SQ21 切梗丝机防尘钢带自贴紧清洁刮设计

马齐瑶，向 光，周 玲，李文焜

（湖南中烟工业有限责任公司长沙卷烟厂，湖南长沙 410007）

0 引言

SQ21 切梗丝机防尘钢带在生产使用过程中积垢严重，导致卷扬过程中变形损坏、更换频繁。设计制作一种用于切梗丝机防尘钢带的自贴紧清洁刮，有效清除防尘钢带积垢，提高防尘钢带使用寿命。

1 切梗丝机工作原理

制梗丝主要包括烟梗预处理、烟梗形变、梗丝在线膨胀和梗丝风选4 个加工过程[1]，切梗丝机是烟梗形变加工过程的主要设备。切梗丝机工作原理：一定流量经过前段工序处理过的烟梗，经喂料装置进入一个由上、下输送排链及两侧墙板构成的楔形通道，当烟梗堆积的高度超过设定的料位控制高度时，切梗丝机上、下排链向刀门端运动输送并挤压烟梗，使其逐步形成结构紧密的“烟梗饼”，并送至矩形刀门处。刀辊电机通过三角皮带驱动刀辊沿刀门旋转，刀辊转速和排链速度由控制系统按切梗丝宽度的工艺要求运行在一定区间。置于刀辊上的多把切丝刀片由各自的推刀装置作定量进给，补充刀片磨削过程中的损耗。刀辊带动刀片旋转形成了一个刃口锋利的切削圆柱体，将从刀门连续送出的“烟梗饼”切成所要求宽度的梗丝[2]，从设备落料斗送出。

2 磨刀系统结构及工作原理

2.1 磨刀系统结构

磨刀系统是在切梗丝机运行过程中通过高速旋转的砂轮修磨刀片，使刀刃保持锋利。磨刀系统由磨刀支架、砂轮支架、碗形砂轮、支架传动机构、防尘钢带、钢带滚筒、金刚石等组成[3]。上下两个导向杆用来支撑磨刀系统，并通过螺钉与刀辊支架相连。上下两导向杆的轴线相互平行，且与刀辊轴线平行，磨刀系统以上下两个导向杆为导轨实现左右移动，支架传动机构的两个传动链轮提供磨刀系统往复移动的驱动动力。砂轮的旋转轴线与水平面成45°角，砂轮两侧各有一个防尘钢带且在同一平面内，由软钢材料制作，通过钢带滚筒实现防尘钢带的卷扬。

2.2 磨刀系统工作原理

磨刀系统的往复运动由刀辊电机驱动。当刀辊电机旋转时，通过三角皮带带动刀辊皮带轮转动，刀辊平皮带轮上有一同步齿形带，带动一级蜗轮蜗杆减速箱输入端的皮带轮，减速箱输出端通过一个特殊的链传动机构，链条上装有一对轴承，轴承推拉磨刀系统上的一个滑块，带动磨刀系统往复运动。其往复运动方向与刀辊旋转轴线平行，往复运动速度与刀辊转速成正比。磨刀系统的往复运动，可以保证对刀辊上刀片的全长进行磨削，砂轮磨削刀片过程中产生大量粉尘和火花，通过两侧防尘钢带进行密封。

2.3 砂轮磨削工作原理

砂轮的磨削区域在砂轮磨削面的外缘处，金刚石对砂轮的工作面进行修整。砂轮的旋转由一定速电机直接驱动，在工作时高速顺时针旋转对不断进给的切刀进行磨削，保持切刀刃口锋利，砂轮随同磨刀支架运行到一端时自动进给一次，运行到另一端时由砂轮修整器上的金刚石对砂轮进行自动修整[4]，保持其磨削质量。

3 防尘钢带积垢分析

3.1 刀片刃口处积垢

切梗丝机工作时，上、下排链运动输送并挤压物料，使其逐步形成结构紧密的“烟梗饼”，“烟梗饼”中含有糖、果胶、木质素等大分子物质，这些大分子物质在切丝过程中容易从烟梗表面溢出[5]。有研究表明，采用热处理工艺能够改变物质的黏附特性[6]，部分切梗丝机刀辊中有加热装置，用于提高刀片刃口温度，减少烟垢粘黏。SQ21 切梗丝机刀辊中无加热装置，刀片刃口温度较低，大分子物质溢出后极易黏附在刀片刃口处，形成积垢。

3.2 砂轮磨削过程中积垢甩到防尘钢带内侧

砂轮的磨削区域在砂轮锥面的外表面，材料为铬刚玉[7]，刀片刃口距砂轮内孔边缘10 mm 处开始进入磨削区域。砂轮高速顺时针旋转对刀片刃口进行磨削，磨削过程中砂轮与刀片刃口积垢接触，将积垢沿砂轮顺时针旋转切线方向甩到右侧防尘钢带内侧。同时，铬刚玉材料制作的砂轮磨削刀刃时，会产生细小砂粒，砂粒甩在右侧防尘钢带内侧并黏附在积垢中，使积垢更加坚硬。

