作者簡介：，工程師；研究方向：煙草機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化。

關(guān)鍵詞：造紙法薄片煙支；煙支工藝指標(biāo)；針輥轉(zhuǎn)速；相關(guān)分析 中圖分類號(hào)：TS7；TS411 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A DOI：10.11980/j.issn.0254-508X.2025.04.020

Study on the Correlation Between Needle Rollr Speed and Papermaking Reconstituted Cigarette ProcessIndicators

PENG Shuo*YIN Liang XIA Wenquan LIU Jianhua JIANG Ke （Hong'an Cigarette Factory，China Tobacco Hubei Industrial Co.，Ltd.，Huanggang，Hubei Province，438400） （*E-mail：550768266@qq.com）

Abstract：Toivesehoelatetweeelleedftgareaigmandppeaingosite processidicators，firstly-fctor-lvelogoalexprintssvelodttablshultiplenarregessinoelet nedlerollrspedproesparamesofgareeagac.Next，usgdelsde withpapermakingcostuedcigeeprocsidatorssuchsigreeght，andddvatioofigaeeihtndtior sistancestandarddeviationweealydnallydsigin3-factor-lveloogoalexperets，eofdsd stemwireratioandpaperakingreconstitutedigareteslicerratioontesuctionesistancestandarddviationereaalyzdhersuls showed that the regression evaluation index for the needle roller speed and cigarette making machine process parameters was 0 ， 9 9 9 ， whichcouldprcccuatelndorledellesped，eongoelioeteeeedelrspedei areteweightanditsstandardeviation，utageneralcorelatiowithsuctionrsistacestandarddeviaon，tereasatrongcoeaion between stem wireratio and papermaking reconstituted cigarete slicerratioonthe suctionresistance standarddeviation.

Keywords：papermaking reconstituted cigarette;；cigarette processindexes;needle rolerspeed;correlation analysis

在現(xiàn)代煙草工業(yè)中，煙支工藝指標(biāo)的穩(wěn)定性是保證產(chǎn)品質(zhì)量與滿足消費(fèi)者需求的關(guān)鍵因素之一，其中，卷接機(jī)作為生產(chǎn)香煙的關(guān)鍵設(shè)備，其性能直接影響著煙支的生產(chǎn)質(zhì)量。ZJ17型卷接機(jī)是在PRO-TOS70型卷接機(jī)基礎(chǔ)上國產(chǎn)化的一款設(shè)備，廣泛應(yīng)用于國內(nèi)多家煙廠，針輥?zhàn)鳛槠渲匾膱?zhí)行元件，其轉(zhuǎn)速的控制對(duì)于確保卷接質(zhì)量至關(guān)重要。然而，針輥轉(zhuǎn)速與卷接機(jī)的工藝參數(shù)及指標(biāo)之間存在著復(fù)雜的相互關(guān)系，這加大了對(duì)卷接過程優(yōu)化的難度。

煙草薄片又稱重組煙葉，是以煙葉和卷煙生產(chǎn)過程中廢棄的煙片、煙梗、煙末等為原料，通過造紙法、稠漿法、輥壓法等制成。卷煙生產(chǎn)時(shí)為降低生產(chǎn)成本會(huì)在正常煙絲中摻配一定比例煙草薄片，其中，造紙法煙草薄片應(yīng)用最為廣泛。李棟等研究了造紙法煙草薄片不同形態(tài)對(duì)煙絲理化特性、煙支空頭率及煙絲填充值的影響；胡向華等研究了黏結(jié)劑種類及添加量對(duì)造紙法煙草薄片勻度、緊度及透氣度等的影響；王鵬飛等研究了環(huán)境相對(duì)濕度對(duì)煙草薄片含水率及煙支吸阻的影響。目前卷接機(jī)針輥轉(zhuǎn)速對(duì)非造紙法薄片煙支工藝指標(biāo)的影響已有相關(guān)研究，如燕振振等利用正交實(shí)驗(yàn)研究了針輥供絲量系數(shù)、風(fēng)室設(shè)定負(fù)壓、一次分選壓力、二次分選閥開度4個(gè)工藝參數(shù)對(duì)煙支工藝指標(biāo)的影響；菅威等[8]研究了大風(fēng)機(jī)負(fù)壓、小風(fēng)機(jī)正壓、梗簽含絲量、回絲量4個(gè)工藝參數(shù)對(duì)煙支重量穩(wěn)定性的影響；劉杰等研究了針輥轉(zhuǎn)速、大風(fēng)機(jī)壓力、小風(fēng)機(jī)壓力對(duì)煙支重量及吸阻的影響；高依萍等研究了平準(zhǔn)器規(guī)格、回絲量等卷接機(jī)工藝參數(shù)對(duì)煙支重量、吸阻及空頭率等的影響。

