向偉，馬蘭，劉佳杰，周韋，龍超海，文慶華，呂江南

（中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院麻類研究所，湖南長沙410205）

苧麻作為我國傳統(tǒng)的特色經(jīng)濟作物，國際上俗稱“中國草”，在我國有近5000年的種植歷史，目前其種植面積和產(chǎn)量分別占全球總種植面積和總產(chǎn)量的90&以上。作為一種優(yōu)良天然紡織纖維原料的苧麻纖維，其產(chǎn)品長期以來受國際市場青睞。隨著全球經(jīng)濟發(fā)展，人們消費水平的提高、環(huán)保消費潮流的興起，我國苧麻產(chǎn)業(yè)必將進(jìn)入新的高速發(fā)展期［1-2］。

作為多年生韌皮纖維作物的苧麻，其纖維包裹在苧麻莖稈周圍的韌皮部，需要通過剝制加工才能供紡織工業(yè)使用。苧麻每年可收剝（收獲與纖維剝制）3～4次，纖維收剝用工量大，據(jù)統(tǒng)計目前苧麻纖維收剝作業(yè)占整個生產(chǎn)過程中用工量的80&左右，如果采用手工刮麻或剝麻，苧麻纖維（原麻）收獲成本高達(dá)6～7元／千克，在現(xiàn)今勞動力緊缺、人力勞動成本高的情況下，使得苧麻收獲期延長，這在一定程度降低了苧麻纖維的原麻質(zhì)量［3-5］。

苧麻收剝是苧麻生產(chǎn)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，其季節(jié)性強、勞動強度大、用工多、纖維收剝成本高。苧麻纖維機械化收剝技術(shù)及裝備的發(fā)展，在保證苧麻正常收獲的同時可有效保障苧麻纖維的收剝質(zhì)量，極大程度地降低了農(nóng)民的勞動強度和生產(chǎn)成本，在提高農(nóng)民經(jīng)濟收入的同時，調(diào)動了農(nóng)民種植苧麻的積極性［6-7］。因此，研發(fā)高效苧麻剝麻技術(shù)與裝備、加快苧麻剝制加工機械化是促進(jìn)我國苧麻產(chǎn)業(yè)區(qū)域化、規(guī)模化發(fā)展及提高麻農(nóng)經(jīng)濟效益的重要措施［8-9］。

1 苧麻纖維剝制機械發(fā)展歷程

1.1 國外苧麻剝制機械發(fā)展進(jìn)程

國外對于苧麻剝麻機械的研究開展較早，早在1893年法國人杰?。–eron）研制了第一臺用于劍麻纖維剝制的拉斯派達(dá)（Raspador）剝麻機，進(jìn)一步改進(jìn)后用于苧麻剝麻，并推廣應(yīng)用到生產(chǎn)實踐中。隨后基于Raspador剝麻機的基礎(chǔ)，法、德、意、美、日等國先后研制多種剝麻機。二十世紀(jì)初期，隨著殖民主義的擴張，國外開始大量研制苧麻剝麻機，僅1903～1904年美國就有2000多件剝麻機專利，但眾多機型工作情況不理想［10］。

一戰(zhàn)期間，苧麻剝麻機械取得顯著的進(jìn)展，尤其是簡易式刮麻器、仿手工式苧麻剝麻機的研制，但動力剝麻機械未取得突破進(jìn)展。直至二戰(zhàn)期間，由于苧麻纖維廣泛應(yīng)用于軍事領(lǐng)域而引起歐美等國的高度重視。美國佛羅里達(dá)州等各農(nóng)業(yè)試驗站針對苧麻動力剝麻機械開展廣泛研究，成功研制出反拉式苧麻剝麻機，并在印度和菲律賓等主要產(chǎn)麻國推廣應(yīng)用。隨著研究的深入，美國成功研究出多種類型苧麻剝麻機，典型的機型有Baproma型剝麻機，美國佛羅里達(dá)州農(nóng)業(yè)試驗站研制出的Plantec剝麻機和雙滾筒式苧麻剝麻機，美國Plantation設(shè)備公司研制的Plantec Senior300型剝麻機等［11-12］。

隨著第三次工業(yè)革命的發(fā)展，苧麻纖維剝制加工技術(shù)及裝備取得飛速的發(fā)展，美國佛羅里達(dá)州農(nóng)業(yè)試驗站研制出一款Cary型苧麻收割-剝麻聯(lián)合收獲機，該機可在田間作業(yè)且一次完成苧麻莖稈的收割和纖維的剝制，但因為機器剝麻質(zhì)量不穩(wěn)定且作業(yè)成本高，未能實現(xiàn)批量推廣；法國的Mezora公司成功研制出小型手工喂入式剝麻機；英國的Alvan Blanch開發(fā)有限公司研制出AB纖維剝麻機；德國的Cnom公司研制出格羅姆一次喂入式剝麻機，德國的Corona公司也研制出一款CoronaⅢ大型橫向喂入剝麻機［13］。歐美等國苧麻機械化剝制技術(shù)經(jīng)過一百多年的發(fā)展，雖然出現(xiàn)了各種型號剝麻機，但大多勞動強度較大，自動化程度不高，研制出的全自動化苧麻剝麻機也因為剝麻質(zhì)量不穩(wěn)定、作業(yè)成本高等原因未進(jìn)一步突破技術(shù)屏障，而隨著歐美國家苧麻種植面積的逐年減少，其苧麻剝制機械的研發(fā)基本處于停滯狀態(tài)，并未取得突破性進(jìn)展。

