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MR141毛刷式鋸齒剝絨機(jī)的總體設(shè)計(jì)論文
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新中國(guó)成立以來(lái)，隨著棉花生產(chǎn)的發(fā)展，我國(guó)棉花工業(yè)主要經(jīng)歷了兩次飛躍性的發(fā)展。第一次是“5571”型鋸齒軋花機(jī)取代皮輥軋花機(jī)，奠定了我國(guó)棉花加工業(yè)向工業(yè)化發(fā)展的基礎(chǔ)。新中國(guó)成立前，籽棉加工是分散的、作坊式的民間軋花，使用的加工設(shè)備主要是人力或畜力皮輥軋花機(jī)。新中國(guó)成立后，隨著紡織工業(yè)的發(fā)展，棉花生產(chǎn)大幅度地提高，棉花加工業(yè)隨著棉花統(tǒng)購(gòu)政策的實(shí)行而迅速地發(fā)展起來(lái)。首先用動(dòng)力皮輥軋花機(jī)取代了人力或畜力皮輥軋花機(jī)，生產(chǎn)效率提高了10倍。1955年7月1日，我國(guó)成功試制了第一臺(tái)鋸齒軋花機(jī)——“5571”型。“5571”型鋸齒軋花機(jī)的誕生結(jié)束了我國(guó)棉花加工業(yè)依賴皮輥軋花機(jī)和進(jìn)口鋸齒軋花機(jī)的歷史，它的批量生產(chǎn)和應(yīng)用標(biāo)志了我國(guó)棉花加工業(yè)進(jìn)入了工業(yè)化的時(shí)代。
第二次是“121”棉花加工新工藝和成套設(shè)備的研制成功并推廣應(yīng)用，縮短了我國(guó)棉花加工技術(shù)與國(guó)際先進(jìn)水平40年的差距�！傲濉蹦┮M(jìn)國(guó)外先進(jìn)的棉花加工設(shè)備及技術(shù)，“七五”期間，在中華全國(guó)供銷(xiāo)合作總社棉麻局的同意領(lǐng)導(dǎo)下，由山東省供銷(xiāo)社、山東棉花機(jī)械公司和鄭州棉麻工程技術(shù)研究所等參加的科研、制造和使用三位一體消化吸收并結(jié)合我國(guó)國(guó)情研制出了“121”軋花新工藝及成套設(shè)備為代表的大型棉花加工新工藝、新設(shè)備。“八五”、“九五”期間，以“121”、“120”、“機(jī)電一體化100”和“400”大型液壓棉花打包機(jī)等棉花加工新工藝和新設(shè)備組成的“121系統(tǒng)工程”在我國(guó)進(jìn)行了卓有成效的推廣應(yīng)用。新工藝及設(shè)備的成功應(yīng)用，改變了我國(guó)棉花加工技術(shù)裝備幾十年一貫制的應(yīng)用。新工藝及設(shè)備的成功應(yīng)用，改變了我國(guó)棉花加工技術(shù)裝備幾十年一貫制的落后面貌，棉花加工工藝上了一個(gè)新的臺(tái)階，大大地提高了棉花加工設(shè)備的技術(shù)含量，為棉花加工從分散經(jīng)營(yíng)到集約化經(jīng)營(yíng)創(chuàng)造了硬件條件。
棉花加工業(yè)經(jīng)歷了從皮輥軋花工藝到“5571”型鋸齒軋花工藝，從“5571”型鋸齒軋花工藝到“121”型先進(jìn)、大型鋸齒軋花工藝兩個(gè)里程碑式的發(fā)展，我國(guó)棉花加工業(yè)的技術(shù)總體水平已達(dá)到國(guó)際80年代初的先進(jìn)水平。棉花加工業(yè)的發(fā)展，與棉花加工業(yè)的科技進(jìn)步是密不可分的。
在我國(guó)，商品籽棉的加工主要由供銷(xiāo)合作社系統(tǒng)的棉花加工廠承擔(dān)；留種籽棉的加工主要有農(nóng)業(yè)部門(mén)的棉花加工廠承擔(dān)。籽棉以人工采摘為主，機(jī)械采棉才開(kāi)始在新疆少數(shù)地區(qū)試點(diǎn)。手摘棉相對(duì)機(jī)摘棉而言，外附雜質(zhì)較少，含水較低。供銷(xiāo)合作社系統(tǒng)現(xiàn)有棉花加工廠約2400多個(gè)，其生產(chǎn)模式大多是軋花—?jiǎng)兘q，產(chǎn)品是皮棉、短絨。