■ 王韶斌 劉憲坤 侯勝同 竇志鵬

〔山東天鵝棉業(yè)機械股份有限公司，山東濟南 250032〕

一、棉稈的來源

棉花主要生長在植株主干的果枝（俗稱棉稈）上，果枝上長有葉片和棉桃，葉片起到制造糖類和光合作用促進果實的發(fā)育和生長。棉花開花成熟后需要收獲，隨著機械化采摘的普及，在北疆地區(qū)棉花采摘已達到80%以上的機械采摘率，機械采摘主要依靠采棉機摘錠的旋轉(zhuǎn)把開花的棉花纏繞下來被風力吸走。摘錠旋轉(zhuǎn)纏繞棉花的過程中，機械容易碰到棉稈而同棉花一起纏繞下來混合到棉花中。機械采摘后的籽棉含雜率在12%左右，通過對雜質(zhì)檢測分析，鈴殼約占1%，棉稈約占0.5%，棉葉及纖維雜質(zhì)約為4%，其中葉片及疵點纖維雜質(zhì)占總雜質(zhì)量的75%，其它為塵土、異性纖維等。

二、棉稈的危害

采摘下來的棉花中包含的棉稈具有不規(guī)則性、長短不一，長的棉稈在15 mm 左右，短的在3 mm 左右，粗細不同、粗的棉稈直徑在8 mm 左右，細的直徑在4 mm 左右，有直有彎，還有的呈鉤型，與棉花纏繞在一起給清理帶來困難，同時還會出現(xiàn)以下危害。

（一）增加索絲數(shù)量影響清理效率

在棉花加工過程中，棉花主要靠風力輸送進入清理設(shè)備和軋花機中，在輸送過程中棉稈的不規(guī)則運動和棉花進一步纏繞，造成索絲的增加甚至堵塞清理設(shè)備格條的間隙，影響清理效率。索絲就是指多根棉纖維相互糾纏呈條索狀，從縱向難以扯開的纖維束。

（二）引起火災(zāi)影響加工效率

棉稈最終會進入軋花機的工作箱內(nèi)和籽棉一同形成籽棉卷被鋸片鉤拉，這就容易堵塞在兩肋條之間，長時間和鋸片摩擦后引起發(fā)熱甚至著火，軋花廠是甲級防火單位，最擔心的就是火災(zāi)問題，這會影響整條生產(chǎn)線的加工效率。

（三）對鋸片產(chǎn)生磨損，影響使用壽命

棉稈比棉纖維的硬度大，鋸片鉤拉棉稈后對鋸齒產(chǎn)生一定的磨損，降低了鋸片的使用壽命。

（四）影響加工產(chǎn)量

棉稈在工作箱內(nèi)被籽棉卷裹挾著旋轉(zhuǎn)，因為沒有纖維最終會被籽棉包圍著旋轉(zhuǎn)到籽棉卷的中心，所以比較蓬松的棉纖維占據(jù)著一定的位置，影響了籽棉卷內(nèi)的棉花數(shù)量。

（五）影響后序的棉籽加工

棉稈長時間停留在工作箱內(nèi)會陸續(xù)隨著棉籽一塊掉落下去，造成棉籽中的雜質(zhì)含量增多，影響后序的棉籽加工。

三、清理棉稈的方法和意義

（一）清理棉稈的方法

機采棉的軋花工藝中，對籽棉的清理達4 次～6次，纖維表面上的雜質(zhì)依靠刺釘輥筒的撥打和U 型齒條輥的鉤拉進行清除，而棉稈和籽棉的纖維緊緊地纏繞在一起且棉稈形狀不規(guī)則，多次的清理也難以全部清理掉棉稈，同時增加清理部件的磨損。籽棉在從貨場進入到軋花機的期間，除去在設(shè)備內(nèi)的清理就是依靠風力作用在管道內(nèi)移動，管道有時在空中有時在地面上。在籽棉管道中有彎頭的地方增加排棉稈的裝置，從籽棉進入管道開始就著手解決排棉稈的問題，一直延伸到軋花機，期間彎頭大約有5 個～7 個。管道排棉稈的兩個優(yōu)點：其一，不管是空中的彎頭還是地面以下或者地面上的彎頭，有彎頭的地方就可以增加排棉稈裝置，不增加動力，排棉稈的區(qū)域多了就會極大地降低籽棉中的棉稈；其二，由于棉稈的形狀不規(guī)則，較難通過一種設(shè)備就完全排出，而依靠彎頭和風力作用形成的離心力外加剪切力的合力排出的幾率會高一些。

（二）清理棉稈的意義

1.降低了索絲數(shù)量。

籽棉主要通過風力輸送進入車間，然后經(jīng)過清理設(shè)備進入軋花機，在風力輸送過程中棉稈會鉤拉纏繞纖維，造成索絲的增多。

2.減少了加工過程中著火的幾率。

纖維與棉籽主要靠鋸片的鉤拉和肋條阻擋進行分離，在鉤拉過程中容易一并鉤拉住棉稈，由于其有一定的可塑性，因此會卡在兩肋條之間的縫隙內(nèi)，長時間和鋸片摩擦容易引起火災(zāi)，進而影響整條生產(chǎn)線的運行。