依據(jù)現(xiàn)有研究及結(jié)論，本研究開展了針輥轉(zhuǎn)速與造紙法薄片煙支工藝指標(biāo)的相關(guān)性研究，建立了針輥轉(zhuǎn)速與卷接機(jī)工藝參數(shù)的多元線性回歸模型，通過改變針輥轉(zhuǎn)速，獲取了不同針輥轉(zhuǎn)速下煙支重量、煙支重量標(biāo)偏及吸阻標(biāo)偏工藝指標(biāo)，并對(duì)其進(jìn)行線性擬合及相關(guān)性分析；此外，研究了不同針輥轉(zhuǎn)速、梗絲配比、造紙法煙草薄片配比對(duì)煙支工藝指標(biāo)的影響，為后續(xù)煙支工藝質(zhì)量優(yōu)化提升提供了參考。

1實(shí)驗(yàn)

1.1實(shí)驗(yàn)材料與設(shè)備

材料：某規(guī)格常規(guī)煙正常煙絲、薄片煙絲及卷制過程相關(guān)輔料（煙支重量中心值為 ）。

設(shè)備：ZJ17型卷接機(jī)（常德煙草機(jī)械有限責(zé)任公司）；DT-3型卷煙綜合測試臺(tái)（德國Borgwaldt-KC公司）；UTP-313型電子天平（上?；ǔ彪娖饔邢薰荆?/p>

1.2針輥轉(zhuǎn)速與卷接機(jī)工藝參數(shù)相關(guān)性實(shí)驗(yàn)

由于針輥轉(zhuǎn)速對(duì)煙支工藝質(zhì)量控制有較大影響，考慮到機(jī)組正常運(yùn)行時(shí)針輥轉(zhuǎn)速受多個(gè)工藝參數(shù)共同影響，且原有直流針輥電機(jī)無法通過控制器修改關(guān)鍵參數(shù)。為實(shí)現(xiàn)對(duì)針輥轉(zhuǎn)速的定量控制，本研究在前期將直流針輥電機(jī)改為伺服驅(qū)動(dòng)的針輥電機(jī)[基礎(chǔ)上，開展針輥轉(zhuǎn)速與卷接機(jī)工藝參數(shù)的多因素影響實(shí)驗(yàn)。根據(jù)卷接機(jī)卷制工藝流程及現(xiàn)有文獻(xiàn)可知，機(jī)組正常運(yùn)行時(shí)車速、針輥?zhàn)罡咿D(zhuǎn)速、針輥回絲量電壓與針輥轉(zhuǎn)速值有較強(qiáng)相關(guān)性，因此開展針輥轉(zhuǎn)速與以上工藝參數(shù)的多因素相關(guān)性實(shí)驗(yàn)。其中，車速變化范圍為5 0 0 0～7 0 0 0 支 / m i n ，調(diào)節(jié)步長為500支 / m i n ；針輥?zhàn)罡咿D(zhuǎn)速調(diào)節(jié)范圍為 9 0 0～1 7 0 0 r / m i n ，調(diào)節(jié)步長為3 5 0 r / m i n ；針輥回絲量電壓調(diào)節(jié)范圍為 5 0 0～7 0 0 m V 調(diào)節(jié)步長為 5 0 m V ，車速與針輥回絲量電壓均從卷接機(jī)機(jī)組人機(jī)交互界面調(diào)節(jié)，針輥?zhàn)罡咿D(zhuǎn)速的設(shè)置和針輥轉(zhuǎn)速的讀取均通過RS485通信方式，將目標(biāo)值設(shè)置到針輥電機(jī)對(duì)應(yīng)的驅(qū)動(dòng)器中或從驅(qū)動(dòng)器中讀取相關(guān)數(shù)值。此外，為減少實(shí)驗(yàn)次數(shù)，降低對(duì)生產(chǎn)的影響，設(shè)置三因素五水平的正交實(shí)驗(yàn)2，從實(shí)驗(yàn)中挑選具有代表性的實(shí)驗(yàn)，將實(shí)驗(yàn)次數(shù)由 5 × 5 × 5 = 1 2 5 次降為25次。

