適于機(jī)采棉加工的皮棉清理機(jī)設(shè)計(jì)王澤武【鄭州棉麻工程技術(shù)設(shè)計(jì)研究所,河南鄭州450004】摘要：目前，機(jī)采棉技術(shù)在新疆棉區(qū)得到迅速推廣，適于機(jī)采棉的棉花加工設(shè)備的性能也得到不斷完善和持續(xù)提升，但是，目前市場(chǎng)上還沒有專門針對(duì)機(jī)采棉加工工藝的皮棉清理機(jī)，普通手采棉皮清機(jī)應(yīng)用在機(jī)采棉生產(chǎn)中的弊端很多。筆者基于對(duì)目前市場(chǎng)上的各型皮棉清理機(jī)的深入研究，提出了適用于機(jī)采棉加工工藝的皮棉清理機(jī)設(shè)計(jì)方案。關(guān)鍵詞：機(jī)采棉；皮棉清理機(jī)；設(shè)計(jì)1問題的提出機(jī)采棉比手采棉具有高效、低成本、高收益的顯著優(yōu)勢(shì)。近年來，先行種植機(jī)采棉的棉農(nóng)和配置有機(jī)采棉加工設(shè)備的單位獲利頗豐，使早期對(duì)機(jī)采棉持懷疑、觀望態(tài)度的業(yè)界紛紛效仿。目前，新疆發(fā)展機(jī)采棉生產(chǎn)的勢(shì)頭強(qiáng)勁，以優(yōu)質(zhì)棉主產(chǎn)區(qū)石河子農(nóng)八師為例，近三年，機(jī)采棉種植面積平均增速達(dá)到59.6%。在增加機(jī)采棉種植面積的同時(shí)，兵團(tuán)引進(jìn)機(jī)采棉加工生產(chǎn)線或?qū)⒃植擅藜庸どa(chǎn)線改造成機(jī)采棉加工生產(chǎn)線的熱情也空前高漲。機(jī)采棉和手采棉生產(chǎn)線的最主要工藝區(qū)別是對(duì)籽棉和皮棉增加了烘干和清理的次數(shù)，個(gè)別情況下還需要增加加濕工藝。就皮棉清理工藝來講，由原來一臺(tái)軋花機(jī)對(duì)應(yīng)的一臺(tái)普通手采棉皮清機(jī)增加到了兩臺(tái)，對(duì)皮棉進(jìn)行了第二次除雜。但筆者通過調(diào)查，普通手采棉皮清機(jī)應(yīng)用在機(jī)采棉生產(chǎn)線中存在許多弊端。更易產(chǎn)生清理缺陷機(jī)采棉和手采棉的不同點(diǎn)是：機(jī)采棉需進(jìn)行集中機(jī)械采摘，在將成熟時(shí)要噴灑催熟劑、落葉劑強(qiáng)制其成熟和落葉。機(jī)采棉的含雜量遠(yuǎn)大于手摘棉，在籽棉纖維品質(zhì)上也稍遜色于手摘棉。由于機(jī)采棉含雜量大，在機(jī)采棉加工方面對(duì)籽棉增加了清雜的次數(shù)，對(duì)皮棉清理也由一臺(tái)皮清機(jī)增加到了兩臺(tái)。據(jù)有關(guān)文獻(xiàn)報(bào)道，籽棉清理機(jī)清理前后不存在棉纖維長(zhǎng)度差異，而手采棉皮清機(jī)會(huì)使棉纖維長(zhǎng)度降低約0.25mm。當(dāng)在機(jī)采線中，皮棉經(jīng)過兩臺(tái)手采棉皮清機(jī)后，經(jīng)檢測(cè)得到的纖維長(zhǎng)度降低的數(shù)據(jù)不是0.5mm，而是1mm?1.2mm。經(jīng)分析其主要原因是：皮棉在經(jīng)過第一道皮清給棉部分時(shí)，皮棉在給棉羅拉與給棉板的夾持下，由鋸齒輥筒強(qiáng)力開松使纖維長(zhǎng)度降低的同時(shí)，強(qiáng)度也減弱了；在經(jīng)第二道皮清時(shí)，又遭到了重復(fù)性的強(qiáng)力開松，原本強(qiáng)度已經(jīng)減弱的纖維已不堪重負(fù)，表現(xiàn)為長(zhǎng)度降低量劇增，同時(shí)短纖含量和棉結(jié)數(shù)量也迅速增加。