〔鄭州棉麻工程技術(shù)設(shè)計(jì)研究所，河南鄭州450004〕

現(xiàn)代工業(yè)真正意義的軋花機(jī)是由美國18世紀(jì)的發(fā)明家伊萊·惠特尼（Eli Whitney）發(fā)明的。他的發(fā)明使軋花生產(chǎn)效率提高了約50倍，促進(jìn)了當(dāng)?shù)氐慕?jīng)濟(jì)繁榮。我國元朝時(shí)的王禎在《農(nóng)書》中已有關(guān)于原始軋花機(jī)的記載，雖然我國使用軋花機(jī)歷史悠久，但是長期處于農(nóng)耕經(jīng)濟(jì)生產(chǎn)關(guān)系的落后狀態(tài)中。1946-1949年我國進(jìn)口了國外的鋸齒軋花機(jī)和鋸齒剝絨機(jī)約80臺(tái)，1955年7月1日試制成功了5571型毛刷式鋸齒軋花機(jī)，開啟了我國自己研發(fā)制造軋花機(jī)的新時(shí)代。

一、我國軋花機(jī)概況

目前，我國鋸齒軋花機(jī)的種類繁多，按刷棉方式的不同分為氣流式和毛刷式，前者是利用風(fēng)機(jī)產(chǎn)生的高速氣流噴射到鋸齒上，將纖維吹下；后者是依靠高速旋轉(zhuǎn)的毛刷輥筒，將鋸齒上的纖維吹刷下來。目前鋸齒軋花機(jī)型號(hào)的主要特征是鋸片的數(shù)量，鋸片的數(shù)量與產(chǎn)量正相關(guān)，按鋸片數(shù)量的多少，我國目前有80片、88片、90片、96片、98片、100片、106片、120片、121片、126片、139片、158片、168片、171片、199片等多種型號(hào)，片數(shù)由少到多的漸進(jìn)也是我國軋花機(jī)逐步發(fā)展的主要特征。按鋸片的片距大小，可分為19.4 mm、18 mm、17.22 mm、17 mm、16 mm等多種。其次，鋸片的直徑也有320 mm和406 mm兩種規(guī)格。我國鋸齒軋花機(jī)工作箱還可分為有排籽管和無排籽管的類型。

棉檢體制改革后，為了滿足400噸打包機(jī)的需求，片數(shù)少的軋花機(jī)（100片以下）因產(chǎn)能達(dá)不到要求漸漸地淡出了市場，取而代之的是大型軋花機(jī)。大型軋花機(jī)不但適應(yīng)400噸打包機(jī)生產(chǎn)線的產(chǎn)能要求，而且在噸皮棉耗電量、用工量、加工時(shí)間、生產(chǎn)管理方面均有顯著優(yōu)勢，滿足了地方特別是兵團(tuán)棉花加工設(shè)備大型化、生產(chǎn)規(guī)?；?、管理集約化的需求。以168片、171片、199片為代表的國產(chǎn)大型軋花機(jī)在新疆棉花主產(chǎn)區(qū)得到了廣泛應(yīng)用。

軋花機(jī)是棉花加工中最重要的設(shè)備，同世界頂級(jí)的大型軋花機(jī)相比，我國的軋花機(jī)在產(chǎn)量、質(zhì)量上還存在較大差距。為此，在大型軋花機(jī)的設(shè)計(jì)、制造工藝方面我們還需繼續(xù)努力。

二、美國切諾基公司244片軋花機(jī)概況

圖1 244片大型軋花機(jī)

圖2 244片大型軋花機(jī)的軋花部分

大、中型軋花機(jī)根據(jù)鋸片數(shù)量多少大概界定。168片、171片、199片是我國是大型軋花機(jī)的代表，而在美國相似片數(shù)的是普通中型機(jī)。目前筆者所知美國切諾基公司生產(chǎn)的244片軋花機(jī)是世界上產(chǎn)量最大的軋花機(jī)，單臺(tái)具有超過30包/h的生產(chǎn)能力。該公司同時(shí)也生產(chǎn)普通174片軋花機(jī)，每小時(shí)有20多包產(chǎn)量。在產(chǎn)量上我國大型軋花機(jī)與其174片軋花機(jī)差距甚大，與244片軋花機(jī)相比更是不在一個(gè)量級(jí)。在軋工質(zhì)量上，我們普遍承認(rèn)美棉比我們的質(zhì)量好，雖然最終皮棉質(zhì)量是多種因素的綜合體現(xiàn)，但是也間接說明了美制軋花機(jī)對軋工質(zhì)量的把握具有較高水平。