1.3針輥轉(zhuǎn)速與煙支重量相關(guān)性實(shí)驗(yàn)

由于平整盤位置對(duì)煙支重量起決定性作用，在卷接機(jī)重量控制系統(tǒng)打開的情況下，平整盤位置由平整盤電壓直接控制，且會(huì)隨著微波測得的煙支重量數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)調(diào)整，煙支重量偏大，平整盤電壓變小，平整盤位置上升，消減更多的煙絲；煙支重量偏小，平整盤電壓變大，平整盤位置下降，促使更多的煙絲卷入煙支。為忽略平整盤位置波動(dòng)引起的煙支重量變化，研究針輥轉(zhuǎn)速對(duì)煙支重量的影響，關(guān)閉卷接機(jī)重量控制系統(tǒng)，供料成條機(jī)壓力固定為 - 8 0 0 0 P a ，針輥回絲量電壓設(shè)置為 6 0 0 m V ，車速保持在7000支 / m i n ，在不同的平整盤電壓下，研究針輥轉(zhuǎn)速與煙支重量的相關(guān)性。其中，平整盤電壓變化范圍為 - 2～4 V ，調(diào)節(jié)步長為 ，通過針輥?zhàn)罡咿D(zhuǎn)速的改變控制針輥轉(zhuǎn)速，最高轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)范圍 ，調(diào)節(jié)步長為 1 0 0 r / m i n 待針輥轉(zhuǎn)速穩(wěn)定后隨機(jī)抽取100支成品煙在電子天平上進(jìn)行稱量，取其平均重量作為該針輥轉(zhuǎn)速下對(duì)應(yīng)的煙支重量。

1.4針輥轉(zhuǎn)速與煙支重量標(biāo)偏及吸阻標(biāo)偏相關(guān)性 實(shí)驗(yàn)

為研究針輥轉(zhuǎn)速對(duì)煙支重量標(biāo)偏及吸阻標(biāo)偏的影響，在不影響卷接機(jī)機(jī)組正常生產(chǎn)的情況下，保持車速為7000支 / m i n ，通過改變針輥?zhàn)罡咿D(zhuǎn)速和針輥回絲量電壓來控制針輥轉(zhuǎn)速大小，待針輥轉(zhuǎn)速穩(wěn)定后，收集煙支樣品5次，每次30支，放入煙支綜合測試臺(tái)進(jìn)行煙支工藝指標(biāo)測試，讀取煙支重量標(biāo)偏及吸阻標(biāo)偏數(shù)值，取5次測得的各工藝指標(biāo)的平均值分析。

1.5不同針輥轉(zhuǎn)速及梗絲、造紙法薄片配比與煙支

工藝指標(biāo)相關(guān)性實(shí)驗(yàn)

通過調(diào)節(jié)針輥轉(zhuǎn)速及梗簽、造紙法薄片摻配比例，研究其對(duì)成品煙支工藝指標(biāo)的影響，其中針輥轉(zhuǎn)速通過針輥?zhàn)罡咿D(zhuǎn)速調(diào)節(jié)，并結(jié)合車速及針輥回絲量電壓計(jì)算出實(shí)際針輥轉(zhuǎn)速。為減少實(shí)驗(yàn)次數(shù)，設(shè)計(jì)三因素三水平正交實(shí)驗(yàn)，單次實(shí)驗(yàn)下利用綜測臺(tái)測試5組成品煙工藝指標(biāo)，取平均值作為該實(shí)驗(yàn)參數(shù)下的結(jié)果，針輥?zhàn)罡咿D(zhuǎn)速調(diào)節(jié)范圍為 1 7 0 0～1 9 0 0 r / m i n 調(diào)節(jié)步長為 1 0 0 r / m i n ，梗絲摻配比例為 5 % ～ 1 5 % ，調(diào)節(jié)步長為 5 % ，造紙法薄片摻配比例為 5 % ～ 1 5 % ，調(diào)節(jié)步長為 5 % ，實(shí)驗(yàn)期間，機(jī)組其他參數(shù)固定不變。

