壓棒機成型裝置設計

范愛軍，許志兵

（河南中煙黃金葉生產(chǎn)制造中心制絲部，河南鄭州 450016）

0 引言

煙草行業(yè)在加工過程中形成很多粉末狀物質(zhì)，被與之配套的旋風除塵、袋式除塵裝置回收。壓棒機——煙草煙末成型裝置將回收的粉末狀物質(zhì)壓成圓柱狀煙棒。

壓棒機經(jīng)過設備供應廠家多年改造，幾經(jīng)變化和革新。目前使用的是較為先進的液壓成型，但是與之相對應的壓棒機成型裝置是易損件，本身價值很大，與成型裝置配套的單作用液壓缸本身價值也很大，也是易損件。黃金葉生產(chǎn)制造中心制絲部的兩套壓棒機沒用多長時間，壓棒機成型裝置就出現(xiàn)了開裂，如圖1 所示。

1 壓棒機成型裝置工作原理

圖1 開裂的壓棒機成型裝置

螺旋送料、壓棒機沖壓裝置和壓棒機成型裝置由各自的液壓驅(qū)動裝置——液壓馬達、雙作用液壓缸和單作用液壓缸配合使用，如圖2 所示。供料倉中回收的煙草粉塵經(jīng)過液壓馬達驅(qū)動的螺旋推進裝置送到壓棒機沖壓裝置的供料腔中，雙作用液壓缸驅(qū)動的壓棒機沖壓裝置向壓棒機成型裝置中沖料。為減少阻力，由單作用液壓缸驅(qū)動的壓棒機成型裝置處于釋放狀態(tài)，當雙作用液壓缸向相反的方向抽回時，螺旋進料液壓馬達再次向進料腔中進料。為了壓實，單作用液壓缸對壓棒機成型裝置施加液壓力，使壓棒機成型裝置壓縮。

圖2 壓棒機

壓棒機成型裝置CAD 如圖3 所示，壓棒機成型裝置是由65Mn 彈簧鋼經(jīng)過熱處理而成，實際是一個特殊的彈簧，壓棒機成型裝置實際由一個單作用液壓缸驅(qū)動。當單作用液壓缸中進入液壓油時，液壓驅(qū)動裝置通過圖2 中的兩個方形塊向壓棒機成型裝置施壓，使之壓縮。里面的煙草粉塵因受到成型裝置的壓縮而成為棒狀，當不向里面供油時，單作用液壓缸在壓棒機成型裝置（彈簧）的作用下復位，壓棒機成型裝置也自動恢復到原始狀態(tài)。

圖3 壓棒機成型裝置CAD

2 壓棒機成型裝置開裂的原因分析

一旦生產(chǎn)線開始生產(chǎn)，壓棒機成型裝置在單作用液壓缸以及自身彈簧力的作用下，以3 s 壓縮1 次的頻率開始不停的壓縮和收回。雖然壓棒機成型裝置作為彈性機械元件總會失效，但是該裝置價值太大，使用和維修成本太高。

3 壓棒機成型裝置初步設計

有一段時間，控制單作用液壓缸的三位五通換向閥出現(xiàn)故障，此時壓棒機成型裝置就成為一個內(nèi)部固定的圓柱狀空腔，這種情況下，壓棒機打出的煙棒成型也很好，只是太瓷實。當生產(chǎn)結(jié)束后，煙棒中的水分在設備余熱的加熱下蒸發(fā)出去，煙棒變得又干又硬，第二天再次開機生產(chǎn)時，壓棒機沖壓液壓缸就沒有足夠的力量打出煙棒。工人只能使用鏨子等工具把圓柱狀空腔中直徑80 mm、長460 mm的煙棒逐點剔出來，大約需要4 h。

在沒有單作用液壓缸工作的壓棒機成型裝置也能很好成型，只是會出現(xiàn)上述煙棒又干又硬和難以出棒的現(xiàn)象。如果將現(xiàn)有具有彈簧性質(zhì)的成型裝置設計成圖4 所示形狀，應該也能成型。事實上確實成型了，如圖5 所示，只是成型的煙棒不能滿足生產(chǎn)需要，太虛。成型太虛的原因是將壓棒機成型裝置的長度由原來460 mm變成了200 mm。設想在200～460 mm，找到一個合適長度，解決好成型，這就需要一定量的試驗。

圖4 初步設計

圖5 初步成型

4 壓棒機成型裝置的最終設計

沒有單作用液壓缸工作的壓棒機成型裝置之所以成型的也很好，是因為煙棒在比較長而且有一定錐度的圓柱狀空腔中運動時，受到錐度和摩擦力的擠壓而成型，如果在較短距離內(nèi)提供一個同樣的擠壓力，也一定能成型。這就要求成型裝置的內(nèi)部空腔擁有一個更大的錐度，在短時間內(nèi)實現(xiàn)急劇壓縮。如圖6 所示，為節(jié)約試驗費用，在原來200 mm 長的基礎上，又加工了一個擠出成型段，只有50 mm 長，用6 條螺栓固定在原有200 mm 的預壓段上，煙塵在50 mm 的擠出成型段上實現(xiàn)了急劇壓縮，成型很好，煙棒成型如圖7 所示。

圖6 定型設計

圖7 煙棒成型

按照以上分析，圖6 中的預壓段可以做的再短一些，這時候摩擦力更小，設備發(fā)熱更小，加工成本更少。

5 本設計的優(yōu)點

本設計是利用自身的預壓段和擠出成型段，將粉末狀煙土和煙末擠壓成型，在原理上和原來有相當大的差別，即現(xiàn)設計有很大優(yōu)點。

（1）減少加工成本和生產(chǎn)費用。新設計的壓棒機成型裝置不再具有彈簧作用，使用普通的45#鋼就能滿足使用要求，不再使用價格昂貴的65Mn 鋼，也不用再購買廠家提供的昂貴備件。

（2）設備更加簡單。減掉了價格昂貴的液壓裝置，設備的可動部件更少，設備更加簡單，故障率更低。