三、分析與對比探討

筆者根據(jù)以上3張圖片嘗試分析、探討切諾基公司244片大型軋花機(jī)的設(shè)計(jì)及制造工藝，希望拋磚引玉和業(yè)界共同為進(jìn)一步提升我國棉機(jī)設(shè)計(jì)、制造水平而努力。

（一）外觀分析

從圖1看，244片大型軋花機(jī)外觀簡潔大方，下部罩殼棱角處做了大倒角的設(shè)計(jì)，避免磕碰對人員和罩殼的損傷。上部罩殼倒角、中部凸起的斜倒角與下部罩殼大倒角呼應(yīng)，給人渾然一體的簡潔美感。上下兩處整個(gè)幅寬的黑邊不銹鋼亮底紅字的標(biāo)牌醒目、大氣，不但為公司做了廣告宣傳，而且避免了整機(jī)色調(diào)的呆板。整個(gè)幅寬的長視窗既美觀又實(shí)用，使工作人員能實(shí)時(shí)看到下花的情況，根據(jù)下花的異常能馬上對上部的提凈部分工作狀況做出判斷。雖然是超大型的軋花機(jī)，但是工作箱高度控制得較好，適于工人觀察、操作。觸摸屏凸出安裝在右側(cè)罩殼前面，適于工人操作。

若按片距17 mm計(jì)算，244片軋花機(jī)的幅寬約為4 150 mm，也就是大部分幅寬方向的機(jī)件（型鋼類撐檔、薄板類罩殼）長度約為4 150 mm。所有的輥筒加軸頭長度將達(dá)到4 500 mm，鋸軸總長度可能將在4 800 mm到5 000 mm。

（二）與我國機(jī)型的外觀對比探討

不可否認(rèn)，近年來我國軋花機(jī)外觀設(shè)計(jì)得愈來愈美觀了，在這點(diǎn)上與國外頂級(jí)軋花機(jī)區(qū)別不大，但經(jīng)對比分析，我們在多個(gè)方面還有提升的地方。首先我國大型軋花機(jī)整機(jī)外觀像個(gè)大的密封的房子，使人有壓抑感；在提凈部分工作區(qū)沒有通透的觀察窗，像房子沒窗子一樣，不僅影響美觀，還使工人觀察困難；若有這種觀察窗，工人短暫遠(yuǎn)離設(shè)備，也能輕松觀察到設(shè)備是否正常。其次工作箱高度較高，很多廠在軋花工作箱前的地上鋪設(shè)一定高度的踏板方便工人操作。疲勞的工人頻繁地上下踏板，很容易踏空造成事故；有的踏板過高，操作工重心前移失穩(wěn)，也容易造成事故。第三，244片軋花機(jī)的觸摸屏凸出安裝在右側(cè)罩殼前面，適于工人操作。我們的是則裝在提凈的機(jī)體上，操作時(shí)需要向前傾斜探出身體，按開箱按鈕時(shí)還要側(cè)身躲開向外開的工作箱，這也是安全隱患之一。

通過對244片軋花機(jī)的幅寬尺寸估算，可推測出切諾基工廠的加工實(shí)力還是很強(qiáng)的。我國軋花機(jī)從80片發(fā)展到199片的歷程，是我們棉機(jī)生產(chǎn)廠家加工實(shí)力不斷增強(qiáng)的過程，更是我國改革開放后整體國力不斷高速增長的體現(xiàn)。80片軋花機(jī)的生產(chǎn)線不可能生產(chǎn)出199片的軋花機(jī)，同理199片軋花機(jī)的生產(chǎn)線也不容易生產(chǎn)出244片的軋花機(jī)。想要生產(chǎn)更大型、精度更高的軋花機(jī)必須更新?lián)Q代工作母機(jī)，如棉機(jī)制造廠家要配置更大型、精度更高的數(shù)控切割鈑金設(shè)備、數(shù)控車床、數(shù)控磨床等設(shè)備。