20世紀(jì)中期開始，日本針對苧麻開展大量研究，成功研制出多款苧麻剝麻機，其中小型反拉式苧麻剝麻機成功用于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)，日本麻紡企業(yè)托斯科（Torsco）成功研制出人力反拉東纖式剝麻機和全自動托生式苧麻剝麻機，Cecoco公司成功研制出Cecoco S-50型、Cecoco 101N型和Cecoco Raspador型小型手工喂入剝麻機。20世紀(jì)90年代初日本曾著手研發(fā)苧麻自動收割機和剝皮裝置，擬實現(xiàn)苧麻栽培到原麻剝制的自動化作業(yè)，但由于日本苧麻種植面積逐年減少，現(xiàn)已停止研究，目前未見有關(guān)樣機及研究進(jìn)展的報道［14-15］。

由于苧麻主要產(chǎn)地在中國及印尼、菲律賓等東南亞國家，20世紀(jì)后期，歐美等國和日本對苧麻剝麻機的研究越來越少，逐漸轉(zhuǎn)向?qū)I(yè)大麻、亞麻等生產(chǎn)機械的研究［16-17］。期間，巴西研制出Diamond Hu1let剝麻機，印度、菲律賓和南朝鮮等國使用小型苧麻剝麻機，其結(jié)構(gòu)與我國研制的人力反拉式苧麻剝麻機相近，但剝制質(zhì)量不穩(wěn)定［18-19］。21世紀(jì)初期至今，全球90&以上的苧麻生產(chǎn)集中到我國，國外苧麻生產(chǎn)基本處于停滯狀態(tài)，目前未見國外有關(guān)苧麻剝制加工技術(shù)及裝備的最新進(jìn)展報道。

1.2 國內(nèi)苧麻剝制機械發(fā)展進(jìn)程

我國苧麻剝制機械起步較晚，從20世紀(jì)50年代起，開展以收剝加工為主的苧麻生產(chǎn)機具研究，而圍繞苧麻剝制加工開展研究是苧麻生產(chǎn)機械化的重點，我國苧麻剝制加工機械發(fā)展進(jìn)程如圖1所示［12］6-8。從50年代末期開始，苧麻刮麻機具發(fā)展較快，于1959年和1960年開展我國剝麻機具評選會，評選出如協(xié)作1號、沅江2號和60-1型苧麻刮麻器等，在其基礎(chǔ)上，中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院麻類研究所相繼研制成功63-1型和72型苧麻刮麻器，并實現(xiàn)生產(chǎn)中的大面積推廣。1959年，我國曾從德國、日本等國引進(jìn)格羅姆式（Gnom）、東纖式和托生式苧麻動力剝麻機，分別在湖南、湖北和江西省等省試用，因其剝麻質(zhì)量無法滿足我國生產(chǎn)要求而未能推廣［20］。為此，我國基于國外先進(jìn)技術(shù)重點轉(zhuǎn)向苧麻動力剝麻機的研究。

圖1 我國苧麻剝制加工機械發(fā)展進(jìn)程Fig.1 Development process of ramie decorticating and processingmachinery in China

20世紀(jì)70年代中期，根據(jù)苧麻纖維的結(jié)構(gòu)特點，中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院麻類研究所重點開展人力反拉式苧麻剝麻機研究，于1980年成功研制出我國第1代苧麻動力剝麻機-6BZ-400型剝麻機，并成功在苧麻產(chǎn)區(qū)推廣1000多臺，該機的成功研制對苧麻生產(chǎn)的發(fā)展和苧麻剝麻機械化作業(yè)起到了積極的促進(jìn)作用。

20世紀(jì)80年代開始，隨著“苧麻熱”的產(chǎn)生，我國苧麻剝麻機械研究進(jìn)入高速發(fā)展期。農(nóng)業(yè)部農(nóng)業(yè)局于1988年在湖南省召開全國苧麻刮麻機展評會，評選出如6BZ-400型、6BM-400型、ZB-1型和6BM-40A型等人力反拉式苧麻動力剝麻機，其中6BM-40A型和6BZ-400型剝麻機還批量出口到印度、馬來西亞和菲律賓等國［21］。同期，江西工業(yè)大學(xué)成功研制出BM-C型苧麻剝麻機。1990年，中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院麻類研究所又研制成功6BM-350型人力反拉式苧麻剝麻機，實現(xiàn)全國苧麻生產(chǎn)區(qū)的推廣應(yīng)用［22］。

20世紀(jì)90年代末21世紀(jì)初，為解決當(dāng)時苧麻剝麻機鮮莖出麻率低、纖維變色和剝麻質(zhì)量不穩(wěn)定等問題，科研院所和農(nóng)機企業(yè)等基于已有的剝麻技術(shù)進(jìn)一步開展研究，研制出新型單滾筒式苧麻剝麻機，并相繼研制出雙滾筒式苧麻剝麻機［23-24］。中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院麻類研究所研制出4BM-260型雙滾筒苧麻剝麻機；重慶市涪陵區(qū)農(nóng)業(yè)局研制出FL-235型復(fù)刮式苧麻剝麻機［25］；湖北嘉沃農(nóng)機公司研制出嘉佳牌6BL-24型剝麻機；四川達(dá)州農(nóng)業(yè)機械研究所研制了6BM-280型剝麻機；四川省鑫農(nóng)科技有限公司研制出CD-2型全浮式打擊輪式剝麻機［26］；湖南沅江研制出BM-1200型和泰源牌6BM-206D型苧麻剝麻機。

