SQ37A型切丝机排链自动清洁装置的研究与应用.docx
《SQ37A型切丝机排链自动清洁装置的研究与应用.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《SQ37A型切丝机排链自动清洁装置的研究与应用.docx（4页珍藏版）》请在冰点文库上搜索。
SQ37A型切丝机排链自动清洁装置的研究与应用
陈凯城
广东中烟工业有限责任公司梅州卷烟厂，广东梅州514000
摘要：
针对SQ37A型切丝机在长期运行过程中存在的切丝宽度在第一次清洁保养后，随着生产时间的推移，切丝宽度均匀性波动性呈现出逐步变大的趋势进行问题分析，经查找原因，采用在切丝机下铜排链研制安装排链自动清洁装置，有效解决铜排链积垢引起的切丝宽度均匀性波动问题，保证切丝质量，并降低人员清机劳动强度，提高设备效率。
关键词：
下铜排链；自动清洁装置；切丝宽度样本标准偏差
中图分类号：
TS43 文献标识码：
A
切丝机的工艺任务是将前置工序加工的叶片或烟梗（片）加工成符合工艺质量要求的烟（梗）丝。
目前，我厂制丝生产线所采用的切丝设备是SQ37A型切丝机，按照《制丝工艺规范》要求，切后烟丝的宽度应均匀，宽度值范围应控制在（0.9±0.1）mm,折算出切丝宽度样本标准偏差为0.141,但在目前烟草行业全面推行“提质增效”的背景下，车间对烟叶切丝宽度控制水平提出更精细的要求：
将切后叶丝的切丝宽度控制在（0.9±0.05）nun,即切丝宽度样本标准偏差控制在0.0707以内。
为了解当前切丝机切丝宽度的均匀性，我们对切丝机的切丝宽度进行抽样分析。
根据统计数据，2019年4月份切丝宽度最大平均值为0.94mm,切丝宽度最小平均值为0.80mm,2019年4月份切丝宽度样本标准偏差平均为0.0923,不满足车间将切丝宽度样本标准偏差控制在0.0707以内的精细要求。
为此，本文通过研究切丝机切丝工艺步骤及设备运行原理，优化设备性能及工艺管控，进而提高切丝机切丝均匀性。
2SQ37A型切丝机工作原理
SQ37A型切丝机是烟草行业制丝生产环节中将烟叶经过切丝处理形成烟丝半成品的工艺设备，通过输送系统、刀门系统和刀根系统配合，将上工序输送来的烟叶切成符合一定工艺标准要求的烟丝。
额定生产能力为4800kg/h。
如图1所示，切丝机工作原理为：
烟叶经过振槽小车振动输送，输送进入一个由上、下输送排链构成的楔形通道。
在烟叶输送的过程中，上下铜排链对物料产生挤压力，物料形成结构紧密的“烟饼”，并由排链送至刀门处。
主电机通过同步齿形带驱动刀辑沿刀门旋转，将“烟饼”切成规定宽度的烟丝。
刀相转速和排链转速由PLC控制保持严格的比例运行，切丝宽度由刀辑与排链速比决定。
图1SQ37A型切丝机工作原理示意图
1存在问题分析
根据切丝机工作原理可知，切丝机刀相转速与铜排链转速比，直接决定切丝宽度。
造成切丝宽度均匀性降低的原因可能为：
排链与刀辐传动系统稳定性差，刀辑与排链速比波动大；排链输送系统运载能力不足，烟叶实际输送速度与排链速度不相符。
因此，本文从以下两个方面进行了研究分析。
1.1排链与刀相传动系统分析
1.1.1原理分析
根据切丝机工作原理分析，切丝机刀辑转速与铜排链转速比是决定切丝宽度的“直接因素”，在烟叶输送速度与排链速度相等的前提下，刀辐与铜排链速比的稳定性直接影响切丝宽度的均匀性。
1.1.2调查分析
针对切丝宽度稳定性情况，对该段时间生产完整批烟丝的切丝质量进行抽样检测，检测数据如表1：
