KDF2濾棒成型機導軌改進設計與應用

朱其強 馬宇飛 韋樂 黃耀

第一作者簡介：朱其強（1987-），男，助理工程師。研究方向為設備攻關改造。

*通信作者：馬宇飛（2000-），男，助理工程師。研究方向為煙草設備攻關改造。

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

摘? 要：KDF2濾棒成型機的濾棒條導軌毛刷在剔除濾棒時，會因彎曲和摩擦導致變形和嚴重磨損，使得毛刷約束導向能力下降，可能會造成濾棒在進入分煙輪時產生皺頭、跑條等問題，會嚴重影響濾棒的品質和生產效率。為解決上述問題，該文設計一種新型KDF2濾棒成型機導軌。設計負壓裝置與所設計導軌相連接，通過導軌上設置的負壓孔的吸附作用代替原有毛刷的縱向導向功能，并由負壓控制裝置對負壓裝置進行調控。另外，所設計導軌設置剔除氣孔，保證橫向剔除功能正常運行。實例結果表明，所設計導軌符合設備穩定運行要求的同時克服在濾棒生產過程中頻繁出現的濾棒觸頭、卡棒、濾棒跑條問題和調整精確度難以控制的缺陷，提升設備有效作業率，并且降低濾棒廢品率。

關鍵詞：KDF2濾棒成型機；導軌；濾棒；負壓裝置；負壓孔

中圖分類號：TS43? ? ? ? 文獻標志碼：A? ? ? ? ? 文章編號：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

隨著煙草行業的發展，對濾棒質量標準和生產效率的要求越來越高，原出廠的煙機設備不得不進行相應的技術改造，才能適應不斷變化的生產需求[1]。KDF2濾棒成型機是生產濾棒的主流設備，其導軌裝置負責將切分后的合格濾棒平穩輸送至加速輪中，并剔除不合格濾棒。但是，由于剔除不合格濾棒的過程會造成毛刷彎曲，加上正常運行時毛刷與濾棒的頻繁摩擦，毛刷容易產生變形和嚴重磨損。磨損的毛刷約束導向能力下降，會導致濾棒出現皺頭、跑條等問題，會嚴重影響濾棒的品質。為了滿足正常生產需求，需經常性進行調整，以及頻繁更換毛刷，不僅影響生產效率，還增加了生產成本[2]。目前針對解決濾棒觸頭及跑條的煙機設備改進涉及分煙輪、加速輪等，對濾棒導軌的改進則鮮有研究[3-4]?；诖?，為了減少濾棒觸頭及跑條的頻率，提高產品質量和生產效率，本文利用負壓的吸附特性對KDF2濾棒成型機導軌進行了改進。

1? 問題分析

1.1? KDF2導軌組成

原有的KDF2濾棒成型機導軌如圖1所示，其包括V形導軌和毛刷。KDF2濾棒成型機卷制成型的濾棒條經分切裝置切成一定長度的濾棒后，先經過V形導軌，然后通過加速輪裝置送到分煙輪，最后通過濾棒輸送系統送至裝盤機。

注：1.V形導軌；2.毛刷；3.濾棒。

圖1? 原有KDF2濾棒成型機導軌裝置

1.2? 存在問題

KDF2濾棒成型機的V形導軌位于刀頭與分煙輪之間，是開機、跑條時壞煙的剔除點。正常運行時為了防止濾棒在V形導軌上跳動以及確保成品濾棒的縱向導向和橫向剔除功能，在V形導軌本體上方通常裝設有毛刷，使得濾棒在V形導軌上平穩運行，順利輸送到分煙輪。在KDF2濾棒成型機正常運行時，V形導軌與毛刷共同構成起著縱向導向作用的濾棒通道，而在需要剔除不合格濾棒時則作為濾棒的剔除口。當需要進行濾棒剔除時，只有推開毛刷，迫使毛刷彎曲到一定程度后，才能進行橫向剔除，但在正常生產運行中，為確保毛刷的縱向導向功能，毛刷與濾棒之間通常具有一定摩擦作用力。長此以往，毛刷必定會因彎曲和摩擦導致變形和嚴重磨損，進而使得毛刷的約束導向能力下降，且在日常生產時濾棒會快速與毛刷摩擦，導致毛刷磨損較快需經常性進行調整，更換頻率也較高。毛刷磨損則會導致濾棒在進入分煙輪時產生皺頭、跑掉等問題，進而影響濾棒的品質和生產效率。

2? 改進方案

2.1? 改進思路

導軌改進原則是保證導軌具備對濾棒的縱向約束導向能力和橫向剔除能力，盡量避免濾棒摩擦，保證濾棒質量，減少故障和配件更換次數以提高生產效率。經分析研究發現，可在導軌中引入負壓裝置，利用負壓的吸附特性，可代替毛刷將濾棒吸附在導軌上[5]。

2.2? 新型導軌裝置設計

KDF2濾棒成型機新型導軌設計如圖2所示，包括導軌、負壓裝置。

其中導軌開設有負壓孔和剔除氣孔，用于吸附濾棒或剔除不合格濾棒；負壓裝置與導軌上的負壓孔相連接，以提供負壓。

新型導軌裝置設計的導軌包括多個負壓孔、剔除氣孔以及具有導向作用的凹槽。其中負壓孔開設在所述凹槽的底部，開設多個數量負壓孔能夠保證導軌內每根濾棒都能被吸附在導軌凹槽。剔除氣孔開設在所述導軌的內側部，以便在需要時發揮橫向剔除作用。

所述負壓裝置包括負壓腔體、負壓管路以及負壓接頭，其中負壓腔體與導軌密封連接，負壓管路通過負壓接頭與負壓腔體密封連接，為導軌提供負壓作用。負壓氣源通過負壓管路與整個負壓裝置相連接。

