SQ218型直刃倾斜滚刀式切丝机的改进设计

范庆军,王奕萌

摘要：为解决切梗丝机切丝厚度不均匀的问题，提高梗丝耐加工性，通过分析切梗机内物料运动状态，研究设备工作原理，发现造成切丝厚度不均匀主要是因切梗机料仓内供料不均匀、磨刀效果差等问题。通过自主设计预压装置，改变料仓内物料因自然堆积呈现中间高、两边低的状态，使物料均匀进入排链内；优化磨刀往复系统，通过更换传动齿轮提高传速比，加快砂轮往复速度，提升磨刀效果。解决了切丝厚度不均匀的问题，切梗丝厚度合格率由65%提升至80%以上。

关键字：SQ218、切梗机、供料、磨刀；

切丝工序是制丝线最重要的工序之一，其切丝效果直接影响其后加工工序质量。但在生产过程中切梗机切丝质量不稳定，为提升切梗机切丝质量，以SQ218型切梗机为研究对象，通过设计匀料装置和优化磨刀往复系统，有效提升了切梗机切丝质量的稳定性。

1问题的提出

1.1供料不均匀

制丝车间使用的切梗丝机型号为SQ218型直刃倾斜滚刀式切丝机，采用水平供料方式。经观察发现，物料输送至喂料小车处末端时，由于物料进入喂料小车料时为自由下落，致使原梗的堆积均匀性欠佳，主要表现在两个方面：一是原梗在输送方向上排布不均；二是往铜排链输送的过程中，物料呈中间高、两边低的状态。原梗在输送至排链的过程中堆积均匀性欠佳就直接造成铜排链压实烟饼的密度不均，出现中间压实过大，两边压实不到位的情况，特别是密度较低处容易在切削过程中切出梗块，甚至造成跑梗。

1.2磨刀效率有待提升

切梗丝机刀片锋利程度影响切丝质量，而刀片锋利程度由磨刀质量决定，磨刀质量主要受砂轮有效磨削面大小、砂轮往复运行周期长短等因素影响。

切梗机砂轮往复速度与刀辊转速有关，通过机械传动将砂轮往复速度与刀辊转速匹配。在一定时间内，若能增加切梗丝机磨刀往复运行的次数，则能够在一定程度上提高切梗丝机磨刀质量，提升刀片锋利程度。即多次磨削，增加磨削次数。

2改进设计

2.1预压装置的设计

为改善原梗在水平喂料小车内的堆积均匀性差的问题，通过设计安装预压装置，以改善物料在送料小车内的输送均匀度，消除物料进入排链时中间高，两边低的现象。

图1切梗机机肚示意图

现场测量结果如下：

（1）、切梗机喂料仓宽d2=500mm；

（2）、切梗机下铜排链上平面到料位检测传感器的高度h2=1100mm；

（3）、喂料仓入口距离料位检测传感器的距离S2=120mm；

图2预压装置示意图

预压装置应满足以下条件：

（1）、预压装置的宽度d应与喂料仓宽度d2相等；

（2）、预压装置的长度L应≤喂料仓入口距离料位检测传感器的距离S2；

（3）、预压装置圆弧板的厚度b应≥切梗机喂料最高料位高度b2-切梗机喂料最低料位高度b3；

（4）、预压装置圆弧板的厚度b，宽度d与圆弧板半径R满足勾股定理。

为满足以上条件，则有以下关系式：

d=d2=500mm

b≥b2-b3

L≤S2

R2=(R-b)2+d2/4

通过采集10个批次的梗丝生产过程料位高度，来取得b值。通过数据分析得到生产过程中最高料位与最低料位之差（b2-b3）最大为130mm，为保证达到最佳的预压效果效果结合现场试验，最终选取b=150mm。

根据勾股定理计算取整，预压装置圆弧板的半径R=283mm，

同时，为确保达到最佳的切梗效果，选取L在100mm~300mm之间选5个值为试验数据，以切后梗丝合格率为参考值选取最佳L值。通过生产数据分析得到，当L取200mm时，切后梗丝的合格率为最高且最稳定。