（三）傳動(dòng)及結(jié)構(gòu)分析

從圖2看到，244片大型軋花機(jī)的側(cè)面照片，最明顯的是鋸軸、喂棉輥、撥雜輥都使用了直聯(lián)減速機(jī)+電機(jī)的傳動(dòng)形式。喂棉輥、撥雜輥的直聯(lián)減速機(jī)是騎軸通過防轉(zhuǎn)臂防止轉(zhuǎn)動(dòng)并提供扭矩的。根據(jù)筆者的經(jīng)驗(yàn)，直聯(lián)減速機(jī)在轉(zhuǎn)數(shù)小于300 r/min時(shí)應(yīng)用較好，比較適于喂棉輥、撥雜輥的使用。

鋸軸使用了直聯(lián)減速機(jī)+電機(jī)并且安裝在軸承座內(nèi)側(cè)，這樣比懸臂安裝在軸承座外側(cè)力學(xué)性能好得多。雖然圖片上沒看到防轉(zhuǎn)臂，但是筆者分析應(yīng)該是使用了防轉(zhuǎn)臂，只是直聯(lián)的減速機(jī)體積較大，擋住了觀察不到。鋸軸承受負(fù)荷大、轉(zhuǎn)速高、長度長，使用直聯(lián)減速機(jī)在設(shè)計(jì)與工藝上有非常高的要求。根據(jù)筆者經(jīng)驗(yàn)，直聯(lián)減速機(jī)+電機(jī)在轉(zhuǎn)數(shù)大于300 r/min，軸頭尺寸是IT7級(jí)精度的過渡或小間隙配合時(shí)，直聯(lián)減速機(jī)+電機(jī)擺動(dòng)、振動(dòng)明顯，隨著轉(zhuǎn)速的增加甚至?xí)斐稍O(shè)備事故。所以244敢于使用騎軸的直聯(lián)減速機(jī)，軸頭尺寸精度要求會(huì)很高，筆者推測244軋花機(jī)主軸：1.軸頭和減速機(jī)軸孔用的是過盈配合，軸的加工達(dá)到IT5級(jí)精度。2.軸頭精磨達(dá)到0.8的粗糙度。3.軸頭臺(tái)階過渡圓角有較大圓角，并且用成形砂輪精磨達(dá)到0.8的粗糙度。4.與電機(jī)孔過盈配合聯(lián)接時(shí)，因?yàn)殡姍C(jī)不能被加熱無法用熱漲法裝配，所以應(yīng)使用冷縮的方法。即將軸頭浸泡于液氮中一定時(shí)間，再進(jìn)行軸孔的過盈配合聯(lián)接，當(dāng)軸溫度升至常溫時(shí)，軸頭膨脹達(dá)到過盈緊配合。

鋸軸、喂棉輥、撥雜輥都使用了直聯(lián)減速機(jī)+電機(jī)的形式，這樣可單獨(dú)控制每個(gè)輥的轉(zhuǎn)速，也使精細(xì)調(diào)整各輥之間轉(zhuǎn)速配比成了可能；直聯(lián)傳動(dòng)+變頻+PLC+工控機(jī)的運(yùn)用也使軋花機(jī)乃至整個(gè)軋花生產(chǎn)線達(dá)到自動(dòng)化；因?yàn)橹甭?lián)傳動(dòng)幾乎沒有類似皮帶傳動(dòng)的滑移，所以傳動(dòng)效率在幾種常用形式中最高，加上變頻的應(yīng)用能將噸皮棉耗電量降得很低；直聯(lián)傳動(dòng)的設(shè)計(jì)使傳動(dòng)簡潔，大量減少了的皮帶類傳動(dòng)件，減小工作噪音，同時(shí)大大降低了由傳動(dòng)造成的人機(jī)事故。

從圖2看到，雖然是244片超大型軋花機(jī)，但是按比例看其鋸軸、毛刷輥、絞龍的軸頭直徑相較我國的大型軋花機(jī)幾乎沒有明顯增加。喂棉輥、撥雜輥的軸頭因要懸臂安裝減速機(jī)，軸頭直徑相較我們的略微增加。特別是主鋸軸，承受了軋花機(jī)中最大的負(fù)荷并且長度近5 000 mm，能達(dá)到使用要求很不容易，由此來看，我們在設(shè)計(jì)、材料、加工工藝、熱處理上與國外最先進(jìn)水平還存在較大差距。

