一種新型劍麻纖維提取機的技術研究

咸寧市農業科學院 柳威 饒崇明 饒正良 蔡克 桐梅軍

一種新型劍麻纖維提取機的技術研究

咸寧市農業科學院 柳威 饒崇明 饒正良 蔡克 桐梅軍

本文簡述了一種劍麻纖維提取機的研制背景總體方案、設計要點、技術關鍵與有益效果。在分析總結國內外劍麻纖維收獲加工機械技術的基礎上，針對存在的問題，結合近10年來研制苧麻纖維收獲加工機械的經歷，提供了一種適用于劍麻纖維提取的新方法、新設備。機具設計巧妙，從進料到出麻實現了純機械自動化，為與割麻機配套實現田間聯合收獲奠定了基礎。2016年7月8日通過了湖北省科技成果鑒定，鑒定結論為“居國內同類技術領先水平”。

劍麻；鏈帶夾持；雙滾筒；雙向脫麻

0 引言

劍麻纖維提取，經歷了傳統的手工到半機械化、機械化的發展歷程。但近百年來機械化提取技術發展緩慢，希望設計出更加安全、高效的新機器。

在苧麻纖維收獲加工機械化技術研究開發的基礎上，經過近3年的研究、試驗，完成了一種新型的劍麻纖維提取機的研制，提供了一種劍麻纖維提取的新方法及新設備。該方法是將麻葉從中部橫向喂入脫麻機構，直接反拉得到纖維。該設備包括喂入機構、麻葉夾持輸送機構、纖維夾持輸送機構、左、右2套脫麻機構以及麻葉基部壓碎機構、動力及傳動裝置。

1 研究背景和目的

劍麻是一種葉纖維作物，纖維細胞呈長形結構，細胞腔大而長、壁厚，具有纖維長、色澤潔白、質地堅韌、富有彈性、拉力強、耐磨擦、耐酸堿、耐腐蝕、不易打滑的特點，廣泛應用于漁業、航海、工礦、運輸、油田等事業上以及用于編織劍麻地毯、工藝品等生活用品上。

作為現有技術設備主要有橫喂式、直喂式和人工直喂反拉式3種。橫喂式主要用于大型農場集中化加工，機型結構龐大、長達數十米，消耗功率100多kW，由鏈或繩和大輪組成的前后2套夾持機構夾持，前后2個大刀輪進行加工，主要機型有GS18L、GL18Y、GL12L、GL6Y、GS5L，生產率雖然每小時可達十幾噸，但需要數十人操作，人均生產率并不高。直喂式劍麻纖維自動提取機，由機架、刀球、定刀板、喂料口、安全罩、喂料羅拉、出料輸送帶等組成，麻葉經喂料口縱向喂入，在喂料羅拉的夾持喂入下，刀球去掉麻肉，纖維經出料輸送帶輸出，存在鼠尾及麻渣粘附現象，纖維質量不高。人工直喂反拉（半自動）式劍麻纖維提取機，機構原理與自動提取機相似，少喂料羅拉和出料輸送帶，由人工手持麻葉喂入反拉，掉頭喂入反拉，加工的纖維質量尚好，但勞動強度大、效率低，安全性能差。

現有技術雖然使用多年，但存在嚴重缺陷，基本工作部件都是一個刀球（刀輪）和定刀板（凹板）組成，加工質量主要受刀球的線速度、刀球與定刀板的間隙（也就是沖擊力）決定。橫喂式生產線結構龐大，消耗功率大，人均生產率不高，直喂式纖維質量不高，反拉式勞動強度大不安全。為了克服上述缺點，2013年下半年提出了將苧麻纖維加工技術用于劍麻纖維加工的設想，2014年咸寧市農業院下達了研制劍麻纖維提取機科技計劃，并確立可與割麻機配套實現田間聯合收獲的技術思路。先后2次去廣東、海南考察調研，多次從廣東湛江弄來劍麻進行試驗。

2 總體方案與特征

經研究試驗、實踐驗證、專家論證最后采用了麻葉橫向中間喂入直接反拉，鏈帶夾持雙滾脫麻，壓碎輥壓碎麻葉基部2套脫麻機構垂直，2套夾持機構平行，脫麻和夾持機構傾斜45°，純機械傳動的總體技術方案，如圖1所示。

圖1 整機機構運動簡圖

圖中1為喂料機構，2為左脫麻機構，3為動力及傳動裝置，4為纖維夾持輸送裝置（夾持帶），5為右脫麻機構，6為麻葉基部壓碎機構，7為麻葉夾持輸送裝置（夾持鏈）。

本技術的基本特征是將麻葉中部從脫麻滾筒軸端橫向喂入直接反拉得到纖維，包括麻葉夾持鏈輸送裝置、纖維夾持帶輸送裝置、左脫麻機構、右脫麻機構、中間壓碎機構、動力及傳動裝置。麻葉夾持鏈和纖維夾持帶平行、與前后脫麻機構傾斜45°、與壓碎滾垂直配置，在將麻葉軸向喂入的同時將纖維切向拉出。2套脫麻機構喂入端軸向開啟，兩滾筒喂入端部為圓臺形。麻葉在夾持鏈夾持下中部從左脫麻機構的端部進入直接切向拉出，基部進入壓碎滾壓碎，壓碎滾筒末端開啟，纖維夾持帶將壓碎的基部從壓碎滾筒的端部出來軸向進入右脫麻機構，并將纖維切向拉出，完成劍麻纖維的提取。傳動路線見圖2。