3.降低了纖維的雜質(zhì)含量。

因棉稈的形狀不規(guī)則，所以在風力輸送和清理過程中棉稈會經(jīng)過反復(fù)的撞擊。在籽棉卷的轉(zhuǎn)動過程中，棉稈的毛刺會被磨掉黏附在纖維上一并被鋸片鉤拉走，同時棉稈會在鋸片鉤拉的過程中被鉤斷，增加了雜質(zhì)含量。

4.提升了皮棉品質(zhì)。

不只清除棉稈，還會排出鈴殼、葉片、不孕籽之類的雜質(zhì)，提升皮棉的質(zhì)量。

四、工作原理

該裝置應(yīng)與90°彎頭配合使用，因為它需要借助彎頭產(chǎn)生的離心力來完成棉稈的清除工作。具體來說，排棉稈裝置的進口端連接90°彎頭，籽棉以25 m/s左右的速度進入彎頭后，籽棉會貼著彎頭的外側(cè)內(nèi)壁移動形成巨大的離心力，而重的棉稈更會貼著彎頭的外側(cè)內(nèi)壁移動。當運動到彎頭的出口時，籽棉會貼著整個彎頭圓截面的上部快速進入直形圓管，直形圓管和彎頭的直徑相同，在直形圓管里面有個弧形調(diào)節(jié)板低于彎頭的上部內(nèi)壁，形成一個剪切力順勢把棉稈從弧形調(diào)節(jié)板和直形圓管的間隙排出，沖擊到儲存箱內(nèi)，沉降下來匯集回收。

圖1 排棉稈裝置

該裝置的另一種方法是：在90°彎頭的中間位置離心力最大的區(qū)域留有一個長形孔，在籽棉行進方向的彎頭里面安裝一個比彎頭外圓小的非同心圓舌頭形狀的調(diào)節(jié)板，對籽棉進行剪切，棉稈依靠強大的離心力從舌頭和長形孔的縫隙排出。

圖2 彎頭排雜裝置

五、結(jié)構(gòu)構(gòu)成

排棉稈裝置主要由90°彎頭、直形圓管、弧形調(diào)節(jié)板、棉稈儲存箱組成。

圖3 地面排棉稈結(jié)構(gòu)

（一）90°彎頭的構(gòu)成

90°彎頭一般用2.5 mm 鋼板卷圓焊接而成，90°的彎頭分成兩端5°的小彎頭和中間8 個10°的大彎頭，目的是增加圓弧平滑的過渡，兩端有法蘭以方便連接，不至于使籽棉產(chǎn)生紊流狀態(tài)，有利于離心力的形成。

（二）直形圓管

直形圓管是排棉稈的主要構(gòu)成。在直形圓管上留有一個長270 mm～300 mm，弧形寬370 mm～400 mm 的缺口，缺口兩邊軸向上留有4 個孔，直形圓管兩端留有40 mm 角鋼樣式的法蘭，圓管的端面不能凸出法蘭平面，一端法蘭上焊接有3 個調(diào)整螺栓，螺母直接焊接在預(yù)留的法蘭圓弧面上，螺栓可以旋轉(zhuǎn)。

圖4 空中排棉稈內(nèi)部零配件示意圖

（三）弧形調(diào)節(jié)板

弧形調(diào)節(jié)板排棉稈的關(guān)鍵部件?；⌒握{(diào)節(jié)板的圓心要和直形圓管上保持同軸心，同時弧度還要貼近直形圓管的內(nèi)壁，調(diào)節(jié)板的厚度不能低于3 mm，必須保證調(diào)整后不能變形，調(diào)節(jié)板上焊接4 個螺柱，焊接后底面不能有凸起，以免鉤拉損傷纖維。裝配到直形圓管時，弧形調(diào)節(jié)板與直管進籽棉口的間距控制在7 mm～9 mm，把4個螺柱穿到直形圓管的4 個孔里用螺母固定，在調(diào)整螺栓的壓力下增加調(diào)節(jié)板和直管之間的密封墊，鎖緊弧形調(diào)節(jié)板的4個螺柱。

（四）棉稈儲存箱

棉稈儲存箱有兩種，一種是應(yīng)用于空中排棉稈的儲存箱A；一種是應(yīng)用于地面上排棉稈的儲存箱B，雖然結(jié)構(gòu)不同，但是兩種都是由上下部組成。A的結(jié)構(gòu)是垂直于直形圓管，上部有觀察窗和檢修門，下部主要進行匯集回收。B 的結(jié)構(gòu)是平行于直形圓管，上部有觀察窗，下部留有檢修門。

圖5 地面排棉稈儲存箱B示意圖

六、具體實施方式

帶有棉稈的籽棉從彎頭一端進入，依靠風力作用沿著弧線形成的離心力進入直形圓管。

直形圓管：形成的離心力遇到直形圓管內(nèi)的弧形調(diào)節(jié)板的剪切力，靠近彎頭內(nèi)壁移動的重的棉稈與纖維之間的纏繞瞬間被截斷，通過弧形調(diào)節(jié)板與直形圓管之間的間隙排出。

弧形調(diào)節(jié)板：主要起攔截棉稈的作用，形成剪切力，通過離心力和剪切力的合力，把棉稈和纖維分離，促使棉稈的排出。

棉稈儲存箱：主要起到匯集棉稈的作用。☆