咸寧市農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)機(jī)研究所 柳威 饒正良 饒崇明

咸寧職業(yè)技術(shù)學(xué)院工學(xué)院 鄧玉梅

橫喂式鏈帶夾持自動(dòng)高效脫麻機(jī)技術(shù)研究

咸寧市農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)機(jī)研究所 柳威 饒正良 饒崇明

咸寧職業(yè)技術(shù)學(xué)院工學(xué)院 鄧玉梅

苧麻收獲是苧麻生產(chǎn)過程中勞動(dòng)強(qiáng)度大、用工多的重要環(huán)節(jié)，機(jī)械化技術(shù)尚不成熟是制約苧麻產(chǎn)業(yè)發(fā)展的瓶頸。采用夾持鏈夾持麻稈橫向喂入，夾持帶夾持纖維橫向喂入加工完中部后縱向拉出，兩套脫麻機(jī)構(gòu)雙向脫麻的“苧麻聯(lián)合收獲機(jī)的雙向自動(dòng)脫麻機(jī)”獲國家發(fā)明專利，專利號(hào)為ZL200810046933.9，并通過科技成果鑒定,鑒定證書號(hào)為鄂科鑒字[2014]第22061005號(hào)。

苧麻；脫麻機(jī)；鏈帶夾持；技術(shù)研究

針對(duì)采用橫向集束喂入，縱向機(jī)械手代替人手喂入反拉，兩套脫麻機(jī)構(gòu)脫麻的“橫喂式雙向自動(dòng)苧麻三脫機(jī)”可靠性比較差和生產(chǎn)效率不很高的問題，從2008年起咸寧市農(nóng)機(jī)研究所就開展了苧麻聯(lián)合收獲機(jī)的核心部件——橫喂式鏈帶夾持自動(dòng)高效脫麻機(jī)的研究工作。以文獻(xiàn)[1]為指導(dǎo)，在農(nóng)業(yè)部南京農(nóng)業(yè)機(jī)械化研究所的支持下，2013年研制成功，2014年通過成果鑒定。本文對(duì)“橫喂式鏈帶夾持自動(dòng)高效脫麻機(jī)”研制的技術(shù)背景與技術(shù)方案、技術(shù)特征與技術(shù)創(chuàng)新、技術(shù)效果與技術(shù)建議進(jìn)行了簡(jiǎn)要論述。

1 技術(shù)背景與技術(shù)方案

1.1 技術(shù)背景

國外苧麻剝麻機(jī)的研制始于19世紀(jì)末，我國1952年就有部分苧麻產(chǎn)區(qū)研制了一些不大成熟的簡(jiǎn)易剝麻器具，1956年開始研制動(dòng)力剝麻機(jī)?，F(xiàn)行的剝麻機(jī)可以分成兩類：一類是人力反拉式，一類是直喂式。前者應(yīng)用較多，需人工手持兩次喂入剝麻，勞動(dòng)強(qiáng)度大，安全性能差，生產(chǎn)效率低，后者生產(chǎn)效率低，纏麻鼠尾嚴(yán)重，皮骨分離不凈，且都不能與收割機(jī)配套實(shí)現(xiàn)聯(lián)合收獲?？傮w來看，苧麻機(jī)械化收獲加工技術(shù)還處于初級(jí)階段，特別是自動(dòng)高效，能與割麻機(jī)配套的加工設(shè)備尚處樣機(jī)試驗(yàn)階段[2]。

咸寧市農(nóng)機(jī)研究所研制的用機(jī)械手代替人手的“雙向自動(dòng)苧麻三脫機(jī)”雖然技術(shù)含量和自動(dòng)化程度比較高，但生產(chǎn)率不可能很高。其生產(chǎn)率取決于每束麻稈的多少，加工每束麻所需的時(shí)間和每根麻稈纖維的重量，即生產(chǎn)率(kg/h)=單根麻稈的纖維重量（kg/根）×每束麻稈的數(shù)量（根）×3600（s/h）÷機(jī)械手周期（s）。因?yàn)槊渴椴荒芎芏?，機(jī)械手往復(fù)的時(shí)間不能很短。按3～6s一個(gè)周期，每束5～8根，每根0.005kg計(jì)，小時(shí)生產(chǎn)率為15～48kg。因此研制生產(chǎn)效率高，實(shí)現(xiàn)100kg以上，又能與割麻機(jī)配套實(shí)現(xiàn)聯(lián)合收獲的自動(dòng)高效脫麻機(jī)，才能保證麻農(nóng)種麻的效益，從而促進(jìn)苧麻產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。

