■ 王殿欽 王澤武 夏 彬

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

一、前言

機(jī)采棉加工技術(shù)在新疆棉區(qū)得到迅速推廣，在北疆多數(shù)兵團(tuán)已經(jīng)普及。機(jī)采棉比手摘棉具有高效、低成本、高收益的顯著優(yōu)勢(shì)。機(jī)采棉和手摘棉加工生產(chǎn)線最主要的工藝區(qū)別是機(jī)采棉生產(chǎn)線對(duì)籽棉和皮棉增加了烘干和清理的次數(shù)，甚至在個(gè)別棉區(qū)還需要增加籽棉和皮棉加濕工藝。在設(shè)備上，大型地坑或地面式自動(dòng)喂棉機(jī)和清鈴機(jī)、除異纖機(jī)是針對(duì)機(jī)采棉工藝特制的設(shè)備，而其它設(shè)備在原理設(shè)計(jì)上與手摘棉生產(chǎn)線沒有明顯差別。由于機(jī)采棉生產(chǎn)線要適應(yīng)較大的產(chǎn)量，因此，相比手摘棉的加工設(shè)備在幅寬方面和鋸片數(shù)量上有較大增加。

圖1 六輥筒籽棉清理機(jī)

機(jī)采棉的含雜量與水分遠(yuǎn)大于手摘棉，籽棉纖維品質(zhì)也稍遜色于手摘棉?；跈C(jī)采棉的這些特點(diǎn)，人們對(duì)機(jī)采棉的籽棉烘干和清理工藝日益重視，應(yīng)運(yùn)而生了一批針對(duì)機(jī)采棉籽棉烘干的技術(shù)和設(shè)備，而清理設(shè)備仍然沿用了手摘棉工藝的清理機(jī)。六輥筒籽棉清理機(jī)、回收式六輥筒籽棉清理機(jī)（如圖1、2），是國(guó)內(nèi)棉花加工企業(yè)應(yīng)用最廣泛的籽棉清理設(shè)備。這兩種清理機(jī)在手摘棉和機(jī)采棉生產(chǎn)線中都在應(yīng)用，只是針對(duì)機(jī)采棉雜質(zhì)量大的情況，在生產(chǎn)線中進(jìn)行了二次布置。

圖2 回收式六輥筒籽棉清理機(jī)

二、制約機(jī)采棉清雜質(zhì)量的工藝與設(shè)備因素

實(shí)際情況證明，在機(jī)采棉加工生產(chǎn)線中增加了籽棉與皮棉的清理次數(shù)后，最終打包皮棉的含雜率還是普遍高于手摘棉軋制的皮棉。筆者認(rèn)為要降低機(jī)采籽棉的含雜率及回潮率，同時(shí)想要獲得不遜色于手摘棉軋制的皮棉，籽棉清理是關(guān)鍵的環(huán)節(jié)。

當(dāng)前的籽棉清理設(shè)備比較成熟，但應(yīng)用在機(jī)采棉中還存在一些問題。

（一）籽棉清理設(shè)備本身的問題

1.如塵格漏底的包角不夠，這樣雖然不易堵車，但是籽棉與塵棒的撞擊次數(shù)不夠，降低了清雜效率。2.回收式六輥筒籽棉清理機(jī)塵格漏底兩塵棒的間距和六輥筒籽棉清理機(jī)塵棒的間距做得大小一樣，這樣在設(shè)備生產(chǎn)時(shí)便于組織，但降低了回收式六輥筒籽棉清理機(jī)的清雜效率。3.還有車速不能調(diào)節(jié)、塵格漏底不能在線調(diào)節(jié)的問題。以上問題在手摘棉生產(chǎn)線中不明顯，在產(chǎn)量大、含雜量大的機(jī)采棉生產(chǎn)線中就反映出清理機(jī)除雜能力不足。如圖3中垛位上的手摘棉（前）與機(jī)采棉（后）對(duì)比明顯，從色澤上就能看出機(jī)采棉的雜質(zhì)含量要遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于手摘棉。如圖4，在機(jī)采棉軋花機(jī)棉籽卷中撿拾出了大量棉稈，到軋花環(huán)節(jié)時(shí)，該清理出的棉稈沒有被清理出，勢(shì)必會(huì)破碎成更多的小的雜質(zhì)，這些雜質(zhì)增加了皮棉清理機(jī)的負(fù)擔(dān)，最終使機(jī)采棉的含雜率大于手摘棉。

