金彩洪，李勇，張文平，李吉安，周文建，劉松，張曉磊，程志斌

（紅塔煙草（集團(tuán)）有限責(zé)任公司楚雄卷煙廠，云南 楚雄 675000）

對(duì)殘次品卷煙的煙絲進(jìn)行回收處理再利用，是所有卷煙生產(chǎn)企業(yè)生產(chǎn)全過(guò)程不可或缺的一個(gè)重要環(huán)節(jié)，煙絲回收率高低直接影響對(duì)標(biāo)指標(biāo)單箱耗葉量、生產(chǎn)成本和一個(gè)工廠的制造力水平。目前國(guó)內(nèi)外各大卷煙制造企業(yè)使用的殘次品卷煙處理設(shè)備種類較多,按其工作原理可分為滾刀滾切式、打孔剖切式、噴蒸汽激振式、煙支縱向切割式等。按實(shí)現(xiàn)殘次品卷煙剖開(kāi)卷煙紙的方式可分為打擊法、切割法2大類。其共同特點(diǎn)均通過(guò)機(jī)械方式，外力直接作用在殘次品卷煙的卷煙紙和煙絲上，使卷煙紙剖開(kāi)或打擊破碎后，再通過(guò)振篩振動(dòng)、輸送、分選，將煙絲抖落，實(shí)現(xiàn)煙絲與卷煙紙和濾嘴的分離。

1 技術(shù)背景

楚雄卷煙廠卷包車間殘煙回收處理設(shè)備為國(guó)內(nèi)生產(chǎn)，其工作原理是殘次品卷煙通過(guò)輸送帶輸送，對(duì)殘次品卷煙進(jìn)行蒸汽回潮，再通過(guò)打輥（一個(gè)大圓柱體表面上鑲滿直徑為Φ15mm的圓柱體塑料打釘）將殘次品卷煙打擊破碎后輸送到振篩上分選，使煙絲與卷煙紙、濾嘴分離，該設(shè)備的特點(diǎn)是具有機(jī)、電氣、儀一體化，處理殘次品卷煙能力強(qiáng)的優(yōu)點(diǎn)，但也同樣存在一些設(shè)計(jì)缺陷，一是設(shè)備龐大、能源消耗大、價(jià)格昂貴；二是打擊法破碎煙支造成煙絲造碎，產(chǎn)生大量煙末，煙絲回收率低，理論設(shè)計(jì)煙絲回收率為70%，但在實(shí)際使用中僅為60%多一點(diǎn)；三是利用振篩使煙絲與卷煙紙、濾嘴分離后，卷煙紙、濾嘴中含有部分煙絲，而煙絲中含有部分細(xì)小的紙屑，回收煙絲純凈度不高，煙絲回收周期長(zhǎng)、流程復(fù)雜、工序多，降低了煙絲回收率和回收后煙絲的質(zhì)量；四是目前國(guó)內(nèi)外的殘次品卷煙處理設(shè)備只能處理非爆珠煙支（處理殘次品爆珠煙支，爆珠會(huì)掉落或破損在煙絲中，污染煙絲），車間正常生產(chǎn)時(shí)，每天產(chǎn)生殘次品卷煙約700公斤，造成煙絲的浪費(fèi)極大。現(xiàn)在每公斤煙葉的平均單價(jià)早已突破120元，為積極貫徹落實(shí)降本增效、高質(zhì)量發(fā)展的相關(guān)要求，在全車間樹(shù)立降低生產(chǎn)成本就是提高經(jīng)濟(jì)效益的思想理念，消除生產(chǎn)過(guò)程中各個(gè)環(huán)節(jié)的一切浪費(fèi)已成為車間工作的重點(diǎn)之一。因此，車間成立項(xiàng)目組，以大師工作室牽頭，要求項(xiàng)目組要充分利用車間人力、物力資源設(shè)計(jì)一專用設(shè)備，最大程度消除過(guò)程浪費(fèi)，提高殘次品卷煙的煙絲回收率，提高回收煙絲的質(zhì)量。

2 殘次品卷煙無(wú)損傷回收煙絲新型設(shè)備的設(shè)計(jì)與制造

2.1 無(wú)損傷回收煙絲概念的導(dǎo)入與實(shí)驗(yàn)

