处理压梗设备刮刀清辊效果的方法探究

吕敏黎 高闯 陶春丽 马加平

（1.红云红河烟草（集团）有限责任公司会泽卷烟厂制丝部，云南曲靖 654200；2.会泽县以礼中学校，云南曲靖 654200）

0. 引言

压梗设备是用于将烟梗压到希望厚度的设备，其作用是为后续切丝工序创造一个有利的工艺条件，以获得良好的切丝质量。然而在实际应用中，压梗设备出现堵料时，人工疏通工作量大、效率低，并且存在相应的安全问题，对压梗设备的运行造成了严重影响。

为了克服压梗设备在实际生产过程中出现的一系列问题，许多学者对压梗设备的结构改进进行了研究。马加平等[1]对轧辊刮刀由配重块作用改为气缸驱动，研制了一种新型压梗机刮具结构，可以使刮刀有效清除黏附在轧辊的烟梗，让辊面保持清洁。刘彦敏等[2]针对SY217A型压梗机，通过对现有润辊系统的结构进行改造，同时将喷嘴的数量由2个增加到4个，就可以解决喷射不全面的问题，从而提高了压梗机轧辊的工作效果，保证压梗厚度和后序切梗丝的质量。

综上所述，在对压梗设备结构改进的研究中，主要将增加辅助装置设计来解决压梗设备的堵料问题，对于轧辊刮刀刃口与轧辊的贴合效果并未进行研究探析。本文将针对压梗设备轧辊刮刀刃口与轧辊的贴合情况及相互关系做分析，以期在保证其余正常的情况下，通过调整刮刀刃口与轧辊贴合方式有效清除黏附在轧辊的烟梗及梗末，让辊面保持清洁，从而避免堵料，保证设备运行稳定性及生产的连续性。

1. 压梗设备刮具结构介绍

目前，车间制丝线常用的压梗设备主要有SY17型压梗机和SY115型压梗机两种，刮具装置安装在机架下方，作用是清理压辊上粘附的烟梗。它利用配重，让刮刀贴合在压辊上，清理辊上的粘料。其优点是当动辊移动时，它可以随动辊转动，刮刀始终贴在辊上，不会出现夹料的情况，且结构简单，维修方便。两机型对应其刮具结构示意如图1所示。

进一步对两刮具结构进行分析比较，结构基本项相同，唯一区别为SY115型刮具结构中有压板结构，该机型对应刮刀上安装孔为腰形孔，当刮刀消耗到一定程度时，通过调整螺钉作用将刮刀同步推出，大大增加刮刀的使用寿命。而SY17型刮具结构中刮刀上安装孔为死孔，刮刀上有相应标记，当磨损到该标记处时，必须进行更换，如图2和图3所示。

2. 压梗设备运行过程调研分析

2.1 刮刀问题造成堵料情况统计

针对上述两种型号的压梗设备，其两轧辊均为冷硬合金铸铁材料离心浇铸而成，硬度＞540HV30，刮刀为普通碳素钢经轻氮化热处理制成的，硬度比轧辊表面硬度低，从而保证刮刀在清理轧辊表面黏物时，不会对轧辊造成损坏。

结合现状，对SY115型压梗机2020年10月～2021年10月的堵料情况，以及SY17型压梗机2021年11月至2022年4月的堵料情况做调查，调查结果如图4和图5所示。

从上述统计图中可以看出，两种类型的压梗设备因刮刀引起的堵料次数占到了总故障次数的46.67%及以上。

2.2 刮刀问题造成堵料的原因分析

2.2.1 刮刀刃口受损

随着运行时间的增加，刮刀刃口会有损伤，导致与轧辊贴合处有缝隙，在运行过程中缝隙处不断积料，积到一定程度时，配重块由于轧辊旋转作用于刮刀，再由刮刀传递至配重块，从而使配重块被稍微抬起，增大缝隙长度，周而复始，最终出现堵料情况。

