陽葦麗 周彥君 秦艷青 曾祥平 何正川趙宇

1.四川省煙草公司達州市公司，四川達州

2.四川省農(nóng)業(yè)機械設(shè)計院，四川成都

3.中國煙草總公司四川省公司，四川成都

雪茄是由純煙葉卷制而成的一種特殊煙草制品[1]，需要通過采收、編煙、晾曬和卷煙四個環(huán)節(jié)處理，其中,編煙環(huán)節(jié)幾乎都是由人工完成，費時、費工，作業(yè)效率低[2]。因此，加快煙葉生產(chǎn)加工機械化研究和推廣，是提高煙草農(nóng)業(yè)勞動率的重要措施，對于鞏固和發(fā)展煙草農(nóng)業(yè)基礎(chǔ)地位、促進煙草生產(chǎn)可持續(xù)發(fā)展具有重要意義[3]。本文設(shè)計開發(fā)了一種適于雪茄煙晾曬特點的編煙機，以提高雪茄煙生產(chǎn)效率，減輕勞動強度，促進雪茄煙機械化生產(chǎn)的持續(xù)發(fā)展。

1 雪茄煙編煙機的整體結(jié)構(gòu)與工作原理

1.1 整機結(jié)構(gòu)

如圖1 所示，雪茄煙編煙機主要由機架、編煙電箱、編煙機頭、傳動機構(gòu)、定位機構(gòu)以及壓緊機構(gòu)組成。

主要技術(shù)參數(shù)：外形尺寸：2 000 mm×600 mm×900 mm；整機質(zhì)量：92.5 kg；電源：220 V；配套動力：0.45 kW；編煙速度：≦120（s/桿）（一桿約1 200 mm，一桿編制煙葉30 片左右）；扎針間距：10～70 mm；針頭最大行程：20 mm；最大編煙長度：2 000 mm；跑針率：≤1%；葉斷柄率：≤3%；煙葉損傷率：≤3%；操作人數(shù)：1名。

1.2 工作原理

雪茄煙編煙機的工作原理是在機架的工作臺上鋪一層采收回來的雪茄煙葉，兩兩間隔一定距離，在煙葉上放好晾曬桿，在煙桿上按第一層煙葉的間隔插空擺放第二層煙葉，可以使編織完成后的煙葉有較好的均勻性，便于后期晾曬；雪茄煙煙梗部分設(shè)置于定位機構(gòu)內(nèi)，然后利用壓緊機構(gòu)將煙葉壓實，編煙機頭在傳動機構(gòu)的作用下運動，并對煙葉進行編制；編煙機頭運動至機架末尾端，啟動行程開關(guān)，編煙機頭自動回到初始端，完成一桿煙葉的編制。雪茄煙編煙機利用編煙機頭動、煙葉不動的方法減少了煙葉損傷率和斷葉斷柄率，定位機構(gòu)將雪茄煙煙梗定位，壓緊機構(gòu)將煙葉壓實，便于編煙機頭對煙葉進行編制，同時提高了煙葉編制的工整度。

2 主要部件的設(shè)計

2.1 編煙機頭的設(shè)計

如圖2所示，編煙機頭由驅(qū)動電機、安裝座和編煙針組成，利用驅(qū)動電機驅(qū)動編煙針做上下往復(fù)運動，實現(xiàn)上下扎針的編制工藝；綜合考慮雪茄煙葉編制的工藝要求和后期便于拆線的問題，采用編煙針和單線相互配合的間歇性扎針技術(shù)，利用一根編制線自身往復(fù)循環(huán)穿套完成編制，晾曬完成后只需要從一端將線拆開便能順利將整根線抽出，使得解煙成為簡單省工的操作，且單線上下式編制可實現(xiàn)較大針距，線跡平整美觀，結(jié)構(gòu)簡單，制造成本較低。