圖3 垛位上的手摘棉（前）與機(jī)采棉（后）

圖4 機(jī)采棉中軋花機(jī)棉籽卷中撿拾出的大量棉稈

（二）機(jī)采棉清理工藝的問題

圖5 清理單元清雜效率和生產(chǎn)率、速度的關(guān)系圖

由圖5清理單元清雜效率和生產(chǎn)率、速度的關(guān)系圖可知，當(dāng)刺釘輥筒速度在9.42 m/s，回潮率9.8%，產(chǎn)量在500 kg/h時(shí)，清理機(jī)的清雜效率約為38%；產(chǎn)量在2 000 kg/h時(shí)，清雜效率約為26%；產(chǎn)量在6 000 kg/h時(shí)，清雜效率約為11%；而產(chǎn)量在8 000 kg/h時(shí)，清雜效率約為8%。由此可以看出清理機(jī)的清雜效率隨著加工量的增加銳減迅速。手摘棉本身所含水分低、雜質(zhì)較少，產(chǎn)量又較小。若6 t生產(chǎn)線，每條支線是3 t的產(chǎn)量，清理部分是一套六輥筒+回收六輥筒的組合，經(jīng)過六輥筒清理機(jī)時(shí)除雜20%，經(jīng)過回收六輥筒清理機(jī)時(shí)將在之前的基礎(chǔ)上再除雜20%，疊加后除雜效率為36%。機(jī)采棉目前普遍是標(biāo)配15 t/h的產(chǎn)量，但根據(jù)多數(shù)15 t生產(chǎn)線每小時(shí)打包產(chǎn)量推算，每小時(shí)籽棉加工量已經(jīng)大于16 t，按每條支線是8 t的產(chǎn)量，清理部分是兩套六輥筒+回收六輥筒的組合計(jì)算，經(jīng)過六輥筒清理機(jī)時(shí)除雜8%，經(jīng)過回收六輥筒清理機(jī)時(shí)將在之前的基礎(chǔ)上再除雜7.36%，疊加后除雜效率為15.36%，再經(jīng)過一組清理組合，總的除雜效率是28.36%。由以上簡(jiǎn)單的計(jì)算可知，清理環(huán)節(jié)因產(chǎn)量不同，在相同的清理?xiàng)l件下（相同清理機(jī)），機(jī)采棉經(jīng)過兩道清理機(jī)后的除雜效率比手摘棉還是低了7.64%。進(jìn)場(chǎng)的機(jī)采棉含雜率遠(yuǎn)高于手摘棉，同時(shí)進(jìn)場(chǎng)的機(jī)采棉含水率也遠(yuǎn)高于手摘棉，水分較高使機(jī)采棉的清理更加困難。實(shí)際的棉檢結(jié)果也說明了機(jī)采籽棉軋制的皮棉含雜率一直高于手摘棉軋制的皮棉含雜率。同時(shí)經(jīng)過較多的打擊，機(jī)采籽棉軋制的皮棉在長(zhǎng)度、長(zhǎng)度整齊度等多個(gè)指標(biāo)方面也一直弱于手摘棉。通過上述定性不定量的計(jì)算分析和實(shí)際棉檢情況可以推斷出，在機(jī)采棉清理工藝中，皮棉含雜率高于手摘棉是清理工序的能力不足造成的。

為了使機(jī)采棉更加接近手摘棉的品質(zhì)，我們要不斷在各個(gè)方面進(jìn)行研究。在清理環(huán)節(jié)，不但要完善現(xiàn)有清理機(jī)的品質(zhì)使之能適應(yīng)機(jī)采棉的生產(chǎn)，而且應(yīng)考慮增加相應(yīng)設(shè)備加強(qiáng)清理環(huán)節(jié)，同時(shí)增加的清理設(shè)備應(yīng)避免對(duì)籽棉強(qiáng)力打擊造成的棉纖維損傷。

三、大型機(jī)采棉生產(chǎn)線開松烘干一體機(jī)的探討與設(shè)計(jì)

大型機(jī)采棉生產(chǎn)線在噸皮棉耗電量、用工量、加工時(shí)間、生產(chǎn)管理方面均有顯著優(yōu)勢(shì)。這種優(yōu)勢(shì)適應(yīng)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。

提高機(jī)采棉品質(zhì)能直接提升我國(guó)棉紡織品的質(zhì)量，提高棉農(nóng)和團(tuán)場(chǎng)的經(jīng)濟(jì)效益。筆者認(rèn)為美國(guó)的機(jī)采棉工藝與設(shè)備是目前世界上比較先進(jìn)的，緊跟先進(jìn)技術(shù)能起到事半功倍的效果。

近幾年，美國(guó)切諾基公司出品的棉花加工設(shè)備異軍突起，目前世界最大產(chǎn)量的244片軋花機(jī)就是該公司的產(chǎn)品，單臺(tái)都具有超過30包/h的生產(chǎn)能力。切諾基公司機(jī)采棉工藝中使用了一種設(shè)備，此前在拉瑪斯和大陸鷹的設(shè)備及流程中沒出現(xiàn)過。這臺(tái)設(shè)備是在機(jī)采棉中給244片軋花機(jī)配套使用的。根據(jù)圖片發(fā)現(xiàn)此機(jī)安裝在六輥筒清理組合之前，和我們常用工藝流程中烘干機(jī)的位置一致，筆者根據(jù)外觀分析此設(shè)備的功能是烘干和對(duì)籽棉的輕度開松、除雜，所以筆者暫給其定名為“烘干清理一體機(jī)”。

