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1、 0 引言 新中国成立以来，随着棉花生产的发展，我国棉花工业主要经历了两次飞跃性的发展。第一次是“5571”型锯齿轧花机取代皮辊轧花机，奠定了我国棉花加工业向工业化发展的基础。新中国成立前，籽棉加工是分散的、作坊式的民间轧花，使用的加工设备主要是人力或畜力皮辊轧花机。新中国成立后，随着纺织工业的发展，棉花生产大幅度地提高，棉花加工业随着棉花统购政策的实行而迅速地发展起来。首先用动力皮辊轧花机取代了人力或畜力皮辊轧花机，生产效率提高了10倍。1955年7月1日，我国成功试制了第一台锯齿轧花机——“5571”型。“5571”型锯齿轧花机的诞生结束了我国棉花加工业依赖皮辊轧花机和进口锯齿轧花机的
2、历史，它的批量生产和应用标志了我国棉花加工业进入了工业化的时代。 第二次是“121”棉花加工新工艺和成套设备的研制成功并推广应用，缩短了我国棉花加工技术与国际先进水平40年的差距。“六五”末引进国外先进的棉花加工设备及技术，“七五”期间，在中华全国供销合作总社棉麻局的同意领导下，由山东省供销社、山东棉花机械公司和郑州棉麻工程技术研究所等参加的科研、制造和使用三位一体消化吸收并结合我国国情研制出了“121”轧花新工艺及成套设备为代表的大型棉花加工新工艺、新设备。“八五”、“九五”期间，以“121”、“120”、“机电一体化100”和“400”大型液压棉花打包机等棉花加工新工艺和新设备组成的“1
3、21系统工程”在我国进行了卓有成效的推广应用。新工艺及设备的成功应用，改变了我国棉花加工技术装备几十年一贯制的应用。新工艺及设备的成功应用，改变了我国棉花加工技术装备几十年一贯制的落后面貌，棉花加工工艺上了一个新的台阶，大大地提高了棉花加工设备的技术含量，为棉花加工从分散经营到集约化经营创造了硬件条件。 棉花加工业经历了从皮辊轧花工艺到“5571”型锯齿轧花工艺，从“5571”型锯齿轧花工艺到“121”型先进、大型锯齿轧花工艺两个里程碑式的发展，我国棉花加工业的技术总体水平已达到国际80年代初的先进水平。棉花加工业的发展，与棉花加工业的科技进步是密不可分的。 在我国，商品籽棉的加工主要由供
4、销合作社系统的棉花加工厂承担；留种籽棉的加工主要有农业部门的棉花加工厂承担。籽棉以人工采摘为主，机械采棉才开始在新疆少数地区试点。手摘棉相对机摘棉而言，外附杂质较少，含水较低。供销合作社系统现有棉花加工厂约2400多个，其生产模式大多是轧花—剥绒，产品是皮棉、短绒。所谓轧花就是利用轧花机将长纤维与籽棉分离的工艺过程。所谓剥绒就是利用剥绒机将生着在棉籽上的短纤维与棉籽分离的工艺过程。国内目前普遍使用锯齿剥绒机，锯齿剥绒机工艺实行分道剥绒，连续生产，即先剥头道绒，再剥二道绒，最后剥三道绒。本设计的课题MR141毛刷式锯齿剥绒机就是专为从轧花机排出的棉籽上剥取短绒之用。调整好不同的配车规格，分别可以
5、剥取头道、二道或三道短绒。头道、二道短绒是合成纤维、轮胎、胶片等工业的重要原料，三道短绒则是国防工业的重要原料。同时，剥绒后的棉籽榨油，可以提高出油率，油质亦比较纯净，有利于化工及食用；用剥绒后的棉籽做种籽，则可减少病虫害和提高出芽率。 通过轧花机的作用，棉籽上的长纤维与棉籽分离，轧成皮辊，但在棉籽表面还附着一部分短而密集的纤维与绒毛，称为棉短绒。棉短绒是国防工业、化学纤维工业和纺织工业的原料之一，它的含量相当于皮辊的20%，是一项不可忽视的纤维资源。故剥绒工序在整个籽棉加工过程中占有重要的地位，是轧花后不可缺少的一道工序。 按我国规定棉短绒分为三类，每类又分为三个等级。由于不同长度的短绒
6、有着不同的用途，因此必须分道剥绒，分类分级打包，使生产的各类短绒具有规定的长度和较好的品质。为了保证各类短绒的长度符合规定，必须实行头道剥绒，二道剥绒，三道争取剥光的生产方法。具体指标是：头道绒的产量依据棉籽毛头率而定，应不超过棉籽毛头率的三倍。二道绒的产量，应占总出绒率的50-60%。三道绒剥了之后，棉籽残绒率大于3%。 1棉花加工 1.1棉花加工的的任务和要求 1.1.1棉花加工的任务 棉花加工工业主要包括轧花、剥绒、下脚回收清理及打包四个方面。轧花是指籽棉通过轧花机将棉纤维与棉籽分离，分离出来的棉纤维
