KDF2滤棒成型机导轨改进设计与应用

朱其强 马宇飞 韦乐 黄耀

第一作者简介：朱其强（1987-），男，助理工程师。研究方向为设备攻关改造。

*通信作者：马宇飞（2000-），男，助理工程师。研究方向为烟草设备攻关改造。

DOI：10.19981/j.CN23-1581/G3.2024.12.030

摘  要：KDF2滤棒成型机的滤棒条导轨毛刷在剔除滤棒时，会因弯曲和摩擦导致变形和严重磨损，使得毛刷约束导向能力下降，可能会造成滤棒在进入分烟轮时产生皱头、跑条等问题，会严重影响滤棒的品质和生产效率。为解决上述问题，该文设计一种新型KDF2滤棒成型机导轨。设计负压装置与所设计导轨相连接，通过导轨上设置的负压孔的吸附作用代替原有毛刷的纵向导向功能，并由负压控制装置对负压装置进行调控。另外，所设计导轨设置剔除气孔，保证横向剔除功能正常运行。实例结果表明，所设计导轨符合设备稳定运行要求的同时克服在滤棒生产过程中频繁出现的滤棒触头、卡棒、滤棒跑条问题和调整精确度难以控制的缺陷，提升设备有效作业率，并且降低滤棒废品率。

关键词：KDF2滤棒成型机；导轨；滤棒；负压装置；负压孔

中图分类号：TS43        文献标志码：A          文章编号：2095-2945（2024）12-0132-04

Abstract： When removing the filter rod， the filter rod guide brush of KDF2 filter rod making machine will cause deformation and serious wear due to bending and friction， which will reduce the restraint and guidance ability of the brush， which may cause problems such as wrinkled head and running strip when the filter rod enters the smoke separating wheel， which will seriously affect the quality and production efficiency of the filter rod. In order to solve the above problems， a new guide rail of KDF2 filter rod making machine is designed in this paper. The negative pressure device is connected with the designed guide rail， and the longitudinal guiding function of the original brush is replaced by the adsorption of the negative pressure hole on the guide rail， and the negative pressure control device regulates the negative pressure device. In addition， the designed guide rail is provided with ejector holes to ensure the normal operation of the horizontal ejector function. The results of the example show that the designed guide rail meets the requirements of stable operation of the equipment， overcomes the problems of filter rod contact， stick， filter rod running， and the defects of adjustment accuracy that are difficult to control frequently in the process of filter rod production， improves the effective operation rate of the equipment， and reduces the rejection rate of filter rod.

Keywords： KDF2 filter rod making machine; guide rail; filter stick; negative pressure device; negative pressure

隨着烟草行业的发展，对滤棒质量标准和生产效率的要求越来越高，原出厂的烟机设备不得不进行相应的技术改造，才能适应不断变化的生产需求[1]。KDF2滤棒成型机是生产滤棒的主流设备，其导轨装置负责将切分后的合格滤棒平稳输送至加速轮中，并剔除不合格滤棒。但是，由于剔除不合格滤棒的过程会造成毛刷弯曲，加上正常运行时毛刷与滤棒的频繁摩擦，毛刷容易产生变形和严重磨损。磨损的毛刷约束导向能力下降，会导致滤棒出现皱头、跑条等问题，会严重影响滤棒的品质。为了满足正常生产需求，需经常性进行调整，以及频繁更换毛刷，不仅影响生产效率，还增加了生产成本[2]。目前针对解决滤棒触头及跑条的烟机设备改进涉及分烟轮、加速轮等，对滤棒导轨的改进则鲜有研究[3-4]。基于此，为了减少滤棒触头及跑条的频率，提高产品质量和生产效率，本文利用负压的吸附特性对KDF2滤棒成型机导轨进行了改进。

1  问题分析

1.1  KDF2导轨组成

原有的KDF2滤棒成型机导轨如图1所示，其包括V形导轨和毛刷。KDF2滤棒成型机卷制成型的滤棒条经分切装置切成一定长度的滤棒后，先经过V形导轨，然后通过加速轮装置送到分烟轮，最后通过滤棒输送系统送至装盘机。