圖2 動力傳動路線圖

3 設計要點和參數

（1）喂料機構由與麻葉堆放臺連接的滑板、前擋桿、左右可移動調節定位的右喂麻擋板和兩道撥送鏈條組成，右撥送鏈條與夾持鏈的鏈條是同一根，滑板下端與撥送鏈條的間隙略大于麻葉的厚度以利麻葉通過。

（2）麻葉夾持輸送裝置見圖3，首次將公知的夾持鏈用于劍麻夾持，由驅動輪、從動輪、鏈條托軌、鏈條、壓桿、推桿、圓柱壓簧等組成。輸送速度0.3 m/s左右，則喂入拉出速度0.21 m/s左右，生產率2t鮮葉/h左右。

圖3 麻葉夾持輸送裝置

圖中1是麻葉壓緊機構，2是麻葉輸送機構，夾持度可調。

（3）纖維夾持輸送裝置見圖4，首次采用ZL200820046933.9苧麻聯合收獲機的雙向自動脫麻機纖維夾持帶的夾持原理，由上下兩套偶合而成，上下夾持機構均由傳動輪、從動輪、上（下）壓（托）輪、夾持輸送帶組成，兩夾持帶為縱向凹凸筋槽相互偶合的膠帶，速度與夾持鏈同步。

圖4 纖維夾持輸送裝置

圖中1是驅動輪，2是夾持帶，3是壓緊輪，4是張緊輪，5是夾持架，6是從動輪，夾緊度可調。夾持帶的斷面為W型，將纖維折彎咬住，防止滑溜。

（4）脫麻機構為雙滾筒，兩滾筒葉片相互咬合反向旋轉，葉片線速度15 m/s左右，直徑200㎜左右，左脫麻機構的長度是右脫麻機構的2倍，兩者垂直配置。

（5）麻葉基部壓碎機構為一對輥筒，下輥為光輥，上輥帶升角為45°旋向與旋轉方向相同的多余螺旋滾刀，將基部分成條。設置在右脫麻機構前，其線速度與夾持鏈輸送速度的相同。

（6）一個動力，純機械傳動，減速轉向箱由兩副圓錐齒輪和兩副圓柱齒輪組成，2個輸出軸分別與輸入軸成45°和90°。

4 技術關鍵與創新

本技術是按照中間橫向喂入直接反拉得到纖維的方法研制的一種全新的劍麻纖維提取機。2套雙滾筒脫麻機構交叉配置雙向脫麻，鏈帶分別夾持輸送麻葉和纖維是本技術的關鍵。主要創新點是：

（1）脫麻機構為反向旋轉的雙葉片滾筒，一端開啟，滾筒的開啟端為圓臺形，麻葉能從中部橫向進入，2套脫麻機構左右交叉配置，本實施例垂直。分別完成中梢部和基部加工。

（2）麻葉采用夾持鏈夾持輸送，纖維采用斷面為W型上下偶合的夾持帶夾持輸送，鏈帶平行，尾首重疊銜接，與脫麻機構傾斜配置，本實施例成45°。

（3）喂入鏈2條平行。右邊的一條后端與夾持鏈重疊銜接，本實施例與夾持鏈是一根鍵條。

（4）在右脫麻機構前設置壓碎機構，本實施例輥筒軸線與夾持鏈垂直，壓碎上輥為螺旋升角為45°，旋向與軸旋轉方向相同的螺旋滾刀，將基部麻葉壓碎并分散。

5 有益效果與前景

本技術是在分析總結國內外劍麻纖維收獲加工機械技術的基礎上，針對存在的問題，結合近10年來研制苧麻纖維收獲加工機械的經驗教訓而研制的，技術含量和工作性能優于國內外同類先進技術，處于領先水平。本設備的實施將產生以下明顯的有益效果：

（1）比大型的橫喂式設備結構小、重量輕、人均生產率提高2倍以上，度電生產率提高2倍以上；比直喂式加工質量好；比反拉式勞動強度低。

（2）從進到出鏈帶夾持，實現了純機械全自動化；結構緊湊，可與割麻機配套實現田間聯合收獲。

（3）雙滾脫麻比單滾加定刀調整方便。

（4）既可單機作業適合個體小規模使用，又可多機并列組成加工機組適合農場集中加工，適應性能廣。

6 結論

一種新型的劍麻纖維提取設備基本解決了現行技術存在的缺陷，具有顯著的技術進步，既可固定作業實現集中加工，又可與割麻機配套田間移動作業實現聯合收獲，設計思路新穎，技術方案可行，結構設計合理，具有開發前景。建議進一步優化參數、優化結構、優化性能，并在此基礎上開展劍麻收割機和聯合收獲機的研發，加速成果轉化，盡快推廣應用，促進麻產業的發展。

[1]咸寧市農業科學院.一種新型的劍麻纖維提取設備；中國，ZL201520084827.5[P],2015.09.09.

[2]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.

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

[4]成大先.機械設計手冊2002年1月第四版北京：化學工業出版社.

2016-07-30）