2 結(jié)果與討論

2.1針輥轉(zhuǎn)速與卷接機(jī)工藝參數(shù)的相關(guān)性分析

根據(jù)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)，采集的數(shù)據(jù)如表1所示。對(duì)針輥轉(zhuǎn)速與表1工藝參數(shù)進(jìn)行多元線性回歸分析，回歸結(jié)果如表2所示，針輥轉(zhuǎn)速實(shí)際值與擬合值如圖1所示。由表2和圖1可知，車速、針輥?zhàn)罡咿D(zhuǎn)速、針輥回絲量電壓所對(duì)應(yīng)的 P 值均 lt; 0 . 0 5 ，表明以上因素與針輥轉(zhuǎn)速相關(guān)性顯著，回歸結(jié)果中 ，調(diào)整后 ，表明模型擬合效果較好，可較準(zhǔn)確地實(shí)現(xiàn)對(duì)針輥轉(zhuǎn)速的預(yù)測與控制。

為研究不同因素對(duì)針輥轉(zhuǎn)速影響大小，表3統(tǒng)計(jì)了不同因素在不同水平下針輥轉(zhuǎn)速的均值，并計(jì)算極差，車速、針輥?zhàn)罡咿D(zhuǎn)速、針輥電壓3個(gè)因素對(duì)針輥轉(zhuǎn)速的極差分別為352.7、 1 4 0 . 4 r / m i n 和 ，通過極差分析法可知，車速對(duì)針輥轉(zhuǎn)速影響最大，針輥?zhàn)罡咿D(zhuǎn)速次之，針輥電壓影響最小。

2.2針輥轉(zhuǎn)速與煙支重量相關(guān)性分析

在關(guān)閉重量控制系統(tǒng)的情況下，通過修改不同針輥?zhàn)罡咿D(zhuǎn)速及平整盤電壓值，得到不同針輥轉(zhuǎn)速及平整盤電壓下的煙支重量，如表4所示。由表4可知，在同一平整盤電壓下，隨著針輥轉(zhuǎn)速的提升，煙支重量呈上升趨勢(shì)，這是因?yàn)槠秸P位置的不變導(dǎo)致消減的位置一定，由于針輥轉(zhuǎn)速增加了煙絲的供給量，導(dǎo)致成品煙支重量增加。此外，在同一針輥轉(zhuǎn)速下，隨著平整盤電壓的增加，平整盤位置下降，導(dǎo)致消減的煙絲變少，成品煙支重量增加。

對(duì)不同平整盤電壓下針輥轉(zhuǎn)速與煙支重量關(guān)系進(jìn)行多元線性回歸，回歸結(jié)果如表5所示，煙支實(shí)際重量與擬合值如圖2所示。由表5和圖2可知，針輥轉(zhuǎn)速、平整盤電壓與煙支重量關(guān)系的 P 值均 lt; 0 . 0 5 ，表明其相關(guān)性較顯著，擬合結(jié)果中 ，調(diào)整后 ，表明針輥轉(zhuǎn)速與平整盤電壓對(duì)煙支重量擬合效果較好。

