陳　鍇， 周義民

（常德煙草機(jī)械有限責(zé)任公司研究所， 湖南　常德　415000）

引言

ZJ116卷接機(jī)組供料系統(tǒng)接收風(fēng)送管道輸送過(guò)來(lái)的煙絲，經(jīng)過(guò)計(jì)量、磁選除雜、梗絲分離后形成均勻煙絲后輸送到吸風(fēng)室形成連續(xù)的煙絲束。而梗絲分離系統(tǒng)的功能是將煙梗從煙絲中分選出來(lái)（除梗量），也是將煙梗中含有的煙絲（梗簽含絲率）送回到下一步驟[1]。

降低ZJ116卷接機(jī)型梗簽含絲率對(duì)減少原材料的損耗具有十分重要的意義。本文針對(duì)ZJ116卷接機(jī)組梗簽含絲率過(guò)高的現(xiàn)象進(jìn)行分析，找出影響含絲率過(guò)高的因素，并對(duì)這些因素進(jìn)行分析試圖提出解決方案。

1　ZJ116卷接機(jī)組梗絲分離系統(tǒng)概述

ZJ116中的梗絲分離系統(tǒng)基本原理是利用煙絲和煙梗在風(fēng)的作用下比重和慣性不同來(lái)分選出煙梗。該系統(tǒng)（如圖1所示）包括兩次梗簽分選：煙絲經(jīng)針輥1和彈絲轆2落入一次分選裝置，一次分選氣流3將煙絲吹到流化床4，較重的煙梗和煙絲落入星形輥5，經(jīng)星形輥由二次分選氣流6將混入的煙絲吹回流化床4，而煙梗則落入振槽7送出至中央除塵系統(tǒng)或煙梗箱。

圖1　煙絲除梗系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖

在ZJ116卷接機(jī)組日常作業(yè)中發(fā)現(xiàn)其除梗量偏大，并且梗簽中含有大量煙絲。經(jīng)調(diào)研采集數(shù)據(jù)得到ZJ116卷接機(jī)組單箱除梗量平均為734 g，梗簽含絲率平均為30.23%，遠(yuǎn)超過(guò)7%～15%的工藝參考值。而相同牌號(hào)的煙絲來(lái)料，ZJ17、ZJ118、ZJ112機(jī)組除梗量均在572～580 g之間，梗簽含絲率為10.26%～10.86%。由此可以看到，ZJ116機(jī)組分選是由于除梗量過(guò)大而導(dǎo)致的梗簽中含絲率過(guò)高。

2　成因分析

梗絲分離系統(tǒng)的兩次分選均是由循環(huán)風(fēng)機(jī)提供風(fēng)力，任意一次分選的風(fēng)力壓強(qiáng)不夠?qū)⑹构＝z分離不夠充分，都會(huì)導(dǎo)致梗簽含絲率過(guò)大，而壓強(qiáng)過(guò)大則會(huì)使得通過(guò)的煙絲含有太多煙梗從而撕破卷煙紙。通過(guò)調(diào)查分析后，現(xiàn)得出引起梗簽含絲率過(guò)大的原因如表1所示。

表1　梗簽含絲率影響因素

通過(guò)對(duì)多臺(tái)設(shè)備的現(xiàn)場(chǎng)觀察與測(cè)量，一次分選與二次分選的壓力差平均值為7.9 hPa，防旋風(fēng)壓力平均值為-0.2 hPa，可判斷出節(jié)流閥開(kāi)啟角度正確；拆開(kāi)ZJ116機(jī)組梗絲分離部分的噴嘴槽盒體，發(fā)現(xiàn)噴嘴槽風(fēng)孔堵率平均值為2%并未超過(guò)5%，說(shuō)明此因素可以排除；通過(guò)觀察與測(cè)量，循環(huán)風(fēng)機(jī)的機(jī)殼、葉輪、皮帶張緊度、星形輥磨損量均無(wú)異常說(shuō)明梗簽含絲率過(guò)大與循環(huán)風(fēng)機(jī)本身無(wú)關(guān)，與星形輥磨損量關(guān)系不大。

設(shè)定循環(huán)風(fēng)機(jī)電機(jī)變頻器頻率為50 Hz，適當(dāng)旋轉(zhuǎn)節(jié)流閥、調(diào)整調(diào)節(jié)板開(kāi)啟角度，發(fā)現(xiàn)二次分選壓強(qiáng)可達(dá)到35 hPa，說(shuō)明煙梗含絲率與二次分選的過(guò)程無(wú)關(guān)。但一次分選的壓強(qiáng)調(diào)節(jié)最大值均在32 hPa以下，平均值為29.5 hPa，與標(biāo)準(zhǔn)值40～45 hPa相差巨大。這必然會(huì)引起一次分選不充分，從而引起掉入星形輥里的除梗量變多，使得星形輥葉片負(fù)荷增大，有可能導(dǎo)致葉片變形。測(cè)量6臺(tái)ZJ116機(jī)組星形輥葉片的直線度其數(shù)據(jù)如表2所示。

