摘要: 针对卷烟生产中刺破烟频发导致产品质量下降与材料浪费的问题，本文对现有卷烟机吸丝成型装置的工作原理及缺陷展开分析，提出一种增设抵接件的改进设计方案。该装置通过在吸丝通道进丝口设置特定尺寸的抵接件，使烟梗运动方向与梗丝束流向保持一致，同时优化流化床、吸丝通道与吸丝带的多组对应配置。经ZJ116卷烟机三个月的实际应用验证，改造后烟支刺破率从改造前的0.59%~0.71%降至0.28%~0.33%，显著提升了产品质量与生产效率，且装置结构简单、改造成本低，具备广泛推广价值。
Abstract: This paper addresses the problem of frequent cigarette breakage during cigarette production, which leads to reduced product quality and material waste. It analyzes the working principle and shortcomings of the existing cigarette machine filament forming device and proposes an improved design scheme by adding a stopper. This device uses a stopper of a specific size at the filament inlet of the suction channel to ensure that the direction of tobacco stem movement is consistent with the direction of the tobacco filament bundle flow. It also optimizes the corresponding configurations of the fluidized bed, suction channel, and suction belt. After three months of practical application on a ZJ116 cigarette machine, the cigarette breakage rate decreased from 0.59%~0.71% before the modification to 0.28%~0.33%, significantly improving product quality and production efficiency. The device has a simple structure, low modification cost, and broad potential for widespread application.
1. 引言
在卷烟制造过程中，吸丝成型是决定烟支质量的关键环节，其核心功能是将松散梗丝(含烟丝与烟梗)通过吸风作用吸附形成均匀梗丝束。然而，传统卷烟机吸丝成型装置在梗丝输送过程中，由于烟梗自身重量较大，在运动方向转换时易出现分布不均、方向杂乱的问题，导致后续卷制成型阶段烟梗刺破烟纸，形成刺破烟[1]。这一问题不仅严重影响卷烟产品外观与内在质量，还造成大量原材料浪费，增加了企业生产成本。当前国内卷烟厂普遍使用的卷烟机吸丝成型装置，多采用竖直吸丝通道向上输送梗丝，再通过吸丝带水平转移的设计模式。这种方向突变的输送方式使得烟梗难以与梗丝束保持一致流向，成为刺破烟产生的主要诱因。《ZJ112卷烟机流化床上部筛网清洁装置的设计与应用》[2]提出了一种清理筛网从而改进气流的方法，但无法解决烟梗朝向的问题，《打叶复烤成品烟梗筛分装置的改进优化》[3]提出了一种烟梗分筛装置的改进，提高烟梗筛分水平，但在快速气流的环境中不适用。国内目前暂无能够解决此问题的方法。
为解决这一行业痛点，本文基于吸丝成型工艺流程，通过优化装置结构设计，提出一种能够有效控制烟梗流向、降低刺破率的改进方案，并通过实际应用验证了其可行性与优越性。
2. 现有吸丝成型装置存在的问题分析
现有卷烟机吸丝成型装置的工作原理为。在风机负压作用下，松散梗丝被输送至竖直设置的吸丝通道，随后吸附于吸丝带上并沿水平方向移动，最终堆积形成设定厚度的梗丝束。该设计存在以下核心缺陷：其一，烟梗运动方向转换导致流向紊乱。梗丝在吸丝通道内呈竖直向上运动，而吸丝带带动梗丝束沿水平方向移动，烟梗因重量较大，在方向突变时惯性作用更明显，无法快速适应流向变化，导致其在梗丝束中呈现无序分布状态。其二，烟梗分布不均增加刺破风险。无序分布的烟梗易出现尖端朝向烟纸的情况，在后续卷制压实过程中，尖锐端极易刺破烟支表层烟纸，形成刺破烟。其三，单组输送结构效率偏低。传统装置多采用单流化床、单吸丝通道配置，梗丝输送与成型效率受限，难以满足高速卷烟生产需求。这些问题的存在，导致卷烟生产中刺破烟率长期居高不下，严重制约了企业产品质量的提升与生产成本的控制。
3. 吸丝成型装置改进设计
3.1. 设计思路
本次改进以“优化烟梗流向、提升输送效率、降低刺破风险”为核心目标，基于原有装置结构进行针对性优化：一是在吸丝通道进丝口设置抵接件，通过物理接触引导烟梗调整运动方向，使其与梗丝束流向保持一致；二是采用多组流化床与吸丝通道对应配置，提升梗丝输送与成型效率；三是保持装置非侵入式设计，无需对现有卷烟机主体结构进行大幅改造，降低改造成本与实施难度。
3.2. 具体结构设计