因此的出预压装置尺寸为：装置的宽度d=500mm，圆弧板厚度b=150mm，圆弧板半径R=283mm，长度L=200mm。

通过现场测量、计算与试验，设计送料装置尺寸，保证送料装置能够安装在送料小车内，且能够达到送料稳定的作用。

图3切梗机送料小车示意图

现场测量结果如下：

（1）、送料小车料槽宽d1=500mm；

（2）、送料小车底部到喂料口的高度h1=520mm；

（3）、送料小车长度L1=2100mm；

（4）、下料口到送料小车出料口距离S1=750mm；

（5）、送料小车底部与水平夹角α1=10°。

图3松料装置示意图

送料装置应满足以下条件：

（1）、松料装置的宽度d应与送料小车料槽宽d1相等；

（2）、为了更好的达到松料作用，将松料装置的上平面设计为水平，即松料装置的斜度α与松料小车底部斜度α1相等；

（3）、松料装置的长度L应≤下料口到喂料小车出料口的距离S1；

（4）、松料装置的厚度h，长度L与斜度α满足正弦定理。

为满足以上条件，则有以下关系式：

d=d1=500mm

α=α1=10°

L≤S1

L=h/sinα

通过实验取h值。通过计算、取整，确定h=120mm。

根据正弦定理计算取整，松料装置的长度L=690mm。

因此得出送料装置尺寸为：检测松料装置的宽d=500mm，高度h=120mm，长度L=690mm，夹角α=10°。在预压装置和送料装置安装完成之后，对刀门处的烟饼压实均匀度进了验证，结果表明刀门处左中右三点物料紧实程度几乎相同。且排链内中间高、两边低的状态得到明显改善，继而进入铜排链后，物料输送的均匀度得到提升。

2.2磨刀系统优化

由砂轮往复运行原理可知，砂轮往复运动速度N砂轮往复=，Z8、Z9：Z8、Z9的齿轮齿数，K：减速蜗轮蜗杆的减速系数，N刀辊：刀辊转速。

图5切梗丝机砂轮传动示意图

可以看出，砂轮往复正常运行所需时间受往复运行速度制约，而切梗丝机砂轮往复动力由刀辊提供，通过机械传动带动砂轮往复运行，速比由齿轮间的传速比决定。因此提高切梗丝机砂轮往复运行速度，可以通过增加刀辊轴上的齿轮齿数来实现，从而达到缩短运行时间的目的。切梗丝机原先装有25齿齿轮，受同步齿形带尺寸影响，即安装空间受限，设计制作26、27、28、29、30齿齿轮，并进行现场安装，实验证明28齿齿轮为同步齿形带最适匹配尺寸。计算得出，切梗丝机砂轮往复在刀辊370转/分的情况下，运行一周平均需要43.293秒。切梗丝机磨刀效果无法直接测量，但是刀片锋利程度可以直接反映在切丝时刀辊电机的电流值上，若电流值偏大则说明切丝阻力大，刀片锋利程度低，电流值小说明切丝阻力小，刀片锋利程度高。因此对一批次储存时间10小时的原梗进行测试，切丝过程中刀辊电机电流值大小进行统计，并经过计算得出，切梗丝机在正常生产过程中在刀辊转速390转/分的情况下，电流均值为42.25A。

改造后又对砂轮往复运行时间进行重新统计，并测量切丝过程中刀辊电机电流值。

更换齿轮后切梗丝机刀辊电机电流均值为39.8A，较先前的42.25A下降2.45A，说明在一定时间内增加磨刀次数能够提升刀片锋利程度。

3效果验证

改造完成后进行实验效果验证，改造前切梗丝合格率均值为65%，改造后切梗丝合格率达80%以上，表明通过对切梗机供料方式及磨刀系统的研究，成功提升了切梗丝机切丝性能，有利于保证后续加工质量的稳定性。