注：1.導軌；2.濾棒；3.凹槽；4.負壓裝置；5.負壓接頭；6.負壓管路；7.負壓腔體；8.負壓孔；9.剔除氣孔。

圖2? KDF2濾棒成型機新型導軌

3? 應用實例

參照圖2具體描述KDF2濾棒成型機導軌的上述組件的具體結構以及上述組件的連接關系，分別制造各組件并安裝至KDF2濾棒成型機上。在實例中，導軌用于供濾棒通過，導軌內形成具有導向作用的凹槽，濾棒位于凹槽內并由負壓孔對其進行負壓吸附，避免其發生跳動。導軌的底部焊接有負壓裝置，負壓裝置連通于負壓孔，為負壓孔提供負壓。

3.1? 各組件工裝

所設計導軌實際圖如圖3所示，導軌是由相互垂直的兩個矩形金屬板一體成型而成，兩個矩形金屬板相連接形成L形，并在其內側的銜接處形成有弧形的凹槽供濾棒放置其中?；⌒蔚陌疾劭梢栽谝欢ǔ潭壬戏乐箞A柱形的濾棒在導軌內因滾動而脫離導軌，使得導軌與濾棒更貼合。優選的L形導軌位于底部的矩形金屬板的厚度為5 mm。

其中負壓孔的數量為多個并設置在導軌凹槽的底部，可以設為如圖1所示的4個負壓孔，4個負壓孔均布于凹槽內中線位置。負壓孔的孔徑為4 mm，每兩個負壓孔之間的間距為55 mm。由于每兩個負壓孔之間的間距小于單段濾棒的長度，因此得以保證每段濾棒至少同時受到一個負壓孔的負壓影響。需要注意的是，上述的實例僅為負壓孔的一種設置情況，負壓孔的數量以及位置可以根據實際情況而適應性地調整，例如增加或減少負壓孔的數量，只要能夠實現其吸附濾棒的功能即可。

圖3? 實例導軌

導軌還開設有剔除氣孔，可以是如圖1所示的凹槽的側部開設有剔除氣孔，通過剔除氣孔可以對濾棒進行吹氣，向濾棒施加一個朝向導軌的開口側的作用力，濾棒將受到作用力的影響而脫離凹槽，以此將不合格的濾棒剔除。剔除氣孔由外部氣壓管與正壓氣源連通，以使得剔除氣孔能夠進行吹氣。

在實例中，負壓裝置包括負壓腔體以及負壓管路，如圖4所示。負壓腔體為正四棱臺形，其形成為較大的四邊形的棱臺底面與導軌的底面密封連接，其形成為較小的四邊形的棱臺頂面則與負壓管路相連接，負壓管路安裝于棱臺頂面的正中央，而負壓腔體與導軌的底面相連接的面的面積可以與導軌的底面積相同。

負壓腔體采用不銹鋼材質制成，負壓腔體的壁厚為2 mm，其內表面的粗糙度為3.5 μm，負壓腔體與導軌的底面相連接的面的面積為190 mm×18 mm，而負壓腔體與負壓管路相連接的面的面積為15 mm×15 mm，負壓腔體與導軌的底面通過密封劑進行密封。負壓管路則采用內徑10 mm、外徑14 mm的負壓管。

另外負壓裝置還包括負壓接頭，負壓接頭用于連接負壓管路與負壓腔體。負壓接頭為10 mm的不銹鋼管接頭。

3.2? 應用效果

實例所實施對象為具備如圖1所示導軌的KDF2濾棒成型機。具體使用時，所設計新型KDF2濾棒成型機導軌可以安裝在原有的KDF2濾棒成型機導軌的位置替代原有的KDF2濾棒成型機導軌，并可以實現原有的KDF2濾棒成型機導軌功能，如圖5所示。

圖4? 負壓裝置

圖5? 新型KDF2濾棒成型機導軌應用實例

實例運行結果表明，所設計新型KDF2濾棒成型機導軌在不破壞原機體結構基礎上，利用負壓的吸附作用原理，通過負壓控制裝置控制負壓裝置的負壓氣壓，并通過與負壓裝置相連通的導軌內側負壓孔將負壓作用在濾棒上，并配合剔除氣孔保證了KDF2濾棒成型機導軌的縱向導向功能和橫向剔除功能。在性能上，符合設備穩定運行要求的同時克服了在濾棒生產過程中頻繁出現的濾棒觸頭、卡棒、濾棒跑條問題和調整精確度難以控制的缺陷，設備有效作業率提升了6%，而濾棒廢品率降低了2%。

4? 結論

針對原有KDF2濾棒成型機導軌在設備運行過程因毛刷磨損造成濾棒質量不穩定、影響生產效率的問題，結合設備特性和生產需要，引入負壓裝置設計了新型KDF2濾棒成型機導軌。實例應用結果表明，所設計新型KDF2濾棒成型機導軌，通過負壓裝置代替原有的毛刷起到的功能，有效解決了濾棒觸頭、卡棒、濾棒跑條問題和調整精確度難以控制的缺陷，提高了生產效率。而且，所設計的新型KDF2濾棒成型機導軌可適用于其他相關的煙機設備，為煙草行業提升生產效率提供支持。

參考文獻：

[1] 袁保證.淺談我國復合濾棒成型設備現狀與發展[J].中國新技術新產品，2013（2）：143-143.

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[3] 鄭小珍，簡慶龍，羅永棠.KDF2設備改進設計[J].機械制造與自動化，2017，46（4）：229-231.

[4] 趙紅霞.KDF2成型機設備參數對濾棒質量的影響[J].科技創新導報，2013，10（28）：47-49.

[5] SMC（中國）有限公司.現代實用氣動技術[M].3版.北京：機械工業出版社，2008.