適于機采棉加工的皮棉清理機設計王澤武【鄭州棉麻工程技術設計研究所,河南鄭州450004】摘要：目前，機采棉技術在新疆棉區得到迅速推廣，適于機采棉的棉花加工設備的性能也得到不斷完善和持續提升，但是，目前市場上還沒有專門針對機采棉加工工藝的皮棉清理機，普通手采棉皮清機應用在機采棉生產中的弊端很多。筆者基于對目前市場上的各型皮棉清理機的深入研究，提出了適用于機采棉加工工藝的皮棉清理機設計方案。關鍵詞：機采棉；皮棉清理機；設計1問題的提出機采棉比手采棉具有高效、低成本、高收益的顯著優勢。近年來，先行種植機采棉的棉農和配置有機采棉加工設備的單位獲利頗豐，使早期對機采棉持懷疑、觀望態度的業界紛紛效仿。目前，新疆發展機采棉生產的勢頭強勁，以優質棉主產區石河子農八師為例，近三年，機采棉種植面積平均增速達到59.6%。在增加機采棉種植面積的同時，兵團引進機采棉加工生產線或將原手采棉加工生產線改造成機采棉加工生產線的熱情也空前高漲。機采棉和手采棉生產線的最主要工藝區別是對籽棉和皮棉增加了烘干和清理的次數，個別情況下還需要增加加濕工藝。就皮棉清理工藝來講，由原來一臺軋花機對應的一臺普通手采棉皮清機增加到了兩臺，對皮棉進行了第二次除雜。但筆者通過調查，普通手采棉皮清機應用在機采棉生產線中存在許多弊端。更易產生清理缺陷機采棉和手采棉的不同點是：機采棉需進行集中機械采摘，在將成熟時要噴灑催熟劑、落葉劑強制其成熟和落葉。機采棉的含雜量遠大于手摘棉，在籽棉纖維品質上也稍遜色于手摘棉。由于機采棉含雜量大，在機采棉加工方面對籽棉增加了清雜的次數，對皮棉清理也由一臺皮清機增加到了兩臺。據有關文獻報道，籽棉清理機清理前后不存在棉纖維長度差異，而手采棉皮清機會使棉纖維長度降低約0.25mm。當在機采線中，皮棉經過兩臺手采棉皮清機后，經檢測得到的纖維長度降低的數據不是0.5mm，而是1mm?1.2mm。經分析其主要原因是：皮棉在經過第一道皮清給棉部分時，皮棉在給棉羅拉與給棉板的夾持下，由鋸齒輥筒強力開松使纖維長度降低的同時，強度也減弱了；在經第二道皮清時，又遭到了重復性的強力開松，原本強度已經減弱的纖維已不堪重負，表現為長度降低量劇增，同時短纖含量和棉結數量也迅速增加。普通手采棉皮清機應用在機采棉生產線中，對纖維品質損害很大，不適于應用在機采棉生產線中。產量低、運行效率低、結構復雜、工人勞動強度大機采棉生產線的喂棉系統采用了機械自動化喂棉。機械喂棉的特點是持續性強和喂花量大，要求皮清機在機采線中要一直保持高效和穩定才能“消化”軋花機源源不斷軋出的皮棉。可是在實際應用中，普通手采棉皮清機由于結構的原因，不適應大產量，造成在給棉板處頻繁噎車。兩臺普通的手采棉皮清機聯用的停車幾率將翻倍，工人不得不隨時停車清堵，這樣不但增加了工人的勞動強度，而且還嚴重影響了產量，使系統運行效率低下。由于普通的手采棉皮清的結構復雜，可調的部分很多，不但使工人不易掌握且在機采的大產量、高強度工作中極易損壞構件，造成停產維修現象的發生。高能耗普通的手采棉皮清機以MPQ-6O0X32OO為例，本機功率20.5Kw,所配吸棉風機在手采線中為7.5Kw,在手采線中皮清機所耗功率為28Kw。將同機型兩臺應用于機采生產線中，本機功率為2X20.5Kw=41Kw,風機為15Kw,在機采線中普通皮清機所耗功率為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采生產線工程中不適用。新建機采線則投資成本高。按機采棉工藝,一臺軋花機后要跟兩臺皮清機,在手采老線改造中要添加一臺皮清機,但大部分老廠房跨距有限且非框架結構,不易改造找出增加皮清機的面積。在新建機采線中,皮清機的本機購置成本是手采線的兩倍,而廠房跨距的增加,工程費用的增加也不容小覷。2機采棉皮棉清理機的設計思路目前，機采棉技術在新疆棉區得到迅速推廣，適于機采棉的棉花加工設備的性能也得到不斷完善和持續提升，但是，目前市場上還沒有專門針對機采棉加工工藝的皮棉清理機，普通手采棉皮清機應用在機采棉生產中的弊端很多。筆者基于對目前市場上的各型皮棉清理機的深入研究，提出了適用于機采棉加工工藝的皮棉清理機設計方案。2.1機采棉皮棉清理機總體結構及工作原理圖1機采棉皮棉清理機結構示意圖1吸風管道2.機架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.護板19.后排雜區20.除雜刀21.弧板22.附棉板23.塵籠及給棉傳動電機24.進棉口工作原理：軋花機軋出的皮棉經吸風管道1，從進棉口24吸入皮清機貼附于塵籠3上形成棉層4，棉層經剝棉羅拉5與分梳給棉羅拉6的剝取與分梳喂入刺輥7（屮600），在前排雜區9經刺輥7（屮600）與除雜刀8的共同作用排除塵雜，前排雜區的塵雜進入前排雜吸管14后被排走。