所謂軋花就是利用軋花機(jī)將長(zhǎng)纖維與籽棉分離的工藝過(guò)程。所謂剝絨就是利用剝絨機(jī)將生著在棉籽上的短纖維與棉籽分離的工藝過(guò)程。國(guó)內(nèi)目前普遍使用鋸齒剝絨機(jī)，鋸齒剝絨機(jī)工藝實(shí)行分道剝絨，連續(xù)生產(chǎn)，即先剝頭道絨，再剝二道絨，最后剝?nèi)澜q。本設(shè)計(jì)的課題MR141毛刷式鋸齒剝絨機(jī)就是專為從軋花機(jī)排出的棉籽上剝?nèi)《探q之用。調(diào)整好不同的配車(chē)規(guī)格，分別可以剝?nèi)☆^道、二道或三道短絨。頭道、二道短絨是合成纖維、輪胎、膠片等工業(yè)的重要原料，三道短絨則是國(guó)防工業(yè)的重要原料。同時(shí)，剝絨后的棉籽榨油，可以提高出油率，油質(zhì)亦比較純凈，有利于化工及食用；用剝絨后的棉籽做種籽，則可減少病蟲(chóng)害和提高出芽率。
通過(guò)軋花機(jī)的作用，棉籽上的長(zhǎng)纖維與棉籽分離，軋成皮輥，但在棉籽表面還附著一部分短而密集的纖維與絨毛，稱為棉短絨。棉短絨是國(guó)防工業(yè)、化學(xué)纖維工業(yè)和紡織工業(yè)的原料之一，它的含量相當(dāng)于皮輥的20%，是一項(xiàng)不可忽視的纖維資源。故剝絨工序在整個(gè)籽棉加工過(guò)程中占有重要的地位，是軋花后不可缺少的一道工序。
按我國(guó)規(guī)定棉短絨分為三類(lèi)，每類(lèi)又分為三個(gè)等級(jí)。由于不同長(zhǎng)度的短絨有著不同的用途，因此必須分道剝絨，分類(lèi)分級(jí)打包，使生產(chǎn)的各類(lèi)短絨具有規(guī)定的長(zhǎng)度和較好的品質(zhì)。為了保證各類(lèi)短絨的長(zhǎng)度符合規(guī)定，必須實(shí)行頭道剝絨，二道剝絨，三道爭(zhēng)取剝光的生產(chǎn)方法。具體指標(biāo)是：頭道絨的產(chǎn)量依據(jù)棉籽毛頭率而定，應(yīng)不超過(guò)棉籽毛頭率的三倍。二道絨的產(chǎn)量，應(yīng)占總出絨率的50-60%。三道絨剝了之后，棉籽殘絨率大于3%。
MR141毛刷式鋸齒剝絨機(jī)的總體設(shè)計(jì)
鋸齒剝絨機(jī)的種類(lèi)很多，依刷絨方式分，有毛刷式和氣流式兩種；依鋸軸上鋸片片數(shù)分，有141片、144片、160片等不同片型；依鋸片片距分，有11.11mm和10mm兩種。其中141型是國(guó)產(chǎn)最早的鋸齒剝絨機(jī)型，使用極為廣泛。
141型鋸齒剝絨機(jī)主要由喂籽、剝絨、刷絨三個(gè)部分組成，具體則把141型鋸齒剝絨機(jī)分為機(jī)架部、工作箱部、喂籽架部、毛刷部、鋸?fù)膊俊⒆詣?dòng)喂籽機(jī)構(gòu)部6個(gè)部分，如圖1所示。
圖1 MR141型毛刷式鋸齒剝絨機(jī)結(jié)構(gòu)示意圖
3.1喂籽部分
喂籽部分的主要作用是，根據(jù)剝絨機(jī)的需要將棉籽自動(dòng)地均勻地喂入工作廂；并在棉籽進(jìn)入工作廂之前，出去混入其中的部分鐵質(zhì)雜物，以保護(hù)鋸片不受損傷。
喂籽部分是由盛籽斗、喂籽輥、喂籽控制板、淌籽板、喂籽輥?zhàn)詣?dòng)調(diào)節(jié)裝置等組成。
3.1.1 盛籽斗
它位于剝絨機(jī)的前上部，用以盛裝棉籽。其兩側(cè)是鑄鐵板，前后用木板制成，前面的木板呈傾斜板狀；后面的木板是直立的，中部有斜向插入并可進(jìn)退調(diào)節(jié)的喂籽控制板，用以控制和調(diào)節(jié)棉籽喂入量。
3.1.2 喂籽輥
它位于盛籽斗內(nèi)下部。喂籽輥由29個(gè)或27個(gè)直徑為150mm的鑄鐵槽齒輪套裝在一根軸上而成，也有的采用角鋼或扁鋼制成葉板滾筒。喂籽輥通過(guò)棘輪機(jī)構(gòu)獲得間歇運(yùn)動(dòng)，它與自動(dòng)調(diào)節(jié)裝置相連接，以實(shí)現(xiàn)喂籽輥轉(zhuǎn)速的自動(dòng)調(diào)節(jié)。
3.1.3 喂籽輥?zhàn)詣?dòng)調(diào)節(jié)裝置
