陳　鍇， 周義民

（常德煙草機械有限責(zé)任公司研究所， 湖南　常德　415000）

引言

ZJ116卷接機組供料系統(tǒng)接收風(fēng)送管道輸送過來的煙絲，經(jīng)過計量、磁選除雜、梗絲分離后形成均勻煙絲后輸送到吸風(fēng)室形成連續(xù)的煙絲束。而梗絲分離系統(tǒng)的功能是將煙梗從煙絲中分選出來（除梗量），也是將煙梗中含有的煙絲（梗簽含絲率）送回到下一步驟[1]。

降低ZJ116卷接機型梗簽含絲率對減少原材料的損耗具有十分重要的意義。本文針對ZJ116卷接機組梗簽含絲率過高的現(xiàn)象進(jìn)行分析，找出影響含絲率過高的因素，并對這些因素進(jìn)行分析試圖提出解決方案。

1　ZJ116卷接機組梗絲分離系統(tǒng)概述

ZJ116中的梗絲分離系統(tǒng)基本原理是利用煙絲和煙梗在風(fēng)的作用下比重和慣性不同來分選出煙梗。該系統(tǒng)（如圖1所示）包括兩次梗簽分選：煙絲經(jīng)針輥1和彈絲轆2落入一次分選裝置，一次分選氣流3將煙絲吹到流化床4，較重的煙梗和煙絲落入星形輥5，經(jīng)星形輥由二次分選氣流6將混入的煙絲吹回流化床4，而煙梗則落入振槽7送出至中央除塵系統(tǒng)或煙梗箱。

圖1　煙絲除梗系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖

在ZJ116卷接機組日常作業(yè)中發(fā)現(xiàn)其除梗量偏大，并且梗簽中含有大量煙絲。經(jīng)調(diào)研采集數(shù)據(jù)得到ZJ116卷接機組單箱除梗量平均為734 g，梗簽含絲率平均為30.23%，遠(yuǎn)超過7%～15%的工藝參考值。而相同牌號的煙絲來料，ZJ17、ZJ118、ZJ112機組除梗量均在572～580 g之間，梗簽含絲率為10.26%～10.86%。由此可以看到，ZJ116機組分選是由于除梗量過大而導(dǎo)致的梗簽中含絲率過高。

2　成因分析

梗絲分離系統(tǒng)的兩次分選均是由循環(huán)風(fēng)機提供風(fēng)力，任意一次分選的風(fēng)力壓強不夠?qū)⑹构＝z分離不夠充分，都會導(dǎo)致梗簽含絲率過大，而壓強過大則會使得通過的煙絲含有太多煙梗從而撕破卷煙紙。通過調(diào)查分析后，現(xiàn)得出引起梗簽含絲率過大的原因如表1所示。

表1　梗簽含絲率影響因素

通過對多臺設(shè)備的現(xiàn)場觀察與測量，一次分選與二次分選的壓力差平均值為7.9 hPa，防旋風(fēng)壓力平均值為-0.2 hPa，可判斷出節(jié)流閥開啟角度正確；拆開ZJ116機組梗絲分離部分的噴嘴槽盒體，發(fā)現(xiàn)噴嘴槽風(fēng)孔堵率平均值為2%并未超過5%，說明此因素可以排除；通過觀察與測量，循環(huán)風(fēng)機的機殼、葉輪、皮帶張緊度、星形輥磨損量均無異常說明梗簽含絲率過大與循環(huán)風(fēng)機本身無關(guān)，與星形輥磨損量關(guān)系不大。

設(shè)定循環(huán)風(fēng)機電機變頻器頻率為50 Hz，適當(dāng)旋轉(zhuǎn)節(jié)流閥、調(diào)整調(diào)節(jié)板開啟角度，發(fā)現(xiàn)二次分選壓強可達(dá)到35 hPa，說明煙梗含絲率與二次分選的過程無關(guān)。但一次分選的壓強調(diào)節(jié)最大值均在32 hPa以下，平均值為29.5 hPa，與標(biāo)準(zhǔn)值40～45 hPa相差巨大。這必然會引起一次分選不充分，從而引起掉入星形輥里的除梗量變多，使得星形輥葉片負(fù)荷增大，有可能導(dǎo)致葉片變形。測量6臺ZJ116機組星形輥葉片的直線度其數(shù)據(jù)如表2所示。