（一）塔狀烘干單元結(jié)構(gòu)、功能的分析探討

根據(jù)圖6、圖7設(shè)備外觀截圖，筆者嘗試分析了此設(shè)備的原理和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，將此設(shè)備分為兩大單元：塔狀烘干單元和清理單元。

圖6 烘干清理一體機(jī)側(cè)視截圖

圖7 烘干清理一體機(jī)斜側(cè)截圖

圖8 國(guó)內(nèi)葉片輥式烘干機(jī)結(jié)構(gòu)原理圖

塔狀烘干單元的原理及設(shè)計(jì)探討：塔狀烘干單元應(yīng)和國(guó)內(nèi)的葉片輥式烘干機(jī)（圖8）原理和結(jié)構(gòu)類似，具有烘干功能，從外觀看都是有7根葉片輥。籽棉在正壓干熱風(fēng)和負(fù)壓的作用下進(jìn)入烘干單元。籽棉進(jìn)入由斜板和刺釘輥組成的“V”形箱內(nèi)。籽棉進(jìn)入“V”形箱后空間變大，流速變慢，籽棉順斜板下滑，在一側(cè)斜板盡頭有刺釘輥將適度擁堵的籽棉用機(jī)械力強(qiáng)行轉(zhuǎn)運(yùn)到下組“V”形箱內(nèi)，此時(shí)干熱風(fēng)速度高于籽棉流速度，干熱風(fēng)強(qiáng)行穿透籽棉流，如此反復(fù)多次，完成烘干的功能。

（二）清理單元結(jié)構(gòu)、功能的分析探討

清理單元的原理及設(shè)計(jì)探討：清理單元由大的腔體和15根輥?zhàn)咏M成。目前筆者只有模糊的外觀圖片，從圖片外觀分析內(nèi)部結(jié)構(gòu)可能有兩種情況。

一種是類似國(guó)內(nèi)的棉葉清理機(jī)，也是使用了刺釘輥+塵格漏底的清理單元（圖9）。籽棉從塔狀烘干單元落入清理單元大的腔體中，速度繼續(xù)降低，此時(shí)熱風(fēng)繼續(xù)對(duì)籽棉進(jìn)行烘干。籽棉進(jìn)入15組刺釘輥+塵格漏底的清理單元，邊烘干邊開松清理。刺釘輥將籽棉轉(zhuǎn)至出口，籽棉被負(fù)壓連同熱風(fēng)一起吸走，完成開松、烘干、清理的功能。清理中產(chǎn)生的雜質(zhì)落入塵箱，由箱底的絞龍將其推向一頭，經(jīng)避風(fēng)器后由風(fēng)機(jī)抽走。

圖9 清理單元

另一種情況是沒有塵格漏底，而輥?zhàn)右膊皇谴提斴?，筆者推測(cè)輥?zhàn)涌赡苁褂昧嘶ūP輥的結(jié)構(gòu)，如圖10、11所示。之前分析了清理機(jī)處理機(jī)采棉的清雜率比手摘棉低了7.64%，若是其他工藝不變，只將烘干機(jī)換成本機(jī)時(shí)直接增加15組刺釘輥+塵格漏底的清理單元，相當(dāng)于單支線又增加了2.5臺(tái)清理機(jī)，這樣對(duì)籽棉會(huì)不會(huì)過度清理？含雜率會(huì)不會(huì)降低？而經(jīng)過多次打擊后棉纖維長(zhǎng)度和強(qiáng)度指標(biāo)是否下降？為此，筆者傾向于此設(shè)備采用花盤輥的結(jié)構(gòu)。如圖10、11在一根軸上均勻排列花盤，多根花盤輥的花盤交錯(cuò)排列，這樣布置不會(huì)使籽棉從空隙中掉落；沒有塵格漏底的配合，不會(huì)強(qiáng)行開松除雜導(dǎo)致?lián)p傷纖維；花片輥的速度比較慢或逐步牽伸開松，只要不堵車就行，低速也避免了索絲的產(chǎn)生；花盤對(duì)籽棉有較大的摩擦力，能更好地運(yùn)送籽棉；這樣籽棉在花盤輥上波浪抖動(dòng)前行的同時(shí)還能被熱風(fēng)繼續(xù)穿透烘干，籽棉被運(yùn)送至出口時(shí)被負(fù)壓吸走。在抖動(dòng)中去掉一部分雜質(zhì)落入塵箱，由箱底的絞龍將其推向一頭，經(jīng)避風(fēng)器后由風(fēng)機(jī)抽走。

圖10 花盤輥正面結(jié)構(gòu)圖

圖11 花盤輥俯視旋轉(zhuǎn)圖

四、總結(jié)

花盤輥的結(jié)構(gòu)原理決定了其對(duì)籽棉不會(huì)有任何損傷，其能在烘干的同時(shí)進(jìn)行開松和去除部分雜質(zhì)，彌補(bǔ)了目前常規(guī)機(jī)采棉清理工藝的不足。將烘干和清理結(jié)合的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，在生產(chǎn)中達(dá)到了事半功倍的效果。以上是筆者根據(jù)圖片的分析，望業(yè)界同仁能提供更詳細(xì)資料以共同提高?！?/p>