1.2 技術(shù)方案

本機(jī)的技術(shù)方案是在對(duì)國內(nèi)外現(xiàn)行剝麻機(jī)的研究和自身研制經(jīng)驗(yàn)總結(jié)，特別是在橫喂式雙向自動(dòng)苧麻三脫機(jī)試驗(yàn)分析的基礎(chǔ)上，為大幅度提高生產(chǎn)率，節(jié)約生產(chǎn)成本并能與收割機(jī)配套實(shí)現(xiàn)聯(lián)合收獲而論證確定的。將自身研制的用機(jī)械手代替人手的“雙向自動(dòng)苧麻三脫機(jī)”的撥指鏈橫向集束，交兩機(jī)械手縱向喂入拉出，改為夾持鏈夾持麻稈橫向喂入，夾持帶夾持纖維橫向喂入加工完中部后縱向拉出，由卸麻撥指鏈將纖維卸入集麻箱中。工藝流程見圖1。

本機(jī)生產(chǎn)率取決于喂入速度，即生產(chǎn)率（kg/h）=單根麻稈纖維量（kg/根）×喂入速度（m/s）×3600s/h÷麻稈直徑（m）×鋪放重迭系數(shù)。按單根麻稈纖維重0.005kg，夾持鏈喂麻速度0.2m/s，麻稈直徑0.012m，重迭系數(shù)0.5～2計(jì)，生產(chǎn)率為150～600kg/h，為提高生產(chǎn)率提供了很大的技術(shù)空間，理論分析其生產(chǎn)率是現(xiàn)行剝麻機(jī)的數(shù)十倍。

2 技術(shù)特征與技術(shù)創(chuàng)新

2.1 技術(shù)特征

由人字型設(shè)置在兩端的兩套脫麻機(jī)構(gòu)和橫向喂入縱向拉出的夾持輸送裝置組成[3]。

左右兩套脫麻機(jī)構(gòu)均有一對(duì)相互咬合反向旋轉(zhuǎn)的葉片滾筒，具有適應(yīng)性能強(qiáng)的顯著特點(diǎn)，加工質(zhì)量取決于葉片的線速度和兩滾筒葉片的咬合深度。滾筒縱向傾斜35°，上下滾筒垂直傾斜30°，直徑200mm，16片葉片在圓周上軸向均布，咬合深度5mm，線速度15m/s，在脫麻機(jī)構(gòu)喂麻口下唇板尾端設(shè)帶擠刮器的擋麻銷，左脫麻滾筒的長(zhǎng)度是右脫麻滾筒的3倍左右，兩套脫麻機(jī)構(gòu)之間開口寬度根據(jù)加工麻稈的長(zhǎng)度確定。

圖1 工藝流程圖

夾持輸送裝置由4部分組成：一是水平設(shè)置在兩套脫麻機(jī)構(gòu)之間的三角形橫向喂麻臺(tái)，由4副夾持鏈組成；二是設(shè)置在前后滾筒之間和機(jī)器后部的纖維夾持輸送裝置，由兩套背對(duì)背壓緊的夾持帶組成，夾持帶分3段成Z字型，在兩套脫麻機(jī)構(gòu)之間的喂入段橫向傾斜，從未脫麻稈到夾持帶已加工纖維的長(zhǎng)度不小于夾持帶拉出纖維時(shí)至脫麻中心的距離，縱向拉出段長(zhǎng)度根據(jù)加工麻稈的長(zhǎng)度確定，后部為卸麻段；三是纖維梳理機(jī)構(gòu)，是由右上脫麻滾軸直接帶動(dòng)的垂直撥指鏈；四是設(shè)置在夾持帶尾部的卸麻撥指鏈條。

理齊麻稈基部，將麻稈放在橫向夾持喂麻臺(tái)上，麻稈夾持鏈將麻稈夾持喂入兩套脫麻機(jī)構(gòu)，分別加工麻稈的基部和梢部，基部加工完后，麻稈夾持鏈夾持將其繞右脫麻機(jī)構(gòu)的擋麻銷拉出，經(jīng)梳理機(jī)構(gòu)梳直后由纖維夾持機(jī)構(gòu)繼續(xù)喂入加工中部，再將纖維縱向拉出，由卸麻撥指鏈將纖維卸入集麻箱中。整機(jī)工作原理見圖2。圖中1左脫麻機(jī)構(gòu)；2三角形喂麻臺(tái)（麻稈夾持鏈）；3纖維夾持輸送裝置；4纖維梳理機(jī)構(gòu)；5卸麻撥指鏈；6右脫麻機(jī)構(gòu)。

