KDF2濾棒成型機(jī)預(yù)張力輥氣路改進(jìn)

喻 濤

（紅云紅河集團(tuán)曲靖卷煙廠，云南曲靖 655001）

0 引言

KDF2濾棒成型機(jī)降速接紙過程分為以下3個階段：先由正常生產(chǎn)速度快速降到接紙速度；新舊盤紙拼接；拼接結(jié)束后，成型機(jī)速度快速由接紙速度再加速到生產(chǎn)速度。接紙過程中開松輥輥速跟隨主機(jī)速度成比例快速變化，但預(yù)張力輥輥速變化滯后，從而導(dǎo)致絲束填充量波動，濾棒吸阻值波動較大。國內(nèi)外煙草行業(yè)已對卷煙輔助材料對卷煙品質(zhì)的影響進(jìn)行了大量研究,結(jié)果表明濾棒吸阻每增加或減少294 Pa，焦油量相應(yīng)增加或減少0.412 mg[1]。濾棒的壓降波動對卷煙吸阻波動影響很大，要獲得穩(wěn)定的卷煙吸阻，不但應(yīng)控制好煙支段吸阻的穩(wěn)定性，還應(yīng)嚴(yán)格控制好濾棒壓降的穩(wěn)定性[2]。另外，濾棒吸阻波動范圍大易導(dǎo)致不在吸阻指標(biāo)范圍內(nèi)的不合格濾棒的產(chǎn)生，因此生產(chǎn)中需要對濾棒吸阻加以嚴(yán)格的控制。為減小降速接紙過程中濾棒吸阻的波動，確保濾棒的合格率及減小對卷煙的影響，對預(yù)張力輥氣路進(jìn)行改進(jìn)。通過增加新的控制氣路，與原有氣路形成高低壓控制回路，在降速接紙過程中調(diào)節(jié)預(yù)張力輥壓力，改變預(yù)張力輥輥速，從而調(diào)節(jié)絲束填充量，減小濾棒吸阻的波動。

1 預(yù)張力輥組

如圖1 開松系統(tǒng)示意圖所示，預(yù)張力輥組由鋼輥和橡膠輥組成，生產(chǎn)過程中橡膠輥壓緊鋼輥，其壓力值固定，主要作用是確保絲束的連續(xù)運(yùn)動和絲束預(yù)伸展[3]。其中，開松輥組中4、5 所示的上輥是由不銹鋼制成的螺紋輥，下輥是橡膠輥，為鋁芯外包聚氨酯材料的輥筒。2個螺紋輥旋向相同，但螺紋略有差異，均為主動輥[4]，分別由單獨(dú)的伺服電機(jī)驅(qū)動，預(yù)張力輥為從動輥，自身沒有動力，開松輥組向前輸送絲束時由絲束拖動預(yù)張力輥旋轉(zhuǎn)，其速度與開松輥速度及預(yù)張力輥輥壓有關(guān)。

圖1 開松系統(tǒng)示意圖

成型機(jī)啟動和停機(jī)時，電磁閥延時動作，橡膠輥延時提升和延時下降。啟動時電磁閥延時打開，接通高壓氣源，經(jīng)過減壓閥，升起開松輥及預(yù)張力輥氣缸帶動橡膠輥升起并壓緊上部的鋼輥；成型機(jī)停機(jī)時，電磁閥延時關(guān)閉，橡膠輥在自重的作用下下降并與鋼輥脫開[5]。開松輥及預(yù)張力輥輥壓根據(jù)生產(chǎn)實(shí)際情況可由減壓閥進(jìn)行手動調(diào)節(jié)，但不會自動調(diào)節(jié)。圖2所示為開松輥及預(yù)張力輥氣路圖。

圖2 開松輥及預(yù)張力輥氣路圖

2 問題及原因

成型機(jī)正常生產(chǎn)速度為320 m/min，接紙速度為280 m/min，由320 m/min降至280 m/min及接紙所用時間為3 s，接紙完成后加速時間為3 s。降速接紙過程中第一開松輥、第二開松輥、輸送輥線速度比保持在1.12∶1.54∶1，這是因?yàn)榈谝婚_松輥、第二開松輥、輸送輥分別由1臺伺服電機(jī)單獨(dú)驅(qū)動，主電機(jī)與3臺輥電機(jī)形成直聯(lián)從動，通過電子齒輪使電機(jī)嚴(yán)格按照速比關(guān)系運(yùn)行，電機(jī)保持速度和位移同步[6]，在主電機(jī)降速時輥速能跟隨成型機(jī)主機(jī)速度成比例快速變化；但第一開松輥與預(yù)張力輥線速度比波動較大，在接紙過程中的減速段，第一開松輥輥速已跟隨主機(jī)速度快速下降，但由于慣性的作用，作為從動輥的預(yù)張力輥，其輥速并未同比例下降，導(dǎo)致第一開松輥與預(yù)張力輥線速度比減小，如圖3所示；而在接紙過程中的加速段，預(yù)張力輥輥速的增加速度也略低于第一開松輥，第一開松輥與預(yù)張力輥線速度比增大。