進(jìn)入21世紀(jì)后，隨著我國苧麻生產(chǎn)的持續(xù)穩(wěn)步發(fā)展，剝麻機械的研制朝著高效、機械化和自動化程度高的方向發(fā)展，國內(nèi)學(xué)者和農(nóng)機企業(yè)等開展了直喂式和橫向喂入式全自動苧麻剝麻技術(shù)及裝備的研究［27］17-20［28］。華中農(nóng)業(yè)大學(xué)彭定祥教授研制出JBM-100型苧麻直喂式動力剝麻機；重慶市涪陵區(qū)農(nóng)機局和農(nóng)業(yè)局經(jīng)作站研制出FL-KB型復(fù)刮式剝麻機；湖南漢壽鑫達(dá)紡織有限公司研制出直喂多滾筒式剝麻機；中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院成功研制出大型橫向喂入式苧麻剝麻機；咸寧市農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)機研究所創(chuàng)新設(shè)計出6TM-160型橫喂式雙向自動苧麻三脫機。

2 苧麻纖維剝制技術(shù)及典型裝備

目前，在國外苧麻剝制加工技術(shù)及裝備的發(fā)展處于停滯狀態(tài)情況下，我國的科研單位和企業(yè)相繼研制成功50多種型號的苧麻剝麻（刮麻）裝備［29］?，F(xiàn)有的苧麻纖維剝制機具從機械化程度上主要分為手工刮麻器、人力反拉式和全自動式剝麻機；從結(jié)構(gòu)形式上主要分為無滾筒式（簡易式）、單滾筒式、雙滾筒式（對輥式）和多滾筒式苧麻剝麻機；從苧麻莖稈喂入方式上，主要分為人力反拉式和全喂入式剝麻機，人力反拉式剝麻機又分為單滾筒和雙滾筒人力反拉式剝麻機，其中全喂入式剝麻機分為直喂式（一次喂入式）和橫向喂入式剝麻機［30］。

2.1 簡易刮麻技術(shù)及機具

簡易刮麻式苧麻剝麻技術(shù)是基于純手工剝（刮）麻的原理提出，利用苧麻莖稈的外皮、麻骨和纖維層之間的機械物理性能的差異，采用機械輔助作用實現(xiàn)纖維層與木質(zhì)部、外皮或者纖維層與外皮分離的刮麻技術(shù)?，F(xiàn)有的簡易刮麻器按照加工原料或加工工序可分為刮皮式和皮骨雙脫式2種結(jié)構(gòu)形式：刮皮式刮麻器以苧麻鮮皮為原料，仿照手工刮麻工作原理完成麻殼刮制；皮骨雙脫式刮麻器以苧麻鮮莖為原料，一次完成苧麻的破桿、分離、刮殼等工序。簡易刮麻器從鮮莖到獲取苧麻纖維（原麻纖維），均需經(jīng)過剝皮、浸水、刮麻、曬麻、分級打捆等5道工序，表1所示為我國研制的部分簡易刮麻器，其中典型機型主要有協(xié)作1號刮麻器、沅江2號刮麻器、631型刮麻器、72型刮麻器等［12］6-7。

表1 我國研制的簡易刮麻器Table 1 Simple scraping developed in our country

協(xié)作1號刮麻器如圖2（a）所示，由中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院麻類研究所研制，主要由壓麻圓條、三角刀、固定刀片和底座等組成，屬于單刀式刮麻裝置。作業(yè)時苧麻鮮皮的基部和梢部分2次依次在一個刀口上完成刮麻，該類型刮麻器結(jié)構(gòu)簡單、成本低，但工效低［12］28。

沅江2號刮麻器如圖2（b）所示，由湖南省沅江農(nóng)機廠研制，主要由刀片（上、下刀片），壓麻圓條、鋼絲、竹彈片、踏板、掛麻桿和木架等組成，屬于臥式單刀、腳踏結(jié)構(gòu)的刮麻裝置。作業(yè)時，每次取木架上4～5片麻皮，麻殼朝上平放進(jìn)刀口內(nèi)，左腳踩住腳踏板使刀口閉合夾緊麻皮，人手捏緊麻皮基部一次拖出而刮凈麻皮的梢部，同樣的方法將基部刮凈，該類機具刮制原麻效率為1～1.5 kg／h，鮮皮出麻率 12& ～15&［12］30-32。

631型刮麻器如圖2（c）所示，由中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院麻類研究所研制，主要由腳踏刮麻裝置（包括定刀、動刀、活動刀座、踏板等）、自緊刮麻裝置（包括圓條、固定刀桿、自緊刀等）、置皮架、掛麻桿和木架等組成。該機具采用兩套刮麻裝置作業(yè)，采用自緊刮麻裝置刮制基部麻皮，輕便靈活；腳踏刮麻裝置刮制中、梢部麻皮，能很好適應(yīng)麻皮厚薄的變化，有效保障梢部麻皮的刮凈率，刮制原麻效率為 1～1.2 kg／h［12］33-34。

72型刮麻器如圖2（d）所示，基于631型刮麻器的自緊式刮麻裝置，由中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院麻類研究所研制，主要由左右對稱的兩套刮麻裝置、置皮架、橡皮彈簧、立軸、圓條和木架等組成，其中刮麻裝置由固定刀和活動刀兩部分組成。該類機具屬于立式、雙刀型刮麻器，由于采用橡皮彈簧自緊刮麻裝置，能很好地適應(yīng)麻皮的薄厚，原麻刮制干凈、色澤較好；刮制原麻效率為1.5～2 kg／h，熟練農(nóng)戶可達(dá)2.4 kg／h；出麻率較高，頭麻和三麻出麻率分別為12.64&、13.6&，而二麻出麻率高達(dá)15.15&［31］。

