机采棉皮清机的设计(最终)

适于机采棉加工的皮棉清理机设计王泽武【郑州棉麻工程技术设计研究所,河南郑州450004】摘要：目前，机采棉技术在新疆棉区得到迅速推广，适于机采棉的棉花加工设备的性能也得到不断完善和持续提升，但是，目前市场上还没有专门针对机采棉加工工艺的皮棉清理机，普通手采棉皮清机应用在机采棉生产中的弊端很多。笔者基于对目前市场上的各型皮棉清理机的深入研究，提出了适用于机采棉加工工艺的皮棉清理机设计方案。关键词：机采棉；皮棉清理机；设计1问题的提出机采棉比手采棉具有高效、低成本、高收益的显著优势。近年来，先行种植机采棉的棉农和配置有机采棉加工设备的单位获利颇丰，使早期对机采棉持怀疑、观望态度的业界纷纷效仿。目前，新疆发展机采棉生产的势头强劲，以优质棉主产区石河子农八师为例，近三年，机采棉种植面积平均增速达到59.6%。在增加机采棉种植面积的同时，兵团引进机采棉加工生产线或将原手采棉加工生产线改造成机采棉加工生产线的热情也空前高涨。机采棉和手采棉生产线的最主要工艺区别是对籽棉和皮棉增加了烘干和清理的次数，个别情况下还需要增加加湿工艺。就皮棉清理工艺来讲，由原来一台轧花机对应的一台普通手采棉皮清机增加到了两台，对皮棉进行了第二次除杂。但笔者通过调查，普通手采棉皮清机应用在机采棉生产线中存在许多弊端。更易产生清理缺陷机采棉和手采棉的不同点是：机采棉需进行集中机械采摘，在将成熟时要喷洒催熟剂、落叶剂强制其成熟和落叶。机采棉的含杂量远大于手摘棉，在籽棉纤维品质上也稍逊色于手摘棉。由于机采棉含杂量大，在机采棉加工方面对籽棉增加了清杂的次数，对皮棉清理也由一台皮清机增加到了两台。据有关文献报道，籽棉清理机清理前后不存在棉纤维长度差异，而手采棉皮清机会使棉纤维长度降低约0.25mm。当在机采线中，皮棉经过两台手采棉皮清机后，经检测得到的纤维长度降低的数据不是0.5mm，而是1mm〜1.2mm。经分析其主要原因是：皮棉在经过第一道皮清给棉部分时，皮棉在给棉罗拉与给棉板的夹持下，由锯齿辊筒强力开松使纤维长度降低的同时，强度也减弱了；在经第二道皮清时，又遭到了重复性的强力开松，原本强度已经减弱的纤维已不堪重负，表现为长度降低量剧增，同时短纤含量和棉结数量也迅速增加。普通手采棉皮清机应用在机采棉生产线中，对纤维品质损害很大，不适于应用在机采棉生产线中。产量低、运行效率低、结构复杂、工人劳动强度大机采棉生产线的喂棉系统采用了机械自动化喂棉。机械喂棉的特点是持续性强和喂花量大，要求皮清机在机采线中要一直保持高效和稳定才能“消化”轧花机源源不断轧出的皮棉。可是在实际应用中，普通手采棉皮清机由于结构的原因，不适应大产量，造成在给棉板处频繁噎车。两台普通的手采棉皮清机联用的停车几率将翻倍，工人不得不随时停车清堵，这样不但增加了工人的劳动强度，而且还严重影响了产量，使系统运行效率低下。由于普通的手采棉皮清的结构复杂，可调的部分很多，不但使工人不易掌握且在机采的大产量、高强度工作中极易损坏构件，造成停产维修现象的发生。高能耗普通的手采棉皮清机以MPQ-6O0X32OO为例，本机功率20.5Kw,所配吸棉风机在手采线中为7.5Kw,在手采线中皮清机所耗功率为28Kw。