行試驗(yàn)后，將自動振動對齊整理輸送機(jī)長度制作為2 000 mm、寬度制作為1 000 mm，其中振動裝置有效長度為1 200 mm，輔助傳輸同步皮帶與振動裝置同步制作為1 200 mm，以滿足大部分煙葉在傳輸過程中能達(dá)到的把頭對齊效果。

爬坡輸送機(jī)如圖4 所示，連接于自動振動對齊整理輸送機(jī)后端，主要作用是為適應(yīng)不同場地、設(shè)備的高度變化，由于煙葉質(zhì)量及含水特性，提升傳輸過程很容易導(dǎo)致經(jīng)過自動振動對齊整理輸送機(jī)把頭對齊后的煙葉位置發(fā)生變化，導(dǎo)致進(jìn)入分切工序達(dá)不到精度要求。所以為保持煙葉把頭的對齊，通過試驗(yàn)驗(yàn)證得出，斜角為21°，輸送速度為0.22 m/s 的爬坡輸送機(jī)適用于大部分經(jīng)對把頭對齊后的煙葉，對煙葉提升傳輸過程中位置變化影響較小。

圖4 爬坡輸送機(jī)位置

90°轉(zhuǎn)彎輸送機(jī)如圖5 所示，連接于爬坡輸送機(jī)后端，主要作用是為減小設(shè)備占地面積，節(jié)約復(fù)烤生產(chǎn)企業(yè)場地使用空間，同時滿足對把頭對齊后煙葉轉(zhuǎn)向傳輸?shù)男枨螅谵D(zhuǎn)彎傳輸過程中由于角度的變化容易導(dǎo)致已經(jīng)把頭對齊的煙葉排列出現(xiàn)錯位。所以為減少對煙葉把頭對齊的影響，通過試驗(yàn)驗(yàn)證得出，轉(zhuǎn)彎半徑為1 500 mm，輸送速度0.4 m/s 的轉(zhuǎn)彎輸送機(jī)對已經(jīng)過煙葉把頭對齊的煙葉位置變化影響較小。

2 風(fēng)險問題說明

圖5 90°轉(zhuǎn)彎輸送機(jī)

煙葉把頭對齊設(shè)備核心設(shè)備為自動振動對齊整理輸送機(jī)，其余人工擺把輸送機(jī)、爬坡輸送機(jī)和90°轉(zhuǎn)彎輸送機(jī)為輔助設(shè)備，除人工擺把輸送機(jī)對煙葉把頭對齊有輔助提升作用外，爬坡輸送機(jī)和90°轉(zhuǎn)彎輸送機(jī)均對煙葉把頭對齊有所減弱，復(fù)烤加工企業(yè)在選擇配套設(shè)備時應(yīng)根據(jù)自身場地，分切設(shè)備安裝位置、高度等一系列實(shí)際因素考慮是否使用爬坡輸送機(jī)和90°轉(zhuǎn)彎輸送機(jī)，若自身場地及分切設(shè)備安裝位置、高度均較為符合自動振動對齊整理輸送機(jī)則可以假裝普通平皮帶機(jī)代替爬坡輸送機(jī)和90°轉(zhuǎn)彎輸送機(jī)作為輸送系統(tǒng)。

人工擺把輸送機(jī)主要用于進(jìn)入后續(xù)自動振動對齊整理輸送裝置之前的預(yù)擺放，設(shè)計(jì)以人工擺把為主，當(dāng)使用翻箱投料這類量大且不均勻的擺把方式，容易使得煙葉堆積或煙葉把頭位置錯亂，導(dǎo)致后續(xù)自動振動對齊整理輸送裝置達(dá)不到預(yù)期效果，若必須使用機(jī)械類擺把設(shè)備，建議設(shè)備動作精細(xì)化、煙葉流量均勻化。

自動振動對齊整理輸送機(jī)皮帶和振動裝置尺寸、功率設(shè)計(jì)滿足大部分煙葉把頭對齊需求，但對于葉片超大或油分、水分含量較大煙葉可能出現(xiàn)把頭對不齊、煙葉不垂直于皮帶方向平鋪的情況。

3 結(jié)語

在當(dāng)前復(fù)烤加工對煙葉質(zhì)量要求越來越高，分切工藝以受到大部分企業(yè)認(rèn)可且投入使用的大環(huán)境下，煙葉把頭對齊設(shè)備有效減少了原有人工鋪把工藝的人工成本，可將原有6 至10 人的人工鋪把用工將至2 至4 人，且以提高分切精度為前提的設(shè)計(jì)，保證經(jīng)過分級后的同產(chǎn)地、同品種、同部位煙葉的分切精度，對后續(xù)復(fù)烤加工質(zhì)量提升有較大幫助，滿足柔性化、定制化生產(chǎn)過程中各類客戶對復(fù)烤加工成品煙葉質(zhì)量的高要求，同時助力部分企業(yè)高端、精品生產(chǎn)線的打造，保證高端、精品生產(chǎn)線的質(zhì)量穩(wěn)定。