表12019年5月6日SQ37A型切丝机切丝宽度统计表
统计次数
统计时间
切丝宽度平均值（mm）
切丝宽度与设定值偏差（mm）
切丝宽度样本标准偏差
1
8:
30
0.89
0.01
0.014
2
9:
30
0.91
0.01
0.014
3
10:
30
0.91
0.01
0.014
4
11:
30
0.88
0.02
0.028
5
12:
30
0.92
0.02
0.028
6
13:
30
0.87
0.03
0.042
7
14:
30
0.85
0.05
0.071
8
15:
30
0.86
0.04
0.057
9
16:
30
0.84
0.06
0.085
10
17:
30
0.84
0.06
0.085
11
18:
30
0.83
0.07
0.099
12
19:
30
0.82
0.08
0.113
13
20:
30
0.82
0.08
0.113
14
21:
30
0.82
0.08
0.113
15
22:
30
0.81
0.09
0.127
16
23:
30
0.82
0.08
0.113
注：
抽检周期为1小时，每次抽样检测样本为30组。
对当天切丝宽度的数据统计表来看，SQ37A切丝机切丝宽度整体符合制丝生产工艺质量要求，但通过图2仔细对数据进行分析，发现完整批烟丝的切丝宽度平均值随时间推移呈现波动变大的趋势，样本标准偏差逐渐增大，超出了精细化管理目标。
113结论
根据对营控系统的分析，得出刀辐与铜排链速比恒定的结论；止匕外，完整批烟丝的切丝宽度均匀性逐渐产生不稳定现象，应进一步分析烟叶输出速度与排链速度是否一致，即排链输送系统的稳定性。
1.2排链输送系统分析
1.2.1原理分析
烟丝宽度是由切丝机的刀辐以恒定的转速运行，刀辑上相邻两把刀片按一定的速度均匀地将从切丝机刀门出来的烟叶进行切削所得到的宽度⑴。
B=XN
n
式中N一刀辐上刀片的数量、v—上下排链的平均速度
n一打滑系数（烟叶从刀门出来速度与上下排链平均速度的比值）
n一刀耨转速、B一切丝宽度
由公式可以看出，在打滑系数n恒定的前提下，同时烟叶从刀门出来速度v和刀辐转速n比值也恒定时，烟丝宽度也恒定。
所以在上下排链平均速度与刀辐转速速比恒定的情况下，只要保证烟叶从刀门出来不打滑，其速度与上下排链速度相同，则切丝宽度值恒定。
1.2.2调查分析
对铜排链输送系统研究发现，SQ37A型切丝机在运行的过程中，铜排链对来料烟叶进行输送和挤压动作，并将烟叶形成的烟饼输送至刀门处切丝，如图2。
在这个过程中，烟叶自身携带的碎末和烟尘，会在铜排链连接处、凹槽内形成积垢，很容易在生产过程中一个批次的生产周期结束后堆积满，以致凹面增加粗糙度的作用失效,表面凸显光滑，如图3。
根据摩擦力力学计算公式F=pN,在正压力不变的情况下，铜排链表面粗糙度下降，摩擦系数随之降低，铜排链对烟叶的推力小于摩擦力，导致烟叶打滑，输出速度不稳定。
图2SQ37A型切丝机切丝排链原理示意图
图3SQ37A型切丝机切丝排链实物图
123结论
通过对蠢链输送系统的技术剖析证明切丝机铜排链表面积垢导致输送系统运载能力下降，造成烟叶打滑，烟叶实际输送速度与排链速度不相符，影响切丝均匀性，因此，希望通过设计排链清洁装置来提高切丝均匀性。
2解决方案的选择
经分析，SQ37A型切丝机存在切丝机铜排链表面积垢导致输送系统运载能力下降的问题。
本文计划在切丝机铜排链上设计在线式排链清洁装置，使铜排链在生产不停机的情况下实现在线保养，如图4,清除铜排链凹槽内的积垢，恢复铜排链输送系统的运载能力。