将同机型两台应用于机采生产线中，本机功率为2X20.5Kw=41Kw,风机为15Kw,在机采线中普通皮清机所耗功率为56Kw,是手采线所耗功率的两倍。使加工厂电力成本剧增。在大部分的手采线改机采生产线工程中不适用。新建机采线则投资成本高。按机采棉工艺,一台轧花机后要跟两台皮清机,在手采老线改造中要添加一台皮清机,但大部分老厂房跨距有限且非框架结构,不易改造找出增加皮清机的面积。在新建机采线中,皮清机的本机购置成本是手采线的两倍,而厂房跨距的增加,工程费用的增加也不容小觑。2机采棉皮棉清理机的设计思路目前，机采棉技术在新疆棉区得到迅速推广，适于机采棉的棉花加工设备的性能也得到不断完善和持续提升，但是，目前市场上还没有专门针对机采棉加工工艺的皮棉清理机，普通手采棉皮清机应用在机采棉生产中的弊端很多。笔者基于对目前市场上的各型皮棉清理机的深入研究，提出了适用于机采棉加工工艺的皮棉清理机设计方案。2.1机采棉皮棉清理机总体结构及工作原理图1机采棉皮棉清理机结构示意图1吸风管道2.机架3.尘笼4.棉层5.剥棉罗拉6.分梳给棉罗拉7.屮600刺辊8•除杂刀9•前排杂区10•屮900刺辊11.刺辊挡棉刀12•毛刷辊13.毛刷辊前弧板14.前排杂吸管15.皮棉吸管16.后排杂吸管17.毛刷辊挡棉刀18.护板19.后排杂区20.除杂刀21.弧板22.附棉板23.尘笼及给棉传动电机24.进棉口工作原理：轧花机轧出的皮棉经吸风管道1，从进棉口24吸入皮清机贴附于尘笼3上形成棉层4，棉层经剥棉罗拉5与分梳给棉罗拉6的剥取与分梳喂入刺辊7（屮600），在前排杂区9经刺辊7（屮600）与除杂刀8的共同作用排除尘杂，前排杂区的尘杂进入前排杂吸管14后被排走。刺辊7（屮600）上的皮棉经初次排杂后转至下方，与刺辊10（屮900）相遇，由于两刺辊针布角度是交叉的，且刺辊10（屮900）的表面线速度大于刺辊7（屮600），符合针布剥取条件，所以刺辊10（屮900）将刺辊10（屮600）上的皮棉全部转移到自身上。刺辊10（屮900）带着棉层与除杂刀20作用，在后排杂区19进行精细排杂，杂质在后排杂区19进入后排杂吸管16后被负压抽走；排杂后的皮棉被毛刷辊12刷取，在皮棉吸管15负压抽吸的作用下将皮棉送入集棉机。至此机采棉皮清机的任务完成。2.2主要部件设计2.2.1给棉部分设计图2给棉部分技术设计1.尘笼2.棉层3.分梳给棉罗拉4.刺辊5.除杂刀6.剥棉罗拉工作原理：棉层2经尘笼被分梳给棉罗拉3轻压成絮片状。再由剥棉罗拉6与分梳给棉罗拉3的夹持下喂入刺辊4，刺辊4带棉层2进入分梳点进行梳理，经已梳理过的薄棉层与除杂刀5作用进行除杂。由于采用了分梳给棉罗拉和固定给棉点的新型结构，稳定了分梳力，使纤维被拉直，使其中的杂质充分暴露，在与除杂刀作用时能充分排杂。在拉直纤维的同时，由于摩擦力的作用对纤维产生了“丝光”的效果，使棉形顺畅及色泽丰盈。（可参考：王泽武。新型皮棉清理机给棉部分的设计《中国棉花加工》2010年第6期）表1给棉部分各机件之间隔距关系