喂棉輥使用了直聯(lián)減速機(jī)+電機(jī)能很好地配合上部給棉羅拉控制喂給量，并能在開廂時(shí)迅速停止喂給；在合廂時(shí)迅速啟動(dòng)。

不太受重視的撥雜輥也使用了直連減速機(jī)+電機(jī)，這樣能以較適宜的速度與產(chǎn)量配合，用最低的能耗將雜質(zhì)刮離排走。

圖3 鋸軸皮帶傳動(dòng)圖

圖4 喂棉輥傳動(dòng)圖

（四）與我國機(jī)型的傳動(dòng)結(jié)構(gòu)對比探討

從圖2對比可知：1.最明顯的是我國的機(jī)型全都是主電機(jī)帶皮帶輪的傳動(dòng)形式（圖3）。主軸變速靠變頻或更換皮帶輪，無法做到精細(xì)調(diào)整，更不容易達(dá)到各輥間速度的精細(xì)配比，制約了設(shè)備最優(yōu)加工能力的發(fā)揮。2.主軸大皮帶輪懸臂且被主電機(jī)多根皮帶緊拉，在轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，軸頭懸臂部分不斷地受到皮帶輪重力和電機(jī)皮帶拉力產(chǎn)生彎矩施加的交變載荷，再加上設(shè)計(jì)、加工工藝、材料的原因，經(jīng)常出現(xiàn)斷軸現(xiàn)象，不但影響生產(chǎn)，而且容易造成設(shè)備或人員的安全事故。3.皮帶傳動(dòng)效率低，使電機(jī)的功率一部分消耗在了無用功上，這也是我們比國外片數(shù)相同的機(jī)型，片時(shí)產(chǎn)量低得多的原因之一。同時(shí)皮帶傳動(dòng)還存在滑移失效造成堵車、傳遞力矩不均、耗電大、噪聲大、維護(hù)管理成本高、對操作工不安全的情況。

我國機(jī)型的喂棉輥靠皮帶傳動(dòng)，無法配合上部給棉羅拉單獨(dú)控制喂給量。更大的問題是一直以來此處的傳動(dòng)設(shè)計(jì)較粗糙，可靠性不高。在圖4所示的軋花機(jī)喂棉輥傳動(dòng)機(jī)構(gòu)中，和鋸軸同軸、以皮帶傳動(dòng)的形式輸出動(dòng)力到過渡輪，過渡輪再將動(dòng)力傳遞給撥棉輥。在傳動(dòng)的同時(shí)，通過皮帶輪的直徑變化逐步將高速降至喂棉輥所需的速度。開箱時(shí)喂棉輥的皮帶輪繞中箱基準(zhǔn)軸圓弧運(yùn)動(dòng)，而皮帶是以過渡輪為圓心圓弧運(yùn)動(dòng)，這樣就產(chǎn)生了距離差。開箱時(shí)喂棉輥皮帶輪相對過渡輪的距離是靠近的，使開箱時(shí)傳動(dòng)皮帶變松脫離緊繃輪槽的狀態(tài)。這時(shí)由于皮帶失效和前箱內(nèi)的籽棉的阻滯，使喂棉輥停下來。此結(jié)構(gòu)有以下不可靠因素：皮帶長度尺寸不精確，在展開長度1 m時(shí)皮帶長度誤差20 mm是很正常的現(xiàn)象。在沒有合適長度尺寸時(shí)，一般是靠就近的標(biāo)準(zhǔn)尺寸，這樣就使實(shí)際使用的皮帶長度尺寸和理論計(jì)算的尺寸存在誤差。皮帶過緊時(shí)會(huì)對喂棉輥較細(xì)的軸頸施加較大的徑向力，并在旋轉(zhuǎn)中產(chǎn)生交變載荷，有可能導(dǎo)致軸頸的疲勞斷裂。同時(shí)，皮帶過緊，開箱時(shí)喂棉輥皮帶輪相對過渡輪的距離靠近的尺寸很有限，導(dǎo)致在開箱時(shí)皮帶不能松脫，喂棉輥不能馬上停止運(yùn)轉(zhuǎn)，有時(shí)喂棉輥在廂內(nèi)籽棉阻滯下停轉(zhuǎn)，工人向外清理籽棉時(shí)，因阻力降低，喂棉輥會(huì)突然轉(zhuǎn)動(dòng)打傷工人的手指；皮帶過松，雖開箱時(shí)對停止喂棉輥運(yùn)轉(zhuǎn)很有效，但合廂時(shí)傳遞動(dòng)力不足會(huì)使撥棉輥在負(fù)荷波動(dòng)時(shí)停轉(zhuǎn)，此時(shí)工人不得不伸腿用腳去壓一下皮帶，使喂棉輥克服最大靜摩擦力轉(zhuǎn)起來，這個(gè)不得已而為之的動(dòng)作對工為人的自身安全埋下了極大的安全隱患。我們在前面的罩殼專門設(shè)計(jì)了可開啟的門，部分原因是為了能在此處臨時(shí)“蹬一腳”皮帶。這個(gè)門擠占了位置，我們的觸摸屏只能設(shè)置在提凈的機(jī)體上，操作時(shí)要側(cè)身探臂還要躲開向外打開的前廂。