圖2 簡易刮麻器Fig.2 Simple scraping

2.2 人力反拉式苧麻剝麻技術(shù)及裝備

人力反拉式苧麻剝麻技術(shù)是繼簡易刮麻技術(shù)后提出的動力剝麻技術(shù)，工作過程依靠人力握持苧麻莖稈一端喂入剝麻機，剝制過程中，人力將苧麻莖稈由機內(nèi)反向抽出，經(jīng)過該工序，機器將破碎的麻骨清理干凈，之后將莖稈換方向同樣加工另一端，實現(xiàn)苧麻纖維的剝制加工。該類型剝麻機為我國現(xiàn)有推廣量最大的機型，結(jié)構(gòu)簡單、剝麻質(zhì)量較穩(wěn)定，對比純手工剝麻作業(yè)工效提高了3～5倍，但其機械化程度低且需人力反拉作業(yè)，勞動強度大，工作效率仍較低，存在易傷手等安全隱患［32-33］。

人力反拉式苧麻剝麻機主要分為單滾筒和雙滾筒反拉式苧麻剝麻機［34］，單滾筒反拉式剝麻機現(xiàn)有主要機型如表2所示，典型機型有6BZ-400型剝麻機、6BM-350型剝麻機、6BM-40A型剝麻機等。

表2 我國研制的單滾筒反拉式苧麻剝麻機Table 2 Single-roller reverse-drawing ramie decorticator developed in our country

6BZ-400型剝麻機如圖3（a）所示，由中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院麻類研究所研制，是我國第一代苧麻動力剝麻機，主要由剝麻滾筒、喂料斗、壓板及調(diào)節(jié)裝置、掛麻鉤、擋渣板、動力及傳動裝置、防護(hù)板及機架等組成。作業(yè)時，以苧麻鮮莖為原料，人工將苧麻鮮莖喂入到剝麻滾筒中，高速旋轉(zhuǎn)的剝麻滾筒將麻骨和麻殼打碎，人力反拉過程中借助滾筒打板的作用，將麻骨和麻殼拋出機外，獲得潔凈的原麻。該機配置2.2 kW電動機或175柴油機，2人配合操作剝麻工效較高，鮮莖出麻率5.34&，原麻含膠率24.21&，原麻含雜率0.43&，原麻外觀品質(zhì)可達(dá)1等1級原麻［21］。

6BM-350型剝麻機如圖3（b）所示，由中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院麻類研究所針對6BZ-400型剝麻機剝麻質(zhì)量不穩(wěn)定等問題，經(jīng)過優(yōu)化設(shè)計與性能電測等試驗，研制而成的新型單滾筒式人力反拉式剝麻機。主要由剝麻滾筒、喂料斗、支撐件、間隙調(diào)節(jié)機構(gòu)、動力及傳動裝置和機架等組成。該機作業(yè)原理與6BZ-400型剝麻機基本相同，配套動力為1.5 kW電機，原麻生產(chǎn)率大于5 kg／h，原麻含雜率一般低于0.2&，最高不超過0.45&，原麻含膠率低于26&［22］。

6BM-40A型剝麻機結(jié)構(gòu)原理圖如圖3（c）所示，由湖南省南縣八百弓農(nóng)機廠研制的單滾筒人力反拉式苧麻剝麻機，主要由喂料斗、剝麻滾筒、固定刀、調(diào)節(jié)裝置、動力及傳動裝置和機架等組成，其動力配套1.5 kW電機，該機原麻生產(chǎn)率高達(dá)10.2 kg／h，鮮莖出麻率5.8&，原麻含膠率25.12&，原麻含雜率0.63&，原麻外觀品質(zhì)可達(dá)2等1級麻［12］59-61。

圖3 單滾筒反拉式苧麻剝麻機Fig.3 Single-cylinder reverse-drawing ramie decorticator

雙滾筒反拉式剝麻機現(xiàn)有主要機型如表3所示，典型機型有4BM-260型雙滾筒剝麻機、嘉佳牌6BL-24型剝麻機、6BM-206D泰源牌高效剝麻機等。

表3 我國研制的雙滾筒反拉式苧麻剝麻機Table 3 Double-cylinder reverse-drawing ramie decorticator developed in our country

續(xù)表3

4BM-260型剝麻機如圖4（a）所示，由中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院麻類研究所研制的雙滾筒反拉式苧麻剝麻機，主要由喂料斗、主剝麻滾筒、副剝麻滾筒、動力、一級傳動機構(gòu)、嚙合齒輪和機架等組成。該機作業(yè)過程與6BZ-400型剝麻機基本相同，配套動力為2.2 kW電機或175柴油機，原麻生產(chǎn)率達(dá)18 kg／h，鮮莖出麻率5.86&，原麻含雜率0.28&，原麻含膠率27.55&［35］。

嘉佳牌6BL-24型剝麻機如圖4（b）所示，由湖北嘉魚縣恒達(dá)農(nóng)機有限公司研制的雙滾筒反拉式苧麻剝麻機，主要由喂料斗、主剝麻滾筒、副剝麻滾筒、沖水機構(gòu)、動力及傳動機構(gòu)和機架等組成。作業(yè)時，以苧麻鮮莖為原料，采用人工喂入及人力反拉方式，通過雙滾筒多刀片的擠壓、打刮，將莖稈上麻骨打碎，通過水沖洗、復(fù)刮后清除麻骨及韌皮，獲得原麻纖維。該機配套2.2 kW電機或175柴油機，原麻生產(chǎn)率達(dá) 11.0 kg／h，鮮莖出麻率 5.74&，含雜率 0.19&，含膠率28.48&［27］64-66。