各机件之间隔距关系隔距（mm）说明尘笼1与剥棉罗拉60.5〜1起剥棉作用尘笼1与分梳给棉罗拉33〜6轻压成絮片状，以利剥取分梳给棉罗拉3与刺辊40.3〜0.8此点为分梳给棉点，隔距大小直接影响牵伸、梳理效果，还会影响下步的排杂效果。隔距大排杂少，纤维受损少，落棉多。隔距小排杂多，纤维受损大。剥棉罗拉6与刺辊46此隔距不重要，保证剥棉点隔距后自然形成。缝隙能使刺辊针布附面层的风进入，利于分梳。2.2.2机采棉皮棉清理机其它部分隔距的确定表2各机件之间隔距关系（见图1）各机件之间隔距关系隔距（mm）说明刺辊10与7刺辊70.3〜0.8起剥棉、转移棉层作用刺辊10与毛刷辊120.5〜1起剥棉、转移棉层作用刺辊10与附棉板22进口40〜60出口1使气流将皮棉压附在刺辊10（屮900）表面，在与除杂刀20作用时不宜飞出纤维而产生损失衣分的现象。刺辊挡棉刀11与刺辊100.3〜1主要作用是截断辊筒表面的覆面层的气流。使棉层不被继续带走。毛刷辊挡棉刀17与毛刷辊120.3〜1主要作用是截断辊筒表面的覆面层的气流。使棉层不被继续带走。护板18与毛刷辊1210起安全及保护毛刷辊的作用2.2.3各辊速度的确定各辊的速度：从尘笼3到刺辊7（屮600）的速度可参考目前市场上的类似皮清机速度。刺辊10（屮900）直径是刺辊7的1.5倍，在转数相同时线速度也是刺辊7的1.5倍，利于针布剥取转移棉层。毛刷辊12的速度是刺辊10的1.5倍，利于转移棉层。刺辊7尽量选较低级别的速度，这样也相应降低了毛刷辊的速度，降低了毛刷辊的制造难度。例如：刺辊7转数700转/分时，毛刷辊转数是1575转/分；刺辊7转数888转/分时，毛刷辊转数是2000转/分；建议毛刷辊转数不要超过2000转/分。2.2.4其它部分的设计1，弧板21能利用弧面降低不孕籽及尘杂的动能和控制其流向，使其顺利排向后排杂吸管16。另外弧板21的收口设计使补风区域集中，提高了风速，利于不孕籽及尘杂被负压抽走，利于降低风机功率。2，在毛刷辊前弧板13与前排杂吸管14之间的区域是皮棉吸管15中负压的补风区，负压的补风利于棉层脱离毛刷辊12进入皮棉吸管15。3，护板18与后排杂区19形成毛刷辊12的负压的补风区，毛刷辊将风压缩后从与刺辊10（0900）的缝隙中压出，在毛刷的作用下利于剥取棉层。3机采棉皮棉清理机的技术性能特点由于借鉴了新型皮棉清理机给棉部分的设计，去除了普通机型中阻碍产量提升的给棉板，在加工时不堵车或很少堵车（一个班次少于1次），使产量增加，足够跟上目前任何同型号高产轧花机。本机只进行了一次给棉和强力开松，清理时是连续的，喂入大刺辊的棉量在幅宽上分布均匀，排列有序，使除杂更充分。本机避免了2台普通清理机重复的对纤维的损伤，同时将两次清理功能集中在一台机上，避免了皮棉经过棉道时的翻滚、摩擦，减少了锁丝的产生。3.3功率消耗远小于2台普通皮棉清理机的功率（包含本机及风机）。3.4占地面积小（一台普通皮棉清理机的面积）。在手采棉生产线改机采棉生产线中，不受厂房跨距、结构所限，能很经济、快捷的完成改造任务。价格低于2台普通皮棉清理机的价格。在新建厂中，厂房跨距和管道、风机等和手采线的类同，大大节约了工程投资的成本和运行成本。智能化，操作安全简单，性能稳定可靠，容易维护。机采棉皮棉清理机主要用于“机采”，将大刺辊处除杂刀隔距调大