蘇玉龍

摘 要：根據(jù)滾刀式切絲機(jī)切削原理，分析了刀片在切削煙草物料時(shí)的受力情況，得到了滾刀式切絲機(jī)刀片所需壓緊力的理論計(jì)算方法；通過有限元模擬分析，得出了壓刀板的彈性變形結(jié)果，分析了在不同的壓刀螺釘壓緊角度和不同擰緊力矩時(shí)壓刀板發(fā)生彈性變形產(chǎn)生壓緊力的大小規(guī)律，得出了設(shè)計(jì)壓刀板應(yīng)該考慮的關(guān)鍵因素是設(shè)計(jì)合適的壓刀螺釘壓緊角度，從而為定量設(shè)計(jì)壓刀板提供了新的途徑。

關(guān)鍵詞：滾刀式切絲機(jī) 彈性變形 壓刀板 壓緊力

中圖分類號(hào)：TS43 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674-098X（2015）11（c）-0009-02

煙草制絲工藝中的切絲是將經(jīng)過前期處理后的片煙或煙梗切割成合格的葉絲或梗絲[1]，目前制絲生產(chǎn)線中大量采用的是滾刀式切絲機(jī)[2]。滾刀式切絲機(jī)依靠分布在其圓周方向上的刀片，對煙草物料進(jìn)行連續(xù)的旋轉(zhuǎn)切削，而壓刀板所起的作用是壓緊固定刀片，保證刀片切削過程的穩(wěn)定[3]。

若壓刀板壓刀過緊，刀片進(jìn)刀系統(tǒng)受阻導(dǎo)致切絲質(zhì)量下降[4]；反之，切絲過程中刀片失穩(wěn)影響切絲甚至發(fā)生事故。刀片壓緊力由壓刀板彈性變形產(chǎn)生，應(yīng)用有限元法對壓刀板的彈性變形進(jìn)行數(shù)值模擬[5]，定量求解壓刀力對于壓刀板的優(yōu)化設(shè)計(jì)及改進(jìn)具有重要意義。

1 刀片所需壓緊力的理論計(jì)算

刀片所需壓緊力主要包括兩部分，一是切削力沿刀片法向的分力，二是刀片旋轉(zhuǎn)的離心力。

2 壓刀板產(chǎn)生彈性變形壓緊力的模擬

該廠設(shè)計(jì)的SQ36切絲機(jī)壓刀板的外形以及受力模型如圖2，利用solidwork simulation插件對其單件進(jìn)行彈性變形的模擬[5，8]。在壓刀板的四個(gè)螺釘孔位置施加垂直于刀輥體支撐面方向的螺釘壓緊載荷，模擬螺釘對壓刀板的壓緊作用。

螺釘擰緊力矩與螺釘壓緊力關(guān)系可參考機(jī)械設(shè)計(jì)手冊[9]，如表1。

3 壓刀板彈性變形壓緊力的模擬結(jié)果分析

根據(jù)模擬結(jié)果，提取壓刀板前端的壓緊反力，得到在不同的擰緊力矩及螺釘壓緊角時(shí)，壓刀板對刀片的壓緊力結(jié)果，如圖3、圖4。

從圖3、圖4可以看出：在同一扭矩時(shí)，刀片壓緊力隨螺釘壓緊角呈現(xiàn)線性關(guān)系，曲線斜率較大；在同一螺釘壓緊角時(shí)，刀片壓緊力隨螺釘扭矩呈現(xiàn)線性關(guān)系，曲線斜率較小。從數(shù)值上看，螺釘壓緊角從0.4增大到0.56，刀片所受到的壓緊力的增加量超過4 000 N，而擰緊力矩從40 NM增大到80 NM，刀片所受到的壓緊力的增加量不會(huì)超過300 N。

4 結(jié)語

（1）螺釘壓緊角對于刀片壓緊力的影響作用較大，合理設(shè)計(jì)螺釘壓緊角及公差是壓刀板設(shè)計(jì)的關(guān)鍵；（2）現(xiàn)場調(diào)試用力矩扳手精確控制每個(gè)壓刀螺釘?shù)臄Q緊力矩，可準(zhǔn)確控制每個(gè)壓刀螺釘?shù)膲壕o力，保證每把刀片壓緊力均勻；（3）壓刀板前端設(shè)計(jì)為線接觸，減小出刀阻力，更有利于出刀順暢；（4）通過有限元的模擬并進(jìn)行定量分析，為壓刀板的設(shè)計(jì)開辟了一種新的途徑。

參考文獻(xiàn)

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[7] 郭飚，劉志翎.一種滾刀式切絲機(jī)切削力及切削功率的計(jì)算方式[J].煙草科技，2011（8）：21-23.

[8] （美）DS Solidworks公司.SolidWoks Simulation高級(jí)教程（2013）[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社.2013.

[9] 成大先.機(jī)械設(shè)計(jì)手冊第2卷[M].5版.北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2007.