YJ27 合金圓刀清潔裝置的研究應(yīng)用

郭子國，鄢紅章，蘭志超，楊 林，劉 宏

（湖北中煙襄陽卷煙廠，湖北襄陽 441000）

0 引言

在國家局推進(jìn)煙草行業(yè)細(xì)支煙改革的政策要求下，各中煙公司積極響應(yīng)，均改造或引進(jìn)了一定規(guī)模的細(xì)支煙生產(chǎn)設(shè)備。如今新穎時尚的細(xì)支香煙產(chǎn)品越來越受到消費者的青睞，在市場競爭中占據(jù)重要的組成部分。隨后，愈發(fā)豐富的細(xì)支煙、中支煙品類打入市場，從煙絲到濾嘴再到包裝材料上不斷突破的技術(shù)規(guī)格，打造著機遇期的品牌影響力。新品材料因其形狀特殊、質(zhì)地堅硬、表面光滑等特性，在煙支切割時，更易導(dǎo)致煙支端切口毛糙、不平齊，特別是高通透濾棒、轉(zhuǎn)移覆膜類接裝紙，在使用中會發(fā)現(xiàn)用轉(zhuǎn)移類覆膜類接裝紙的煙支端切口質(zhì)量缺陷率增加到2 倍，使用高通透濾嘴的煙支端切口質(zhì)量缺陷率增加到3 倍，使用異型濾嘴和轉(zhuǎn)移覆膜類接裝紙，煙支端切口質(zhì)量缺陷率最高，使用普通濾嘴和普通接裝紙，同樣會出現(xiàn)煙支端切口質(zhì)量缺陷，但缺陷率相對低。

本文設(shè)計的YJ27 合金圓刀清潔裝置，外觀整潔，結(jié)構(gòu)對稱，在安裝位置上通過多個橢圓槽來滿足調(diào)節(jié)需要。操作過程夾持臂通過限位槽進(jìn)行定位，方便圓刀更換，刮刀呈等邊三角形，可交替使用，彈簧預(yù)緊力不足時可即時更換，在維修和操作上都具有便捷性與實用性。

1 YJ27 合金圓刀清潔裝置的設(shè)計

合金圓刀因其便捷與耐用性廣泛安裝在YJ27 設(shè)備中，但積膠問題制約著設(shè)備效率的發(fā)揮和產(chǎn)品質(zhì)量的提升，因此，本課題設(shè)計安裝了YJ27 合金圓刀清潔裝置（圖1）。

該裝置分為4 個部分：第一部分借鑒布帶輪刮刀，設(shè)計了夾持在刀刃兩側(cè)的合金刮刀；第二部分根據(jù)尺寸設(shè)計了各連接組件，確保刮刀與圓刀的接觸保持穩(wěn)定；第三部分設(shè)計了合金刮刀和圓刀的防護罩，提供安裝空間并且防止煙支或異物對二者產(chǎn)生損傷；第四部分借鑒風(fēng)扇原理，設(shè)計了旋風(fēng)夾刀盤，對圓刀進(jìn)行在線冷卻，提高圓刀壽命的同時減少膠水的溶化滲漏。

1.1 合金刮刀

合金刮刀通過彈簧預(yù)緊力使三角刮刀片貼合圓刀刀刃兩側(cè)，對膠垢進(jìn)行清潔（圖2）。

圖1 合金圓刀清潔裝置

圖2 合金刮刀片實物

工作時連接臂呈閉合狀態(tài)，更換刀片時，連接臂可以張開并定位。各零件的結(jié)構(gòu)和功能見表1。

1.2 連接組件

連接組件下方安裝在機座上，上方與合金圓刀的防護罩相連，中心為合金刮刀安裝提供固定位置的螺孔（圖3）。

各零件的結(jié)構(gòu)和功能見表2。

表1 合金刮刀零件分析

圖3 連接組件實物

表2 連接組件零件分析

1.3 防護罩

防護罩分為合金圓刀和合金刮刀兩個部分，是它們的保護裝置，合金圓刀防護罩同時承擔(dān)圓刀安裝底座的功能，為其安裝提供空間，并且防止煙支或異物掉落對其造成損傷。

各零件的結(jié)構(gòu)和功能見表3。

圖4 防護罩實物

表3 防護罩零件分析

1.4 夾刀盤

夾刀盤的設(shè)計改進(jìn)分為兩個部分：一是加大夾刀盤，增大夾持面積，增加圓刀運行穩(wěn)定性；二是在刀盤的端面采用加工技術(shù)開出6 條螺旋風(fēng)槽，利用刀盤旋轉(zhuǎn)自身產(chǎn)生高速冷卻風(fēng)對圓刀進(jìn)行冷卻，解決刀片發(fā)熱現(xiàn)象（圖5）。