圖5 244片軋花機(jī)剖面圖

（五）軋花部分結(jié)構(gòu)分析

圖5是切諾基公司244片大型軋花機(jī)剖面圖。從圖上看工作原理與我們的是一樣的。明顯不同的是使用了我們早已經(jīng)放棄在軋花機(jī)使用的全弓肋條。這種肋條由于是兩頭固定，因此比一頭固定的半弓肋條強(qiáng)度、穩(wěn)固性要高，但排籽不如半弓肋條順利。圖5中看出在工作箱設(shè)計(jì)有排籽管，以增加排籽力度。

其他方面：1.前廂喂棉輥使用了“釘”式，即通過密集刺釘將籽棉喂給鋸片，喂棉輥下面有開合機(jī)構(gòu)，上面的三角形箱體可以以軸為圓心轉(zhuǎn)動(dòng)調(diào)節(jié)棉籽卷的松緊，作用類似于我們使用的棉籽梳。三角形箱體和它下部的開合裝置共同控制棉籽的排出速度、毛頭率、產(chǎn)量。2.喂棉輥通過類似阻殼肋條的結(jié)構(gòu)將籽棉喂給鋸片，較大雜質(zhì)，如鈴殼類被阻隔從排籽道排出。3.工作箱幾乎呈圓形，使用了排籽管。4.按比例看，鋸軸的安裝鋸片的部分直徑比我們的要大，這對增加超長桿類零件的強(qiáng)度是最有效的手段。鋸軸直徑的增加也使得鋸片內(nèi)孔尺寸也相應(yīng)增加；中心排籽管的直徑按比例也增加了，以提高排籽管的強(qiáng)度。5.撥雜輥轉(zhuǎn)速低，設(shè)計(jì)得不完全對稱，這種設(shè)計(jì)在生產(chǎn)上更節(jié)省工時(shí)。

（六）與我國軋花部分結(jié)構(gòu)對比探討

1.我國喂棉輥有兩種形式，一種是“釘”式，一種是齒狀葉片式。齒狀葉片式適合棉機(jī)制造廠家的大規(guī)模制造；相對“釘”式的件號(hào)較多，釘子靠人工敲入，加工工時(shí)高。在使用上有擋車工人認(rèn)為“釘”式的喂給較均勻，所以還需結(jié)合244的結(jié)構(gòu)繼續(xù)探索哪種喂棉輥性價(jià)比更高。2.我國喂棉輥下有彈性格條柵，244顯示的是圓弧鋼板，上面可能沒有沖孔，在圓弧鋼板端部有開合裝置，這點(diǎn)與我們的有一定差別，需要仔細(xì)研究。3.棉籽卷前下方的三角廂代替了我們常用的棉籽梳。相比棉籽梳具有一定優(yōu)勢，可以在以后的大型機(jī)中借鑒。4.常用工作箱有桃形、倒梨形、扁圓形等多種形狀。由于物料的特殊及復(fù)雜的工作箱形狀，籽棉卷運(yùn)動(dòng)的數(shù)學(xué)模型至今還難以建立。各個(gè)制造廠也是通過實(shí)驗(yàn)的方法摸索出自認(rèn)較滿意的工作箱尺寸進(jìn)行生產(chǎn)。美國244形使用的工作箱棉籽卷幾乎呈正圓形，這種形狀棉籽卷受阻力較小，旋轉(zhuǎn)順利。我們通常認(rèn)為這種形狀的廂形產(chǎn)量會(huì)較低，但244的產(chǎn)量是世界最高的，所以還需要深入研究其本質(zhì)。5.244的撥雜輥使用了三個(gè)等分葉片刮板，而我們經(jīng)常使用的是對稱的兩個(gè)。雖然都能將雜質(zhì)刮入絞龍，但三個(gè)等分葉片刮板比兩個(gè)更能阻擋住鋸輥刀口處負(fù)壓對雜質(zhì)的回吸，使皮棉雜質(zhì)更少。