7、叫做皮棉或称原棉。剥绒是指轧花分离出来的棉籽上所附着的短纤维，通过剥绒机与棉籽分离，分离出来的短纤维叫做棉短绒。下脚回收清理是指把轧花、剥绒过程中排出的僵瓣、不孕籽、落地棉以及带纤维的杂质和尖塔中的棉纤维，分别回收清理，把其中手扯长度在16毫米及以上的作为皮棉；16毫米以下的作为棉短绒，但均须对照标准分类定级。打包是将轧出的皮棉、剥下的棉短绒和回收清理出的棉纤维，分别打成棉包，便于储运。籽棉加工后的产品，一部分进入生活消费领域，绝大部分进入生产消费领域，成为纺织工业、国防工业、化学纤维工业、造纸工业和榨油工业的原料。因此，籽棉加工的基本任务是认真贯彻“安全、优质、低耗”的方针，改善加工工艺，改
8、进技术设备，加强技术管理，做到因花配车、因籽配车，正确处理产量与质量的关系，把保证安全生产和提高产品质量放在首位，力求以最小的消耗取得最大的经济效果，为加快我国社会主义现代化建设的步伐贡献力量。 1.1.2 棉花加工的要求 (1) 保持棉纤维的自然品质性状。 (2) 清出棉纤维中的杂质。 (3) 多剥绒，剥好绒。 (4) 保证留种棉籽的纯度。 (5) 分别不同的品级、长度成包，以利于棉花和短绒的合理使用和仓储运输。 (6) 提高加工效率。 1.2 我国棉花加工工艺流程 在我国，商品籽棉的加工主要由供销合作社系统的棉花加工厂承担；留种籽棉的加工主要有农业部门的棉花加工厂承担。籽
9、棉以人工采摘为主，机械采棉采棉才开始在新疆少数地区试点。手摘棉相对机摘棉而言，外附杂质较少，含水较低。现有的棉花加工厂其生产规模大多是轧花——剥绒，产品是皮棉、短绒。所谓轧花就是利用轧花机将长纤维与棉籽分离的工艺过程。所谓剥绒机就是利用剥绒机将生着在棉籽上的短纤维与棉籽分离的工艺过程。国内目前普遍使用锯齿剥绒机，锯齿剥绒工艺实行分道剥绒，连续生产，即先剥头道，再剥二道绒，最后剥三道绒。 2 棉籽剥绒 通过轧花机的作用，棉籽上的长纤维与棉籽分离，轧成皮棉，但在棉籽表面还附着一部分短而密集的纤维与绒毛，称为棉短绒。棉短绒是国防工业、化学纤维工业合纺织工业的原料之一，它的含量相当与皮棉的20%
10、是一项不可忽视的纤维资源。故剥绒工序在整个籽棉加工过程中占有重要的地位，是轧花后不可缺少的一道工序。 2.1短绒与棉籽的分离方法 短绒与棉籽的分离方法，目前有化学脱绒合机械脱绒两种。 (一) 化学脱绒 化学脱绒按采用的化学药品有浓硫酸、稀硫酸、盐酸与硫酸混合液、氯化氢气体等几种处理方法。化学处理后，棉籽上的短绒全部被腐蚀，资源无法利用，而且化学脱绒的费用也比较高。但化学处理后棉籽中的细菌、病毒、虫害等均可基本消除，为机械播种提供了有利条件。因此，专门作为种子用的棉籽（即良种棉籽）适合与采用化学脱绒的方法。 (二) 机械剥绒 机械剥绒机根据机器主要工作部件的刚度不同可分为，带刚性工
11、作部件（如锯齿剥绒机与磨料剥绒机）和带弹性工作部件（如钢丝刷辊剥绒机）两大类剥绒机。机械剥绒的优点是通过机械的作用，与棉籽分离后的短绒可以充分利用。其中带刚性工作部件的锯齿剥绒机，生产效率高，适应性较好，棉籽上不同长度的短绒可以分别剥取下来，分成三种类别的短绒，以满足不同用途的需要；但其缺点是棉籽上的短绒难以全部剥光，且短绒剥的过多时，棉籽容易受损伤；又如带弹性工作部件的钢丝刷辊剥绒机，它的优点是钢丝细而密，具有良好的弹性和韧性，工作时确保棉籽不受损伤；但生产效率稍低，适应性不强，棉籽上不同长度的短绒要分别剥取下来，比较困难。 我国大部分棉区对专门作为种用的棉籽，已采用泡沫酸脱绒的方法。泡沫
12、酸脱绒是目前国际上最先进的种用棉籽脱绒生产工艺，其最大优点是，硫酸以泡沫状接触棉籽，使酸液深入棉籽壳的机会减至最小限度，不会损伤棉籽，污染液最小。泡沫酸脱绒的工艺过程是：将硫酸、发泡剂、水以一定的比例混合后，通过雾状的压缩空气发泡。然后将泡沫状的稀硫酸液定量、均匀覆盖与棉籽表面，酸液在棉纤维的毛细管作用下浸透棉籽表面短绒，通过烘干蒸发棉短绒的水份，硫酸液浓度增高，产生强烈的脱水性和氧化性，使棉短绒碳化。通过摩擦去掉碳化的短绒，并磨光棉籽表面，达到脱绒的目的。 对于榨油用的棉籽，大多采用锯齿剥绒的方法。轧花后的棉籽上覆盖一层短而密集的绒毛，除此之外，还残留着部分纤维，绒毛的长度很短，大约为2~