煙絲是卷煙生產(chǎn)中最主要的原料，隨著煙葉價(jià)格的不斷上漲，對(duì)卷煙工廠來(lái)說(shuō)要控制生產(chǎn)成本，控制好煙絲消耗，減少煙絲過(guò)程浪費(fèi)有著十分重要的意義。在卷煙生產(chǎn)過(guò)程中，對(duì)煙絲的工藝指標(biāo)有嚴(yán)格的要求，其中工藝要求煙絲的含水率要控制在12±0.5%范圍內(nèi)，如果煙絲水分過(guò)低，則煙絲脆而無(wú)韌性，容易破碎形成煙末，造成浪費(fèi)。生產(chǎn)過(guò)程中，不可避免的會(huì)產(chǎn)生一定數(shù)量的殘次品卷煙，殘次品卷煙放置時(shí)間越長(zhǎng)，水分流失越多，煙絲越容易造碎，由于煙絲的物理特性決定了煙絲在翻轉(zhuǎn)、搬運(yùn)、受外力作用都會(huì)產(chǎn)生煙絲造碎，形成煙末。因此，要實(shí)現(xiàn)提高殘次品卷煙的煙絲回收率，提高回收煙絲質(zhì)量這個(gè)目標(biāo)，就要最大限度降低殘次品卷煙回收處理的過(guò)程損耗，就必須縮短回收煙絲時(shí)間，盡可能避免殘次品卷煙受外力的作用，因此，對(duì)殘次品卷煙的卷煙紙、煙絲無(wú)損傷處理技術(shù)的研究，便成為項(xiàng)目組課題研究必然選擇的方向。項(xiàng)目組經(jīng)過(guò)長(zhǎng)時(shí)間的思考論證，提出了以高壓空氣為工作介質(zhì)，沿殘次品卷煙的軸線方向從濾嘴端吹向點(diǎn)火端，將煙絲吹出，實(shí)現(xiàn)煙絲與卷煙紙和濾嘴徹底分離的方案。經(jīng)在車間現(xiàn)場(chǎng)實(shí)地實(shí)驗(yàn)，用氣槍對(duì)準(zhǔn)殘次品卷煙濾嘴端輸入1.5bar的高壓空氣即可將煙支中的煙絲全部吹出，如圖1所示，卷煙紙、濾嘴無(wú)絲毫損傷，煙絲中無(wú)絲毫紙花，分離后的煙絲無(wú)損傷，用同樣的方法，對(duì)玉溪高配爆珠卷煙進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，同樣可以把煙絲完全吹出，而爆珠完好無(wú)損的保留在濾嘴中，該方案可實(shí)現(xiàn)一機(jī)兩用（對(duì)爆珠卷煙、非爆珠卷煙都可處理），實(shí)驗(yàn)證明該方案可行。

圖1 輸入高壓空氣使煙絲與卷煙紙、濾嘴徹底分離無(wú)損傷實(shí)驗(yàn)

卷包車間共18臺(tái)ZJ17卷接機(jī)組，按每天生產(chǎn)18h，每臺(tái)機(jī)3個(gè)班產(chǎn)生的殘次品卷煙20kg左右，5臺(tái)高速機(jī)每天每臺(tái)機(jī)產(chǎn)生的殘次品卷煙在80kg左右，如果設(shè)計(jì)制造1臺(tái)小型的殘次品卷煙處理設(shè)備，每臺(tái)卷接設(shè)備或幾臺(tái)卷接設(shè)備配備1臺(tái)，產(chǎn)生的殘次品卷煙及時(shí)處理，回收煙絲水分并未流失，可100%保證煙絲純凈度，可采用人工方式或輸送帶與卷煙機(jī)料斗相連，回收的煙絲直接進(jìn)入卷煙機(jī)供料系統(tǒng)使用，則回收處理殘次品卷煙的過(guò)程浪費(fèi)可接近為零，方案確定后，便著手設(shè)計(jì)制造1臺(tái)新型殘次品卷煙無(wú)損傷回收煙絲專用設(shè)備。