（七）超大型軋花機(jī)關(guān)鍵部件的設(shè)計(jì)探討

淘汰低產(chǎn)能，圍繞節(jié)能降耗、環(huán)保的主題，我國的棉機(jī)設(shè)備也在順應(yīng)市場需求向大型化、自動(dòng)化、智能化大步邁進(jìn)。244型軋花機(jī)相較于我們目前的片數(shù)和產(chǎn)量來說是超大型軋花機(jī)了，我們也一定能生產(chǎn)出自己的超大型軋花機(jī)和與其配套的全部裝備。筆者認(rèn)為研制超大型軋花機(jī)的前提是必須攻克關(guān)鍵部件的材料、設(shè)計(jì)、制造工藝難關(guān)。鋸軸主軸、毛刷輥無疑是超大型軋花機(jī)最關(guān)鍵的部件。

1.鋸軸主軸的設(shè)計(jì)及工藝探討。

鋸軸主軸由軸頭和中段的鋼管組合而成。美國雖沒有大幅增加軸頭直徑，但在設(shè)計(jì)時(shí)要考慮到材料、加工工藝、熱處理工藝等因素的制約，適當(dāng)增加軸頭直徑來滿足強(qiáng)度要求。美國的軸身鋼管增加了直徑，我們也應(yīng)增加直徑來滿足強(qiáng)度要求；軸頭與中段的鋼管紅套過盈聯(lián)接，軸頭深于鋼管15 mm，在此形成焊道，焊接使其牢固。在焊接工藝中，我們做得較粗糙，出現(xiàn)了使用中軸頭與鋼管脫離的現(xiàn)象。我們一般軸頭使用45號(hào)鋼，鋼管使用20無縫鋼管。45號(hào)鋼的焊接性能不好，在施焊時(shí)用普通工藝、常規(guī)焊條（例如J422），則焊道很容易開裂。筆者建議：1.焊接45號(hào)鋼軸頭時(shí)要使用低氫焊條或惰性氣體保護(hù)焊；2.低氫焊條在使用前要在烘箱中100℃保溫24小時(shí)以上；3.焊接前，均勻加熱焊接部位，焊接后要有保溫措施，緩慢冷卻，這點(diǎn)在冬季更為重要。

鋸軸主軸也要使用直聯(lián)減速機(jī)+電機(jī)的傳動(dòng)形式，因?yàn)樵谇拔闹幸呀?jīng)敘述過，這種高轉(zhuǎn)速大扭矩的軸需要更高級(jí)的精度，所以筆者建議軸頭和減速機(jī)軸孔的配合要用過盈配合，軸的加工應(yīng)達(dá)到IT5級(jí)精度，軸頭需要精磨達(dá)到0.8的粗糙度。我們經(jīng)常忽視臺(tái)階軸處形成的過渡R角，有時(shí)就是車刀的刀尖圓角（一般R0.2～1）自然形成的，過小的臺(tái)階軸R角容易產(chǎn)生應(yīng)力集中，使軸在使用中斷裂（如圖6、圖7所示）。為此，在不影響軸頭臺(tái)階過渡到圓角的情況下盡量設(shè)計(jì)成大圓角，此處的刀痕也容易產(chǎn)生應(yīng)力集中現(xiàn)象，要用成形砂輪對R角精磨達(dá)到0.8的粗糙度以消除刀痕。

筆者推測鋸軸主軸的加工工藝為：留余量下料（所有件號(hào)）→粗車軸頭（左右共兩件，外圓留余量，長度一側(cè)留余量→調(diào)質(zhì)處理）；粗車軸身鋼管（外圓留余量，內(nèi)孔車夠尺寸）→兩軸頭與軸身鋼管紅套壓入并焊接→去應(yīng)力退火→精車軸頭及軸身鋼管（留0.4 mm磨量）→粗、精磨所有外圓到尺寸→銑所有鍵槽。