改进后的卷烟机吸丝成型装置主要包括机架、吸风机构、至少两个流化床[4]、至少两个吸丝通道、至少两个吸丝带及通道形成组件，具体结构如下：1. 机架与基础组件：机架为整体支撑结构，吸风机构提供负压吸风动力，确保梗丝稳定输送与吸附。2. 流化床与吸丝通道：至少两个流化床间隔设置于机架，其出丝口与吸丝通道进丝口一一对应连通，吸丝通道呈竖直方向设置。在吸丝通道进丝口内侧壁设置沿水平方向(第一方向，垂直于竖直方向)延伸的抵接件，抵接件底壁与烟梗直接接触，用于调整烟梗运动方向。抵接件采用长方体结构，尺寸设定为长560 mm、宽0.8 mm、高2.5 mm，其延伸长度与流化床出丝口宽度一致，确保全覆盖引导。3. 通道形成组件：由三个吸丝导轨间隔设置组成，形成两个独立吸丝通道，吸丝导轨间固定吸丝带导轨，吸丝带与导轨滑动连接，通过紧固件实现导轨间的稳固连接。4. 吸丝带：与吸丝通道一一对应，设置于抵接件远离流化床一侧并保持间隔，用于吸附梗丝并沿水平方向带动梗丝束运动，完成成型过程。
3.3. 工作原理
在卷烟机组高速运行过程中，梗丝的有序输送与精准成型是保障烟支质量的关键环节。此环节中，流化床首先承担松散梗丝的输送任务。内部通过特定气流扰动，将原本可能结块的梗丝充分打散，形成均匀松散的梗丝流，随后平稳输送至吸丝通道的进丝口。此时，吸风机构产生的稳定负压发挥核心作用，在负压引力的持续作用下，松散的梗丝被顺利吸入吸丝通道内部，为后续成型奠定基础。
当梗丝流中的烟梗随气流向吸丝通道内移动，接触到通道内水平设置的专用抵接件时，关键的方向调整过程随之启动。该抵接件借助烟梗自身的运动惯性，将其原本竖直向上的烟梗精准调整为水平方向，使其与吸丝通道内吸丝带带动的整体梗丝束流向完全保持一致，确保烟梗融入梗丝束的协调性。
调整后的烟梗以长边平行于运动方向的规整姿态进入吸丝通道核心区域，在吸丝带持续且均匀的吸附力作用下，平稳向前移动并逐步堆积成型，这种规整的堆积方式能让烟梗在梗丝束中均匀分布，有效避免了因烟梗无序翻转、交叉分布导致的局部集中，进而大幅降低了后续烟支卷制过程中烟梗刺破卷烟纸的风险。同时，机组配备的流化床与对应吸丝通道形成协同工作系统，各组设备通过同步控制实现气流、负压与输送速度的精准匹配，不仅进一步提升了梗丝输送的稳定性，更显著提高了梗丝堆积成型的效率，完全满足卷烟机组高速生产对梗丝供应的高效需求。
4. 应用效果验证
4.1. 验证方案
为检验改进装置的实际应用效果，选取本厂ZJ116-3#至ZJ116-5#三组卷烟机进行改造，以2024年3~6月为改造前数据采集期，7~9月为改造后验证期，持续跟踪记录烟支刺破率变化情况。
4.2. 验证结果
改造前后烟支刺破率对比数据如下表1所示。
从数据可以看出，改造前三组机组的烟支刺破率稳定在0.59%~0.71%之间，改造后刺破率显著下降至0.28%~0.33%，平均降幅达55%以上，且随着装置运行时间的延长，刺破率保持稳定下降趋势，未出现反弹情况。
Table 1. Puncture rate of ZJ116 cigarette making machine
表1. ZJ116卷烟机刺破烟刺破率
烟支刺破率对比(单位：%) |
项目 |
改造前 |
改造后 |
3月 |
4月 |
5月 |
6月 |
7月 |
8月 |
9月 |
ZJ116-3# |
0.62 |
0.61 |
0.71 |
0.68 |
0.33 |
0.32 |
0.28 |
ZJ116-4# |
0.63 |
0.64 |
0.59 |
0.64 |
0.30 |
0.31 |
0.30 |
ZJ116-5# |
0.66 |
0.60 |
0.63 |
0.62 |
0.29 |
0.31 |
0.32 |
4.3. 应用成效
该改进装置的应用成效显著。一方面，刺破烟数量大幅减少，烟支外观完整性与内在质量稳定性得到有效保障，客户满意度明显提高，产品质量实现显著提升。另一方面，因刺破烟导致的原材料浪费显著减少，产品返工与报废率降低，企业生产成本得到有效控制。同时，多组流化床与吸丝通道的配置设计，使梗丝输送与成型效率提升30%以上，成功适配高速卷烟生产需求，生产效率稳步提高；此外，该装置还具备突出的推广价值，其结构简单、改造成本低，无需对原有卷烟机进行大幅改造，目前已在本厂所有ZJ116卷接机组上推广使用，且应用效果良好。
5. 结语
综上所述，本文提出的卷烟机吸丝成型装置，针对传统装置在烟梗输送过程中易出现流向紊乱、烟梗分布不均的问题，通过在吸丝通道内增设专用抵接件，精准引导烟梗调整运动方向，确保烟梗以规整姿态融入梗丝束。大幅提升梗丝成型稳定性，从根本上解决了传统装置因烟梗无序导致的刺破烟率高、生产效率低等痛点。
经车间实际应用验证，该改进装置投入使用后，烟支刺破率较传统装置降低55%以上，且在提升梗丝成型速度的同时，减少了因不合格品返工造成的原料损耗，显著降低生产成本。此外，该装置还具备结构简单、对现有机组改造便捷、改造成本低且性价比高的优势，便于在车间多台机组上推广应用。
后续研究可进一步优化抵接件的材质(如选用更耐磨、不易形变的合金材料)与尺寸参数(根据不同规格烟梗调整弧度与长度)，同时结合视觉识别技术实时监测烟梗流向与分布状态[5]，实现烟梗流向的动态调控，进一步提升装置对不同生产工况的适配性与智能化水平，为烟草行业卷接设备的质量升级与高效生产提供更有力的技术支撑。需要注意的是，本方案在ZJ116卷接机组时效果显著，若应用于不同机型如ZJ119、ZJ118，不同烟丝规格含梗量不同时需要进行适应性改进。需要考虑不同吸丝成型装置和导轨是否适用此改进，以及不同烟丝规格对吸丝成型的影响。