泰源牌6BM-206D型剝麻機如圖4（c）所示，由湖南省沅江市苧麻經(jīng)濟專業(yè)合作社研制的雙滾筒反拉式苧麻剝麻機，該機結(jié)構(gòu)和作業(yè)過程均與4BM-260型剝麻機類似，配套動力175柴油機，原麻生產(chǎn)率達(dá)15.54 kg／h，鮮莖出麻率5.49&，原麻含雜率0.31&，含膠率28.11&［35］。

圖4 雙滾筒反拉式苧麻剝麻機Fig.4 Double-cylinder reverse-drawing ramie decorticator

2.3 直喂式剝麻技術(shù)及裝備

直喂式剝麻技術(shù)也稱一次喂入式剝麻技術(shù)，對應(yīng)的機型為多滾筒全自動直喂式剝麻機，剝麻作業(yè)過程中喂入機內(nèi)苧麻莖稈的運動方向與滾筒的運動方向一致，其主要工作部件除剝麻滾筒外，還有對輥式壓輥、凹板（或偏心輥）、輸出對輥、輸出帶等，實現(xiàn)了苧麻的全自動喂入、剝麻和纖維輸出，不同類型剝麻機其滾筒數(shù)量不同，現(xiàn)有的直喂式苧麻剝麻機滾筒一般為3～6對［36］。

作業(yè)時，通過喂入裝置的喂入輥將莖稈自動喂入到剝麻滾筒，喂入輥在夾持輸送過程中實現(xiàn)莖稈的碾壓和皮骨初步分離，多對剝麻滾筒自前至后的轉(zhuǎn)速依次增大，相鄰滾筒間產(chǎn)生速度差，保障苧麻莖稈向后輸送并進(jìn)行刮打和梳理，輸出裝置輸出原麻纖維，以實現(xiàn)苧麻纖維的全自動剝制。該類機型實現(xiàn)了連續(xù)喂料，操作簡單，勞動強度低，相較人力反拉式剝麻機，剝麻功效較高，但也存在一些不足，由于苧麻纖維較長、含膠率較高，剝麻過程中擠壓出一定水分，容易發(fā)生滾筒纏麻現(xiàn)象；受苧麻莖稈長度和滾筒轉(zhuǎn)速的影響，剝麻工效不高，存在苧麻基部的麻骨與青皮剝制不凈等問題，剝麻質(zhì)量不穩(wěn)定?，F(xiàn)有主要機型如表4所示，典型機型有從日本引進(jìn)并改進(jìn)的東纖式剝麻機、JBM-100型剝麻機和NH01型刮麻機。

表4 我國研制的直喂式苧麻剝麻機Table 4 Directly-feeding ramie decorticator developed in our country

東纖式剝麻機結(jié)構(gòu)原理如圖5（a）所示，最先由日本托斯科（Torsco）公司研制，我國上海農(nóng)業(yè)機械研究所曾引進(jìn)并優(yōu)化設(shè)計該類機型，主要工作部件包括喂料臺、齒輥、偏心輥、剝麻滾筒、壓麻板、動力及傳動裝置和間隙調(diào)節(jié)裝置等。作業(yè)時，1人將齊整的鮮莖稈基部從喂料臺喂入到機器中，另1人握住從機內(nèi)剝制出的纖維基端，順勢將剝制的纖維拉出。該機配套1.5 kW電機，原麻生產(chǎn)率高達(dá)23.4 kg／h，結(jié)構(gòu)簡單且纖維損失少，但纖維含雜率高，剝制的苧麻其梢部有一段纖維剝制不凈［12］70-72。

JBM-100型剝麻機如圖5（b）所示，由華中農(nóng)業(yè)大學(xué)和武漢金麻源科技責(zé)任有限公司聯(lián)合研制的全自動直喂式苧麻剝麻機，主要是由喂料斗、喂入壓輥、剝麻滾筒、輸出對輥、接麻支桿、麻骨出料口、動力及傳動裝置和機架等組成。作業(yè)時，苧麻鮮莖稈從喂料斗經(jīng)喂入壓輥進(jìn)入機器中，通過喂入壓輥對莖稈的碾壓實現(xiàn)韌皮與纖維的初步分離，剝麻滾筒持續(xù)作業(yè)分離纖維、韌皮、麻骨和子葉等，輸出對輥輸出原麻纖維，麻骨、麻葉等從出料口排出。該機配套2.2 kW電機，操作簡單，可實現(xiàn)莖稈的持續(xù)喂入，剝麻工效較高，但滾筒纏麻較嚴(yán)重，且存在苧麻梢部剝制不凈等問題［37］。

NH01型刮麻機如圖5（c）所示，由廣西南寧連升工貿(mào)有限責(zé)任公司研制的全自動直喂式苧麻剝麻機，主要是由下料斗、入麻羅拉裝置（主要為上、下羅拉）、刀球裝置、底刀裝置、夾麻滾筒裝置、輸送帶、動力及傳動裝置和機架等組成。作業(yè)時，鮮莖稈通過下料斗喂入到機器中，莖稈通過入麻羅拉裝置受擠壓實現(xiàn)纖維與麻骨的初步分離，進(jìn)一步通過刀球與底刀的組合作業(yè)剝離出纖維，夾麻滾筒裝置將苧麻纖維傳送至輸送帶。該機配套7.5 kW電機，可通過調(diào)節(jié)底刀片距離實現(xiàn)不同直徑苧麻的刮麻功能，操作簡單、勞動強度低、生產(chǎn)效率較高［38-39］。