2.2.2 新刮刀刃口角度不合理

更换新刮刀时，传统方法为刮刀刃口斜面与轧辊接触，但轧辊表面有磨损，接触情况不一定达到压辊横向接触处与刮刀刃口全长贴合，运行过程中依然会发生堵料现象。

3. 理论探究

3.1 使用过程中刮刀刃口角度变化情况

此处以SY17型压梗机为例，作出轧辊与刮刀刃口贴合示意图见图6，不同颜色代表新刮刀和运行一段时间刮刀磨损变短后的接触情况。

图中，l为配重块支臂实际作用长度，l1为新刮刀安装后刮刀的实际作用长度，l2为磨损一定程度后刮刀的实际作用长度，α为新刮刀与配重块支臂夹角，β为磨损一定程度后的刮刀与配重块支臂夹角，γ为新刮刀与轧辊贴合后的刃口近似角度，δ为磨损一定程度后的刮刀与轧辊贴合后的刃口近似角度。根据该结构及图示结果，可确定以下关系：

最终得以下结论：与轧辊贴合的刮刀刃口角度会随着刮刀的磨损而随之增大。

3.2 使用过程中刮刀刃口角度值分析

在△ABC中知道3个边的边长，如图7所示，通过余弦定理[3]即可求得对应某个角的角度，即

结合余弦定理，进一步对轧辊与刮刀接触情况进行分析，当轧辊与刮刀刃口完全贴合时，确定以下三角形关系，如图8所示，其中轧辊半径Γ及轧辊轴线至刮刀支撑点距离Χ为定值，l '为刮刀侧支撑点至与轧辊接触点处作用长度，该长度可测量，θ为刮刀刃口近似角度，ψ为接触点处轧辊半径与刮刀侧夹角。

由此得知：

此外，通过图8所示可以看出当轧辊半径及刮刀支撑点不变时，刮刀指向轧辊的径向长度有取值范围，D（相切点）、E（最低点）两点则为其边界，当刮刀安装长度超过D点时，刃口处无法形成相切，低于E点时，接触不到轧辊。

4. 解决方法探究

4.1 调整刮刀刃口角度及形状

在保证压梗机其余生产条件（包含喷嘴引射介质压力/Mpa、水压力/Mpa、喷嘴及辊磨损程度较轻等）符合生产要求的情况下，结合原因分析及理论探究结论，新更换刮刀或刮刀刃口受损时均会产生与轧辊贴合程度不全现象，为此，当有上述情况发生时，一是重新修整刮刀刃口角度，将该角度在原来基础上修平，即θ≤γ或θ≤δ，让刃口最前边缘能与轧辊完全贴合；二是将该刮刀进行刃口端反装，这样在与轧辊贴合处同样为最前边缘，贴合效果相对明显，且在磨损至完全贴合时，耗时较短，同时反装，由于刃口角度的存在，会对刮刀从轧辊上刮下的烟梗及碎末产生引流导向作用。三是将刃口形状设计为弧形刃口，这样更加符合刮刀与轧辊长期贴合磨损情况，但由于制造加工难度较大，此处不做进一步说明。

4.2 改变刮刀材质

根据轧辊及刮刀材质要求，为避免轧辊损伤，刮刀材质硬度应低于轧辊材质硬度，目前刮刀材质为经轻氮化热处理的普通碳素钢[4]，根据生产实际情况可选用硬度稍低的黄铜材质作为刮刀的制作材料[5]。黄铜是由铜和锌所组成的合金。通过使用黄铜制作的刮刀，再结合其材质特性，可以有效解决刮刀与轧辊的贴合情况，但其中也有以下不足之处。

（1）黄铜材质在使用过程中磨损较快，增大刮刀的更换频次。（2）由于黄铜的材质特性，在长期运行过程中刃口处会产生卷边现象，从而影响刮刀对轧辊的清洁效果。

5. 结语

通过对压梗设备刮刀清辊效果的方法进行探究后，可知在压梗机其余生产条件符合生产要求的情况下，刮刀与轧辊贴合情况的好坏完全影响着该工序生产的顺畅性，结合上述分析，目前主要采取的方法为重新修整刮刀刃口角度和将刮刀进行刃口端反装两种方式，且刃口角度的修整大小可参考文中公式计算得出近似值。在两种处理刮刀与轧辊贴合程度的方式实施后，并未再次发生因刮刀原因而引起的压梗机堵料现象。