普通手采棉皮清機(jī)應(yīng)用在機(jī)采棉生產(chǎn)線中，對(duì)纖維品質(zhì)損害很大，不適于應(yīng)用在機(jī)采棉生產(chǎn)線中。產(chǎn)量低、運(yùn)行效率低、結(jié)構(gòu)復(fù)雜、工人勞動(dòng)強(qiáng)度大機(jī)采棉生產(chǎn)線的喂棉系統(tǒng)采用了機(jī)械自動(dòng)化喂棉。機(jī)械喂棉的特點(diǎn)是持續(xù)性強(qiáng)和喂花量大，要求皮清機(jī)在機(jī)采線中要一直保持高效和穩(wěn)定才能“消化”軋花機(jī)源源不斷軋出的皮棉。可是在實(shí)際應(yīng)用中，普通手采棉皮清機(jī)由于結(jié)構(gòu)的原因，不適應(yīng)大產(chǎn)量，造成在給棉板處頻繁噎車。兩臺(tái)普通的手采棉皮清機(jī)聯(lián)用的停車幾率將翻倍，工人不得不隨時(shí)停車清堵，這樣不但增加了工人的勞動(dòng)強(qiáng)度，而且還嚴(yán)重影響了產(chǎn)量，使系統(tǒng)運(yùn)行效率低下。由于普通的手采棉皮清的結(jié)構(gòu)復(fù)雜，可調(diào)的部分很多，不但使工人不易掌握且在機(jī)采的大產(chǎn)量、高強(qiáng)度工作中極易損壞構(gòu)件，造成停產(chǎn)維修現(xiàn)象的發(fā)生。高能耗普通的手采棉皮清機(jī)以MPQ-6O0X32OO為例，本機(jī)功率20.5Kw,所配吸棉風(fēng)機(jī)在手采線中為7.5Kw,在手采線中皮清機(jī)所耗功率為28Kw。將同機(jī)型兩臺(tái)應(yīng)用于機(jī)采生產(chǎn)線中，本機(jī)功率為2X20.5Kw=41Kw,風(fēng)機(jī)為15Kw,在機(jī)采線中普通皮清機(jī)所耗功率為56Kw,是手采線所耗功率的兩倍。使加工廠電力成本劇增。在大部分的手采線改機(jī)采生產(chǎn)線工程中不適用。新建機(jī)采線則投資成本高。按機(jī)采棉工藝,一臺(tái)軋花機(jī)后要跟兩臺(tái)皮清機(jī),在手采老線改造中要添加一臺(tái)皮清機(jī),但大部分老廠房跨距有限且非框架結(jié)構(gòu),不易改造找出增加皮清機(jī)的面積。在新建機(jī)采線中,皮清機(jī)的本機(jī)購(gòu)置成本是手采線的兩倍,而廠房跨距的增加,工程費(fèi)用的增加也不容小覷。2機(jī)采棉皮棉清理機(jī)的設(shè)計(jì)思路目前，機(jī)采棉技術(shù)在新疆棉區(qū)得到迅速推廣，適于機(jī)采棉的棉花加工設(shè)備的性能也得到不斷完善和持續(xù)提升，但是，目前市場(chǎng)上還沒有專門針對(duì)機(jī)采棉加工工藝的皮棉清理機(jī)，普通手采棉皮清機(jī)應(yīng)用在機(jī)采棉生產(chǎn)中的弊端很多。筆者基于對(duì)目前市場(chǎng)上的各型皮棉清理機(jī)的深入研究，提出了適用于機(jī)采棉加工工藝的皮棉清理機(jī)設(shè)計(jì)方案。2.1機(jī)采棉皮棉清理機(jī)總體結(jié)構(gòu)及工作原理圖1機(jī)采棉皮棉清理機(jī)結(jié)構(gòu)示意圖1吸風(fēng)管道2.機(jī)架3.塵籠4.棉層5.剝棉羅拉6.分梳給棉羅拉7.屮600刺輥8?除雜刀9?前排雜區(qū)10?屮900刺輥11.刺輥擋棉刀12?毛刷輥13.毛刷輥前弧板14.前排雜吸管15.