2.2 殘次品卷煙無(wú)損傷回收煙絲專用設(shè)備的設(shè)計(jì)思路

殘次品卷煙無(wú)損傷回收煙絲專用設(shè)備主要由機(jī)座機(jī)架、殘次品卷煙儲(chǔ)存裝置、殘次品卷煙接收輸送裝置、煙絲與卷煙紙濾嘴分離裝置、傳動(dòng)裝置、檢測(cè)裝置、控制裝置、濾嘴卷煙紙收集箱、煙絲收集箱、采用不銹鋼制作的防護(hù)罩工作臺(tái)等組成?？紤]到殘次品卷煙無(wú)損傷回收煙絲專用設(shè)備要放置在機(jī)臺(tái)上，總體外形尺寸不宜過(guò)大，故采用厚度為8mm，材料為Q235B的鋼板制作機(jī)座機(jī)架，機(jī)座是1塊長(zhǎng)為800mm、寬為500mm、厚度為8mm的鋼板，在鋼板上焊接有4個(gè)帶制動(dòng)的萬(wàn)向輪形成機(jī)座，在機(jī)座的上平面上焊接2塊立板和加強(qiáng)筋形成機(jī)架，其中內(nèi)立板寬300mm、高700mm，外立板寬150mm、高450mm，在2立板上加工有軸承孔，在軸承孔處采用借料方法通過(guò)焊接，使之變?yōu)?6mm的厚度，軸承孔用于安裝型號(hào)為6202的軸承支撐輸送鼓輪軸和輸送鼓輪，在輸送鼓輪上方安裝有導(dǎo)軌對(duì)煙支控制定位，在機(jī)架上安裝有高壓空氣噴嘴、檢測(cè)開(kāi)關(guān)、電磁閥、殘次品卷煙輸送鼓輪由安裝在機(jī)座上的伺服電機(jī)通過(guò)同步齒形帶驅(qū)動(dòng)，速度可調(diào)，光電開(kāi)關(guān)檢測(cè)并提供輸送鼓輪上煙支是否與高壓空氣噴嘴對(duì)準(zhǔn)，提供信號(hào)決定電磁閥控制開(kāi)啟、關(guān)閉噴嘴高壓空氣。殘次品卷煙料倉(cāng)安裝在內(nèi)立板上，利用煙支的自重下落，橢圓整理輥連續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)，確保殘次品卷煙連續(xù)下落，殘次品卷煙順利進(jìn)入輸送鼓輪承煙槽，輸送鼓輪載著殘次品卷煙轉(zhuǎn)動(dòng)，為防止高壓空氣噴吹殘次品卷煙濾嘴端時(shí)，煙支產(chǎn)生軸向移動(dòng)，安裝在鼓輪環(huán)上的滾花輪盤可對(duì)煙支增大摩擦力，在輸送鼓輪上端安裝的固定導(dǎo)軌對(duì)殘次品卷煙濾嘴部分徑向壓縮0.3mm，對(duì)煙支徑向壓縮0.2mm，當(dāng)輸送鼓輪載著煙支轉(zhuǎn)動(dòng)到殘次品卷煙煙支與濾嘴卷煙紙徹底分離裝置的噴嘴處時(shí)，高壓空氣脈沖從噴嘴吹出，沿著殘次品卷煙的軸線方向從濾嘴端吹向點(diǎn)火端，實(shí)現(xiàn)殘次品卷煙的煙絲與卷煙紙、濾嘴徹底分離。在輸送鼓輪底部設(shè)置有2個(gè)收集箱，分別用于收集分離后的煙絲和濾嘴卷煙紙，被高壓空氣脈沖從煙支中吹出的煙絲進(jìn)入專用煙絲收集箱內(nèi)，濾嘴卷煙紙由導(dǎo)軌控制、鼓輪將其輸送到垂直位置時(shí)，固定導(dǎo)軌失去把持作用，在清理器和自重的作用下，濾嘴卷煙紙掉落在濾嘴卷煙紙收集箱內(nèi)。該方案是一種通過(guò)高壓空氣噴吹殘次品卷煙濾嘴端，外力間接作用在煙絲上的柔性處理方法，整個(gè)處理殘次品卷煙回收煙絲的過(guò)程浪費(fèi)接近于零。

2.3 設(shè)計(jì)繪制專用設(shè)備的主要零件圖

根據(jù)設(shè)計(jì)思路繪制主要零件圖。

（1）輸送鼓輪軸零件圖（如圖2所示）其作用是通過(guò)軸承支撐輸送鼓輪。

圖2 輸送鼓輪軸零件圖

（2）鼓輪環(huán)零件圖（如圖3所示）其作用是用于接收、輸送殘次品卷煙。

圖3 鼓輪環(huán)零件圖

外段鼓輪由1個(gè)鼓輪環(huán)、2個(gè)滾花輪盤通過(guò)螺釘連接組成，中間段鼓輪由1個(gè)鼓輪環(huán)組成，內(nèi)段鼓輪由1個(gè)鼓輪環(huán)、2個(gè)滾花輪盤通過(guò)螺釘連接組成，3段輪體組合而成輸送鼓輪，3段鼓輪體通過(guò)頂絲固定在輸送鼓輪軸上，軸向位置可調(diào)整。

