處理壓梗設(shè)備刮刀清輥效果的方法探究

呂敏黎 高闖 陶春麗 馬加平

（1.紅云紅河煙草（集團(tuán)）有限責(zé)任公司會(huì)澤卷煙廠制絲部，云南曲靖 654200；2.會(huì)澤縣以禮中學(xué)校，云南曲靖 654200）

0. 引言

壓梗設(shè)備是用于將煙梗壓到希望厚度的設(shè)備，其作用是為后續(xù)切絲工序創(chuàng)造一個(gè)有利的工藝條件，以獲得良好的切絲質(zhì)量。然而在實(shí)際應(yīng)用中，壓梗設(shè)備出現(xiàn)堵料時(shí)，人工疏通工作量大、效率低，并且存在相應(yīng)的安全問題，對(duì)壓梗設(shè)備的運(yùn)行造成了嚴(yán)重影響。

為了克服壓梗設(shè)備在實(shí)際生產(chǎn)過程中出現(xiàn)的一系列問題，許多學(xué)者對(duì)壓梗設(shè)備的結(jié)構(gòu)改進(jìn)進(jìn)行了研究。馬加平等[1]對(duì)軋輥刮刀由配重塊作用改為氣缸驅(qū)動(dòng)，研制了一種新型壓梗機(jī)刮具結(jié)構(gòu)，可以使刮刀有效清除黏附在軋輥的煙梗，讓輥面保持清潔。劉彥敏等[2]針對(duì)SY217A型壓梗機(jī)，通過對(duì)現(xiàn)有潤輥系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)進(jìn)行改造，同時(shí)將噴嘴的數(shù)量由2個(gè)增加到4個(gè)，就可以解決噴射不全面的問題，從而提高了壓梗機(jī)軋輥的工作效果，保證壓梗厚度和后序切梗絲的質(zhì)量。

綜上所述，在對(duì)壓梗設(shè)備結(jié)構(gòu)改進(jìn)的研究中，主要將增加輔助裝置設(shè)計(jì)來解決壓梗設(shè)備的堵料問題，對(duì)于軋輥刮刀刃口與軋輥的貼合效果并未進(jìn)行研究探析。本文將針對(duì)壓梗設(shè)備軋輥刮刀刃口與軋輥的貼合情況及相互關(guān)系做分析，以期在保證其余正常的情況下，通過調(diào)整刮刀刃口與軋輥貼合方式有效清除黏附在軋輥的煙梗及梗末，讓輥面保持清潔，從而避免堵料，保證設(shè)備運(yùn)行穩(wěn)定性及生產(chǎn)的連續(xù)性。

1. 壓梗設(shè)備刮具結(jié)構(gòu)介紹

目前，車間制絲線常用的壓梗設(shè)備主要有SY17型壓梗機(jī)和SY115型壓梗機(jī)兩種，刮具裝置安裝在機(jī)架下方，作用是清理壓輥上粘附的煙梗。它利用配重，讓刮刀貼合在壓輥上，清理輥上的粘料。其優(yōu)點(diǎn)是當(dāng)動(dòng)輥移動(dòng)時(shí)，它可以隨動(dòng)輥轉(zhuǎn)動(dòng)，刮刀始終貼在輥上，不會(huì)出現(xiàn)夾料的情況，且結(jié)構(gòu)簡單，維修方便。兩機(jī)型對(duì)應(yīng)其刮具結(jié)構(gòu)示意如圖1所示。

進(jìn)一步對(duì)兩刮具結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析比較，結(jié)構(gòu)基本項(xiàng)相同，唯一區(qū)別為SY115型刮具結(jié)構(gòu)中有壓板結(jié)構(gòu)，該機(jī)型對(duì)應(yīng)刮刀上安裝孔為腰形孔，當(dāng)刮刀消耗到一定程度時(shí)，通過調(diào)整螺釘作用將刮刀同步推出，大大增加刮刀的使用壽命。而SY17型刮具結(jié)構(gòu)中刮刀上安裝孔為死孔，刮刀上有相應(yīng)標(biāo)記，當(dāng)磨損到該標(biāo)記處時(shí)，必須進(jìn)行更換，如圖2和圖3所示。