刺輥7（屮600）上的皮棉經初次排雜后轉至下方，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），符合針布剝取條件，所以刺輥10（屮900）將刺輥10（屮600）上的皮棉全部轉移到自身上。刺輥10（屮900）帶著棉層與除雜刀20作用，在后排雜區19進行精細排雜，雜質在后排雜區19進入后排雜吸管16后被負壓抽走；排雜后的皮棉被毛刷輥12刷取，在皮棉吸管15負壓抽吸的作用下將皮棉送入集棉機。至此機采棉皮清機的任務完成。2.2主要部件設計2.2.1給棉部分設計圖2給棉部分技術設計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進入分梳點進行梳理，經已梳理過的薄棉層與除雜刀5作用進行除雜。由于采用了分梳給棉羅拉和固定給棉點的新型結構，穩定了分梳力，使纖維被拉直，使其中的雜質充分暴露，在與除雜刀作用時能充分排雜。在拉直纖維的同時，由于摩擦力的作用對纖維產生了“絲光”的效果，使棉形順暢及色澤豐盈。（可參考：王澤武。新型皮棉清理機給棉部分的設計《中國棉花加工》2010年第6期）表1給棉部分各機件之間隔距關系

各機件之間隔距關系隔距（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，以利剝取分梳給棉羅拉3與刺輥40.3?0.8此點為分梳給棉點，隔距大小直接影響牽伸、梳理效果，還會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，保證剝棉點隔距后自然形成。縫隙能使刺輥針布附面層的風進入，利于分梳。2.2.2機采棉皮棉清理機其它部分隔距的確定表2各機件之間隔距關系（見圖1）各機件之間隔距關系隔距（mm）說明刺輥10與7刺輥70.3?0.8起剝棉、轉移棉層作用刺輥10與毛刷輥120.5?1起剝棉、轉移棉層作用刺輥10與附棉板22進口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作用時不宜飛出纖維而產生損失衣分的現象。刺輥擋棉刀11與刺輥100.3?1主要作用是截斷輥筒表面的覆面層的氣流。使棉層不被繼續帶走。毛刷輥擋棉刀17與毛刷輥120.3?1主要作用是截斷輥筒表面的覆面層的氣流。使棉層不被繼續帶走。護板18與毛刷輥1210起安全及保護毛刷輥的作用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上的類似皮清機速度。刺輥10（屮900）直徑是刺輥7的1.5倍，在轉數相同時線速度也是刺輥7的1.5倍，利于針布剝取轉移棉層。毛刷輥12的速度是刺輥10的1.5倍，利于轉移棉層。刺輥7盡量選較低級別的速度，這樣也相應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轉數700轉/分時，毛刷輥轉數是1575轉/分；刺輥7轉數888轉/分時，毛刷輥轉數是2000轉/分；建議毛刷輥轉數不要超過2000轉/分。2.2.4其它部分的設計1，弧板21能利用弧面降低不孕籽及塵雜的動能和控制其流向，使其順利排向后排雜吸管16。另外弧板21的收口設計使補風區域集中，提高了風速，利于不孕籽及塵雜被負壓抽走，利于降低風機功率。2，在毛刷輥前弧板13與前排雜吸管14之間的區域是皮棉吸管15中負壓的補風區，負壓的補風利于棉層脫離毛刷輥12進入皮棉吸管15。3，護板18與后排雜區19形成毛刷輥12的負壓的補風區，毛刷輥將風壓縮后從與刺輥10（0900）的縫隙中壓出，在毛刷的作用下利于剝取棉層。3機采棉皮棉清理機的技術性能特點由于借鑒了新型皮棉清理機給棉部分的設計，去除了普通機型中阻礙產量提升的給棉板，在加工時不堵車或很少堵車（一個班次少于1次），使產量增加，足夠跟上目前任何同型號高產軋花機。本機只進行了一次給棉和強力開松，清理時是連續的，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。本機避免了2臺普通清理機重復的對纖維的損傷，同時將兩次清理功能集中在一臺機上，避免了皮棉經過棉道時的翻滾、摩擦，減少了鎖絲的產生。3.3功率消耗遠小于2臺普通皮棉清理機的功率（包含本機及風機）。3.4占地面積小（一臺普通皮棉清理機的面積）。在手采棉生產線改機采棉生產線中，不受廠房跨距、結構所限，能很經濟、快捷的完成改造任務。價格低于2臺普通皮棉清理機的價格。在新建廠中，廠房跨距和管道、風機等和手采線的類同，大大節約了工程投資的成本和運行成本。智能化，操作安全簡單，性能穩定可靠，容易維護。機采棉皮棉清理機主要用于“機采”，將大刺輥處除雜刀隔距調大