摘 要：煙花爆竹的火藥引線屬于火工品，生產(chǎn)過程會存在較多高危因素和事故隱患。針對某工廠現(xiàn)用的扭捻式火藥引線成形機在設(shè)計和實際生產(chǎn)中存在的一些問題，系統(tǒng)地提出設(shè)備改進設(shè)計方案，為提高引線生產(chǎn)安全和效率，實現(xiàn)在該設(shè)備上一次連續(xù)生產(chǎn)成品火藥引線提供參考。

關(guān)鍵詞：煙花爆竹 火工品 火藥引線 改進設(shè)計

中圖分類號：TQ565 文獻標(biāo)識碼：A 文章編號：1003-9082（2018）07-0-02

隨著人們生活水平的不斷提高，燃放煙花爆竹已成為具有民族特色的娛樂活動，人們除了辭舊迎新在春節(jié)燃放煙花爆竹外，每逢重大節(jié)日及喜事慶典，諸如元宵節(jié)、婚嫁、建房、開業(yè)等，亦要燃放煙花爆竹以示慶賀。引線素有煙花爆竹“咽喉”之稱 ，國家規(guī)定引線必須單獨生產(chǎn)，且每省僅有幾個廠家，并不得長途運輸。目前，引線的生產(chǎn)量是供不應(yīng)求，所以，研究引線生產(chǎn)的工藝流程，提高引線的生產(chǎn)效率，減少操作人員接觸火藥引線的次數(shù)，降低危險性，都有著非常重要的意義。

一、原工藝流程及存在的問題

1.原火藥引線的主要生產(chǎn)工藝流程

目前，引線生產(chǎn)的主要設(shè)備—引線成形機其引線成形是通過包裹物（大多數(shù)為皮紙）將火藥（濕態(tài)）包纏后通過扭捻成形并纏繞成卷，然后取下濕態(tài)的引線卷將其經(jīng)繞引成筐或筒狀進行曬干或烘干，干燥后的引線再回引繞成引線成品卷【1～3】。

2.原火藥引線生產(chǎn)過程中存在的問題

2.1引線成形設(shè)備沒有烘干裝置

企業(yè)所用的濕法引線機只能收濕態(tài)引線，在另一車間經(jīng)繞引成大卷，再搬運到陽光充足的曬場上曬干，曬干后再重新卷成成品卷，包裝出廠。如此反復(fù)的拆卷引線，定會增加產(chǎn)品的斷線率和損耗，而且人工參與的工作量越多，會使得安全性越低。

2.2 原設(shè)備沒有成品收線功能

原濕法引線機只能收濕態(tài)引線，還需后續(xù)多次人工參與拆卷工作，才能達到產(chǎn)品的性能要求，生產(chǎn)過程安全性差。

2.3 原設(shè)備收線過程會拋出含有氯酸鉀的水溶液

原機濕法收線時，隨著收線輪旋轉(zhuǎn)，輪線的半徑不斷增加，使得含有氯酸鉀的水溶液會拋出。這樣既浪費原料，又嚴重污染了設(shè)備和工作場地，危害到了生產(chǎn)安全性。

2.4 原設(shè)備無斷線警示和自動停止功能

沒有斷線警示功能，會使得工人工作時需時刻盯著設(shè)備走線過程，即增加了工人的勞動強度，又易使其產(chǎn)生眼疲勞。原機若出現(xiàn)斷線情況，則需工人手動停止后進行接線。

2.5 設(shè)備多處運動或傳動部分沒有防護罩

許多軸，帶輪，齒輪等運動或傳動裝置沒有防護罩，生產(chǎn)過程中會隨時產(chǎn)生不安全事故，既傷害到工人的人身安全，有對企業(yè)帶來諸多不利的影響。

二、原機技術(shù)改造設(shè)計初步方案

原引線成形機改造的總體思路：將引線濕態(tài)扭捻成形、濕線干燥、成品收線在一臺設(shè)備上一次連續(xù)完成。這樣不僅大大減少人工接觸引線次數(shù)，且生產(chǎn)不受氣候的影響；使火藥引線生產(chǎn)的安全性和及時性大幅度提高。