13、3mm，它尖端细，根部粗，在棉籽上的生着力比长纤维在棉籽上的生着力大，且所处棉籽上的部位不同，生着力也不同。棉籽上残留纤维的含量，主要取决于轧花工艺条件，且残留纤维长度都超了绒毛的长度，长的达12mm以上。故棉籽上的短绒长度并不是均匀整齐的，且差异较大，但以短绒的占多数。正因为棉籽上的短绒具有以上的特点，所以锯齿剥绒须采取“摩擦刮剥为主”的作用，以实现短绒与棉籽分离的目的。 2.2 锯齿剥绒工艺要求 1． 收棉籽中的小花头、僵瓣和纤维性落棉。 2． 除棉籽中的大部分杂质。 3． 高出绒率，最大限度地把棉籽上的短绒剥下来。棉短绒生产指标规定， 榨油棉籽的平均出绒率，先进指标为8%~10
14、一般指标为6.5%~8%。 4． 高产品质量，保证各类短绒的质量符合规定的标准。棉短绒生产指标 规定，各类绒一、二级比例争取达到表1—1的要求 。 表1—1 类别品级比例 先进指标 一般指标 交验一类绒中一、二级不低与（%） 70 65 交验二类绒中一、二级不低与（%） 70 60 交验三类绒中一、二级不低与（%） 60 50 5． 止和减少棉籽的损伤。 6． 做好各种落绒、飞绒的清理回收。棉短绒生产指标规定，棉绒比例先进 指标不低于15%，一般指标不低于10%。所谓棉绒比例，是指生产的棉短绒数量占收购皮棉总数量的百分比。 2.3 锯齿剥绒工艺过程
15、 3 MR141毛刷式锯齿剥绒机的总体设计 锯齿剥绒机的种类很多，依刷绒方式分，有毛刷式和气流式两种；依锯轴上锯片片数分，有141片、144片、160片等不同片型；依锯片片距分，有11.11mm和10mm两种。其中141型是国产最早的锯齿剥绒机型，使用极为广泛。 141型锯齿剥绒机主要由喂籽、剥绒、刷绒三个部分组成，具体则把141型锯齿剥绒机分为机架部、工作箱部、喂籽架部、毛刷部、锯筒部、自动喂籽机构部6个部分，如图1所示。 图1 M
16、R141型毛刷式锯齿剥绒机结构示意图 3.1喂籽部分 喂籽部分的主要作用是，根据剥绒机的需要将棉籽自动地均匀地喂入工作厢；并在棉籽进入工作厢之前，出去混入其中的部分铁质杂物，以保护锯片不受损伤。 喂籽部分是由盛籽斗、喂籽辊、喂籽控制板、淌籽板、喂籽辊自动调节装置等组成。 3.1.1 盛籽斗 它位于剥绒机的前上部，用以盛装棉籽。其两侧是铸铁板，前后用木板制成，前面的木板呈倾斜板状；后面的木板是直立的，中部有斜向插入并可进退调节的喂籽控制板，用以控制和调节棉籽喂入量。 3.1.2 喂籽辊 它位于盛籽斗内下部。喂籽辊由29个或27个直径为150mm的铸铁槽齿轮套装在一根轴上而成，也有
17、的采用角钢或扁钢制成叶板滚筒。喂籽辊通过棘轮机构获得间歇运动，它与自动调节装置相连接，以实现喂籽辊转速的自动调节。 3.1.3 喂籽辊自动调节装置 如图5所示。喂籽辊自动调节装置的作用是： (1) 使棉籽喂入量在全辊上基本均匀一致； (1) 自动调节喂籽辊的转速，以控制棉籽喂人量。 喂籽辊自动调节装置的工作原理是：伸出墙板的喂籽辊轴上装有棘轮，另有连杆与后面的偏心轮相连接，连杆的前端装有棘爪与棘轮相啮合。当偏心轮转动时，棘爪随连杆作前后的往复运动，带动棘轮，使喂籽辊作间歇的转动。盛籽斗中的棉籽因喂籽辊的转动，均匀地喂入工作厢。偏心轮每旋转一周，棘爪随之作前后往复运动一次（其行程约为1
18、02mm）。喂籽辊的转动角度相当于棘爪带动棘轮转动的角度。 图2 喂籽辊自动调节装置 蝶形板空套在喂籽辊轴上，与棘轮并装在一起。蝶形板两翼的重量是不平衡的，它通过拉杆与杠杆相连，以保持正常的位置。杠杆上装有可移动的重锤，其位置可按棉籽卷密度要求在杠杆上移动调整。而重锤的重量也可以根据生产需要适当增减。 杠杆是通过五孔插销与工作厢中的密度板轴相连线的。工作厢内棉籽卷密度发生变化时，必将影响密度板的位置。例如，棉籽卷密度增大，棉籽卷对密度板发生顶压作用，当顶压力超过密度板的控制值时，密度板即被抬起。密度板的转动，使杠杆和拉杆位置随之升高，带动蝶形板转动，改变了蝶形板与棘轮的相对