表2　星形輥葉片直線度

由上表計(jì)算得出葉片直線度的平均值為7.03，這一平均值大于ZJ116星形輥葉片的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)。綜合以上的分析，可得出造成梗簽含絲率偏高的原因有：循環(huán)風(fēng)機(jī)輸出風(fēng)力不夠；星形輥葉片形變超過(guò)涉及范圍。

3　設(shè)計(jì)改進(jìn)

3.1　循環(huán)風(fēng)機(jī)出風(fēng)量改進(jìn)

為解決循環(huán)風(fēng)機(jī)輸出風(fēng)力不夠，從經(jīng)濟(jì)性和實(shí)用性考慮，可增大循環(huán)風(fēng)機(jī)與電機(jī)的傳動(dòng)比，提高循環(huán)風(fēng)機(jī)最高轉(zhuǎn)速。通過(guò)資料查得原電機(jī)的帶輪直徑為177 mm，循環(huán)風(fēng)機(jī)的帶輪直徑為85 mm。

離心式風(fēng)機(jī)的風(fēng)壓與轉(zhuǎn)速的平方成正比[2]：

即循環(huán)風(fēng)機(jī)風(fēng)壓須提高36%以上，則改進(jìn)后風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速n'提高16.4%以上，考慮買家各個(gè)地域海拔不同的影響因素，保證循環(huán)風(fēng)機(jī)能提供一次分選的最大壓強(qiáng)有一定的余量，則將風(fēng)機(jī)的傳動(dòng)比提高20%。

改進(jìn)后傳動(dòng)比：

風(fēng)機(jī)功率與轉(zhuǎn)速的立方成正比，原循環(huán)風(fēng)機(jī)功率P約為2.4 kW，查取機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)取工況系數(shù)Ka=1.2，確定計(jì)算功率[3]：

據(jù)Pca、n1查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)得帶型為A型，取循環(huán)風(fēng)機(jī)帶輪直徑d1=76 mm，計(jì)算出電機(jī)帶輪直徑d2=190 mm，并驗(yàn)算帶速和包角符合要求[4]。

以設(shè)計(jì)的帶輪直徑繪制新的帶輪，加工并安裝到試驗(yàn)卷接機(jī)組上，調(diào)試完成后，在二級(jí)分離器壓力值>35 hPa時(shí)，初級(jí)分離器壓力值平均為40.1 hPa，符合工藝要求。

3.2　星形輥形變改進(jìn)

由于星形輥葉片材質(zhì)以及煙梗過(guò)多的影響，容易造成葉片變形量超過(guò)設(shè)計(jì)范圍。一旦星形輥葉片變形過(guò)大，則不能保證一次分選和二次分選之間的密封性，從而使得一次分選風(fēng)壓不足。因?yàn)樾切屋伻~片采用的是特殊材質(zhì)不便更換，因此修改固定葉片的壓板達(dá)到減小葉片形變的方式會(huì)更加經(jīng)濟(jì)和可行。改進(jìn)前星形輥葉片壓板寬度為w1=29.5 mm，采用黃金分割法確定新壓板寬度為：

確定星形輥葉片壓板寬度尺寸后，設(shè)計(jì)并加工葉片壓板。在安裝星形輥瓦板和星形輥葉片時(shí)，嚴(yán)格按照技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，使用校準(zhǔn)工具，保證安裝后的星形輥瓦板和星形輥同軸度在Φ0.05 mm，葉片和瓦板圓弧面配合間隙在0.1～0.15 mm范圍內(nèi)。將試驗(yàn)機(jī)組與未改進(jìn)機(jī)組一同運(yùn)行400 h后，每運(yùn)行200 h拆卸星形輥，測(cè)量其直線度，比較如表3所示：

表3　改進(jìn)前后星形輥葉片直線度對(duì)比

從上表可以看出改進(jìn)前后星形輥葉片形變得到有效控制。

經(jīng)過(guò)循環(huán)風(fēng)機(jī)出風(fēng)量和星形輥葉片壓板改進(jìn)后，對(duì)試驗(yàn)機(jī)組梗簽和煙絲進(jìn)行分選統(tǒng)計(jì)，計(jì)算出平均梗簽含絲率為7.3%，符合工藝要求。

4　結(jié)論

通過(guò)改變循環(huán)風(fēng)機(jī)傳動(dòng)比，重新設(shè)計(jì)循環(huán)風(fēng)機(jī)和電機(jī)帶輪，提高循環(huán)風(fēng)機(jī)出風(fēng)量，又對(duì)星形輥葉片壓板進(jìn)行了設(shè)計(jì)，增加了葉片壓板的寬度，行星形輥葉片變形量也得到了控制。在經(jīng)過(guò)改進(jìn)之后對(duì)試驗(yàn)機(jī)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析得出梗簽含絲率為7.3%，含絲率得到了有效的降低，對(duì)降低原材料的損耗具有重要意義。

[1]HAUNI機(jī)械制造有限公司.PROTOS2-2操作說(shuō)明書[Z].2006：223-228.

[2]續(xù)魁昌.風(fēng)機(jī)手冊(cè)[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2011.

[3]陳大先.機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2016.

[4]濮良貴.機(jī)械設(shè)計(jì)[M].北京：高等教育出版社，2006.