圖5 直喂式苧麻剝麻機Fig.5 Directly-feeding ramie decorticator

2.4 橫向喂入式苧麻剝麻技術(shù)及裝備

橫向喂入式剝麻技術(shù)是基于人力反拉式苧麻剝麻技術(shù)提出的全自動反拉式剝麻技術(shù)，采取機械作用代替人力反拉，該類型的剝麻機器一般由喂入裝置、夾持輸送裝置、剝麻裝置、自動換向裝置、纖維輸出裝置、動力及傳動裝置和機架等組成?，F(xiàn)有的夾持輸送裝置一般為鏈條式、齒輪齒條式、橡膠帶式和繩帶式等，剝麻裝置一般為單滾筒式和雙滾筒式兩種，通常設(shè)計有2套剝麻裝置，分2次依次對苧麻莖稈的基部和梢部進(jìn)行纖維剝制。

作業(yè)時，莖稈通過喂入裝置喂入到剝夾持輸送裝置上，莖稈輸送過程中第1套剝麻裝置剝制莖稈梢部纖維，自動換向后夾持住已剝制的纖維端，輸送過程中第2套剝麻裝置剝制莖稈基部纖維，輸出裝置輸出原麻纖維，以實現(xiàn)苧麻纖維的全自動剝制。該類機型實現(xiàn)了苧麻連續(xù)喂料，操作簡單，剝麻質(zhì)量穩(wěn)定，既解決了人力反拉式剝麻機勞動強度大、安全性能差等問題，又克服了直喂式剝麻機滾筒纏麻、基部剝麻不凈等不足，剝麻功效高，但也存在著纖維夾持困難、裝置大型化等技術(shù)難點?，F(xiàn)有主要機型如表5所示，典型機型有托生式剝麻機、6TM160型三脫式剝麻機和大型橫向喂入式剝麻機等。

表5 我國研制的橫向喂入式苧麻剝麻機Table 5 Transverse-feeding ramie decorticator developed in our country

托生式剝麻機如圖6（a）所示，由日本麻紡企業(yè)托斯科（Torsco）研制的全自動反拉式苧麻剝麻機，該機主要由喂入裝置、第Ⅰ剝麻裝置、第Ⅱ剝麻裝置、纖維輸出裝置、動力及傳動裝置和機架等組成，其中喂入裝置主要由2對碎莖齒輥構(gòu)成；第Ⅰ剝麻裝置和第Ⅱ剝麻裝置結(jié)構(gòu)基本相同，均包含剝麻滾筒、壓板、夾麻皮帶、喂拔器和噴水機構(gòu)等；纖維輸出裝置由通到機器尾端的上、下兩條連續(xù)皮帶組成。我國江西麻區(qū)曾批量引進(jìn)應(yīng)用，該機作業(yè)時配套動力為4.5 kW，作業(yè)效率高達(dá)25～37.5 kg／h，剝麻質(zhì)量較好，剝制纖維能達(dá)到1～2級，但該機作業(yè)時需水量達(dá)3 m3／h，且夾麻皮帶容易打滑，剝麻滾筒打板磨損后，很難調(diào)整剝麻間隙導(dǎo)致剝麻質(zhì)量不穩(wěn)定［12］74-76。

6TM160型三脫式剝麻機如圖6（b）所示，由咸寧市農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)機研究所設(shè)計的橫向喂入式苧麻剝麻機，該機主要由喂麻裝置、機械手、夾持與輸送機構(gòu)、2套三脫機構(gòu)、托收機構(gòu)、液壓系統(tǒng)、動力及傳動機構(gòu)、控制系統(tǒng)和機架等組成，其中2套三脫機構(gòu)均含有一對擠壓光滾和一對葉片滾筒，采用折、刮、擠的工作原理實現(xiàn)苧麻莖稈的纖維、麻骨、膠質(zhì)的三脫。作業(yè)過程中，葉片滾筒相互嚙合反向?qū)伿叫D(zhuǎn)，折刮去莖稈上的表皮、麻骨和部分膠質(zhì)，擠壓光滾安裝在入口和出口處并對輥式旋轉(zhuǎn)，莖稈進(jìn)入時借助擠壓作用實現(xiàn)纖維與麻骨的初步分離，反向拉出纖維時進(jìn)一步擠壓出纖維內(nèi)膠質(zhì)。該機作業(yè)的工藝流程為：機械橫向鋪放鮮苧麻莖稈→機械爪橫向集束喂入→夾持輸送→梢部纖維剝制→基部纖維剝制→集麻［40］。

大型橫向喂入式剝麻機如圖6（c）所示，由中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院麻類研究所研制的橫向喂入式全自動苧麻剝麻機，該機主要由送麻裝置、勻麻裝置、喂麻裝置、2套夾持輸送裝置、大、小剝麻滾筒、水洗裝置、壓軋裝置、集麻裝置、控制系統(tǒng)和機架等組成。作業(yè)時，橫向鋪放在送麻裝置上的苧麻莖稈經(jīng)勻麻裝置均勻分配后連續(xù)輸送到喂麻裝置，喂麻裝置定量將莖稈輸送到第1夾持輸送裝置上，輸送過程中苧麻基部自動喂入到小剝麻滾筒中完成纖維剝制，第2夾持輸送裝置夾持剝制后的基部纖維，莖稈梢部進(jìn)入到大剝麻滾筒中完成纖維剝制，剝制好的纖維經(jīng)過水洗裝置水洗后再次通過壓軋裝置去除水分和膠質(zhì)，集麻裝置自動收集苧麻纖維［41］。