皮棉吸管16.后排雜吸管17.毛刷輥擋棉刀18.護(hù)板19.后排雜區(qū)20.除雜刀21.弧板22.附棉板23.塵籠及給棉傳動(dòng)電機(jī)24.進(jìn)棉口工作原理：軋花機(jī)軋出的皮棉經(jīng)吸風(fēng)管道1，從進(jìn)棉口24吸入皮清機(jī)貼附于塵籠3上形成棉層4，棉層經(jīng)剝棉羅拉5與分梳給棉羅拉6的剝?nèi)∨c分梳喂入刺輥7（屮600），在前排雜區(qū)9經(jīng)刺輥7（屮600）與除雜刀8的共同作用排除塵雜，前排雜區(qū)的塵雜進(jìn)入前排雜吸管14后被排走。刺輥7（屮600）上的皮棉經(jīng)初次排雜后轉(zhuǎn)至下方，與刺輥10（屮900）相遇，由于兩刺輥針布角度是交叉的，且刺輥10（屮900）的表面線速度大于刺輥7（屮600），符合針布剝?nèi)l件，所以刺輥10（屮900）將刺輥10（屮600）上的皮棉全部轉(zhuǎn)移到自身上。刺輥10（屮900）帶著棉層與除雜刀20作用，在后排雜區(qū)19進(jìn)行精細(xì)排雜，雜質(zhì)在后排雜區(qū)19進(jìn)入后排雜吸管16后被負(fù)壓抽走；排雜后的皮棉被毛刷輥12刷取，在皮棉吸管15負(fù)壓抽吸的作用下將皮棉送入集棉機(jī)。至此機(jī)采棉皮清機(jī)的任務(wù)完成。2.2主要部件設(shè)計(jì)2.2.1給棉部分設(shè)計(jì)圖2給棉部分技術(shù)設(shè)計(jì)1.塵籠2.棉層3.分梳給棉羅拉4.刺輥5.除雜刀6.剝棉羅拉工作原理：棉層2經(jīng)塵籠被分梳給棉羅拉3輕壓成絮片狀。再由剝棉羅拉6與分梳給棉羅拉3的夾持下喂入刺輥4，刺輥4帶棉層2進(jìn)入分梳點(diǎn)進(jìn)行梳理，經(jīng)已梳理過的薄棉層與除雜刀5作用進(jìn)行除雜。由于采用了分梳給棉羅拉和固定給棉點(diǎn)的新型結(jié)構(gòu)，穩(wěn)定了分梳力，使纖維被拉直，使其中的雜質(zhì)充分暴露，在與除雜刀作用時(shí)能充分排雜。在拉直纖維的同時(shí)，由于摩擦力的作用對(duì)纖維產(chǎn)生了“絲光”的效果，使棉形順暢及色澤豐盈。（可參考：王澤武。新型皮棉清理機(jī)給棉部分的設(shè)計(jì)《中國(guó)棉花加工》2010年第6期）表1給棉部分各機(jī)件之間隔距關(guān)系

各機(jī)件之間隔距關(guān)系隔距（mm）說明塵籠1與剝棉羅拉60.5?1起剝棉作用塵籠1與分梳給棉羅拉33?6輕壓成絮片狀，以利剝?nèi)》质峤o棉羅拉3與刺輥40.3?0.8此點(diǎn)為分梳給棉點(diǎn)，隔距大小直接影響牽伸、梳理效果，還會(huì)影響下步的排雜效果。隔距大排雜少，纖維受損少，落棉多。隔距小排雜多，纖維受損大。剝棉羅拉6與刺輥46此隔距不重要，保證剝棉點(diǎn)隔距后自然形成。縫隙能使刺輥針布附面層的風(fēng)進(jìn)入，利于分梳。2.2.2機(jī)采棉皮棉清理機(jī)其它部分隔距的確定表2各機(jī)件之間隔距關(guān)系（見圖1）各機(jī)件之間隔距關(guān)系隔距（mm）說明刺輥10與7刺輥70.3?0.8起剝棉、轉(zhuǎn)移棉層作用刺輥10與毛刷輥120.5?1起剝棉、轉(zhuǎn)移棉層作用刺輥10與附棉板22進(jìn)口40?60出口1使氣流將皮棉壓附在刺輥10（屮900）表面，在與除雜刀20作用時(shí)不宜飛出纖維而產(chǎn)生損失衣分的現(xiàn)象。刺輥擋棉刀11與刺輥100.3?1主要作用是截?cái)噍佂脖砻娴母裁鎸拥臍饬鳌Ｊ姑迣硬槐焕^續(xù)帶走。