19、位置，使棘轮行程内的棘轮齿露出，喂籽辊转过的弧度增加。 棉籽卷密度大小，对剥绒机的生产效率影响较大。而喂籽辊自动调节装置能调节和控制工作厢内棉籽卷密度，因此，它是剥绒机上的重要机构之一，其调节和控制的方法有两种： (1)移动杠杆上的重锤的位置或增减重锤的重量。增加重锤重量或向外移动重锤，棉籽卷控制密度增大；反之，则减少。 (1)变更五孔插销的孔位。插销插入上面第一孔位，棉籽卷控制密度最大。 棉籽卷控制密度：三道剥绒最大，二道剥绒次之，头道剥绒最小。 3.1.4 淌籽板 它位于盛籽斗底部喂籽辊的下面，由木版制成，中部镶有磁铁条。当棉籽中混有铁质杂物时，经过淌籽板磁铁条，就能被吸附住。
20、淌籽板一般应保持45度的倾斜度。倾斜度过大，铁质杂物的下落速度很慢，甚至在淌籽板上产生滞留现象，影响喂籽工作的正常进行。 3.2 剥绒部分（工作厢部分） 剥绒部分的主要作用是，通过机械作用将工作厢内棉籽上的短绒刮剥下来。 剥绒部分是由两侧墙板、抱合板、棉籽梳、拨籽辊、胸板、肋条排、锯片滚筒等组成。 1. 两侧墙板（如图3所示） 图3 剥绒机墙板 剥绒机工作厢两侧各有一块墙板，由铸铁制成，用于限制工作厢内棉籽卷的轴向移动。抱合板、拨籽辊、胸板、肋条排、棉籽梳等都与墙板组装在一起。安装时，要求两墙板内平面互相平行，并与胸板、肋条排、拨籽辊的轴线保持垂直，如有偏差，将使棉籽
21、卷的运动发生不正常现象。 2. 抱合板（如图4） 它是工作厢内棉籽卷运动时的控制盖板，由板体与偏心调节器组成。抱合板体呈圆弧形，全长1583mm，用厚2．5～3mm的钢板制成。其上部套挂在工作厢两侧的墙板上，下部也套挂在工作厢两侧的墙板上，并由偏心调节器上的偏心轮弯勾分别与两侧墙板上的勾柱螺钉相钩紧。旋转偏心调节器，可以改变抱合板下部与肋条排之间的间隙及工作厢的容积，借以调节棉籽卷的密度和棉籽的排出量。 图4 抱合板结构示意图 3.棉籽梳 它的材料为铸铁，由七块梳片组成，每块梳片用螺钉
22、固装在抱合板下部的边缘上，七块梳片全长为1580mm。棉籽梳的梳齿长度有19mm与32mm两种，19mm用于头道剥绒机，而32mm用于二、三剥道绒机。经过剥绒机处理后的棉籽是从棉籽梳与肋条排之间间隙排出机外，调节这个间隙，能改变剥绒机的生产率(包括棉籽处理量，出绒率及产绒量)。该间隙大，棉籽在工作厢内停留时间短，棉籽排出快，棉籽处理量高，但出绒率低；反之，棉籽的处理量低，而出绒率高。 调节棉籽梳与肋条排的间隙有两种方法： (1)调节工作厢两侧墙板上钩柱螺钉的位置(工作厢两侧墙板的外壁上各有三个小螺孔)。钩柱螺钉固定在上面第一孔内，棉籽梳与肋条排的间隙最大。 (2)调节偏
23、心轴位置(偏心轴中部有一个带刻度和圆孔的圆盘)。插销扳手插入圆孔内向下扳动，棉籽梳与肋条排的间隙增大；反之，则减小。 棉籽梳与肋条排的间隙，头道剥绒为50～75mm，二道剥绒为35—45mm，三道剥绒为20~30mm. 4.拨籽辊 它位于工作厢的中央，辊轴的两头用滚珠轴承安装在工作厢墙板上的轴承座内。它是由轴、固定在轴上的五个叶板支座、铆接在叶板支座上的四片钢叶板等组成，其直径为115mm。拨籽辊的作用是拨动棉籽卷旋转，其旋向与锯片滚筒相反。拨籽辊的转速，头道剥绒为400—430r／min，二道剥绒为420—480r／min，三道剥绒为450～510r/min。拨籽辊叶片顶端
24、与锯片滚筒锯齿尖端之间的距离对于剥绒机生产率以及短绒质量有很大影响，该间隙大，出绒率低，但短绒含杂率低；反之，出绒率高，但短绒含杂率高。 拨籽辊叶片顶端与锯片滚筒锯齿尖端之间的距离的调节方法有两种： (1) 调节肋条排下面支持螺栓的高度。升高螺栓，间隙增大；反之，则减小。 (2) 调节肋条排上部吊挂器上的垂直螺钉，以使肋条排升高或降低。肋条排升高时，间隙增大；反之，间隙缩小。拨籽辊叶片顶端与锯片滚筒锯齿尖端之间的距离，头道剥绒为12—15rmn，二道剥绒为9—12mm，三道剥绒为8～9mm。 5．胸板与肋条排(如图5所示) 胸板与肋条排