該機是我國首次應(yīng)用苧麻莖稈橫向喂入、雙滾筒連續(xù)分段加工的剝麻原理，莖稈在夾持輸送裝置作用下以橫向喂入的方式連續(xù)送入到夾持輸送裝置兩側(cè)的小、大剝麻滾筒中，分別完成苧麻基部和梢部纖維的剝制，實現(xiàn)苧麻從勻麻→喂麻→夾麻→剝麻→集麻整個過程的全自動化作業(yè)，既解決了人力反拉式剝麻機勞動強度大、安全性能差等問題，又克服了直喂式剝麻機滾筒纏麻、基部剝麻不凈等不足，剝麻質(zhì)量穩(wěn)定，該機生產(chǎn)率高達(dá)131 kg／h，鮮莖出麻率4.14&，原麻含雜率1.09&，含膠率 23.28&［42］。

圖6 橫向喂入式苧麻剝麻機Fig.6 Transverse-feeding ramie decorticator

3 我國苧麻剝制加工機械化展望

3.1 制訂苧麻機械國家標(biāo)準(zhǔn)，完善苧麻生產(chǎn)機械標(biāo)準(zhǔn)化體系

中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院麻類研究所參照有關(guān)的農(nóng)業(yè)機械標(biāo)準(zhǔn)，結(jié)合國內(nèi)外苧麻剝麻機現(xiàn)有研究成果，申請制訂湖南省地方標(biāo)準(zhǔn)《苧麻剝麻機技術(shù)條件》，湖南省質(zhì)量技術(shù)監(jiān)督局于2004年12月監(jiān)督發(fā)布，標(biāo)準(zhǔn)編號DB43／T251-2004。進(jìn)一步，中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院麻類研究所2006年申請制訂湖南省地方標(biāo)準(zhǔn)《機剝苧麻》，湖南省技術(shù)質(zhì)量監(jiān)督局2007年發(fā)布，標(biāo)準(zhǔn)編號DB43／T332-2007。

盡管苧麻剝麻機地方標(biāo)準(zhǔn)的頒布填補了我國苧麻剝麻機標(biāo)準(zhǔn)的空白，為苧麻生產(chǎn)機械化的發(fā)展提供了技術(shù)支撐，但時至今日，我國尚未制訂出苧麻剝麻機械的行業(yè)和國家標(biāo)準(zhǔn)，從而導(dǎo)致全國范圍內(nèi)苧麻剝麻機的性能檢測沒有依據(jù)，造成苧麻剝麻機的研制和生產(chǎn)極度不規(guī)范的局面，很大程度限制了苧麻剝麻機的規(guī)范化發(fā)展。農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的根本出路在于機械化，面臨著化學(xué)纖維的沖擊，尤其是面向經(jīng)濟全球化發(fā)展的進(jìn)程，苧麻種植面積逐年遞減，逐漸淪為邊緣產(chǎn)業(yè)，因此加快制訂苧麻剝麻機械國家標(biāo)準(zhǔn)顯得尤為重要。完善苧麻剝制加工機械的標(biāo)準(zhǔn)化體系，有利于促進(jìn)我國苧麻剝制機械化水平的整體提高，促進(jìn)農(nóng)民生產(chǎn)苧麻的積極性，進(jìn)一步利于將我國苧麻生產(chǎn)推向全球。

3.2 加強苧麻剝麻機質(zhì)量的管理與監(jiān)督

隨著從事農(nóng)業(yè)生產(chǎn)勞動力的逐年遞減和勞動力成本的提高，苧麻生產(chǎn)的根本出路在于全程機械化作業(yè)，在此背景下，我國涌現(xiàn)出一批苧麻剝麻機械生產(chǎn)廠家，不同型號初次研發(fā)的苧麻剝麻機被推向市場，其中不乏許多仿造、改造的機型，更有很多未通過鑒定與生產(chǎn)檢驗的機型，其剝麻質(zhì)量極不穩(wěn)定、剝麻工效低，甚至一些機型存在較大安全隱患。

針對目前我國苧麻剝麻機制造雜亂、質(zhì)量差等問題，各級農(nóng)業(yè)機械管理部門可參照苧麻剝麻機有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)（湖南省頒布的苧麻機械地方標(biāo)準(zhǔn)）檢驗與鑒定新研制的樣機，對不達(dá)標(biāo)的苧麻剝麻機拒發(fā)生產(chǎn)許可證和推廣應(yīng)用證書，嚴(yán)格控制推上市場的苧麻剝麻機質(zhì)量，從源頭上有效防止粗制濫造。加強市場監(jiān)督管理，嚴(yán)格控制仿造或改造的苧麻剝麻機在市場上流通，促進(jìn)知識產(chǎn)權(quán)的保護(hù)，從而進(jìn)一步提高科研人員自主創(chuàng)新的動力。加大宣傳力度，推進(jìn)苧麻生產(chǎn)全程機械化示范區(qū)建設(shè)，加強示范區(qū)規(guī)范化的管理和服務(wù)意識，通過宣傳講座、技術(shù)服務(wù)、培訓(xùn)等帶動農(nóng)戶的機械化生產(chǎn)意識，引導(dǎo)農(nóng)民有針對性地購買到高效適用的苧麻剝麻機，有效提高農(nóng)戶種植苧麻的積極性。

3.3 協(xié)同創(chuàng)新，研制智能、高效剝麻機械

苧麻生產(chǎn)體系的期望目標(biāo)為“種植規(guī)模化，生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)化，收獲機械化”，從整體上看，我國苧麻生產(chǎn)的機械化普及率較低，苧麻單產(chǎn)增加的潛力有限，目前的重點為推進(jìn)苧麻生產(chǎn)機械化，苧麻生產(chǎn)機械化的關(guān)鍵技術(shù)為苧麻纖維剝制加工技術(shù)。為盡快突破苧麻剝麻技術(shù)瓶頸，協(xié)同創(chuàng)新尤顯重要，選育適應(yīng)機械化作業(yè)的新型苧麻品種、科學(xué)種植方式、規(guī)范化的作業(yè)機具，以促進(jìn)苧麻高效生產(chǎn)作業(yè)，即實現(xiàn)生物技術(shù)與工程技術(shù)相結(jié)合，農(nóng)機與農(nóng)藝相互適應(yīng)、互促共進(jìn)、融合新技術(shù)研究，學(xué)科建設(shè)由各自獨立走向交叉融合，保證各個學(xué)科的緊密配合，形成一個良好的聯(lián)合作業(yè)體系，研發(fā)出滿足農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的新型苧麻機械化生產(chǎn)技術(shù)，促進(jìn)苧麻產(chǎn)業(yè)的高速發(fā)展。