1.增加烘干裝置

1.1 烘干裝置位置

將原機濕線收線筒去掉，在此位置安裝烘干裝置；因原機濕線收線筒的位置和空間正合適。原機收線機構(gòu)改造為成品引線收線。

1.2烘干方式

原機濕法收線是利用收線輪旋轉(zhuǎn)濕態(tài)收線，由于旋轉(zhuǎn)離心力的作用，濕態(tài)引線中含有氯酸鉀的水溶液會被拋出，既會污染設(shè)備及工作環(huán)境，又會造成不安全因素。同時，原濕態(tài)收線完畢后，需要人工反復(fù)操作拆卷引線，自然曬干，這樣存在著嚴重的安全隱患因素。增加烘干裝置即濕引線成形后直接進入烘干裝置，不僅會避免上述現(xiàn)象發(fā)生，而且會大大地提高生產(chǎn)效率，為企業(yè)帶來可觀的利益。

由于可能產(chǎn)生高溫?zé)嵩椿蚧瘘c的設(shè)備、裝置、器件等應(yīng)遠離引線的制造過程【2】，故常用熱風(fēng)烘干，一般熱風(fēng)（60～80℃）由風(fēng)機或管道送入烘箱。

1.3烘箱中引線的走向

1.3.1 0.8m/s濕線的烘干時間

假定引線機生產(chǎn)率為0.8m/s，需計算出0.8m濕線的含水量，較準(zhǔn)確地計算出水份的蒸發(fā)時間（烘箱環(huán)境溫度—蒸發(fā)時間，即理論上計算出0.8m濕引線所含水份的蒸發(fā)時間）。

關(guān)于水的蒸發(fā)速率，現(xiàn)如今的研究中沒有給出明確的計算公式。因本方案采取利用熱風(fēng)烘干濕引線，則水的蒸發(fā)過程可依據(jù)非自然界環(huán)境條件下的水表面蒸發(fā)速率公式【5】來預(yù)測0.8m濕引線所含水份的蒸發(fā)時間，即式（1）所示形式：

（1）

式中，—水的蒸發(fā)速率，單位；—溫度，單位℃；—水表面壓力，單位；—空氣流速，單位；—相對濕度。

a、b、c、d、e為回歸系數(shù)，分別0.009424，1.619322，-0.502198， 0.639748，-1.032682。

假設(shè)烘箱溫度為70℃，壓力為一個標(biāo)準(zhǔn)大氣壓，熱風(fēng)流速為5m/s，相對濕度為85%，則可計算出水的蒸發(fā)速率w為2.73 。

取濕引線的直徑為1.25mm，長度為0.8m，則表面積s=31.4cm2，體積V=1cm3。由于濕引線的藥溶液配比為2：1：3（木炭粉：氯酸鉀粉：水），所以長為0.8m的濕引線中含水量約為0.5克。

則長為0.8m的濕引線中水的表面蒸發(fā)所需時間t= 4.5s。

1.3.2 引線走式

按圖1所示的引線走式路線將濕引線布置在烘箱內(nèi)轉(zhuǎn)輪上。假設(shè)兩排轉(zhuǎn)輪間距為560～600mm（轉(zhuǎn)輪為45），過小，工人不好操作；過大，烘箱尺寸偏大。

1.3.3 采取單線單烘的生產(chǎn)運行方式

若引線成形過程中出現(xiàn)斷線情況，只需暫停相應(yīng)的引線來接線，不會影響另一條引線的正常成形運行，從而不影響機器的生產(chǎn)效率。

2.成品收線

2.1 收線布置

成品收線置于機器尾部，通過改進原收線機構(gòu)及裝卸部分即可實現(xiàn)，這樣既能使生產(chǎn)設(shè)備干凈整潔，又能夠方便操作。

2.2 收線控制

一條引線的收線、送紙、下料同步控制，實施單線單控。

可根據(jù)收線軸的轉(zhuǎn)速計算出完全收好一卷引線所需的時間，利用時間繼電器控制電磁離合器以完成收線、送紙、下料同時啟停；復(fù)位開關(guān)放在收線處的適當(dāng)位置，以方便工人操作機器復(fù)位為準(zhǔn)。