25、位于工作厢的正面。胸板用铸铁制成，稍呈弧形。肋条上端固定在胸板的下部；胸板的弧形就是肋条弧的延续。在胸板上部装有密度板。 图5 胸板与肋条排 1.肋条排 2.底板 3.压槽板 4.压板螺钉 5.两侧墙板 6.胸板 7.密度板 141型锯齿剥绒机的肋条排由142根肋条相互间隔平行排列而成。肋条采用45号钢制成，其形状、基本尺寸及制作精度应符合行业标准《锯齿剥绒机 肋条》 (GH／T1006—1998)对工型肋条的规定。肋条排是组成工作厢形状的主要部件之一，其主要作用是：使锯
26、齿从肋条排间隙带走刮剥下来的短绒，而将棉籽阻挡在工作厢内。肋条排装好后，相邻肋条工作部分的间隙为2.8～3.0mm，其下部间隙为4.0～4.5mm。肋条上下两端嵌装在特别的槽板里，并分别用压板和螺钉将所有肋条压紧在底板上。由于棉籽卷运动对肋条工作面的摩擦，特别是工作部分较易磨损，因此，肋条制造过程中需进行热处理，以提高工作部分的表面硬度，其硬度要求为HRC37--45。整个肋条排框依靠两个吊挂器吊挂在剥绒机机架上，下部还有两个支持螺栓将肋条排框托住。肋条排和锯片滚筒的相对位置的调节可以采用以下的方法： (1)调节肋条排下面的支持螺栓，使肋条排上下移动，以调整锯片伸入工作厢的弧长，肋条
27、排的倾斜角及锯片滚筒与拨籽辊之间的距离。 (2)转动吊挂器上的垂直螺钉，使肋条排上下移动，以调整锯片伸人工作厢的弧长，肋条排的倾斜角及锯片滚筒与拨籽辊之间的距离。 (3)转动吊挂器上的水平螺钉，使肋条排左右水平移动，以调整锯片在肋条排间隙中的位置。 3.3 锯筒部分 锯片滚筒是锯齿剥绒机的主要工作部件之一。它是在一根直径为74.6mm的锯轴上，套装上141张锯片和140只铝隔圈而成，两端锯片的外侧各有夹持垫圈和压紧螺母。相邻两锯片的中心距为11.11mm，两端锯片中心距为1555.4mm。锯片采用65Mn或55号薄钢板制成，其规格尺寸为：锯片直径320±0.50mm，锯片厚度0
28、95±0.05mm，齿尖厚度为0.65～0.75mm。剥绒锯片齿形如图6所示。 图6 剥绒锯片齿形 锯片滚筒的转速，头道剥绒为650--700r／min，二道剥绒为700—800r／min，三道剥绒为750～850r/min 剥绒时，放下肋条排，使锯片穿。过肋条排间隙伸人工作厢内，依靠锯齿刮剥棉籽上的短绒。 所以该轴符合要求。 3.4刷绒部分 刷绒部分的主要作用是：将锯齿上的短绒刷落下来，并使其转入共同集绒管道；结合刷绒清除短绒中的部分杂质。 1．毛刷刷绒部分结构组成 毛刷刷绒方式一般用于头道剥绒机。毛刷刷绒部分是由毛刷滚筒，前挡
29、风板、排杂调节板、边挡风板、托绒板，后挡风板等组成。 (1)毛刷滚筒 它位于锯片滚筒的后方，其作用是刷落锯齿上的短绒。毛刷滚筒是由五个铝制花轮固装在直径为60mm的轴上，外缘用镀锌薄钢板包成圆筒体，在圆筒体周围等距离排列36根毛刷条，并用螺钉固定而成。毛刷条的鬃毛高度约为25mm，包括鬃毛高度在内毛刷滚筒直径为452．8mm，滚筒有效工作长度为1600mm。毛刷滚筒的两端花轮外侧面上，分别用螺钉固装了两片风叶，以防止短绒和尘杂向机器两端飞出。毛刷滚筒转速约为900—1000r／min，产生的风量约为3600—4000m3/h。 · 为保证毛刷滚筒的安全运转，
30、毛刷滚筒的结构必须牢固，圆筒体两端要密封，滚筒体要动平衡，防止高速运转产生剧烈振动和炸裂。 (2)前挡风板 前挡风板位于锯片滚筒与毛刷滚筒相交点上方，如图5—10所示。其作用是控制毛刷滚筒上方的气流方向，使气流从上而下斜向锯齿吹去，引导气流将锯齿上的短绒刷落下来。前挡风板的位置(即它与毛刷滚筒的间距大小)关系到板口处向毛刷补充气流流量的大小，影响刷绒效果与清杂效率，因此，可根据需要进行适当调整。 (3)排杂调节板 如图10所示，它位于锯片滚筒与毛刷滚筒的下方，上端靠近锯片滚筒，下端斜向托绒板。排杂调节板的作用是控制吹送短绒进入托绒板的气流。毛刷滚筒产
