雪茄煙編煙機(jī)的研制與試驗(yàn)

陽葦麗 周彥君 秦艷青 曾祥平 何正川趙宇

1.四川省煙草公司達(dá)州市公司，四川達(dá)州

2.四川省農(nóng)業(yè)機(jī)械設(shè)計(jì)院，四川成都

3.中國(guó)煙草總公司四川省公司，四川成都

雪茄是由純煙葉卷制而成的一種特殊煙草制品[1]，需要通過采收、編煙、晾曬和卷煙四個(gè)環(huán)節(jié)處理，其中,編煙環(huán)節(jié)幾乎都是由人工完成，費(fèi)時(shí)、費(fèi)工，作業(yè)效率低[2]。因此，加快煙葉生產(chǎn)加工機(jī)械化研究和推廣，是提高煙草農(nóng)業(yè)勞動(dòng)率的重要措施，對(duì)于鞏固和發(fā)展煙草農(nóng)業(yè)基礎(chǔ)地位、促進(jìn)煙草生產(chǎn)可持續(xù)發(fā)展具有重要意義[3]。本文設(shè)計(jì)開發(fā)了一種適于雪茄煙晾曬特點(diǎn)的編煙機(jī)，以提高雪茄煙生產(chǎn)效率，減輕勞動(dòng)強(qiáng)度，促進(jìn)雪茄煙機(jī)械化生產(chǎn)的持續(xù)發(fā)展。

1 雪茄煙編煙機(jī)的整體結(jié)構(gòu)與工作原理

1.1 整機(jī)結(jié)構(gòu)

如圖1 所示，雪茄煙編煙機(jī)主要由機(jī)架、編煙電箱、編煙機(jī)頭、傳動(dòng)機(jī)構(gòu)、定位機(jī)構(gòu)以及壓緊機(jī)構(gòu)組成。

主要技術(shù)參數(shù)：外形尺寸：2 000 mm×600 mm×900 mm；整機(jī)質(zhì)量：92.5 kg；電源：220 V；配套動(dòng)力：0.45 kW；編煙速度：≦120（s/桿）（一桿約1 200 mm，一桿編制煙葉30 片左右）；扎針間距：10～70 mm；針頭最大行程：20 mm；最大編煙長(zhǎng)度：2 000 mm；跑針率：≤1%；葉斷柄率：≤3%；煙葉損傷率：≤3%；操作人數(shù)：1名。

1.2 工作原理

雪茄煙編煙機(jī)的工作原理是在機(jī)架的工作臺(tái)上鋪一層采收回來的雪茄煙葉，兩兩間隔一定距離，在煙葉上放好晾曬桿，在煙桿上按第一層煙葉的間隔插空擺放第二層煙葉，可以使編織完成后的煙葉有較好的均勻性，便于后期晾曬；雪茄煙煙梗部分設(shè)置于定位機(jī)構(gòu)內(nèi)，然后利用壓緊機(jī)構(gòu)將煙葉壓實(shí)，編煙機(jī)頭在傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的作用下運(yùn)動(dòng)，并對(duì)煙葉進(jìn)行編制；編煙機(jī)頭運(yùn)動(dòng)至機(jī)架末尾端，啟動(dòng)行程開關(guān)，編煙機(jī)頭自動(dòng)回到初始端，完成一桿煙葉的編制。雪茄煙編煙機(jī)利用編煙機(jī)頭動(dòng)、煙葉不動(dòng)的方法減少了煙葉損傷率和斷葉斷柄率，定位機(jī)構(gòu)將雪茄煙煙梗定位，壓緊機(jī)構(gòu)將煙葉壓實(shí)，便于編煙機(jī)頭對(duì)煙葉進(jìn)行編制，同時(shí)提高了煙葉編制的工整度。

2 主要部件的設(shè)計(jì)

2.1 編煙機(jī)頭的設(shè)計(jì)

如圖2所示，編煙機(jī)頭由驅(qū)動(dòng)電機(jī)、安裝座和編煙針組成，利用驅(qū)動(dòng)電機(jī)驅(qū)動(dòng)編煙針做上下往復(fù)運(yùn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)上下扎針的編制工藝；綜合考慮雪茄煙葉編制的工藝要求和后期便于拆線的問題，采用編煙針和單線相互配合的間歇性扎針技術(shù)，利用一根編制線自身往復(fù)循環(huán)穿套完成編制，晾曬完成后只需要從一端將線拆開便能順利將整根線抽出，使得解煙成為簡(jiǎn)單省工的操作，且單線上下式編制可實(shí)現(xiàn)較大針距，線跡平整美觀，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制造成本較低。