3.增加一個斷線報警

原濕法引線機無斷線報警，全憑人工來觀察是否斷線。若增加斷線報警裝置，一方面，不用靠人工觀察，減少工人的勞動強度；另一方面，可以及時發(fā)現(xiàn)斷線，及時接線，從而不會影響機器的生產(chǎn)效率。

機器運行中可能出現(xiàn)斷線的情況是在引線的干濕態(tài)的轉(zhuǎn)換處。可在烘箱出口處增加一個斷線報警，以提示有無斷線情況。

斷線報警與電磁離合器的控制同步，同用1個復(fù)位開關(guān)。這樣，只要一出現(xiàn)斷線情況，該條線就停止；待工人接好線后，按下機器復(fù)位開關(guān)，該線繼續(xù)運行。

4.相應(yīng)位置增加防護罩

依據(jù)往復(fù)機構(gòu)的位置，電磁離合器和成形機構(gòu)的位置等，設(shè)計制造相應(yīng)的防護罩。一方面，提高操作安全性；另一方面，防塵、防污染，可提高設(shè)備的使用壽命。

三、設(shè)備改造及附屬裝置或設(shè)施配套

1.設(shè)備改造

1.1 按上述技術(shù)改造設(shè)計對原機進行改造。改造完畢后對設(shè)備進行帶料運行試驗，若滿足技術(shù)生產(chǎn)要求，則進行制訂批量生產(chǎn)該設(shè)備的生產(chǎn)方案。

1.2 若該設(shè)備的帶料運行試驗不能滿足技術(shù)生產(chǎn)要求，則找出原因并再改進設(shè)計，完畢后再進行試驗直至成功。

2.附屬設(shè)施或裝置配套

主要完成動力電與主機匹配、原料的儲藏、成品裝送、廢料堆放及處理等工作。

四、現(xiàn)場安裝、培訓(xùn)及試生產(chǎn)

1.現(xiàn)場設(shè)備安裝

設(shè)備按生產(chǎn)布置將設(shè)備安裝在指定位置，空載運行以確保安裝準(zhǔn)確無誤。

2.操作工人的培訓(xùn)

按照生產(chǎn)設(shè)備的使用要求及注意事項對操作工進行短期培訓(xùn)，讓工人盡快熟練操作要領(lǐng)。

2.1員工技能培訓(xùn)，掌握設(shè)備的使用方法，熟練生產(chǎn)流程。

2.2員工安全意識的培訓(xùn)，讓員工以安全生產(chǎn)為第一宗旨，并且培訓(xùn)出現(xiàn)不安全因素時正確的處理方法。

3.試生產(chǎn)

完成以上工作即可進行試生產(chǎn)。試生產(chǎn)的記錄及檢查內(nèi)容有：

3.1 檢查設(shè)備的聯(lián)動運行情況、設(shè)備的安裝情況，是否穩(wěn)定，是否有漏點或不足等；

3.2 檢查所生產(chǎn)的物料是否滿足生產(chǎn)要求；

3.3 檢查系統(tǒng)的整體運行情況，是否滿足下一步連續(xù)投料試產(chǎn)條件；

3.4 檢驗人員的操作培訓(xùn)情況，為下一階段的正常生產(chǎn)奠定基礎(chǔ)。

參考文獻

[1]葉松. 一種煙花爆竹卷成型引線機.中國.202709894[P].2013（01）：30

[2]張聲良. 煙花爆竹引線的多股多線快速烘干機.中國.202993990[P].2013（06）：12

[3]林潔，李雋櫻. 小設(shè)備帶來大效益—瀏陽市成功研制安全自動化煙花引線生產(chǎn)設(shè)備[J].湖南安全與防災(zāi).2012年（3）：26-27

[4]利川市忠路煙花爆竹產(chǎn)銷有限責(zé)任有限公司.中國.102786369[P].2012（11）：21

[5]耿江濤，李湘一，邢廣磊等. 水表面的蒸發(fā)速率的實驗研究[J].電源技術(shù).2010年第34卷5期：470-472

作者簡介：楊雪，女，（1987-），漢族，陜西渭南人，碩士，研究方向：先進裝備及制造。