為突破現(xiàn)有的苧麻剝麻機作業(yè)勞動強度大、剝麻質(zhì)量差和工效低等問題，應(yīng)加大技術(shù)創(chuàng)新，充分吸收現(xiàn)有的人力反拉式剝麻技術(shù)和直喂式剝麻技術(shù)，結(jié)合橫向喂入式剝麻原理，提出新的苧麻剝麻技術(shù)，采用機械操作替代人工喂入和人力反拉作業(yè)，重點突破苧麻莖稈自動喂料、自動夾持與輸送、高效剝麻及自動控制等關(guān)鍵技術(shù)，并與現(xiàn)代電子、液壓等技術(shù)結(jié)合，實現(xiàn)機電液一體化控制，研制出智能、高效苧麻剝麻機。從新的起點和高度出發(fā)，機器的設(shè)計思路上不能盲目追求“功能的大而全、技術(shù)的高精尖”，應(yīng)結(jié)合生產(chǎn)實際，確保大幅提高經(jīng)濟效益的前提下，實現(xiàn)機器的輕簡化設(shè)計，通用機型與特色機型同步發(fā)展；新型的苧麻剝麻機設(shè)計生產(chǎn)中，應(yīng)充分利用現(xiàn)代設(shè)計方法和加工技術(shù)，采用新型材料和新工藝，有效降低機具的損壞率和返修率，保證機器連續(xù)作業(yè)的性能，為苧麻剝麻機械向全自動化、智能化且高效剝麻方向發(fā)展奠定基礎(chǔ)。

3.4 輕便型與大型苧麻剝麻機并存發(fā)展

苧麻主要分布在溫帶和亞熱帶地區(qū)，多種植于我國沿長江流域地區(qū)及貧困偏遠(yuǎn)山區(qū)，由于苧麻根系發(fā)達(dá)，固土保水效果好，其在我國南方丘陵山區(qū)種植不僅可為當(dāng)?shù)剞r(nóng)民增加經(jīng)濟收入，而且還能起到很好的水土保持作用，國家水利部將苧麻列為我國南方地區(qū)水土保持優(yōu)選作物。但是丘陵山區(qū)地形復(fù)雜，且苧麻種植戶比較分散，大型苧麻剝麻機械不利于上山作業(yè)或移動式作業(yè)，若將各個地區(qū)苧麻莖稈運下山或集中剝制加工，將增加勞動強度和運輸成本，因而研制高效輕便型苧麻剝麻機，可有效解決丘陵山區(qū)的苧麻纖維剝制加工問題。

隨著現(xiàn)代農(nóng)業(yè)技術(shù)的發(fā)展，苧麻剝制機械近年來取得了較大發(fā)展，其中反拉式和部分直喂式苧麻剝麻機剝制出的苧麻纖維基本能滿足麻紡工業(yè)的要求，但現(xiàn)有的反拉式苧麻剝麻機為半手工剝麻機械，勞動強度大且工效低，而直喂式苧麻剝麻機械存在剝麻質(zhì)量不穩(wěn)定、工效低等問題，均無法滿足苧麻規(guī)模化種植的機械化剝制加工需求。目前，我國苧麻生產(chǎn)已經(jīng)由過去的個體戶、小面積分散種植，朝著區(qū)域化和規(guī)?；较虬l(fā)展，苧麻剝制勞動強度大、效率低成為苧麻剝制加工的突出問題，因而，研制高效大型苧麻剝麻機械能有效促進(jìn)我國苧麻產(chǎn)業(yè)規(guī)?；l(fā)展。

4 展望

苧麻在國際上俗稱“中國草”，是我國傳統(tǒng)的特色經(jīng)濟作物，苧麻纖維作為優(yōu)良的天然紡織纖維原料，其產(chǎn)品長期以來受國內(nèi)和國際市場青睞，隨著人們消費水平的提高和環(huán)保消費潮流的興起，我國苧麻產(chǎn)業(yè)必將步入高速發(fā)展期。

在國家對農(nóng)業(yè)發(fā)展高度重視的背景下，苧麻剝麻技術(shù)全面摒棄簡易式刮麻技術(shù)，人力反拉式剝麻技術(shù)日漸退出歷史舞臺，全面轉(zhuǎn)入直喂式剝麻技術(shù)，并逐步向全自動反拉式剝麻技術(shù)發(fā)展。隨著現(xiàn)代農(nóng)業(yè)機械技術(shù)的飛躍式進(jìn)步，其成熟技術(shù)的典型機型逐步改進(jìn)和完善，尤其是橫向喂入式全自動苧麻剝麻技術(shù)及裝備的進(jìn)一步發(fā)展，苧麻剝麻機械將會日益滿足苧麻纖維高效生產(chǎn)發(fā)展的迫切需求，促進(jìn)我國苧麻產(chǎn)業(yè)的區(qū)域化和規(guī)模化發(fā)展，成為推動我國苧麻產(chǎn)業(yè)發(fā)展的支柱力量。