圖5 夾刀盤實物圖對比

（1）增加加持面積。改進(jìn)前夾持面積S1=32.5×32.5×3.14=3316 mm2，改進(jìn)后夾持面積S2=36mm×36×3.14=4069 mm2。改進(jìn)后與改進(jìn)前夾持面積比為4069÷3316=1.23，夾持程度增加23%，刀片旋轉(zhuǎn)更穩(wěn)定，圓刀切割時濾嘴受到的剪切力方向更一致，能增加切口美觀度，煙支的外觀質(zhì)量更有保障。

（2）增加風(fēng)冷槽。改進(jìn)后6 條風(fēng)槽相當(dāng)于6 片風(fēng)扇葉片以圓刀旋轉(zhuǎn)（1500 r/min）的速度為刀片降溫，見圖溫度降低可以防止一部分膠水熔化粘黏在刀片上，同時增加合金圓刀壽命。

在第1#、3#和5#風(fēng)槽上，進(jìn)風(fēng)的入口兩邊高度不同，前端較低，保證更多風(fēng)量進(jìn)入。

2 清潔裝置改進(jìn)效果

2018 年底完成了18 臺YJ27 設(shè)備上合金圓刀清潔裝置的安裝，并于2019 年4 月進(jìn)行效果檢查。在2019 年1—3 月的試運行過程中，該清潔裝置與機座連接穩(wěn)定，各部位沒有出現(xiàn)松動、斷裂、變形的現(xiàn)象，刮刀刀刃保持完好，沒有出現(xiàn)維修和更換的情況。

2.1 夾刀盤對圓刀溫度的影響

隨機運行一臺設(shè)備，用紅外溫度測定儀測量圓刀溫度，繪制合金圓刀溫度變化折線圖（圖6）。其中，8:00-10:00 不安裝清潔裝置；10:00-13:00 安裝清潔裝置；13:00-16:00，只保留合金刮刀，更換為普通夾刀盤。

圖6 合金圓刀溫度變化折線圖

從圖7 可以看出，開機后1 h，圓刀溫度有上升趨勢，1 h 后基本穩(wěn)定在33 ℃以內(nèi)；加裝清潔裝置后，合金圓刀溫度迅速降低，維持在30 ℃左右；更換為普通夾刀盤，圓刀溫度回升后穩(wěn)定在35 ℃左右。說明改進(jìn)后的旋風(fēng)夾刀盤能有效降低合金圓刀的溫度。

2.2 圓刀清潔或更換頻次檢查

統(tǒng)計各機臺平均每班對圓刀清潔或更換的次數(shù)（圖7、圖8）。

圖7 合金圓刀平均每班清潔或更換的頻次

圖8 合金圓刀平均每班清潔或更換的頻次對比

從圖8 可以看出，絕大部分機臺每班清潔合金圓刀1 次，能滿足生產(chǎn)需要，相比以前最高清潔4 次的情況有明顯改善。從圖9 可以看出，安裝合金圓刀清潔裝置后，操作工每班處理合金圓刀的頻次均值從1.711 次降低為0.543 次，此項工作減少了2/3的人工成本及設(shè)備效率的浪費。

2.3 圓刀消耗降低

統(tǒng)計2018 年10—12 月圓刀消耗為385 個，2019 年1—3 月圓刀消耗為90 個，該季度節(jié)約圓刀295 個，節(jié)約該項成本約3/4。

2.4 煙支端切口毛糙、不平齊質(zhì)量缺陷

通過調(diào)查入庫檢驗數(shù)據(jù)，統(tǒng)計了2019 年1—3 月穩(wěn)定生產(chǎn)的各設(shè)備出現(xiàn)煙支端質(zhì)量缺陷情況（表3）。

表3 2019 年1—3 月各設(shè)備出現(xiàn)煙支端質(zhì)量缺陷統(tǒng)計情況

與改進(jìn)前對比，煙支端質(zhì)量缺陷率有明顯改善，煙支端質(zhì)量缺陷率平均值從0.101%降低為0.015%，降低比例約60%（圖9）。

圖9 煙支端質(zhì)量缺陷對比

3 結(jié)語

（1）本課題從行業(yè)及本企業(yè)實際需求出發(fā)，針對轉(zhuǎn)移覆膜類接裝紙、高通透濾嘴、異型濾嘴這3 種新型材料在合金圓刀上積膠速度快的問題，展開產(chǎn)品設(shè)計及改進(jìn)，從合金刮刀的形狀、位置、操作習(xí)慣及使用效果進(jìn)行論述，通過改裝風(fēng)槽夾刀盤為提供圓刀在線冷卻，平均溫度降低約5 ℃。

（2）本設(shè)計的成功經(jīng)驗，為濾嘴圓刀的改進(jìn)提供數(shù)據(jù)支撐和借鑒依據(jù)，可給后續(xù)其他型號設(shè)備改進(jìn)帶來啟發(fā)。