扭捻式火药引线机改进设计方案

摘 要：烟花爆竹的火药引线属于火工品，生产过程会存在较多高危因素和事故隐患。针对某工厂现用的扭捻式火药引线成形机在设计和实际生产中存在的一些问题，系统地提出设备改进设计方案，为提高引线生产安全和效率，实现在该设备上一次连续生产成品火药引线提供参考。

关键词：烟花爆竹 火工品 火药引线 改进设计

中图分类号：TQ565 文献标识码：A 文章编号：1003-9082（2018）07-0-02

随着人们生活水平的不断提高，燃放烟花爆竹已成为具有民族特色的娱乐活动，人们除了辞旧迎新在春节燃放烟花爆竹外，每逢重大节日及喜事庆典，诸如元宵节、婚嫁、建房、开业等，亦要燃放烟花爆竹以示庆贺。引线素有烟花爆竹“咽喉”之称 ，国家规定引线必须单独生产，且每省仅有几个厂家，并不得长途运输。目前，引线的生产量是供不应求，所以，研究引线生产的工艺流程，提高引线的生产效率，减少操作人员接触火药引线的次数，降低危险性，都有着非常重要的意义。

一、原工艺流程及存在的问题

1.原火藥引线的主要生产工艺流程

目前，引线生产的主要设备—引线成形机其引线成形是通过包裹物（大多数为皮纸）将火药（湿态）包缠后通过扭捻成形并缠绕成卷，然后取下湿态的引线卷将其经绕引成筐或筒状进行晒干或烘干，干燥后的引线再回引绕成引线成品卷【1～3】。

2.原火药引线生产过程中存在的问题

2.1引线成形设备没有烘干装置

企业所用的湿法引线机只能收湿态引线，在另一车间经绕引成大卷，再搬运到阳光充足的晒场上晒干，晒干后再重新卷成成品卷，包装出厂。如此反复的拆卷引线，定会增加产品的断线率和损耗，而且人工参与的工作量越多，会使得安全性越低。

2.2 原设备没有成品收线功能

原湿法引线机只能收湿态引线，还需后续多次人工参与拆卷工作，才能达到产品的性能要求，生产过程安全性差。

2.3 原设备收线过程会抛出含有氯酸钾的水溶液

原机湿法收线时，随着收线轮旋转，轮线的半径不断增加，使得含有氯酸钾的水溶液会抛出。这样既浪费原料，又严重污染了设备和工作场地，危害到了生产安全性。

2.4 原设备无断线警示和自动停止功能

没有断线警示功能，会使得工人工作时需时刻盯着设备走线过程，即增加了工人的劳动强度，又易使其产生眼疲劳。原机若出现断线情况，则需工人手动停止后进行接线。

2.5 设备多处运动或传动部分没有防护罩

许多轴，带轮，齿轮等运动或传动装置没有防护罩，生产过程中会随时产生不安全事故，既伤害到工人的人身安全，有对企业带来诸多不利的影响。

二、原机技术改造设计初步方案

原引线成形机改造的总体思路：将引线湿态扭捻成形、湿线干燥、成品收线在一台设备上一次连续完成。这样不仅大大减少人工接触引线次数，且生产不受气候的影响；使火药引线生产的安全性和及时性大幅度提高。

1.增加烘干装置

1.1 烘干装置位置

将原机湿线收线筒去掉，在此位置安装烘干装置；因原机湿线收线筒的位置和空间正合适。原机收线机构改造为成品引线收线。

1.2烘干方式

原机湿法收线是利用收线轮旋转湿态收线，由于旋转离心力的作用，湿态引线中含有氯酸钾的水溶液会被抛出，既会污染设备及工作环境，又会造成不安全因素。同时，原湿态收线完毕后，需要人工反复操作拆卷引线，自然晒干，这样存在着严重的安全隐患因素。增加烘干装置即湿引线成形后直接进入烘干装置，不仅会避免上述现象发生，而且会大大地提高生产效率，为企业带来可观的利益。

由于可能产生高温热源或火点的设备、装置、器件等应远离引线的制造过程【2】，故常用热风烘干，一般热风（60～80℃）由风机或管道送入烘箱。

1.3烘箱中引线的走向

1.3.1 0.8m/s湿线的烘干时间

假定引线机生产率为0.8m/s，需计算出0.8m湿线的含水量，较准确地计算出水份的蒸发时间（烘箱环境温度—蒸发时间，即理论上计算出0.8m湿引线所含水份的蒸发时间）。

关于水的蒸发速率，现如今的研究中没有给出明确的计算公式。因本方案采取利用热风烘干湿引线，则水的蒸发过程可依据非自然界环境条件下的水表面蒸发速率公式【5】来预测0.8m湿引线所含水份的蒸发时间，即式（1）所示形式：