2.2 技術(shù)創(chuàng)新

2.2.1 兩套脫麻機(jī)構(gòu)按人字形配置

兩套脫麻機(jī)構(gòu)按人字形配置，在中間形成三角形的喂麻臺(tái)，麻稈由夾持鏈夾持橫向喂入，兩套脫麻機(jī)構(gòu)雙向脫麻，一套加工基部，一套加工梢中部，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)高效。

2.2.2 麻稈采用夾持鏈夾持

麻稈夾持機(jī)構(gòu)參照半喂入脫粒機(jī)或半喂入聯(lián)合收獲機(jī)的夾持鏈設(shè)計(jì)而成，4副夾持機(jī)構(gòu)均由主、從動(dòng)輪，夾持鏈條，鏈條托軌，壓緊彈簧，活接壓桿等組成?；罱訅簵U與彈簧壓緊的推桿鉸接，可隨喂入麻稈的大小多少上下浮動(dòng)和擺動(dòng)，壓住麻稈并實(shí)現(xiàn)平行同速橫向輸送。

2.2.3 纖維采用夾持帶夾持

纖維采用獨(dú)特設(shè)計(jì)的夾持帶夾持，夾持帶的斷面為M型，兩夾持帶均安裝在主、從動(dòng)輪和托輥上，外表面的縱向凸凹筋槽相互咬合背對(duì)背壓緊同速運(yùn)動(dòng)，兩帶的托輥相互錯(cuò)開，使夾持線成波浪型。

2.2.4 在麻稈夾持鏈和纖維夾持帶的交接處設(shè)置纖維梳理機(jī)構(gòu)

梳理機(jī)構(gòu)是一副由右脫麻上滾筒軸直接帶動(dòng)的垂直撥指鏈，將從右脫麻機(jī)構(gòu)拉出的基部纖維向下梳直進(jìn)入纖維夾持帶。

2.2.5 在兩脫麻機(jī)構(gòu)的尾端設(shè)帶擠刮器的擋麻銷

帶擠刮器的擋麻銷由銷柱、擠刮刀、壓緊彈簧和調(diào)整螺母組成，阻止麻繼續(xù)沿滾筒軸向移動(dòng)，并擠刮纖維膠質(zhì)。

3 技術(shù)效果與技術(shù)建議

3.1 技術(shù)效果

本機(jī)同其它同類機(jī)具性能的比較見表1。

表1 同類機(jī)具性能比較表

表中序號(hào)1-5資料來源見文獻(xiàn)[4]，序號(hào)6-本機(jī)數(shù)據(jù)來源見文獻(xiàn)[5,6,7,8]。試驗(yàn)檢驗(yàn)結(jié)果表明本機(jī)加工的原麻質(zhì)量?jī)?yōu)，生產(chǎn)率高。工作性能優(yōu)于國內(nèi)外先進(jìn)技術(shù)，處領(lǐng)先水平。為研制更高效的脫麻機(jī)開辟了門徑，對(duì)促進(jìn)麻區(qū)社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展和科技進(jìn)步具有十分重要的意義。

但該機(jī)尚存以下問題：一是如果連續(xù)不間斷喂入脫麻，繞擋麻銷拉出纖維時(shí)易形成堵塞；二是纖維梳理機(jī)構(gòu)梳理纖維時(shí)易造成纖維損傷扯斷；三是麻稈夾持兩鏈之間喂入不均勻，影響脫麻質(zhì)量;四是纖維夾持機(jī)構(gòu)兩夾持帶水平夾持不利于卸麻，并成Z字型配置，還要梳理機(jī)構(gòu)協(xié)同才能進(jìn)入。因此有待優(yōu)化結(jié)構(gòu)，提高工作可靠性。