3.3 防尘钢带卷扬将积垢压实

砂轮往复运动时，防尘钢带在两侧钢带滚筒中卷扬，右侧防尘钢带伸展时，积垢甩出并黏附在防尘钢带内侧，右侧防尘钢带卷曲时，将防尘钢带内侧积垢进行压实，形成硬质积垢。积垢厚度逐渐增大，导致防尘钢带在卷扬过程中变形破损，降低防尘钢带使用寿命，严重时还会导致钢带滚筒的损坏。

3.4 普通清洁刮清除积垢效果难以达到要求

部分切梗丝机安装有普通清洁刮，普通清洁刮采用刮刀固定的设计，通过固定的刮刀接触防尘钢带内侧，达到清洁防尘钢带内侧的效果。在实际使用过程中发现，SQ21 切梗丝机安装普通清洁刮时，清垢效果不佳，防尘钢带损坏频繁。

固定刮刀设计主要有两个缺陷：①防尘钢带为易损件，更换防尘钢带后，新的钢带位置相比旧的钢带位置有所变化，固定的刮刀可能接触不到新的防尘钢带，导致清洁刮清洁作用失效，或者固定刮刀接触钢带内侧过紧，导致钢带受力磨损严重，都会影响防尘钢带使用寿命；②固定刮刀安装在切叶丝机上使用效果稍好，但是不适用于切梗丝机，由于烟梗中含有糖、果胶、木质素等大分子物质，在切梗丝过程中产生的积垢远多于切叶丝过程，固定刮刀不能将切梗丝过程中产生的大量积垢进行有效清除。

4 防尘钢带自贴紧清洁刮的设计与实施

4.1 清洁刮的设计

为了持续有效清洁SQ21 切梗丝机防尘钢带内侧积垢，分析原有固定清洁刮的缺陷，设计一种防尘钢带自贴紧清洁刮，由刮刀、左侧支板、右侧支板、弹簧、底座、固定螺钉组成（图1）。

图1 防尘钢带自贴紧清洁刮结构

左侧支板和右侧支板通过4 颗固定螺钉安装在底座上，两侧支板合拢构成了滑动腔，滑动腔内设置有刮刀和弹簧，刮刀可以通过滑动腔进行上下滑动。刮刀下部为一体成型并与滑动腔滑动配合的T 形座，上部向右弯曲30°可以加强刮刀刃口的清垢效果。刮刀刃口有一定弧度，便于贴合防尘钢带内侧，刮刀T 形座下方均布有4 组压缩状态的弹簧（弹簧数量可以根据安装调整过程中的清垢效果进行增减），提供一个向上的推力以实现清洁刮的自贴紧功能。底座两端各开一个通孔，用于将清洁刮安装在切梗丝机上。

4.2 清洁刮组装

（1）先将左侧支板用两颗固定螺钉固定在底座上，再将4 个弹簧间隔均匀放置在底座上，将弹簧紧靠左侧支板。

（2）将刮刀T 形座的一侧伸入左侧支板内腔并压在弹簧和左侧支板的顶部之间，此时弹簧应被压缩，刮刀受到向上的推力，再将右侧支板压在刮刀T 形座另一侧上方，用两颗固定螺钉固定在底座上，此时可以用手按压刮刀，检查刮刀所受弹簧推力是否合适。

（3）清洁刮组装完毕，此时刮刀通过左、右侧支板定位，弹簧压缩提供一个向上的推力，向下按压刮刀的刀刃应有合适的回弹力。

4.3 清洁刮上机安装使用

在切梗丝机右侧钢带滚筒背面，有一个防尘钢带观察窗，拆下观察窗，利用观察窗原有的安装孔，用两颗固定螺钉即可将清洁刮安装在切梗丝机上。刮刀在弹簧的压力下，可以持续贴紧钢带内侧，在右侧防尘钢带卷扬的过程中，将黏附在钢带内侧的积垢刮下。可以通过调整刮刀长度和更换修整弹簧调整刮刀对钢带的贴紧度，贴得过紧会造成防尘钢带磨损，贴得过松会导致防尘钢带清洁效果差，应该调整到合适值。在使用过程中需定期拆下观察窗盖板，检查清洁刮工作情况，及时拆下清洁刮进行清洁保养，刮刀刃口磨损严重时应分解清洁刮更换刮刀。

5 应用效果

安装普通清洁刮，防尘钢带清垢效果不好导致钢带故障频发，2019 年8 月至2020 年7 月设备编号为500.310 的切梗丝机右侧防尘钢维修记录见表1。

表1 防尘钢带故障检修记录（2019 年8 月—2020 年7 月）

安装防尘钢带自贴紧清洁刮后，极大减轻了右侧防尘钢带的积垢情况，有效提升了防尘钢带的使用寿命，2020 年8 月至2021 年7 月设备编号为500.310 的切梗丝机右侧防尘钢带维修记录见表2，防尘钢带更换频率降低了66%。

表2 防尘钢带故障检修记录（2020 年8 月—2021 年7 月）

6 结语

防尘钢带自贴紧清洁刮结构简单，使用方便，能有效清除防尘钢带积垢，显著提升防尘钢带使用寿命，提高了切梗丝机运行效率，具有一定的推广使用价值。该防尘钢带自贴紧清洁刮已申请实用新型发明专利并取得授权（专利号：202120630572.3）。