橫喂式鏈帶夾持自動高效脫麻機技術研究

咸寧市農業(yè)科學院農機研究所 柳威 饒正良 饒崇明

咸寧職業(yè)技術學院工學院 鄧玉梅

橫喂式鏈帶夾持自動高效脫麻機技術研究

咸寧市農業(yè)科學院農機研究所 柳威 饒正良 饒崇明

咸寧職業(yè)技術學院工學院 鄧玉梅

苧麻收獲是苧麻生產過程中勞動強度大、用工多的重要環(huán)節(jié)，機械化技術尚不成熟是制約苧麻產業(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，兩套脫麻機構雙向脫麻的“苧麻聯合收獲機的雙向自動脫麻機”獲國家發(fā)明專利，專利號為ZL200810046933.9，并通過科技成果鑒定,鑒定證書號為鄂科鑒字[2014]第22061005號。

苧麻；脫麻機；鏈帶夾持；技術研究

針對采用橫向集束喂入，縱向機械手代替人手喂入反拉，兩套脫麻機構脫麻的“橫喂式雙向自動苧麻三脫機”可靠性比較差和生產效率不很高的問題，從2008年起咸寧市農機研究所就開展了苧麻聯合收獲機的核心部件——橫喂式鏈帶夾持自動高效脫麻機的研究工作。以文獻[1]為指導，在農業(yè)部南京農業(yè)機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“橫喂式鏈帶夾持自動高效脫麻機”研制的技術背景與技術方案、技術特征與技術創(chuàng)新、技術效果與技術建議進行了簡要論述。

1 技術背景與技術方案

1.1 技術背景

國外苧麻剝麻機的研制始于19世紀末，我國1952年就有部分苧麻產區(qū)研制了一些不大成熟的簡易剝麻器具，1956年開始研制動力剝麻機?，F行的剝麻機可以分成兩類：一類是人力反拉式，一類是直喂式。前者應用較多，需人工手持兩次喂入剝麻，勞動強度大，安全性能差，生產效率低，后者生產效率低，纏麻鼠尾嚴重，皮骨分離不凈，且都不能與收割機配套實現聯合收獲。總體來看，苧麻機械化收獲加工技術還處于初級階段，特別是自動高效，能與割麻機配套的加工設備尚處樣機試驗階段[2]。

咸寧市農機研究所研制的用機械手代替人手的“雙向自動苧麻三脫機”雖然技術含量和自動化程度比較高，但生產率不可能很高。其生產率取決于每束麻稈的多少，加工每束麻所需的時間和每根麻稈纖維的重量，即生產率(kg/h)=單根麻稈的纖維重量（kg/根）×每束麻稈的數量（根）×3600（s/h）÷機械手周期（s）。因為每束麻不能很多，機械手往復的時間不能很短。按3～6s一個周期，每束5～8根，每根0.005kg計，小時生產率為15～48kg。因此研制生產效率高，實現100kg以上，又能與割麻機配套實現聯合收獲的自動高效脫麻機，才能保證麻農種麻的效益，從而促進苧麻產業(yè)的發(fā)展。

1.2 技術方案

本機的技術方案是在對國內外現行剝麻機的研究和自身研制經驗總結，特別是在橫喂式雙向自動苧麻三脫機試驗分析的基礎上，為大幅度提高生產率，節(jié)約生產成本并能與收割機配套實現聯合收獲而論證確定的。將自身研制的用機械手代替人手的“雙向自動苧麻三脫機”的撥指鏈橫向集束，交兩機械手縱向喂入拉出，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。

本機生產率取決于喂入速度，即生產率（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。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0.5～2計，生產率為150～600kg/h，為提高生產率提供了很大的技術空間，理論分析其生產率是現行剝麻機的數十倍。

2 技術特征與技術創(chuàng)新

2.1 技術特征

由人字型設置在兩端的兩套脫麻機構和橫向喂入縱向拉出的夾持輸送裝置組成[3]。

左右兩套脫麻機構均有一對相互咬合反向旋轉的葉片滾筒，具有適應性能強的顯著特點，加工質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，在脫麻機構喂麻口下唇板尾端設帶擠刮器的擋麻銷，左脫麻滾筒的長度是右脫麻滾筒的3倍左右，兩套脫麻機構之間開口寬度根據加工麻稈的長度確定。

圖1 工藝流程圖

夾持輸送裝置由4部分組成：一是水平設置在兩套脫麻機構之間的三角形橫向喂麻臺，由4副夾持鏈組成；二是設置在前后滾筒之間和機器后部的纖維夾持輸送裝置，由兩套背對背壓緊的夾持帶組成，夾持帶分3段成Z字型，在兩套脫麻機構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度不小于夾持帶拉出纖維時至脫麻中心的距離，縱向拉出段長度根據加工麻稈的長度確定，后部為卸麻段；三是纖維梳理機構，是由右上脫麻滾軸直接帶動的垂直撥指鏈；四是設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上，麻稈夾持鏈將麻稈夾持喂入兩套脫麻機構，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構的擋麻銷拉出，經梳理機構梳直后由纖維夾持機構繼續(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。整機工作原理見圖2。圖中1左脫麻機構；2三角形喂麻臺（麻稈夾持鏈）；3纖維夾持輸送裝置；4纖維梳理機構；5卸麻撥指鏈；6右脫麻機構。