第一開松輥與預(yù)張力輥線速度比的變化，反映了成型機(jī)接紙過程中，預(yù)張力輥輥速變化的滯后性，其值在接紙過程中快速波動，從而影響了絲束在預(yù)張力輥和第一開松輥之間預(yù)開松區(qū)域的運(yùn)動狀態(tài)及絲束填充量，導(dǎo)致接紙過程中濾棒吸阻的波動。由于預(yù)張力輥輥速變化滯后，在接紙過程的減速段，絲束填充量增大，導(dǎo)致濾棒吸阻均值較正常生產(chǎn)時增大；在接紙過程的加速段，濾棒吸阻均值較正常生產(chǎn)時吸阻均值小。

圖3 第一開松輥與預(yù)張力輥線速度比

3 改進(jìn)措施

如圖2所示，預(yù)張力輥輥壓由減壓閥3進(jìn)行控制，在手動設(shè)置為某一壓力值后，在生產(chǎn)過程中該壓力值不能隨生產(chǎn)速度的變化而自動改變。為調(diào)節(jié)接紙過程中預(yù)張力輥輥速，在原有氣路中增加一高低壓轉(zhuǎn)換回路，在減速接紙時，通過增加預(yù)張力輥的輥壓，以快速降低預(yù)張力輥輥速，從而調(diào)節(jié)絲束的填充量，減小減速接紙過程中濾棒吸阻的波動。

3.1 氣路改進(jìn)

圖4 所示為改進(jìn)后氣路圖，第一、二開松輥氣缸控制回路不變，增加電磁閥2、減壓閥4、梭閥5與原有的減壓閥3構(gòu)成高低壓轉(zhuǎn)換回路。減壓閥3設(shè)定的壓力低于減壓閥4設(shè)定的壓力，利用電磁閥2的啟閉，實(shí)現(xiàn)在不同工況下高低壓的轉(zhuǎn)換控制，使預(yù)張力輥輥壓在接紙過程中可實(shí)現(xiàn)兩種壓力的切換，調(diào)節(jié)輥速，從而調(diào)節(jié)絲束的填充。成型機(jī)正常生產(chǎn)時，電磁閥2 關(guān)閉，電磁閥1 開啟，預(yù)張力輥壓力由減壓閥3 設(shè)定；在成型機(jī)輸出接紙信號時，電磁閥2開啟，梭閥動作，預(yù)張力輥壓力增加到調(diào)節(jié)閥2設(shè)定的壓力。通過增大壓力，降低預(yù)張力輥輥速，從而調(diào)節(jié)絲束供應(yīng)量；電磁閥2延時設(shè)定的時間后關(guān)閉，預(yù)張力輥壓力降低為減壓閥3設(shè)定的壓力。通過減小預(yù)張力輥壓力，使預(yù)張力輥輥速能夠更容易的跟隨開松輥輥速變化，改善絲束供應(yīng)及預(yù)張力區(qū)的絲束開松效果。

圖4 改進(jìn)后氣路圖

3.2 電路改進(jìn)

增加時間繼電器KT100 和電磁閥Y100，當(dāng)成型機(jī)發(fā)出接紙指令后，時間繼電器KT100得電，觸點(diǎn)15與18接通，電磁閥Y100 動作，預(yù)張力輥壓力增加到減壓閥3 設(shè)定的壓力，當(dāng)設(shè)定的延時時間到達(dá)時，觸點(diǎn)15與18斷開，預(yù)張力輥壓力降低到減壓閥2 設(shè)定的壓力。在正常生產(chǎn)時，觸點(diǎn)15 與18 常開，預(yù)張力輥的升降由成型機(jī)原有的電磁閥控制，壓力由減壓閥2設(shè)定。改進(jìn)后的電路圖如圖5所示。

圖5 電路改進(jìn)

3.3 參數(shù)設(shè)置

某品牌濾棒的吸阻指標(biāo)為3 240±200 Pa，正常生產(chǎn)速度為320 m/min，接紙速度為280 m/min，為確保接紙過程中濾棒吸阻值的穩(wěn)定，經(jīng)過多次實(shí)驗(yàn)后，參數(shù)設(shè)置如表1所示。

表1 參數(shù)設(shè)置

改進(jìn)后，對降速接紙過程中濾棒吸阻情況進(jìn)行跟蹤，共進(jìn)行了30組取樣，測試結(jié)果顯示接紙過程中濾棒吸阻均值與正常生產(chǎn)時吸阻均值差值的最大值為75 Pa，小于改進(jìn)前的176 Pa。

4 結(jié)束語

本文在對KDF2濾棒成型機(jī)預(yù)張力輥工作過程及原理分析的基礎(chǔ)上，對預(yù)張力輥氣路進(jìn)行了改進(jìn)。通過增加新的控制氣路，與原有氣路形成高低壓控制回路，并相應(yīng)的對電路進(jìn)行了改進(jìn)。實(shí)現(xiàn)了在降速接紙過程中對預(yù)張力輥輥壓的自動調(diào)節(jié)，從而改變預(yù)張力輥輥速，調(diào)節(jié)絲束填充量，減小了濾棒吸阻的波動，避免了由于濾棒吸阻波動大導(dǎo)致的不在吸阻指標(biāo)范圍內(nèi)的不合格濾棒的產(chǎn)生。