作業(yè)時，編煙針穿過煙梗，行至最低位置，回升時形成線環(huán)，編煙針回升至最高位置，傳動機構(gòu)運動一個針距；編煙針第二次向下穿過煙梗，再次行至最低位置，回升開始形成第二個線環(huán)。第一個線環(huán)套在第二線環(huán)上，并將第一個線環(huán)收緊，完成一個單線編制單位，傳動機構(gòu)再運動一個針距，編煙針重復(fù)上述動作，如此循環(huán)往復(fù)地完成整個編制工作。

2.2 定位與壓緊機構(gòu)的設(shè)計

如圖3所示，定位機構(gòu)包括定位上板和定位下板，定位上板和定位下板上設(shè)置有間隔均勻的多個齒槽，定位下板固定在機架上，編制時煙梗設(shè)置于定位下板上的齒槽內(nèi)，定位上板上的齒槽對應(yīng)定位下板上的齒槽進行扣合，防止提針過程中帶動煙葉偏移，便于定位編制。根據(jù)一根晾曬桿的長度約1 200 mm，一桿編制煙葉30 片左右（雙層），一片雪茄煙葉寬度大概在45～65 mm 之間，所以，齒槽寬度20 mm，齒槽間隔33 mm。

綜合考慮雪茄煙編煙機作業(yè)是利用編煙機頭的運動完成一桿煙葉的編制，所以壓緊機構(gòu)采用半自動壓緊結(jié)構(gòu)如圖4所示，利用壓桿連接臂一端與機架鉸接、擺動的方式控制壓桿抬起或放下，其結(jié)構(gòu)簡單、使用成本低。

圖2 編煙機頭示意圖

圖3 定位與壓緊機構(gòu)的結(jié)構(gòu)示意圖

2.3 傳動機構(gòu)的設(shè)計

針對傳動機構(gòu)的設(shè)計，本文參照《農(nóng)業(yè)機械設(shè)計手冊》[4]，設(shè)計了齒輪傳動系統(tǒng)、蝸桿蝸輪傳動系統(tǒng)和螺母絲桿傳動系統(tǒng)，并進行了試驗。由于雪茄煙編煙機的工作臺長度達到2 000 mm，編煙機頭運動距離長，對傳動的剛性、精度要求高，經(jīng)過試驗，最終選擇螺母絲桿傳動系統(tǒng)（如圖5所示），傳動的噪聲小、精度高，結(jié)構(gòu)簡單，效果達到預(yù)定目標(biāo)。

3 雪茄煙編煙機的生產(chǎn)性能試驗

3.1 樣機制作

進行生產(chǎn)性能試驗前，需對雪茄煙編煙機樣機進行試制，樣機圖6所示。

圖4 壓緊機構(gòu)的結(jié)構(gòu)示意圖

圖5 傳動機構(gòu)示意圖

3.2 雪茄煙編煙機生產(chǎn)性能試驗

2021 年8 月，在達州市峰城鎮(zhèn)寨扁社區(qū)進行了生產(chǎn)性能試驗，如圖7 所示。該雪茄煙編煙機試驗結(jié)果為編煙速度115 s/桿，跑針率≦1%，斷葉斷柄率≦3%，煙葉損傷率≦3%，編煙質(zhì)量與人工相比并無明顯差異，綜合效率是人工編煙效率的4 倍，其結(jié)構(gòu)簡單合理，性能安全可靠，操作方便易上手。

圖6 雪茄煙編煙機樣機

圖7 雪茄煙編煙機生產(chǎn)性能試驗

4 結(jié)論

本文設(shè)計了一種雪茄煙編煙機，該機采用煙葉不動、編煙機頭運動的模式，避免了煙梗損傷和折斷，確保了編煙質(zhì)量，同時采用編煙針和單線相互配合的間歇性扎針技術(shù)，簡化了后期解煙工作，降低了勞動強度。此外，該機還需要進一步改進和優(yōu)化：進一步優(yōu)化編煙機結(jié)構(gòu)，減輕整機重量，便于搬運；改進編煙機頭結(jié)構(gòu)，增加編制針最大行程，避免編制過程中，損壞煙葉；對定位機構(gòu)進行結(jié)構(gòu)優(yōu)化，使擺煙更方便、快捷，提升擺煙速度從而更好地提升編煙速度。