（1）

式中，—水的蒸发速率，单位；—温度，单位℃；—水表面压力，单位；—空气流速，单位；—相对湿度。

a、b、c、d、e为回归系数，分别0.009424，1.619322，-0.502198， 0.639748，-1.032682。

假设烘箱温度为70℃，压力为一个标准大气压，热风流速为5m/s，相对湿度为85%，则可计算出水的蒸发速率w为2.73 。

取湿引线的直径为1.25mm，长度为0.8m，则表面积s=31.4cm2，体积V=1cm3。由于湿引线的药溶液配比为2：1：3（木炭粉：氯酸钾粉：水），所以长为0.8m的湿引线中含水量约为0.5克。

则长为0.8m的湿引线中水的表面蒸发所需时间t= 4.5s。

1.3.2 引线走式

按图1所示的引线走式路线将湿引线布置在烘箱内转轮上。假设两排转轮间距为560～600mm（转轮为45），过小，工人不好操作；过大，烘箱尺寸偏大。

1.3.3 采取单线单烘的生产运行方式

若引线成形过程中出现断线情况，只需暂停相应的引线来接线，不会影响另一条引线的正常成形运行，从而不影响机器的生产效率。

2.成品收线

2.1 收线布置

成品收線置于机器尾部，通过改进原收线机构及装卸部分即可实现，这样既能使生产设备干净整洁，又能够方便操作。

2.2 收线控制

一条引线的收线、送纸、下料同步控制，实施单线单控。

可根据收线轴的转速计算出完全收好一卷引线所需的时间，利用时间继电器控制电磁离合器以完成收线、送纸、下料同时启停；复位开关放在收线处的适当位置，以方便工人操作机器复位为准。

3.增加一个断线报警

原湿法引线机无断线报警，全凭人工来观察是否断线。若增加断线报警装置，一方面，不用靠人工观察，减少工人的劳动强度；另一方面，可以及时发现断线，及时接线，从而不会影响机器的生产效率。

机器运行中可能出现断线的情况是在引线的干湿态的转换处。可在烘箱出口处增加一个断线报警，以提示有无断线情况。

断线报警与电磁离合器的控制同步，同用1个复位开关。这样，只要一出现断线情况，该条线就停止；待工人接好线后，按下机器复位开关，该线继续运行。

4.相应位置增加防护罩

依据往复机构的位置，电磁离合器和成形机构的位置等，设计制造相应的防护罩。一方面，提高操作安全性；另一方面，防尘、防污染，可提高设备的使用寿命。

三、设备改造及附属装置或设施配套

1.设备改造

1.1 按上述技术改造设计对原机进行改造。改造完毕后对设备进行带料运行试验，若满足技术生产要求，则进行制订批量生产该设备的生产方案。

1.2 若该设备的带料运行试验不能满足技术生产要求，则找出原因并再改进设计，完毕后再进行试验直至成功。

2.附属设施或装置配套

主要完成动力电与主机匹配、原料的储藏、成品装送、废料堆放及处理等工作。

四、现场安装、培训及试生产

1.现场设备安装

设备按生产布置将设备安装在指定位置，空载运行以确保安装准确无误。

2.操作工人的培训

按照生产设备的使用要求及注意事项对操作工进行短期培训，让工人尽快熟练操作要领。

2.1员工技能培训，掌握设备的使用方法，熟练生产流程。

2.2员工安全意识的培训，让员工以安全生产为第一宗旨，并且培训出现不安全因素时正确的处理方法。

3.试生产

完成以上工作即可进行试生产。试生产的记录及检查内容有：

3.1 检查设备的联动运行情况、设备的安装情况，是否稳定，是否有漏点或不足等；

3.2 检查所生产的物料是否满足生产要求；

3.3 检查系统的整体运行情况，是否满足下一步连续投料试产条件；

3.4 检验人员的操作培训情况，为下一阶段的正常生产奠定基础。

参考文献

[1]叶松. 一种烟花爆竹卷成型引线机.中国.202709894[P].2013（01）：30

[2]张声良. 烟花爆竹引线的多股多线快速烘干机.中国.202993990[P].2013（06）：12

[3]林洁，李隽樱. 小设备带来大效益—浏阳市成功研制安全自动化烟花引线生产设备[J].湖南安全与防灾.2012年（3）：26-27

[4]利川市忠路烟花爆竹产销有限责任有限公司.中国.102786369[P].2012（11）：21

[5]耿江涛，李湘一，邢广磊等. 水表面的蒸发速率的实验研究[J].电源技术.2010年第34卷5期：470-472

作者简介：杨雪，女，（1987-），汉族，陕西渭南人，硕士，研究方向：先进装备及制造。