2. 壓梗設(shè)備運(yùn)行過程調(diào)研分析

2.1 刮刀問題造成堵料情況統(tǒng)計(jì)

針對(duì)上述兩種型號(hào)的壓梗設(shè)備，其兩軋輥均為冷硬合金鑄鐵材料離心澆鑄而成，硬度＞540HV30，刮刀為普通碳素鋼經(jīng)輕氮化熱處理制成的，硬度比軋輥表面硬度低，從而保證刮刀在清理軋輥表面黏物時(shí)，不會(huì)對(duì)軋輥造成損壞。

結(jié)合現(xiàn)狀，對(duì)SY115型壓梗機(jī)2020年10月～2021年10月的堵料情況，以及SY17型壓梗機(jī)2021年11月至2022年4月的堵料情況做調(diào)查，調(diào)查結(jié)果如圖4和圖5所示。

從上述統(tǒng)計(jì)圖中可以看出，兩種類型的壓梗設(shè)備因刮刀引起的堵料次數(shù)占到了總故障次數(shù)的46.67%及以上。

2.2 刮刀問題造成堵料的原因分析

2.2.1 刮刀刃口受損

隨著運(yùn)行時(shí)間的增加，刮刀刃口會(huì)有損傷，導(dǎo)致與軋輥貼合處有縫隙，在運(yùn)行過程中縫隙處不斷積料，積到一定程度時(shí)，配重塊由于軋輥旋轉(zhuǎn)作用于刮刀，再由刮刀傳遞至配重塊，從而使配重塊被稍微抬起，增大縫隙長度，周而復(fù)始，最終出現(xiàn)堵料情況。

2.2.2 新刮刀刃口角度不合理

更換新刮刀時(shí)，傳統(tǒng)方法為刮刀刃口斜面與軋輥接觸，但軋輥表面有磨損，接觸情況不一定達(dá)到壓輥橫向接觸處與刮刀刃口全長貼合，運(yùn)行過程中依然會(huì)發(fā)生堵料現(xiàn)象。

3. 理論探究

3.1 使用過程中刮刀刃口角度變化情況

此處以SY17型壓梗機(jī)為例，作出軋輥與刮刀刃口貼合示意圖見圖6，不同顏色代表新刮刀和運(yùn)行一段時(shí)間刮刀磨損變短后的接觸情況。

圖中，l為配重塊支臂實(shí)際作用長度，l1為新刮刀安裝后刮刀的實(shí)際作用長度，l2為磨損一定程度后刮刀的實(shí)際作用長度，α為新刮刀與配重塊支臂夾角，β為磨損一定程度后的刮刀與配重塊支臂夾角，γ為新刮刀與軋輥貼合后的刃口近似角度，δ為磨損一定程度后的刮刀與軋輥貼合后的刃口近似角度。根據(jù)該結(jié)構(gòu)及圖示結(jié)果，可確定以下關(guān)系：

最終得以下結(jié)論：與軋輥貼合的刮刀刃口角度會(huì)隨著刮刀的磨損而隨之增大。

3.2 使用過程中刮刀刃口角度值分析

在△ABC中知道3個(gè)邊的邊長，如圖7所示，通過余弦定理[3]即可求得對(duì)應(yīng)某個(gè)角的角度，即

結(jié)合余弦定理，進(jìn)一步對(duì)軋輥與刮刀接觸情況進(jìn)行分析，當(dāng)軋輥與刮刀刃口完全貼合時(shí)，確定以下三角形關(guān)系，如圖8所示，其中軋輥半徑Γ及軋輥軸線至刮刀支撐點(diǎn)距離Χ為定值，l '為刮刀側(cè)支撐點(diǎn)至與軋輥接觸點(diǎn)處作用長度，該長度可測(cè)量，θ為刮刀刃口近似角度，ψ為接觸點(diǎn)處軋輥半徑與刮刀側(cè)夾角。