作業(yè)時(shí)，編煙針穿過煙梗，行至最低位置，回升時(shí)形成線環(huán)，編煙針回升至最高位置，傳動(dòng)機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)一個(gè)針距；編煙針第二次向下穿過煙梗，再次行至最低位置，回升開始形成第二個(gè)線環(huán)。第一個(gè)線環(huán)套在第二線環(huán)上，并將第一個(gè)線環(huán)收緊，完成一個(gè)單線編制單位，傳動(dòng)機(jī)構(gòu)再運(yùn)動(dòng)一個(gè)針距，編煙針重復(fù)上述動(dòng)作，如此循環(huán)往復(fù)地完成整個(gè)編制工作。

2.2 定位與壓緊機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)

如圖3所示，定位機(jī)構(gòu)包括定位上板和定位下板，定位上板和定位下板上設(shè)置有間隔均勻的多個(gè)齒槽，定位下板固定在機(jī)架上，編制時(shí)煙梗設(shè)置于定位下板上的齒槽內(nèi)，定位上板上的齒槽對(duì)應(yīng)定位下板上的齒槽進(jìn)行扣合，防止提針過程中帶動(dòng)煙葉偏移，便于定位編制。根據(jù)一根晾曬桿的長(zhǎng)度約1 200 mm，一桿編制煙葉30 片左右（雙層），一片雪茄煙葉寬度大概在45～65 mm 之間，所以，齒槽寬度20 mm，齒槽間隔33 mm。

綜合考慮雪茄煙編煙機(jī)作業(yè)是利用編煙機(jī)頭的運(yùn)動(dòng)完成一桿煙葉的編制，所以壓緊機(jī)構(gòu)采用半自動(dòng)壓緊結(jié)構(gòu)如圖4所示，利用壓桿連接臂一端與機(jī)架鉸接、擺動(dòng)的方式控制壓桿抬起或放下，其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、使用成本低。

圖2 編煙機(jī)頭示意圖

圖3 定位與壓緊機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)示意圖

2.3 傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)

針對(duì)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)，本文參照《農(nóng)業(yè)機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》[4]，設(shè)計(jì)了齒輪傳動(dòng)系統(tǒng)、蝸桿蝸輪傳動(dòng)系統(tǒng)和螺母絲桿傳動(dòng)系統(tǒng)，并進(jìn)行了試驗(yàn)。由于雪茄煙編煙機(jī)的工作臺(tái)長(zhǎng)度達(dá)到2 000 mm，編煙機(jī)頭運(yùn)動(dòng)距離長(zhǎng)，對(duì)傳動(dòng)的剛性、精度要求高，經(jīng)過試驗(yàn)，最終選擇螺母絲桿傳動(dòng)系統(tǒng)（如圖5所示），傳動(dòng)的噪聲小、精度高，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，效果達(dá)到預(yù)定目標(biāo)。

3 雪茄煙編煙機(jī)的生產(chǎn)性能試驗(yàn)

3.1 樣機(jī)制作

進(jìn)行生產(chǎn)性能試驗(yàn)前，需對(duì)雪茄煙編煙機(jī)樣機(jī)進(jìn)行試制，樣機(jī)圖6所示。

圖4 壓緊機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)示意圖

圖5 傳動(dòng)機(jī)構(gòu)示意圖

3.2 雪茄煙編煙機(jī)生產(chǎn)性能試驗(yàn)

2021 年8 月，在達(dá)州市峰城鎮(zhèn)寨扁社區(qū)進(jìn)行了生產(chǎn)性能試驗(yàn)，如圖7 所示。該雪茄煙編煙機(jī)試驗(yàn)結(jié)果為編煙速度115 s/桿，跑針率≦1%，斷葉斷柄率≦3%，煙葉損傷率≦3%，編煙質(zhì)量與人工相比并無明顯差異，綜合效率是人工編煙效率的4 倍，其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單合理，性能安全可靠，操作方便易上手。

圖6 雪茄煙編煙機(jī)樣機(jī)

圖7 雪茄煙編煙機(jī)生產(chǎn)性能試驗(yàn)

4 結(jié)論

本文設(shè)計(jì)了一種雪茄煙編煙機(jī)，該機(jī)采用煙葉不動(dòng)、編煙機(jī)頭運(yùn)動(dòng)的模式，避免了煙梗損傷和折斷，確保了編煙質(zhì)量，同時(shí)采用編煙針和單線相互配合的間歇性扎針技術(shù)，簡(jiǎn)化了后期解煙工作，降低了勞動(dòng)強(qiáng)度。此外，該機(jī)還需要進(jìn)一步改進(jìn)和優(yōu)化：進(jìn)一步優(yōu)化編煙機(jī)結(jié)構(gòu)，減輕整機(jī)重量，便于搬運(yùn)；改進(jìn)編煙機(jī)頭結(jié)構(gòu)，增加編制針最大行程，避免編制過程中，損壞煙葉；對(duì)定位機(jī)構(gòu)進(jìn)行結(jié)構(gòu)優(yōu)化，使擺煙更方便、快捷，提升擺煙速度從而更好地提升編煙速度。