切丝机铜排链清洁装置，实现铜排链的清洁，主要考虑铜排链链节结构、表面积垢的物理特性及排链自身运动规律几个因素。
外设的清洁装置，通过清洁结构，与铜排链动态接触，在不损伤铜排链铜质结构的前提下，将链节凹槽内的积垢清理出铜排链之外，并进行收集。
因此，针对该方案设想，方案设计应解决以下问题：
①不损伤铜排链铜质材料；
②运行周期内能够对铜排链所有面域清洁到位。
针对铜排链链节凹槽清洁装置，本文研究设想了以下三种方案，并对各方案进行对比。
2.1增加刮板式排链清扫装置
所谓刮板式排链清扫装置即是在铜排链表面增设清扫刮板装置，使排链在运转过程中通过刮板与铜排链的相对运砂对排链表面的积垢进行刮除，清除凹槽内积垢，如图5所zKo
图5刮板式排链清扫装置模拟及试验现场图
特点：
结构简易，维护方便；刮皮选材柔韧性较好巴不损伤铜排链铜质结构；静态毛刷，不能较好适应铜排链表面凹槽结构；刮皮与凹槽接触，老化速度快，更换周期短。
2.2喷吹式排链清扫装置
在排链上增加压缩空气喷吹，通过空气压力将排练上的积垢吹除，从而保持排链摩擦系数，进而实现切丝宽度均匀的效果，如图6所示。
图6喷吹式排链清扫装置模拟及试验现场图
特点：
压缩空气作为动力源，可通过调压阀调整喷吹压力；较好清理干性粉尘；粘附在铜排链上的湿性杂物，压缩空气喷吹清理能力有限。
2.3毛刷式排链清扫装置
即在切丝机排链表面设置一毛刷，通过刷子与排链的相对运动，从而将排链上的积垢刷除，进而保持排链摩擦系数,提高切丝宽度均匀性，如图7所示。
图7毛刷式排链清扫装置模拟及试验现场图
特点：
毛刷式清洁装置，利用电机和传动机构，能够实现在旋转和往复移动。
结论：
通过三种方案优缺点的对比，毛刷式排链清洁装置与刮板式清洁装置均符合要求，但为了确保切丝机铜排链的清洁效果，保证清洁装置使用的实用性，提高装置的使用效果，最终选择设计增加毛刷式排链清洁装置的方案，以毛刷为清理机构，利用压缩空气、电源等能源驱动传动机构，实现清洁装置的动态清洁。
3毛刷式排链清洁装置的设计
本文经过对装置机构的构想和分析，制定四个方向进行设计：
清洁作用方向、清洁机构材质、安装位置以及动力选择四个方面。
3.1清洁作用方向选择
目标：
有效清洁下铜排链凹槽部分，并铜排链积垢程度W30%
清洁装置的清洁方向考虑两种方案：
1、清洁装置的清
图8毛刷旋转清洁示意图
方案模拟实验方法：
项目组利用机电维修班现有清扫短和电机库存，设计模拟实验装置并进行数据统计分析。
图9毛刷往复清洁示意图
方案模拟实验方法：
项目组利用SQ37A切丝机清排链专用工具与气缸装置，设计模拟实验装置并进行数据统计分析,如表2。
清洁方向
切丝宽度平均值（mm）［抽检10次试验数据］
切丝宽度
样本标准偏差［抽检10次试验数据］
铜排链积垢程度
转旋式
0.82
0.099
35%
复往式
0.93
0.042
18%
表2铜排链积垢清洁效果统计表
结论：
选择往复式方向清洁方式。
3.2清洁机构材质选择
目标：
1、清洁件不损伤铜排链；2、固定件强度满足安装使用需求。
清洁机构的材质选择主要分为清扫部件和固定座的材质选择。
经试验论证，选择铜质的清扫部件和不锈钢质的固定座。
3.3安装位置选择
目标：
满足下铜排链在运行一定周期内能够全部槽面清洁到位。
清洁装置的安装位置选择有两种方案考虑：
1、安装在下铜排链的下侧，设置在设备内部；2、安装在下铜排链进料端，设置在振槽小车与切丝机连接处下方，如图10。
