YJ27 合金圆刀清洁装置的研究应用

郭子国，鄢红章，兰志超，杨 林，刘 宏

（湖北中烟襄阳卷烟厂，湖北襄阳 441000）

0 引言

在国家局推进烟草行业细支烟改革的政策要求下，各中烟公司积极响应，均改造或引进了一定规模的细支烟生产设备。如今新颖时尚的细支香烟产品越来越受到消费者的青睐，在市场竞争中占据重要的组成部分。随后，愈发丰富的细支烟、中支烟品类打入市场，从烟丝到滤嘴再到包装材料上不断突破的技术规格，打造着机遇期的品牌影响力。新品材料因其形状特殊、质地坚硬、表面光滑等特性，在烟支切割时，更易导致烟支端切口毛糙、不平齐，特别是高通透滤棒、转移覆膜类接装纸，在使用中会发现用转移类覆膜类接装纸的烟支端切口质量缺陷率增加到2 倍，使用高通透滤嘴的烟支端切口质量缺陷率增加到3 倍，使用异型滤嘴和转移覆膜类接装纸，烟支端切口质量缺陷率最高，使用普通滤嘴和普通接装纸，同样会出现烟支端切口质量缺陷，但缺陷率相对低。

本文设计的YJ27 合金圆刀清洁装置，外观整洁，结构对称，在安装位置上通过多个椭圆槽来满足调节需要。操作过程夹持臂通过限位槽进行定位，方便圆刀更换，刮刀呈等边三角形，可交替使用，弹簧预紧力不足时可即时更换，在维修和操作上都具有便捷性与实用性。

1 YJ27 合金圆刀清洁装置的设计

合金圆刀因其便捷与耐用性广泛安装在YJ27 设备中，但积胶问题制约着设备效率的发挥和产品质量的提升，因此，本课题设计安装了YJ27 合金圆刀清洁装置（图1）。

该装置分为4 个部分：第一部分借鉴布带轮刮刀，设计了夹持在刀刃两侧的合金刮刀；第二部分根据尺寸设计了各连接组件，确保刮刀与圆刀的接触保持稳定；第三部分设计了合金刮刀和圆刀的防护罩，提供安装空间并且防止烟支或异物对二者产生损伤；第四部分借鉴风扇原理，设计了旋风夹刀盘，对圆刀进行在线冷却，提高圆刀寿命的同时减少胶水的溶化渗漏。

1.1 合金刮刀

合金刮刀通过弹簧预紧力使三角刮刀片贴合圆刀刀刃两侧，对胶垢进行清洁（图2）。

图1 合金圆刀清洁装置

图2 合金刮刀片实物

工作时连接臂呈闭合状态，更换刀片时，连接臂可以张开并定位。各零件的结构和功能见表1。

1.2 连接组件

连接组件下方安装在机座上，上方与合金圆刀的防护罩相连，中心为合金刮刀安装提供固定位置的螺孔（图3）。

各零件的结构和功能见表2。

表1 合金刮刀零件分析

图3 连接组件实物

表2 连接组件零件分析

1.3 防护罩

防护罩分为合金圆刀和合金刮刀两个部分，是它们的保护装置，合金圆刀防护罩同时承担圆刀安装底座的功能，为其安装提供空间，并且防止烟支或异物掉落对其造成损伤。

各零件的结构和功能见表3。

图4 防护罩实物

表3 防护罩零件分析

1.4 夹刀盘

夹刀盘的设计改进分为两个部分：一是加大夹刀盘，增大夹持面积，增加圆刀运行稳定性；二是在刀盘的端面采用加工技术开出6 条螺旋风槽，利用刀盘旋转自身产生高速冷却风对圆刀进行冷却，解决刀片发热现象（图5）。

图5 夹刀盘实物图对比

（1）增加加持面积。改进前夹持面积S1=32.5×32.5×3.14=3316 mm2，改进后夹持面积S2=36mm×36×3.14=4069 mm2。改进后与改进前夹持面积比为4069÷3316=1.23，夹持程度增加23%，刀片旋转更稳定，圆刀切割时滤嘴受到的剪切力方向更一致，能增加切口美观度，烟支的外观质量更有保障。

（2）增加风冷槽。改进后6 条风槽相当于6 片风扇叶片以圆刀旋转（1500 r/min）的速度为刀片降温，见图温度降低可以防止一部分胶水熔化粘黏在刀片上，同时增加合金圆刀寿命。

在第1#、3#和5#风槽上，进风的入口两边高度不同，前端较低，保证更多风量进入。

2 清洁装置改进效果

2018 年底完成了18 台YJ27 设备上合金圆刀清洁装置的安装，并于2019 年4 月进行效果检查。在2019 年1—3 月的试运行过程中，该清洁装置与机座连接稳定，各部位没有出现松动、断裂、变形的现象，刮刀刀刃保持完好，没有出现维修和更换的情况。

2.1 夹刀盘对圆刀温度的影响

随机运行一台设备，用红外温度测定仪测量圆刀温度，绘制合金圆刀温度变化折线图（图6）。其中，8:00-10:00 不安装清洁装置；10:00-13:00 安装清洁装置；13:00-16:00，只保留合金刮刀，更换为普通夹刀盘。

图6 合金圆刀温度变化折线图

从图7 可以看出，开机后1 h，圆刀温度有上升趋势，1 h 后基本稳定在33 ℃以内；加装清洁装置后，合金圆刀温度迅速降低，维持在30 ℃左右；更换为普通夹刀盘，圆刀温度回升后稳定在35 ℃左右。说明改进后的旋风夹刀盘能有效降低合金圆刀的温度。

2.2 圆刀清洁或更换频次检查

统计各机台平均每班对圆刀清洁或更换的次数（图7、图8）。

图7 合金圆刀平均每班清洁或更换的频次

图8 合金圆刀平均每班清洁或更换的频次对比

从图8 可以看出，绝大部分机台每班清洁合金圆刀1 次，能满足生产需要，相比以前最高清洁4 次的情况有明显改善。从图9 可以看出，安装合金圆刀清洁装置后，操作工每班处理合金圆刀的频次均值从1.711 次降低为0.543 次，此项工作减少了2/3的人工成本及设备效率的浪费。

2.3 圆刀消耗降低

统计2018 年10—12 月圆刀消耗为385 个，2019 年1—3 月圆刀消耗为90 个，该季度节约圆刀295 个，节约该项成本约3/4。

2.4 烟支端切口毛糙、不平齐质量缺陷

通过调查入库检验数据，统计了2019 年1—3 月稳定生产的各设备出现烟支端质量缺陷情况（表3）。

表3 2019 年1—3 月各设备出现烟支端质量缺陷统计情况

与改进前对比，烟支端质量缺陷率有明显改善，烟支端质量缺陷率平均值从0.101%降低为0.015%，降低比例约60%（图9）。

图9 烟支端质量缺陷对比

3 结语

（1）本课题从行业及本企业实际需求出发，针对转移覆膜类接装纸、高通透滤嘴、异型滤嘴这3 种新型材料在合金圆刀上积胶速度快的问题，展开产品设计及改进，从合金刮刀的形状、位置、操作习惯及使用效果进行论述，通过改装风槽夹刀盘为提供圆刀在线冷却，平均温度降低约5 ℃。

（2）本设计的成功经验，为滤嘴圆刀的改进提供数据支撑和借鉴依据，可给后续其他型号设备改进带来启发。