2.3針輥轉(zhuǎn)速與煙支重量標(biāo)偏及吸阻標(biāo)偏的相關(guān)性 分析

為分析針輥轉(zhuǎn)速對(duì)煙支重量標(biāo)偏及吸阻標(biāo)偏的影響，采集不同針輥轉(zhuǎn)速下對(duì)應(yīng)的煙支重量標(biāo)偏與吸阻標(biāo)偏（表5），對(duì)針輥轉(zhuǎn)速、煙支重量標(biāo)偏及吸阻標(biāo)偏進(jìn)行相關(guān)性分析如圖3所示，其中，相關(guān)性的度量采用皮爾遜相關(guān)系數(shù)3]。由圖3可知，針輥轉(zhuǎn)速與煙支重量標(biāo)偏相關(guān)系數(shù)為-0.70，呈現(xiàn)較強(qiáng)的負(fù)相關(guān)關(guān)系，即針輥轉(zhuǎn)速越大，煙支重量標(biāo)偏值越小，而針輥轉(zhuǎn)速與煙支吸阻標(biāo)偏的相關(guān)系數(shù)為-0.51，相關(guān)關(guān)系一般，由于煙支重量標(biāo)偏與吸阻標(biāo)偏相關(guān)系數(shù)為0.72，即煙支重量標(biāo)偏與吸阻標(biāo)偏呈現(xiàn)較強(qiáng)的正相關(guān)性，該結(jié)果為后續(xù)煙支工藝質(zhì)量優(yōu)化提升提供參考。

2.4不同針輥轉(zhuǎn)速及梗絲、造紙法薄片配比對(duì)煙支吸阻標(biāo)偏的影響

根據(jù)實(shí)驗(yàn)方案，采集的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)如表7所示。對(duì)吸阻標(biāo)偏進(jìn)行極差分析，結(jié)果如表8所示。由表8可知，在針輥轉(zhuǎn)速變化范圍內(nèi)吸阻標(biāo)偏變化 0 . 4 6 6 P a 梗絲配比變化范圍內(nèi)吸阻標(biāo)偏變化 4 . 0 0 0 P a ，造紙法薄片配比變化范圍內(nèi)，吸阻標(biāo)偏變化 ，因此，以上3因素對(duì)吸阻標(biāo)偏影響大小依次為梗絲配比、造紙法薄片配比、針輥?zhàn)罡咿D(zhuǎn)速。

3結(jié)論

本研究建立針輥轉(zhuǎn)速與卷接機(jī)工藝參數(shù)的多元線性回歸模型，通過設(shè)計(jì)正交實(shí)驗(yàn)，分析了針輥轉(zhuǎn)速、梗絲配比、造紙法薄片配比與造紙法薄片煙支重量、吸阻標(biāo)偏等指標(biāo)的相關(guān)性。

3.1卷接機(jī)車速、針輥?zhàn)罡咿D(zhuǎn)速、針輥回絲量電壓3個(gè)工藝參數(shù)對(duì)針輥轉(zhuǎn)速的多元線性回歸模型評(píng)價(jià)指標(biāo) ，擬合效果較好，可通過這3個(gè)工藝參數(shù)實(shí)現(xiàn)對(duì)針輥轉(zhuǎn)速的預(yù)測與精準(zhǔn)控制。

3.2平整盤電壓一定時(shí)，針輥轉(zhuǎn)速與煙支重量呈正相關(guān)關(guān)系，且針輥轉(zhuǎn)速越大，煙支重量越高。此外，當(dāng)針輥轉(zhuǎn)速一定時(shí)，平整盤電壓越大，煙支重量越高。

3.3針輥轉(zhuǎn)速與煙支重量標(biāo)偏具有較強(qiáng)的負(fù)相關(guān)

性，相關(guān)系數(shù)為-0.70，即相同條件下隨著針輥轉(zhuǎn)速的增加，煙支重量標(biāo)偏減小，煙支重量更加穩(wěn)定；針輥轉(zhuǎn)速與煙支吸阻標(biāo)偏相關(guān)系數(shù)為-0.51，相關(guān)性一般；煙支重量標(biāo)偏與吸阻標(biāo)偏相關(guān)系數(shù)為0.72，相關(guān)性較強(qiáng)。

3.4在機(jī)組其他參數(shù)不變的情況下，實(shí)驗(yàn)范圍內(nèi)梗絲配比對(duì)吸阻影響最大、造紙法薄片配比次之、針輥轉(zhuǎn)速對(duì)吸阻影響最小。

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（責(zé)任編輯：宋佳翼）