经过分析，在下铜排链下方安装比在进料端安装具有两个优势：
一是清洁面为平面，清洁面积更大；二是安装位置与设备机架、防护罩不干涉。
因此，清洁装置选择安装在下铜排链下侧位置。
3.4动力选择
目标：
能简易实现往复要求，安装难度小。
清洁装置的动力选择主要考虑两种方案：
1、选择压缩空气作为动力源，采用往复式气动气缸作为动力装置；2、选择电能作为动力源，采用步进电机作为清洁装置的动力装
图11毛刷动力装置示意图
经研究分析，往复式气缸在实现往复式运动功能上比步进电机要直接、传动机构简易，因此选定往复式气缸作为动力装置，并按照现场空间位置以及对动力装置的要求，选定FESTO机械式气缸DGC-G型号的无杆气缸作为动力装置，气缸型号为：
DGC-25-500-G-PPV-Ao
4技术方案实施
4.1设计装配图纸
在对整套装置全部零部件进行设计及选型后，根据切丝机铜排链现场空间位置，对装置的装配方式进行设计，装配本意图纸如图12所小：
图12清扫部件装配示意图
4.2电气控制系统连接
电气控制系统安装思路如图13所示。
图13电气控制系统安装流程图
由表8可知，增加了排链清洁装置后，切丝机切丝宽度样本标准偏差均小于0.0707,切丝宽度波动趋于平稳。
在11月至12月的跟踪过程中，切丝机切丝宽度样本标准偏差保持稳定，控制在0.0707以下，设备改善效果良好。
5结束语
针对切丝机的切丝宽度样本标准偏差不满足车间要求的问题，设计了毛刷式排链清洁装置，避免了切丝机铜排链表面积垢导致输送系统运载能力下降，造成烟叶打滑，影响切丝均匀性的情况。
经过运行观察，该装置运行良好，使切丝宽度标准偏差达到了车间要求。
参考文献
[1]佚名.烟叶制丝工专业知识[M].郑州：
河南科学技术出版社,2012.
[2]徐海，邱宣怀,蔡春源，汪恺，等.机械设计手册（共4卷）M.北京:
机械工业出版社出版,1991.
图14气路系统安装过程图
分析原程序，找到排链动作的控制，根据控制要求（排链运行速度与无杆气缸往复速度速比恒定）编写控制程序。
下载调试成功后，将原有电路图纸进行确认修改，并现场通电进行试机运行。
4.3效果验证
SQ37A型切丝机排链清洁装置整体安装调试完成后，随机对切丝机的运行情况进行了为期一周的测试工作，对切丝均匀性进行了抽样检测，具体统计数据表3。
表3 2019年10月14日SQ37A型切丝机切丝宽度样本标准偏差抽
样检测结果
计数统注
统计时间
切丝宽度平均值（mm）
切丝宽度与设定值偏差（mm）
切丝宽度样本标准偏差
1
8:
30
0.91
0.01
0.013
2
9:
30
0.91
0.01
0.014
3
10:
30
0.90
0.00
0.002
4
11:
30
0.87
0.03
0.045
5
12:
30
0.89
0.01
0.014
6
13:
30
0.88
0.02
0.030
7
14:
30
0.94
0.04
0.060
8
15:
30
0.90
0.00
0.002
9
16:
30
0.93
0.03
0.039
10
17:
30
0.94
0.04
0.054
11
18:
30
0.88
0.02
0.034
12
19:
30
0.94
0.04
0.061
13
20:
30
0.89
0.01
0.009
14
21:
30
0.86
0.04
0.051
注：
抽检周期为1小时，每次抽样检测样本为30组。
升级会员 