2.2 技術創(chuàng)新

2.2.1 兩套脫麻機構按人字形配置

兩套脫麻機構按人字形配置，在中間形成三角形的喂麻臺，麻稈由夾持鏈夾持橫向喂入，兩套脫麻機構雙向脫麻，一套加工基部，一套加工梢中部，實現自動高效。

2.2.2 麻稈采用夾持鏈夾持

麻稈夾持機構參照半喂入脫粒機或半喂入聯合收獲機的夾持鏈設計而成，4副夾持機構均由主、從動輪，夾持鏈條，鏈條托軌，壓緊彈簧，活接壓桿等組成。活接壓桿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和擺動，壓住麻稈并實現平行同速橫向輸送。

2.2.3 纖維采用夾持帶夾持

纖維采用獨特設計的夾持帶夾持，夾持帶的斷面為M型，兩夾持帶均安裝在主、從動輪和托輥上，外表面的縱向凸凹筋槽相互咬合背對背壓緊同速運動，兩帶的托輥相互錯開，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置纖維梳理機構

梳理機構是一副由右脫麻上滾筒軸直接帶動的垂直撥指鏈，將從右脫麻機構拉出的基部纖維向下梳直進入纖維夾持帶。

2.2.5 在兩脫麻機構的尾端設帶擠刮器的擋麻銷

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

3 技術效果與技術建議

3.1 技術效果

本機同其它同類機具性能的比較見表1。

表1 同類機具性能比較表

表中序號1-5資料來源見文獻[4]，序號6-本機數據來源見文獻[5,6,7,8]。試驗檢驗結果表明本機加工的原麻質量優(yōu)，生產率高。工作性能優(yōu)于國內外先進技術，處領先水平。為研制更高效的脫麻機開辟了門徑，對促進麻區(qū)社會經濟發(fā)展和科技進步具有十分重要的意義。

但該機尚存以下問題：一是如果連續(xù)不間斷喂入脫麻，繞擋麻銷拉出纖維時易形成堵塞；二是纖維梳理機構梳理纖維時易造成纖維損傷扯斷；三是麻稈夾持兩鏈之間喂入不均勻，影響脫麻質量;四是纖維夾持機構兩夾持帶水平夾持不利于卸麻，并成Z字型配置，還要梳理機構協同才能進入。因此有待優(yōu)化結構，提高工作可靠性。

3.2 技術建議

為了解決繞擋麻銷反拉時阻塞、纏繞以及梳理機構拉斷纖維的問題，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，實現麻稈夾持換向輸送，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構改成左中平行配置，中右人字型配置的3套，夾持機構與脫麻機構傾斜60°，左脫麻機構前端喂入脫麻后端反拉清理，中右脫麻機構分別完成喂入脫麻和反拉清理。改進方案見圖3。

圖3 改進的整機工作原理圖

整機由與麻稈堆放臺成一體的喂料口1，麻稈夾持輸送機構7，左中右3套脫麻機構2、6、5，纖維夾持輸送機構4，動力及傳動裝置3組成。麻稈由喂入夾持鏈從左脫麻機構前端喂入，在反向拉出喂入鏈拉出纖維將麻稈基部喂入中脫麻機構的同時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構尾端從右脫麻機構首端進入右脫麻機構反拉清理。

4 結論

橫喂式鏈帶夾持自動高效脫麻機是在研究分析國內外現有剝麻機和近幾年來自己研制經驗的基礎上研制成功的一種新型的苧麻纖維初加工設備，既解決了現行人力反拉式剝麻機勞動強度大，安全性能差的問題，又克服了直喂式脫麻機皮骨分離不凈、纏麻“鼠尾”嚴重的不足。既可固定作業(yè)實現集中加工，又可與割麻機配套田間移動作業(yè)實現聯合收獲，設計思路新穎，技術方案可行，結構設計合理，具有開發(fā)前景，建議進一步優(yōu)化參數、優(yōu)化結構、優(yōu)化性能，并在此基礎上開展苧麻聯合收獲機的研發(fā)，加速成果轉化，盡快推廣應用，促進苧麻產業(yè)的發(fā)展。

[1]饒正良，饒崇明.200810046933.9苧麻聯合收獲工作原理與設計技術[J].湖北農機化；2011，（3）：46-48.

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

[3]咸寧市農業(yè)機械化研究所.苧麻聯合收獲機的雙向自動脫麻機:中國，ZL200810046933.9[P].2014.08.13.

[4]呂江南，龍超海，何宏彬.苧麻纖維初加工機械的研究現狀與發(fā)展[J].農業(yè)機械學報，2000，31（1）：123-125.

[5]湖北省農業(yè)機械鑒定站.6TM20型兩用脫麻機推廣鑒定報告[R].HBNJ/T006-2005.

[6]湖北省農機產品質量監(jiān)督檢驗站.6TM30型苧麻三脫機檢驗報告[R].HBNJ/W007-2005.

[7]湖北省農業(yè)機械鑒定站.6TM160苧麻三脫機檢驗報告[R].HBNJ/WT021-2014.

[8]湖北省農業(yè)機械鑒定站.6TM200自動脫麻機檢驗報告[R].HBNJ/WT022-2014.

[9]成大先.機械設計手冊第四版[M].北京：化學工業(yè)出版社,2002.

2015-07-15)