表2　星形輥葉片直線度

由上表計算得出葉片直線度的平均值為7.03，這一平均值大于ZJ116星形輥葉片的設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)。綜合以上的分析，可得出造成梗簽含絲率偏高的原因有：循環(huán)風(fēng)機輸出風(fēng)力不夠；星形輥葉片形變超過涉及范圍。

3　設(shè)計改進(jìn)

3.1　循環(huán)風(fēng)機出風(fēng)量改進(jìn)

為解決循環(huán)風(fēng)機輸出風(fēng)力不夠，從經(jīng)濟性和實用性考慮，可增大循環(huán)風(fēng)機與電機的傳動比，提高循環(huán)風(fēng)機最高轉(zhuǎn)速。通過資料查得原電機的帶輪直徑為177 mm，循環(huán)風(fēng)機的帶輪直徑為85 mm。

離心式風(fēng)機的風(fēng)壓與轉(zhuǎn)速的平方成正比[2]：

即循環(huán)風(fēng)機風(fēng)壓須提高36%以上，則改進(jìn)后風(fēng)機轉(zhuǎn)速n'提高16.4%以上，考慮買家各個地域海拔不同的影響因素，保證循環(huán)風(fēng)機能提供一次分選的最大壓強有一定的余量，則將風(fēng)機的傳動比提高20%。

改進(jìn)后傳動比：

風(fēng)機功率與轉(zhuǎn)速的立方成正比，原循環(huán)風(fēng)機功率P約為2.4 kW，查取機械設(shè)計手冊取工況系數(shù)Ka=1.2，確定計算功率[3]：

據(jù)Pca、n1查機械設(shè)計手冊得帶型為A型，取循環(huán)風(fēng)機帶輪直徑d1=76 mm，計算出電機帶輪直徑d2=190 mm，并驗算帶速和包角符合要求[4]。

以設(shè)計的帶輪直徑繪制新的帶輪，加工并安裝到試驗卷接機組上，調(diào)試完成后，在二級分離器壓力值>35 hPa時，初級分離器壓力值平均為40.1 hPa，符合工藝要求。

3.2　星形輥形變改進(jìn)

由于星形輥葉片材質(zhì)以及煙梗過多的影響，容易造成葉片變形量超過設(shè)計范圍。一旦星形輥葉片變形過大，則不能保證一次分選和二次分選之間的密封性，從而使得一次分選風(fēng)壓不足。因為星形輥葉片采用的是特殊材質(zhì)不便更換，因此修改固定葉片的壓板達(dá)到減小葉片形變的方式會更加經(jīng)濟和可行。改進(jìn)前星形輥葉片壓板寬度為w1=29.5 mm，采用黃金分割法確定新壓板寬度為：

確定星形輥葉片壓板寬度尺寸后，設(shè)計并加工葉片壓板。在安裝星形輥瓦板和星形輥葉片時，嚴(yán)格按照技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，使用校準(zhǔn)工具，保證安裝后的星形輥瓦板和星形輥同軸度在Φ0.05 mm，葉片和瓦板圓弧面配合間隙在0.1～0.15 mm范圍內(nèi)。將試驗機組與未改進(jìn)機組一同運行400 h后，每運行200 h拆卸星形輥，測量其直線度，比較如表3所示：

表3　改進(jìn)前后星形輥葉片直線度對比

從上表可以看出改進(jìn)前后星形輥葉片形變得到有效控制。

經(jīng)過循環(huán)風(fēng)機出風(fēng)量和星形輥葉片壓板改進(jìn)后，對試驗機組梗簽和煙絲進(jìn)行分選統(tǒng)計，計算出平均梗簽含絲率為7.3%，符合工藝要求。

4　結(jié)論

通過改變循環(huán)風(fēng)機傳動比，重新設(shè)計循環(huán)風(fēng)機和電機帶輪，提高循環(huán)風(fēng)機出風(fēng)量，又對星形輥葉片壓板進(jìn)行了設(shè)計，增加了葉片壓板的寬度，行星形輥葉片變形量也得到了控制。在經(jīng)過改進(jìn)之后對試驗機進(jìn)行統(tǒng)計分析得出梗簽含絲率為7.3%，含絲率得到了有效的降低，對降低原材料的損耗具有重要意義。

[1]HAUNI機械制造有限公司.PROTOS2-2操作說明書[Z].2006：223-228.

[2]續(xù)魁昌.風(fēng)機手冊[M].北京：機械工業(yè)出版社，2011.

[3]陳大先.機械設(shè)計手冊[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2016.

[4]濮良貴.機械設(shè)計[M].北京：高等教育出版社，2006.