由此得知：

此外，通過圖8所示可以看出當(dāng)軋輥半徑及刮刀支撐點(diǎn)不變時(shí)，刮刀指向軋輥的徑向長度有取值范圍，D（相切點(diǎn)）、E（最低點(diǎn)）兩點(diǎn)則為其邊界，當(dāng)刮刀安裝長度超過D點(diǎn)時(shí)，刃口處無法形成相切，低于E點(diǎn)時(shí)，接觸不到軋輥。

4. 解決方法探究

4.1 調(diào)整刮刀刃口角度及形狀

在保證壓梗機(jī)其余生產(chǎn)條件（包含噴嘴引射介質(zhì)壓力/Mpa、水壓力/Mpa、噴嘴及輥磨損程度較輕等）符合生產(chǎn)要求的情況下，結(jié)合原因分析及理論探究結(jié)論，新更換刮刀或刮刀刃口受損時(shí)均會(huì)產(chǎn)生與軋輥貼合程度不全現(xiàn)象，為此，當(dāng)有上述情況發(fā)生時(shí)，一是重新修整刮刀刃口角度，將該角度在原來基礎(chǔ)上修平，即θ≤γ或θ≤δ，讓刃口最前邊緣能與軋輥完全貼合；二是將該刮刀進(jìn)行刃口端反裝，這樣在與軋輥貼合處同樣為最前邊緣，貼合效果相對(duì)明顯，且在磨損至完全貼合時(shí)，耗時(shí)較短，同時(shí)反裝，由于刃口角度的存在，會(huì)對(duì)刮刀從軋輥上刮下的煙梗及碎末產(chǎn)生引流導(dǎo)向作用。三是將刃口形狀設(shè)計(jì)為弧形刃口，這樣更加符合刮刀與軋輥長期貼合磨損情況，但由于制造加工難度較大，此處不做進(jìn)一步說明。

4.2 改變刮刀材質(zhì)

根據(jù)軋輥及刮刀材質(zhì)要求，為避免軋輥損傷，刮刀材質(zhì)硬度應(yīng)低于軋輥材質(zhì)硬度，目前刮刀材質(zhì)為經(jīng)輕氮化熱處理的普通碳素鋼[4]，根據(jù)生產(chǎn)實(shí)際情況可選用硬度稍低的黃銅材質(zhì)作為刮刀的制作材料[5]。黃銅是由銅和鋅所組成的合金。通過使用黃銅制作的刮刀，再結(jié)合其材質(zhì)特性，可以有效解決刮刀與軋輥的貼合情況，但其中也有以下不足之處。

（1）黃銅材質(zhì)在使用過程中磨損較快，增大刮刀的更換頻次。（2）由于黃銅的材質(zhì)特性，在長期運(yùn)行過程中刃口處會(huì)產(chǎn)生卷邊現(xiàn)象，從而影響刮刀對(duì)軋輥的清潔效果。

5. 結(jié)語

通過對(duì)壓梗設(shè)備刮刀清輥效果的方法進(jìn)行探究后，可知在壓梗機(jī)其余生產(chǎn)條件符合生產(chǎn)要求的情況下，刮刀與軋輥貼合情況的好壞完全影響著該工序生產(chǎn)的順暢性，結(jié)合上述分析，目前主要采取的方法為重新修整刮刀刃口角度和將刮刀進(jìn)行刃口端反裝兩種方式，且刃口角度的修整大小可參考文中公式計(jì)算得出近似值。在兩種處理刮刀與軋輥貼合程度的方式實(shí)施后，并未再次發(fā)生因刮刀原因而引起的壓梗機(jī)堵料現(xiàn)象。