（3）滾花輪盤零件圖（如圖4所示）其作用是通過(guò)螺釘連接安裝在鼓輪環(huán)上，用于支撐殘次品卷煙，與固定導(dǎo)軌配合完成對(duì)煙支的定位。滾花輪盤外圓面為工作面，工作面經(jīng)過(guò)滾花處理，和煙支接觸時(shí)與固定導(dǎo)軌配合以增大摩擦力，可防止殘次品卷煙受高壓空氣噴吹時(shí)發(fā)生軸向移動(dòng)。

圖4 滾花輪盤零件圖

（4）固定導(dǎo)軌零件圖（如圖5所示）其作用是通過(guò)支撐軸支撐，與滾花輪盤之間的間隙、軸向位置均可調(diào)整，二者配合完成對(duì)煙支的定位。

圖5 固定導(dǎo)軌零件圖

2.4 殘次品卷煙無(wú)損傷回收煙絲專用設(shè)備的結(jié)構(gòu)及工作原理

2.4.1 殘次品卷煙煙支接收輸送裝置的結(jié)構(gòu)及工作原理

（如圖6所示）為殘次品卷煙煙支接收輸送裝置立體結(jié)構(gòu)示意圖，該裝置由殘次品卷煙料倉(cāng)1、橢圓整理輥2、左限量導(dǎo)板10、右限量導(dǎo)板3組成下落通道，輸送鼓輪5、固定導(dǎo)軌4、伺服電機(jī)6、同步帶輪7、同步齒形帶8和9組成殘次品卷煙接收輸送煙支裝置。該裝置能將濾嘴朝向一致的殘次品卷煙加入料倉(cāng)1，加入料倉(cāng)1中的殘次品卷煙，沿右限量導(dǎo)板3，左限量導(dǎo)板10，共同組成的通道下落，煙支直徑為7.8mm，考慮到煙支變形因素，故兩導(dǎo)板工作面之間的距離即下落通道寬度設(shè)計(jì)為9mm，根據(jù)煙支下落情況，下落通道寬度可調(diào)整，左右限量導(dǎo)板端部與輸送鼓輪外圓面之間的間隙為0.5mm，通過(guò)調(diào)整料倉(cāng)支撐螺桿位置實(shí)現(xiàn)，在料倉(cāng)的出口由左右限量導(dǎo)板對(duì)煙支進(jìn)行控制，由于煙支的自重和橢圓整理輥2的作用，殘次品卷煙沿限量導(dǎo)板組成的通道下落，并且第1支煙進(jìn)入鼓輪槽后，只有輸送鼓輪轉(zhuǎn)動(dòng)了1支煙所對(duì)應(yīng)的弧長(zhǎng)，第2支煙才能下落，輸送鼓輪轉(zhuǎn)動(dòng)速度越快，煙支下落速度越快，反之煙支下落速度越慢，隨著輸送鼓輪的連續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)了殘次品卷煙的連續(xù)下落，輸送鼓輪的轉(zhuǎn)速由伺服電機(jī)6控制，固定導(dǎo)軌4與輸送鼓輪5上的滾花輪盤配合完成對(duì)煙支的定位。