圖6 鋸軸軸頭斷裂

圖7 鋸軸軸頭斷裂

2.毛刷輥的設(shè)計(jì)及工藝探討。

毛刷輥在軋花機(jī)中主要起轉(zhuǎn)移棉層、清理鋸片的作用。由于它的使用方式?jīng)Q定了毛刷輥在軋花機(jī)中的轉(zhuǎn)速是最高的。高速同時(shí)產(chǎn)生大的風(fēng)量、風(fēng)壓，通過罩殼、擋風(fēng)板的導(dǎo)向也有利于棉層脫離鋸齒。

圖8 目前毛刷輥的結(jié)構(gòu)圖

目前我國毛刷輥的結(jié)構(gòu)如圖8所示，由5個(gè)～8個(gè)鋁質(zhì)法蘭（根據(jù)輥體長度數(shù)量不同）用緊定套及鎖緊螺母鎖緊固定在毛刷輥軸上，每兩個(gè)法蘭之間用套筒（Q235-A鍍鋅板-1）圍裹嚴(yán)實(shí)，法蘭上有齒形槽（根據(jù)直徑或毛刷的數(shù)量不同），槽內(nèi)嵌入毛刷條，再用毛刷壓板及螺釘固定，螺釘透過毛刷壓板上緊在每個(gè)法蘭盤上從而壓緊毛刷條。在毛刷輥的兩個(gè)邊法蘭端面上各裝有4片扇葉，以便將端面與墻板間的棉纖維扇出，防止軸頭噎花。

雖然從圖中看不出244毛刷輥的結(jié)構(gòu)，但是筆者認(rèn)為目前國內(nèi)的毛刷輥有以下結(jié)構(gòu)缺陷，不能應(yīng)用于超大型軋花機(jī)。

1.結(jié)構(gòu)松散、整體剛性不足、不安全因素多。

由圖8可看到，一件整體的毛刷輥是由8種件號(hào)，近百個(gè)零件通過緊定套、鎖緊螺母、螺栓、螺母相互聯(lián)接而成的。大型皮清機(jī)毛刷輥有36根毛刷條，35根毛刷壓板，8個(gè)鋁質(zhì)法蘭，僅毛刷壓板與鋁法蘭的聯(lián)接點(diǎn)就達(dá)280個(gè)。大量的螺栓聯(lián)接不僅偶然因素大而且導(dǎo)致毛刷輥整體剛性不足，若有個(gè)別螺栓壓不緊或使用中脫落，在高速旋轉(zhuǎn)的離心力及鋸齒對毛刷的鉤拉作用力下，毛刷壓板和毛刷條向上拱起，當(dāng)接觸到鋸片或刺輥時(shí)就會(huì)發(fā)生嚴(yán)重的設(shè)備事故，有時(shí)還會(huì)因金屬構(gòu)件急劇扭曲、摩擦生熱產(chǎn)生火星而引起火災(zāi)。

套筒兩端是活套在鋁法蘭臺(tái)階上的，套筒本身及聯(lián)接處要求無縫。實(shí)際使用中毛刷輥發(fā)生“爆炸”的現(xiàn)象就是套筒有縫隙，高速旋轉(zhuǎn)時(shí)輥內(nèi)外壓差導(dǎo)致輥體形變，當(dāng)形變超過了毛刷輥的剛性抵抗力時(shí)就會(huì)發(fā)生“爆炸”事故。

毛刷條的木質(zhì)底面是平的，當(dāng)毛刷條的底面與圓法蘭接觸時(shí)其實(shí)是不穩(wěn)定的線接觸，輥筒直徑越小越明顯。毛刷壓板在兩側(cè)邊壓緊毛刷條則會(huì)將毛刷條從中間“掰裂”，刷毛在使用中散出，縮短了毛刷輥的使用壽命，降低了刷棉效果。木質(zhì)較軟的毛刷條被壓產(chǎn)生裂紋或不可恢復(fù)的形變后，毛刷壓板已對它沒有了壓緊力，這樣會(huì)使整體剛性不足，增加不安全因素。