3.2 技術(shù)建議

為了解決繞擋麻銷反拉時(shí)阻塞、纏繞以及梳理機(jī)構(gòu)拉斷纖維的問題，提高連續(xù)脫麻的可靠性，大幅度提高生產(chǎn)效率。將相互平行配置的麻稈夾持鏈改成反拉鏈和喂入鏈按人字型配置，尾首在同一橫線上，實(shí)現(xiàn)麻稈夾持換向輸送，輔助喂入鏈與喂入鏈平行，纖維夾持帶平行配置在反拉夾持鏈的后面，將人字型配置的兩套脫麻機(jī)構(gòu)改成左中平行配置，中右人字型配置的3套，夾持機(jī)構(gòu)與脫麻機(jī)構(gòu)傾斜60°，左脫麻機(jī)構(gòu)前端喂入脫麻后端反拉清理，中右脫麻機(jī)構(gòu)分別完成喂入脫麻和反拉清理。改進(jìn)方案見圖3。

圖3 改進(jìn)的整機(jī)工作原理圖

整機(jī)由與麻稈堆放臺(tái)成一體的喂料口1，麻稈夾持輸送機(jī)構(gòu)7，左中右3套脫麻機(jī)構(gòu)2、6、5，纖維夾持輸送機(jī)構(gòu)4，動(dòng)力及傳動(dòng)裝置3組成。麻稈由喂入夾持鏈從左脫麻機(jī)構(gòu)前端喂入，在反向拉出喂入鏈拉出纖維將麻稈基部喂入中脫麻機(jī)構(gòu)的同時(shí)纖維夾持帶夾持纖維同速繼續(xù)脫基部，脫完基部后繞中脫麻機(jī)構(gòu)尾端從右脫麻機(jī)構(gòu)首端進(jìn)入右脫麻機(jī)構(gòu)反拉清理。

4 結(jié)論

橫喂式鏈帶夾持自動(dòng)高效脫麻機(jī)是在研究分析國內(nèi)外現(xiàn)有剝麻機(jī)和近幾年來自己研制經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上研制成功的一種新型的苧麻纖維初加工設(shè)備，既解決了現(xiàn)行人力反拉式剝麻機(jī)勞動(dòng)強(qiáng)度大，安全性能差的問題，又克服了直喂式脫麻機(jī)皮骨分離不凈、纏麻“鼠尾”嚴(yán)重的不足。既可固定作業(yè)實(shí)現(xiàn)集中加工，又可與割麻機(jī)配套田間移動(dòng)作業(yè)實(shí)現(xiàn)聯(lián)合收獲，設(shè)計(jì)思路新穎，技術(shù)方案可行，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)合理，具有開發(fā)前景，建議進(jìn)一步優(yōu)化參數(shù)、優(yōu)化結(jié)構(gòu)、優(yōu)化性能，并在此基礎(chǔ)上開展苧麻聯(lián)合收獲機(jī)的研發(fā)，加速成果轉(zhuǎn)化，盡快推廣應(yīng)用，促進(jìn)苧麻產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。

[1]饒正良，饒崇明.200810046933.9苧麻聯(lián)合收獲工作原理與設(shè)計(jì)技術(shù)[J].湖北農(nóng)機(jī)化；2011，（3）：46-48.

[2]龍超海.我國苧麻剝制加工機(jī)械的研究現(xiàn)狀與發(fā)展[J].中國麻業(yè)科學(xué)，2006，28（4）：200-203.

[3]咸寧市農(nóng)業(yè)機(jī)械化研究所.苧麻聯(lián)合收獲機(jī)的雙向自動(dòng)脫麻機(jī):中國，ZL200810046933.9[P].2014.08.13.

[4]呂江南，龍超海，何宏彬.苧麻纖維初加工機(jī)械的研究現(xiàn)狀與發(fā)展[J].農(nóng)業(yè)機(jī)械學(xué)報(bào)，2000，31（1）：123-125.

[5]湖北省農(nóng)業(yè)機(jī)械鑒定站.6TM20型兩用脫麻機(jī)推廣鑒定報(bào)告[R].HBNJ/T006-2005.

[6]湖北省農(nóng)機(jī)產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)站.6TM30型苧麻三脫機(jī)檢驗(yàn)報(bào)告[R].HBNJ/W007-2005.

[7]湖北省農(nóng)業(yè)機(jī)械鑒定站.6TM160苧麻三脫機(jī)檢驗(yàn)報(bào)告[R].HBNJ/WT021-2014.

[8]湖北省農(nóng)業(yè)機(jī)械鑒定站.6TM200自動(dòng)脫麻機(jī)檢驗(yàn)報(bào)告[R].HBNJ/WT022-2014.

[9]成大先.機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)第四版[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社,2002.

2015-07-15)