毛刷輥擋棉刀17與毛刷輥120.3?1主要作用是截?cái)噍佂脖砻娴母裁鎸拥臍饬鳌Ｊ姑迣硬槐焕^續(xù)帶走。護(hù)板18與毛刷輥1210起安全及保護(hù)毛刷輥的作用2.2.3各輥速度的確定各輥的速度：從塵籠3到刺輥7（屮600）的速度可參考目前市場(chǎng)上的類似皮清機(jī)速度。刺輥10（屮900）直徑是刺輥7的1.5倍，在轉(zhuǎn)數(shù)相同時(shí)線速度也是刺輥7的1.5倍，利于針布剝?nèi)∞D(zhuǎn)移棉層。毛刷輥12的速度是刺輥10的1.5倍，利于轉(zhuǎn)移棉層。刺輥7盡量選較低級(jí)別的速度，這樣也相應(yīng)降低了毛刷輥的速度，降低了毛刷輥的制造難度。例如：刺輥7轉(zhuǎn)數(shù)700轉(zhuǎn)/分時(shí)，毛刷輥轉(zhuǎn)數(shù)是1575轉(zhuǎn)/分；刺輥7轉(zhuǎn)數(shù)888轉(zhuǎn)/分時(shí)，毛刷輥轉(zhuǎn)數(shù)是2000轉(zhuǎn)/分；建議毛刷輥轉(zhuǎn)數(shù)不要超過2000轉(zhuǎn)/分。2.2.4其它部分的設(shè)計(jì)1，弧板21能利用弧面降低不孕籽及塵雜的動(dòng)能和控制其流向，使其順利排向后排雜吸管16。另外弧板21的收口設(shè)計(jì)使補(bǔ)風(fēng)區(qū)域集中，提高了風(fēng)速，利于不孕籽及塵雜被負(fù)壓抽走，利于降低風(fēng)機(jī)功率。2，在毛刷輥前弧板13與前排雜吸管14之間的區(qū)域是皮棉吸管15中負(fù)壓的補(bǔ)風(fēng)區(qū)，負(fù)壓的補(bǔ)風(fēng)利于棉層脫離毛刷輥12進(jìn)入皮棉吸管15。3，護(hù)板18與后排雜區(qū)19形成毛刷輥12的負(fù)壓的補(bǔ)風(fēng)區(qū)，毛刷輥將風(fēng)壓縮后從與刺輥10（0900）的縫隙中壓出，在毛刷的作用下利于剝?nèi)∶迣印?機(jī)采棉皮棉清理機(jī)的技術(shù)性能特點(diǎn)由于借鑒了新型皮棉清理機(jī)給棉部分的設(shè)計(jì)，去除了普通機(jī)型中阻礙產(chǎn)量提升的給棉板，在加工時(shí)不堵車或很少堵車（一個(gè)班次少于1次），使產(chǎn)量增加，足夠跟上目前任何同型號(hào)高產(chǎn)軋花機(jī)。本機(jī)只進(jìn)行了一次給棉和強(qiáng)力開松，清理時(shí)是連續(xù)的，喂入大刺輥的棉量在幅寬上分布均勻，排列有序，使除雜更充分。本機(jī)避免了2臺(tái)普通清理機(jī)重復(fù)的對(duì)纖維的損傷，同時(shí)將兩次清理功能集中在一臺(tái)機(jī)上，避免了皮棉經(jīng)過棉道時(shí)的翻滾、摩擦，減少了鎖絲的產(chǎn)生。3.3功率消耗遠(yuǎn)小于2臺(tái)普通皮棉清理機(jī)的功率（包含本機(jī)及風(fēng)機(jī)）。3.4占地面積小（一臺(tái)普通皮棉清理機(jī)的面積）。在手采棉生產(chǎn)線改機(jī)采棉生產(chǎn)線中，不受廠房跨距、結(jié)構(gòu)所限，能很經(jīng)濟(jì)、快捷的完成改造任務(wù)。價(jià)格低于2臺(tái)普通皮棉清理機(jī)的價(jià)格。在新建廠中，廠房跨距和管道、風(fēng)機(jī)等和手采線的類同，大大節(jié)約了工程投資的成本和運(yùn)行成本。智能化，操作安全簡(jiǎn)單，性能穩(wěn)定可靠，容易維護(hù)。機(jī)采棉皮棉清理機(jī)主要用于“機(jī)采”，將大刺輥處除雜刀隔距調(diào)大