31、生的气流与短绒的混合物到达这一区域，由于面积扩大，气流扩散，气流速度下降，这时比短绒密度大的杂物，如破籽屑等就沿着排杂调节板向下落于排杂螺旋 内，而短绒随气流运动，进入短绒道。在托绒板口处，由于气流的卷吸作用使得空气的压力下降，从而外界空气从排杂调节板与托绒板之间的缺口处补人，补入风量适当时，‘将使一小部分随着杂质下落的短绒又被吸人短绒道。为了使杂质顺利排出，又使杂质中夹带的短绒能被吸回，在排杂区域产生适当的补入风量是必要的。但毛刷滚筒产生的气流扩散过大，补入风速过小，就会使大量的短绒夹在杂质中排落；反之，气流扩散过小，补人风速过大，又会使杂质回吸，影响短绒质量。排杂调节板可上下，前后移动，
32、以使该处有适当的补风。 图7 毛刷刷绒部分调节装置 1.后挡风板及其调节装置 2．前挡风板及其调节装置 3．毛刷滚筒 4．锯片滚筒 5．托绒部分6．排杂调节板 7．排杂调节板调节装置 (4)边挡风板 (5)托绒板 它位于毛刷滚筒下方，其作用是引导气流和短绒进入集绒管道。托绒板采用薄钢板制成，用螺钉固定在机架上，板面要平滑，倾斜度一般为20度。 (6)后挡风板 如图7所示，它位于毛刷滚筒的后方，与托绒板上下相对组成短绒与气流通往集绒管的通道。它的作用是切割毛刷滚筒表面高速气流层，阻挡气流围绕毛刷滚筒旋转，使短绒与气流吹向短绒道，不被毛刷
33、滚筒带回到上部空间。由于后挡风板对气流的切割阻挡，使得毛刷滚筒上部空间形成负压，从前挡风板与锯片滚筒之间就有补充空气吹刷锯齿上的短绒。后挡风板与毛刷之间距离的调节是利用毛刷箱后壁两边的调节螺母，其适宜间隙为1~2mm. 毛刷式锯齿剥绒机的工作过程如下： 轧净长纤维的棉籽清理机清理以后，由配籽装置送到剥绒机的盛籽斗中。借助喂籽辊的旋转拨动，棉籽沿淌籽板连续喂入剥绒机工作厢，混入棉籽中的部分铁质杂物则被磁铁吸附在淌籽板上。进入工作厢的棉籽依靠拨籽辊的带动和锯片滚筒的牵引而形成棉籽卷，并且作旋转运动。当棉籽运动到拨籽辊和锯片之间时，由于该处棉籽卷挤压较紧，锯齿对棉籽产生了刮剥作用，棉籽上的短绒被
34、刮剥下来。剥过绒的棉籽落入锯片之间的肋条上，沿着肋条表面滑落，经棉籽梳排出机外。从棉籽上刮剥下来的短绒，由锯齿带过肋条间隙，在毛刷滚筒转动所产生的风力和刷力的作用下，短绒从锯齿上刷落，并吹向短绒道。短绒中的部分杂质因为它的密度大于短绒，在锯筒和毛刷滚筒共同作用下，由排杂调节板口处排出机外。 4 锯齿剥绒理论 4.1锯齿剥绒的基本条件 剥绒的主要任务是最大限度地把棉籽上的短绒刮剥下来，同时要防止或减少棉籽的损伤，并保证短绒的质量。而短绒的特点决定了锯齿剥绒必须采取
35、磨擦刮剥为主的作用才能实现短绒与棉籽分离的目的，故锯齿剥绒应具备的基本条件如下： 1．棉籽卷必须作旋转运动，使棉籽产生位置移动，便于锯齿均匀地刮剥棉籽上的短绒；同时，在棉籽卷旋转运动过程中，应使棉籽受到必要的阻挡，便于锯齿刮剥短绒。 2．棉籽卷必须保持一定的密度，给予锯齿适当的压力，利用棉籽卷与锯齿相对运动产生的摩擦作用，使短绒与棉籽分离。 3．锯齿必须锋利，但齿尖不能过分尖锐，以增强锯齿摩擦刮剥的效率，又可防止棉籽损伤。 4.2 工作厢、拨籽辊与棉籽卷的密度与速度 正常生产时，工作厢内的棉籽卷质量可视为常数，即单位时间内喂人工作厢的棉籽量与从剥绒机排
36、出的棉籽量基本保持平衡，也即棉籽卷密度几乎是不变的。 由于组成工作厢廓体的弧板曲率半径不同、拨籽辊中心与工作厢壁各点距离不等，故棉籽卷周向密度也不同，且周向速度也有差异。 如图8所示，b1、b2、b3、b4、b5、b6分别表示从拨籽辊中心至工作厢壁六个不同部位的距离，它们之间的关系可用下式表示： b1>b2>b3>b4>b5>b6 可见，工作厢从b1至b6的纵截面面积是递减的，其中以拨籽辊中心至抱合板上口之间的距离(b1)为最大，而拨籽辊中心至锯片上n点的距离(b6)为最小。 b1距离最大，这是由以下两个特殊需要决定的，其一是便于棉籽从抱合板上口处喂人工作厢；其二
37、是防止棉籽卷旋转运动到抱合板上口时，棉籽外溢。为此，专门将抱合板位置升高，使之超出密度板。 工作厢这六个不同部位的棉籽卷密度的变化可用下式表示： ρ1< ρ2< ρ3<ρ4<ρ5<ρ6 即b1依次至b6的棉籽卷周向密度是递增的，其中以b6处的棉籽卷密度为最大， 而以b1处的棉籽卷密度为最小。b6处的棉籽卷密度最大，棉籽在n点不仅受到拨籽辊叶板的作用，还受到锯齿对棉籽的摩擦作用。所以，在n点处，锯齿对棉籽的刮剥力量最强，且棉籽卷在n点处速度最快。 图8 剥绒机工作厢示意图 图9 棉籽卷运动速度分布