注：1.V形导轨；2.毛刷；3.滤棒。

图1  原有KDF2滤棒成型机导轨装置

1.2  存在问题

KDF2濾棒成型机的V形导轨位于刀头与分烟轮之间，是开机、跑条时坏烟的剔除点。正常运行时为了防止滤棒在V形导轨上跳动以及确保成品滤棒的纵向导向和横向剔除功能，在V形导轨本体上方通常装设有毛刷，使得滤棒在V形导轨上平稳运行，顺利输送到分烟轮。在KDF2滤棒成型机正常运行时，V形导轨与毛刷共同构成起着纵向导向作用的滤棒通道，而在需要剔除不合格滤棒时则作为滤棒的剔除口。当需要进行滤棒剔除时，只有推开毛刷，迫使毛刷弯曲到一定程度后，才能进行横向剔除，但在正常生产运行中，为确保毛刷的纵向导向功能，毛刷与滤棒之间通常具有一定摩擦作用力。长此以往，毛刷必定会因弯曲和摩擦导致变形和严重磨损，进而使得毛刷的约束导向能力下降，且在日常生产时滤棒会快速与毛刷摩擦，导致毛刷磨损较快需经常性进行调整，更换频率也较高。毛刷磨损则会导致滤棒在进入分烟轮时产生皱头、跑掉等问题，进而影响滤棒的品质和生产效率。

2  改进方案

2.1  改进思路

导轨改进原则是保证导轨具备对滤棒的纵向约束导向能力和横向剔除能力，尽量避免滤棒摩擦，保证滤棒质量，减少故障和配件更换次数以提高生产效率。经分析研究发现，可在导轨中引入负压装置，利用负压的吸附特性，可代替毛刷将滤棒吸附在导轨上[5]。

2.2  新型导轨装置设计

KDF2滤棒成型机新型导轨设计如图2所示，包括导轨、负压装置。

其中导轨开设有负压孔和剔除气孔，用于吸附滤棒或剔除不合格滤棒；负压装置与导轨上的负压孔相连接，以提供负压。

新型导轨装置设计的导轨包括多个负压孔、剔除气孔以及具有导向作用的凹槽。其中负压孔开设在所述凹槽的底部，开设多个数量负压孔能够保证导轨内每根滤棒都能被吸附在导轨凹槽。剔除气孔开设在所述导轨的内侧部，以便在需要时发挥横向剔除作用。

所述负压装置包括负压腔体、负压管路以及负压接头，其中负压腔体与导轨密封连接，负压管路通过负压接头与负压腔体密封连接，为导轨提供负压作用。负压气源通过负压管路与整个负压装置相连接。

注：1.导轨；2.滤棒；3.凹槽；4.负压装置；5.负压接头；6.负压管路；7.负压腔体；8.负压孔；9.剔除气孔。

图2  KDF2滤棒成型机新型导轨

3  应用实例

参照图2具体描述KDF2滤棒成型机导轨的上述组件的具体结构以及上述组件的连接关系，分别制造各组件并安装至KDF2滤棒成型机上。在实例中，导轨用于供滤棒通过，导轨内形成具有导向作用的凹槽，滤棒位于凹槽内并由负压孔对其进行负压吸附，避免其发生跳动。导轨的底部焊接有负压装置，负压装置连通于负压孔，为负压孔提供负压。

3.1  各组件工装

所设计导轨实际图如图3所示，导轨是由相互垂直的两个矩形金属板一体成型而成，两个矩形金属板相连接形成L形，并在其内侧的衔接处形成有弧形的凹槽供滤棒放置其中。弧形的凹槽可以在一定程度上防止圆柱形的滤棒在导轨内因滚动而脱离导轨，使得导轨与滤棒更贴合。优选的L形导轨位于底部的矩形金属板的厚度为5 mm。