2.聯(lián)接方式不合理。

毛刷壓板的螺栓是擰入鋁法蘭的，鋁法蘭的強(qiáng)度遠(yuǎn)低于鋼材，在組裝中不好掌握扭矩，經(jīng)常擰滑扣。鋼質(zhì)螺栓與鋁法蘭聯(lián)接時(shí)若旋入太快常會(huì)發(fā)生“咬死”現(xiàn)象。再經(jīng)過一段時(shí)間后，又會(huì)發(fā)生原電池反應(yīng)，使鋼質(zhì)螺栓與鋁法蘭銹蝕在一起。實(shí)際組裝中，若擰入鋁法蘭的螺栓“滑扣”（鋁法蘭的內(nèi)螺紋遭破壞），一般的處理方法是將鋁法蘭的內(nèi)螺紋鉆掉再攻大一檔的螺紋，這樣一般最大只能攻M12的內(nèi)螺紋。若再產(chǎn)生“滑扣”現(xiàn)象，則整個(gè)法蘭面上的孔均需換位重打，這樣就增加了工作量也降低了法蘭的強(qiáng)度，縮短了法蘭的使用壽命。

4.其他方面。

忽視了平衡對結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的要求；重量大較難平衡；鎖緊套和鋁件的使用也會(huì)增加成本。

圖9 新型毛刷輥的結(jié)構(gòu)圖（本圖以為幅寬3200mm皮清機(jī)毛刷輥為例）

在超大型軋花機(jī)中，最主要是解決整輥的剛性、強(qiáng)度問題。筆者也初步設(shè)計(jì)了應(yīng)用于超大型軋花機(jī)的毛刷輥供業(yè)界共同探討。

毛刷輥筒（見圖9）是由毛刷壓板1、毛刷輥軸4、法蘭6、加強(qiáng)筋8、輥筒壁9組焊而成一個(gè)整體，整體結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，剛性強(qiáng)；毛刷輥軸4由傳統(tǒng)的通軸改為半軸，節(jié)省了材料降低了整體質(zhì)量;毛刷條壓板由傳統(tǒng)的螺栓上緊在鋁法蘭上改為點(diǎn)焊在輥筒壁9上，起到了加強(qiáng)筋的作用；取消了傳統(tǒng)的鋁法蘭構(gòu)件，在兩端使用了4個(gè)強(qiáng)度高的鋼制法蘭，法蘭上開有花孔，內(nèi)外花孔位置交錯(cuò)?；灼饻p重及方便安裝配重塊的作用；考慮了平衡對設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)的要求，配重塊7由傳統(tǒng)的焊接在毛刷條壓板的“U”形槽內(nèi)改為用螺栓上緊在特設(shè)的結(jié)構(gòu)腔體內(nèi)，美化外觀的同時(shí)也避免了焊接變形、脫落等缺陷，提高了安全性、可靠性；扇葉焊在扇葉盤上，通過螺栓上緊在兩端法蘭上，扇葉盤對兩端法蘭上的花孔密封的同時(shí)又能扇出軸端與墻板間的積花。同時(shí)，對毛刷條、刷條壓板也進(jìn)行了改進(jìn)設(shè)計(jì)。

3.做超大型軋花機(jī)的其他條件。

棉機(jī)制造廠家的領(lǐng)導(dǎo)要有戰(zhàn)略性眼光，高度重視，勇于推進(jìn)供給側(cè)改革，敢于領(lǐng)導(dǎo)和引導(dǎo)市場。

重視棉機(jī)設(shè)計(jì)、制造人員的培養(yǎng)。推進(jìn)人員出國交流，或引進(jìn)一條最先進(jìn)生產(chǎn)線供學(xué)習(xí)、觀摩。

購置先進(jìn)的工作母機(jī)。

四、結(jié)語

244片只是表象，不是單純的增加鋸片數(shù)量到或超過244片就是成功，而是在最本質(zhì)的片時(shí)產(chǎn)量、軋工質(zhì)量接近或超過才是成功。

僅做一種超大型軋花機(jī)還不能應(yīng)用于生產(chǎn)，但如果超大型軋花機(jī)能研制成功，其它的配套設(shè)備就會(huì)事半功倍。以上是筆者根據(jù)美國244軋花機(jī)廣告宣傳頁所作的分析對比，如有偏頗之處望業(yè)界同仁提出不同見解，共同提高。☆