圖6 煙支接收輸送裝置立體結(jié)構(gòu)示意圖

2.4.2 殘次品卷煙煙絲與卷煙紙濾嘴無(wú)損傷徹底分離裝置的結(jié)構(gòu)及工作原理

圖7為殘次品卷煙煙絲與卷煙紙濾嘴無(wú)損傷徹底分離裝置的立體結(jié)構(gòu)示意圖，該裝置由電磁閥、檢測(cè)開(kāi)關(guān)、高壓空氣管、噴嘴、輸送鼓輪、固定導(dǎo)軌、煙絲回收箱、濾嘴卷煙紙回收箱組成。該裝置能將濾嘴朝向一致的殘次品卷煙經(jīng)料倉(cāng)下落通道，在料倉(cāng)下落通道的出口處，由于左右限量導(dǎo)板的控制作用，殘次品煙支進(jìn)入輸送鼓輪承煙槽，固定導(dǎo)軌安裝在輸送鼓輪上方，工作位置可調(diào)整，對(duì)煙支起導(dǎo)向定位作用，在正對(duì)高壓空氣噴嘴處，固定導(dǎo)軌對(duì)濾嘴徑向壓縮0.3mm，對(duì)煙支壓縮0.2mm，當(dāng)輸送鼓輪載著煙支轉(zhuǎn)動(dòng)到噴嘴處時(shí)，由檢測(cè)開(kāi)關(guān)提供信號(hào)，電磁閥控制的高壓空氣脈沖從噴嘴吹出，沿著殘次品卷煙的軸線從濾嘴端吹向點(diǎn)火端，將煙支中的煙絲吹出，使煙絲與濾嘴卷煙紙徹底分離，分離后的煙絲進(jìn)入煙絲回收箱，鼓輪繼續(xù)載著無(wú)煙絲的空殼濾嘴卷煙紙轉(zhuǎn)動(dòng)到垂直位置，即輸送鼓輪正下方處時(shí)，空殼濾嘴卷煙紙失去導(dǎo)軌的把持，在自重和清理器作用下掉落在濾嘴卷煙紙回收箱內(nèi)，完成了殘次品卷煙無(wú)損傷分離煙絲和濾嘴卷煙紙的工作任務(wù)。

圖7 煙絲與卷煙紙濾嘴無(wú)損傷徹底分離裝置

2.4.3 殘次品卷煙無(wú)損傷回收煙絲專用設(shè)備總裝圖

圖8為殘次品卷煙無(wú)損傷回收煙絲專用設(shè)備總裝圖，按設(shè)計(jì)技術(shù)要求完成殘次品卷煙無(wú)損傷回收煙絲專用設(shè)備的裝配，測(cè)量外形輪廓尺寸，采用1.5mm厚的不銹鋼板制作設(shè)備的防護(hù)罩、工作臺(tái)。該專用設(shè)備制作安裝完畢，具有外觀美觀、體積小、結(jié)構(gòu)緊湊、移動(dòng)方便、功能可靠、維修性好的特點(diǎn)。若要提高處理殘次品卷煙的能力，可增加噴嘴數(shù)量、增加輸送鼓輪轉(zhuǎn)速或輸送鼓輪的個(gè)數(shù)均可實(shí)現(xiàn)。

圖8 總裝圖

3 經(jīng)濟(jì)效益估算

（1）2020年，楚雄卷煙廠實(shí)際生產(chǎn)卷煙共計(jì)569968.2箱，實(shí)際產(chǎn)生的殘次品卷煙130693.09kg。

（2）按財(cái)務(wù)的折算方法在每支煙中煙絲占比的重量為74.18%。

（3）按百分之百的煙絲回收率應(yīng)回收煙絲130693.09kg×74.18%＝ 96948.13kg。

（4）按照目前煙絲回收率為60%計(jì)算，2020年煙絲回收量為：

96948.13 kg×60%＝ 58168.87kg。

（5）殘次品卷煙新型處理方法，由于過(guò)程浪費(fèi)接近為零，按回收率提升30%計(jì)算，則2020年煙絲回收量為96948.13kg×90%＝ 87253.31kg。

（6）殘次品卷煙新型處理方法每年可節(jié)約煙絲：

87253.31 kg-58168.87kg＝ 29084.44kg。

（7）每公斤煙絲單價(jià)按120元計(jì)算（打葉復(fù)烤、制絲成本忽略），則每年可降低煙絲成本費(fèi)用：29084.44kg×120元=3490132.8元。

（8）殘次品卷煙新型處理設(shè)備制造費(fèi)用預(yù)計(jì)8000元。因此項(xiàng)目每年可節(jié)約資金：3490132.8-8000=3482132.8元。

4 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)對(duì)殘次品卷煙無(wú)損傷回收煙絲技術(shù)項(xiàng)目的開(kāi)展，項(xiàng)目組成員在設(shè)計(jì)過(guò)程中齊心協(xié)力、相互幫助，積累了豐富的經(jīng)驗(yàn)，為今后開(kāi)展類似的技術(shù)攻關(guān)創(chuàng)新活動(dòng)奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。