其中负压孔的数量为多个并设置在导轨凹槽的底部，可以设为如图1所示的4个负压孔，4个负压孔均布于凹槽内中线位置。负压孔的孔径为4 mm，每两个负压孔之间的间距为55 mm。由于每两个负压孔之间的间距小于单段滤棒的长度，因此得以保证每段滤棒至少同时受到一个负压孔的负压影响。需要注意的是，上述的实例仅为负压孔的一种设置情况，负压孔的数量以及位置可以根据实际情况而适应性地调整，例如增加或减少负压孔的数量，只要能够实现其吸附滤棒的功能即可。

图3  实例导轨

导轨还开设有剔除气孔，可以是如图1所示的凹槽的侧部开设有剔除气孔，通过剔除气孔可以对滤棒进行吹气，向滤棒施加一个朝向导轨的开口侧的作用力，滤棒将受到作用力的影响而脱离凹槽，以此将不合格的滤棒剔除。剔除气孔由外部气压管与正压气源连通，以使得剔除气孔能够进行吹气。

在实例中，负压装置包括负压腔体以及负压管路，如图4所示。负压腔体为正四棱台形，其形成为较大的四边形的棱台底面与导轨的底面密封连接，其形成为较小的四边形的棱台顶面则与负压管路相连接，负压管路安装于棱台顶面的正中央，而负压腔体与导轨的底面相连接的面的面积可以与导轨的底面积相同。

负压腔体采用不锈钢材质制成，负压腔体的壁厚为2 mm，其内表面的粗糙度为3.5 μm，负压腔体与导轨的底面相连接的面的面积为190 mm×18 mm，而负压腔体与负压管路相连接的面的面积为15 mm×15 mm，负压腔体与导轨的底面通过密封剂进行密封。负压管路则采用内径10 mm、外径14 mm的负压管。

另外负压装置还包括负压接头，负压接头用于连接负压管路与负压腔体。负压接头为10 mm的不锈钢管接头。

3.2  应用效果

实例所实施对象为具备如图1所示导轨的KDF2滤棒成型机。具体使用时，所设计新型KDF2滤棒成型机导轨可以安装在原有的KDF2滤棒成型机导轨的位置替代原有的KDF2滤棒成型机导轨，并可以实现原有的KDF2滤棒成型机导轨功能，如图5所示。

图4  负压装置

图5  新型KDF2滤棒成型机导轨应用实例

实例运行结果表明，所设计新型KDF2滤棒成型机导轨在不破坏原机体结构基础上，利用负压的吸附作用原理，通过负压控制装置控制负压装置的负压气压，并通过与负压装置相连通的导轨内侧负压孔将负压作用在滤棒上，并配合剔除气孔保证了KDF2滤棒成型机导轨的纵向导向功能和横向剔除功能。在性能上，符合设备稳定运行要求的同时克服了在滤棒生产过程中频繁出现的滤棒触头、卡棒、滤棒跑条问题和调整精确度难以控制的缺陷，设备有效作业率提升了6%，而滤棒废品率降低了2%。

4  结论

针对原有KDF2滤棒成型机导轨在设备运行过程因毛刷磨损造成滤棒质量不稳定、影响生产效率的问题，结合设备特性和生产需要，引入负压装置设计了新型KDF2滤棒成型机导轨。实例应用结果表明，所设计新型KDF2滤棒成型机导轨，通过负压装置代替原有的毛刷起到的功能，有效解决了滤棒触头、卡棒、滤棒跑条问题和调整精确度难以控制的缺陷，提高了生产效率。而且，所设计的新型KDF2滤棒成型机导轨可适用于其他相关的烟机设备，为烟草行业提升生产效率提供支持。

参考文献：

[1] 袁保证.浅谈我国复合滤棒成型设备现状与发展[J].中国新技术新产品，2013（2）：143-143.

[2] 罗军，王潇，王强春，等.ZL26B滤棒成型机参数优化[J].轻工科技，2018，34（2）：42-44，117.

[3] 郑小珍，简庆龙，罗永棠.KDF2设备改进设计[J].机械制造与自动化，2017，46（4）：229-231.

[4] 赵红霞.KDF2成型机设备参数对滤棒质量的影响[J].科技创新导报，2013，10（28）：47-49.

[5] SMC（中国）有限公司.现代实用气动技术[M].3版.北京：机械工业出版社，2008.