38、 1.密度板 2.胸板 3.锯片 4.剥绒肋条 5.棉籽梳 6.抱合板 7.拨籽辊 根据上述各点速度，工作厢6个不同部位的棉籽卷速度的变化可用下式表示： V6>V2>V3>V4>V5 在拨籽辊半径方向上，棉籽卷的运动速度以拨籽辊叶片顶端处为最快，从拨籽辊叶片顶端向内或向外，至棉籽卷各层的运动速度是递减的。这是由于拨籽辊叶板以内棉籽是直接被拨籽辊叶片所带动，拨籽辊叶板以外的棉籽是通过层层牵引而运动。工作厢中棉籽卷的运动速度分布，如图9所示。 棉籽卷外层各点的密度与速度不同，为锯齿剥绒和剥过绒的棉籽从工作厢排出创造了必要条件。棉籽卷周向、径向各点的运动速
39、度不同，轴向速度也不完全相同，一般棉籽卷两端速度较慢，而中间速度略快。这些情况都有利于棉籽位置移动和充分混合，便于棉籽被锯齿均匀地刮剥。 4.3 肋条倾斜角 肋条倾斜角是指肋条工作点处圆弧切线与锯齿径向线的夹角，如图5—19所示。肋条倾斜角的实质是锯片与肋条之间相对位置关系的数学描述。 留在锯齿凹口内的短绒，当其通过肋条工作点间隙时，会受到肋条表面对其的冲击作用力户，户垂直于肋条表面而为锯齿正面所承受。户可分解为两个分力N和丁；N垂直于锯齿正面，并引起摩擦力F，F通常指向锯齿根部；T平行于锯齿正面，其方向取决于肋条倾斜角，可能指向齿根，也可能指向齿尖，如图10所示。 图10
40、 锯齿带着短绒通过肋条间隙时的受力分析 图中：θ——肋条倾斜角 锯齿带着短绒通过肋条间隙时的受力分析 β——齿倾角 λ——提前角 由图中的几何关系可得 将齿凹内纤维推向齿根的合力K为： K=F+T=f·N十T=f·Pcosλ+Psinλ =f·Pcos(β—θ)+Psin(β—θ) 若β=40°，θ=38°，f=0.25，则 K=0.25Pcos2°+Psin2°=0.285P 若β=40°，θ=25°，f=0.25，则 K=0.25Pcosl5°十Psinl5°=0.5P 以上计算表明，齿倾角(β)一定时，则肋条倾斜角(θ)愈小，将
41、纤维推向齿根的合力愈大。这样，锯齿凹口内的纤维能随锯齿顺利通过肋条排工作点间隙，被锯齿带出工作，假如肋条倾斜角仍为38°，而采用齿倾角为20°的新齿形，则 λ=β—θ=20°一38°=18° 即出现齿根比齿尖先进入肋条排间隙，齿尖比齿根落后18~进入肋条排间隙的现象。此时，P的分力指向齿尖，将纤维推向齿根的合力K为： F+Τ=fPcos(β一θ) +Psin(β) =0.25Pcos(—18°)十Psin(—18°) =-0.071P 即K出现了负值，锯齿凹口内的短绒将会滑出，并脱落在棉籽卷内，随棉籽卷一起转动，其中少量短绒随棉籽排出工作厢，造成落绒损失。 为了保证
42、锯齿的齿尖比齿根先进入肋条间隙，齿倾角必须大于肋条倾斜角，如β为28°～30°，则肋条倾斜角θ为25°一27°。 肋条倾斜角大小除了影响齿凹内短绒是否顺利通过肋条排工作点间隙以外，还影响锯片伸人工作厢内的弧长即工作齿数多少，从而影响剥绒机对棉籽的处理量。一般情况下，肋条倾斜角小，锯片伸人工作厢内弧长短，工作齿数少，棉籽处理量也稍低；而肋条倾斜角大，则相反。为此，肋条倾斜角必须按照生产实际妥善调节。 肋条倾斜角与锯齿的齿倾角是否正确配合，是棉籽中落绒损失的一个重要原因。
43、 5 结论 作者研究了MR141毛刷式锯齿剥绒机的工作原理及其工作过程，在原机上作了重大改进： (1) 去除了笨重的天轴传动结构；使整机结构紧凑、安装方便、运转平稳，减少 了易损部件，降低了维修成本。 (2) 整机由单只电动机拖动改为两只电动机分别拖动锯片圆筒轴和毛刷滚筒轴， 这样，传动结构更加合理，提高了传动效率。 (3) 拨籽辊由单侧拖动，改为双侧拖动，使受力均衡，提高了整机精度。 (4) 工作箱形状做了合理改进，明显提高了短绒产量和质量。 (5) 拨籽翼辊叶片由四片改为六片，提高了锯齿剥绒机短绒的效率。
