压棒机成型装置设计

范爱军，许志兵

（河南中烟黄金叶生产制造中心制丝部，河南郑州 450016）

0 引言

烟草行业在加工过程中形成很多粉末状物质，被与之配套的旋风除尘、袋式除尘装置回收。压棒机——烟草烟末成型装置将回收的粉末状物质压成圆柱状烟棒。

压棒机经过设备供应厂家多年改造，几经变化和革新。目前使用的是较为先进的液压成型，但是与之相对应的压棒机成型装置是易损件，本身价值很大，与成型装置配套的单作用液压缸本身价值也很大，也是易损件。黄金叶生产制造中心制丝部的两套压棒机没用多长时间，压棒机成型装置就出现了开裂，如图1 所示。

1 压棒机成型装置工作原理

图1 开裂的压棒机成型装置

螺旋送料、压棒机冲压装置和压棒机成型装置由各自的液压驱动装置——液压马达、双作用液压缸和单作用液压缸配合使用，如图2 所示。供料仓中回收的烟草粉尘经过液压马达驱动的螺旋推进装置送到压棒机冲压装置的供料腔中，双作用液压缸驱动的压棒机冲压装置向压棒机成型装置中冲料。为减少阻力，由单作用液压缸驱动的压棒机成型装置处于释放状态，当双作用液压缸向相反的方向抽回时，螺旋进料液压马达再次向进料腔中进料。为了压实，单作用液压缸对压棒机成型装置施加液压力，使压棒机成型装置压缩。

图2 压棒机

压棒机成型装置CAD 如图3 所示，压棒机成型装置是由65Mn 弹簧钢经过热处理而成，实际是一个特殊的弹簧，压棒机成型装置实际由一个单作用液压缸驱动。当单作用液压缸中进入液压油时，液压驱动装置通过图2 中的两个方形块向压棒机成型装置施压，使之压缩。里面的烟草粉尘因受到成型装置的压缩而成为棒状，当不向里面供油时，单作用液压缸在压棒机成型装置（弹簧）的作用下复位，压棒机成型装置也自动恢复到原始状态。

图3 压棒机成型装置CAD

2 压棒机成型装置开裂的原因分析

一旦生产线开始生产，压棒机成型装置在单作用液压缸以及自身弹簧力的作用下，以3 s 压缩1 次的频率开始不停的压缩和收回。虽然压棒机成型装置作为弹性机械元件总会失效，但是该装置价值太大，使用和维修成本太高。

3 压棒机成型装置初步设计

有一段时间，控制单作用液压缸的三位五通换向阀出现故障，此时压棒机成型装置就成为一个内部固定的圆柱状空腔，这种情况下，压棒机打出的烟棒成型也很好，只是太瓷实。当生产结束后，烟棒中的水分在设备余热的加热下蒸发出去，烟棒变得又干又硬，第二天再次开机生产时，压棒机冲压液压缸就没有足够的力量打出烟棒。工人只能使用錾子等工具把圆柱状空腔中直径80 mm、长460 mm的烟棒逐点剔出来，大约需要4 h。

在没有单作用液压缸工作的压棒机成型装置也能很好成型，只是会出现上述烟棒又干又硬和难以出棒的现象。如果将现有具有弹簧性质的成型装置设计成图4 所示形状，应该也能成型。事实上确实成型了，如图5 所示，只是成型的烟棒不能满足生产需要，太虚。成型太虚的原因是将压棒机成型装置的长度由原来460 mm变成了200 mm。设想在200～460 mm，找到一个合适长度，解决好成型，这就需要一定量的试验。

图4 初步设计

图5 初步成型

4 压棒机成型装置的最终设计

没有单作用液压缸工作的压棒机成型装置之所以成型的也很好，是因为烟棒在比较长而且有一定锥度的圆柱状空腔中运动时，受到锥度和摩擦力的挤压而成型，如果在较短距离内提供一个同样的挤压力，也一定能成型。这就要求成型装置的内部空腔拥有一个更大的锥度，在短时间内实现急剧压缩。如图6 所示，为节约试验费用，在原来200 mm 长的基础上，又加工了一个挤出成型段，只有50 mm 长，用6 条螺栓固定在原有200 mm 的预压段上，烟尘在50 mm 的挤出成型段上实现了急剧压缩，成型很好，烟棒成型如图7 所示。

图6 定型设计

图7 烟棒成型

按照以上分析，图6 中的预压段可以做的再短一些，这时候摩擦力更小，设备发热更小，加工成本更少。

5 本设计的优点

本设计是利用自身的预压段和挤出成型段，将粉末状烟土和烟末挤压成型，在原理上和原来有相当大的差别，即现设计有很大优点。

（1）减少加工成本和生产费用。新设计的压棒机成型装置不再具有弹簧作用，使用普通的45#钢就能满足使用要求，不再使用价格昂贵的65Mn 钢，也不用再购买厂家提供的昂贵备件。

（2）设备更加简单。减掉了价格昂贵的液压装置，设备的可动部件更少，设备更加简单，故障率更低。