44、 致 谢 经过几个月的毕业设计，我对MR141剥绒机有了很深的了解，并在原机的基础上作了重大的改进，按时完成了毕业设计。在这次毕业设计中，在老师不知疲倦的教导下，我受益颇深，不仅学会了很多的专业知识，还养成了团队协作的精神，在此我衷心的感谢我们的指导老师倪文龙，另外还感谢帮助过我们的其它老师和领导，在此一并表示感谢。也感谢我们的同学，他们也给了我不少的帮助。 参考文献 1 徐炳炎．棉花加工新工艺与设备．西安地图出版社．2000年9月； 2 棉麻机械．SB/T10236~10240-94．国内贸易
45、部标准出版社．1995年7月； 3 剥绒机．使用说明书； 4 实用机械设计手册．机械工业出版社．1985年9月； 5 卜炎．机械传动装置设计手册．机械工业出版社．1999年4月； 6 轻工业机械设计． 中国轻工业出版社．1997年6月； 7 高绪珊．纤维应用物理学． 中国纺织工业出版社．2001年2月； 8 锯齿轧花机、锯齿剥绒机、锯片 （GH/T1006-1998）标准出版社．1999年7月； 9 陈秀宁，施高义．机械设计课程设计．浙江：浙江大学出版社，2001年10月； 10 徐锦康．机械设计．北京：机械工业出版社，2001年８月。
46、 附件清单 零件图及装配图如下 1 MR141剥绒机工作箱分部 MR141-02 A1 1张 2 肋条下压板 MR141-02-101 A4 1张 3 肋条下定位板 MR141-02-102 A3 1张 4 肋条下排框 MR141-02-103 A2 1张 5 下排框堵头 MR141-02-104 A3 1张 6 边肋条 MR141-02-105 A3 1张 7 肋条上压板 MR141-02-106 A4 1张 8 肋条上定位板 MR141-02-107 A
47、3 1张 9 主梁 MR141-02-108 A2 1张 10 拨籽架 MR141-02-109 A3 1张 11 拨籽架叶片 MR141-02-110 A4 1张 12 拨籽盘 MR141-02-111 A3 1张 13 拨籽轴 MR141-02-112 A4 1张 14 轴承环盖 MR141-02-113 A3 1张 15 轴承环 MR141-02-114 A3 1张 16 抱合板轴调整圈 MR141-02-115 A4 1张 17 抱合板中支撑 MR141-02-116 A3 1张 18 卸钩
48、手柄 MR141-02-117 A3 1张 19 抱合板轴挡圈 MR141-02-118 A4 1张 20 抱合板边支撑 MR141-02-119 A3 1张 21 边支撑挂轴 MR141-02-120 A4 1张 22 合扇座销轴 MR141-02-121 A4 1张 23 合扇乙 MR141-02-122 A3 1张 24 合扇丙 MR141-02-123 A3 1张 25 合扇甲 MR141-02-124 A4 1张 26 密度轴压板 MR141-02-125 A4 1张 27 密度轴 MR141
49、02-126 A4 1张 28 密度板组件 MR141-02-127 A3 1张 29 棉籽梳 MR141-02-128 A3 1张 30 抱合板 MR141-02-129 A3 1张 31 过渡角铁(1) MR141-02-130 A4 1张 32 过度角铁(2) MR141-02-131 A4 1张 33 抱合板联接槽钢 MR141-02-132 A4 1张 34 抱合板连接角铁 MR141-02-133 A4 1张 35 工作箱墙板 MR141-02-134 A2 1张 36 抱合板联接板 MR1
50、41-02-135 A3 1张 37 MR141剥绒机偏心轮分部 MR141-02-01 A1 1张 38 偏心座乙 MR141-02-01-101 A3 1张 39 偏心轮手轮 MR141-02-01-102 A4 1张 40 小偏心轮轴 MR141-02-01-103 A4 1张 41 偏心座甲 MR141-02-01-104 A3 1 42 小偏心轮 MR141-02-01-105 A4 1 43 偏心座挂钩 MR141-02-01-106 A3 1 44 偏心座甲连接销(1) MR141-02-01-107
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