如圖5所示。喂籽輥?zhàn)詣?dòng)調(diào)節(jié)裝置的作用是：
(1) 使棉籽喂入量在全輥上基本均勻一致；
(1) 自動(dòng)調(diào)節(jié)喂籽輥的轉(zhuǎn)速，以控制棉籽喂人量。
喂籽輥?zhàn)詣?dòng)調(diào)節(jié)裝置的工作原理是：伸出墻板的喂籽輥軸上裝有棘輪，另有連桿與后面的偏心輪相連接，連桿的前端裝有棘爪與棘輪相嚙合。當(dāng)偏心輪轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，棘爪隨連桿作前后的往復(fù)運(yùn)動(dòng)，帶動(dòng)棘輪，使喂籽輥?zhàn)鏖g歇的轉(zhuǎn)動(dòng)。盛籽斗中的棉籽因喂籽輥的轉(zhuǎn)動(dòng)，均勻地喂入工作廂。偏心輪每旋轉(zhuǎn)一周，棘爪隨之作前后往復(fù)運(yùn)動(dòng)一次（其行程約為102mm）。喂籽輥的轉(zhuǎn)動(dòng)角度相當(dāng)于棘爪帶動(dòng)棘輪轉(zhuǎn)動(dòng)的角度。
圖2 喂籽輥?zhàn)詣?dòng)調(diào)節(jié)裝置
蝶形板空套在喂籽輥軸上，與棘輪并裝在一起。蝶形板兩翼的重量是不平衡的，它通過(guò)拉桿與杠桿相連，以保持正常的位置。杠桿上裝有可移動(dòng)的重錘，其位置可按棉籽卷密度要求在杠桿上移動(dòng)調(diào)整。而重錘的重量也可以根據(jù)生產(chǎn)需要適當(dāng)增減。
杠桿是通過(guò)五孔插銷(xiāo)與工作廂中的密度板軸相連線的。工作廂內(nèi)棉籽卷密度發(fā)生變化時(shí)，必將影響密度板的位置。例如，棉籽卷密度增大，棉籽卷對(duì)密度板發(fā)生頂壓作用，當(dāng)頂壓力超過(guò)密度板的控制值時(shí)，密度板即被抬起。密度板的轉(zhuǎn)動(dòng)，使杠桿和拉桿位置隨之升高，帶動(dòng)蝶形板轉(zhuǎn)動(dòng)，改變了蝶形板與棘輪的相對(duì)位置，使棘輪行程內(nèi)的棘輪齒露出，喂籽輥轉(zhuǎn)過(guò)的弧度增加。
棉籽卷密度大小，對(duì)剝絨機(jī)的生產(chǎn)效率影響較大。而喂籽輥?zhàn)詣?dòng)調(diào)節(jié)裝置能調(diào)節(jié)和控制工作廂內(nèi)棉籽卷密度，因此，它是剝絨機(jī)上的重要機(jī)構(gòu)之一，其調(diào)節(jié)和控制的方法有兩種：
(1)移動(dòng)杠桿上的重錘的位置或增減重錘的重量。增加重錘重量或向外移動(dòng)重錘，棉籽卷控制密度增大；反之，則減少。
(1)變更五孔插銷(xiāo)的孔位。插銷(xiāo)插入上面第一孔位，棉籽卷控制密度最大。
棉籽卷控制密度：三道剝絨最大，二道剝絨次之，頭道剝絨最小。
3.1.4 淌籽板
它位于盛籽斗底部喂籽輥的下面，由木版制成，中部鑲有磁鐵條。當(dāng)棉籽中混有鐵質(zhì)雜物時(shí)，經(jīng)過(guò)淌籽板磁鐵條，就能被吸附住。淌籽板一般應(yīng)保持45度的傾斜度。傾斜度過(guò)大，鐵質(zhì)雜物的下落速度很慢，甚至在淌籽板上產(chǎn)生滯留現(xiàn)象，影響喂籽工作的正常進(jìn)行。
3.2 剝絨部分（工作廂部分）
剝絨部分的主要作用是，通過(guò)機(jī)械作用將工作廂內(nèi)棉籽上的短絨刮剝下來(lái)。
剝絨部分是由兩側(cè)墻板、抱合板、棉籽梳、撥籽輥、胸板、肋條排、鋸片滾筒等組成。
1. 兩側(cè)墻板（如圖3所示）
圖3 剝絨機(jī)墻板
剝絨機(jī)工作廂兩側(cè)各有一塊墻板，由鑄鐵制成，用于限制工作廂內(nèi)棉籽卷的軸向移動(dòng)。抱合板、撥籽輥、胸板、肋條排、棉籽梳等都與墻板組裝在一起。安裝時(shí)，要求兩墻板內(nèi)平面互相平行，并與胸板、肋條排、撥籽輥的軸線保持垂直，如有偏差，將使棉籽卷的運(yùn)動(dòng)發(fā)生不正�，F(xiàn)象。
2. 抱合板（如圖4）
它是工作廂內(nèi)棉籽卷運(yùn)動(dòng)時(shí)的控制蓋板，由板體與偏心調(diào)節(jié)器組成。抱合板體呈圓弧形，全長(zhǎng)1583mm，用厚2．5～3mm的鋼板制成。其上部套掛在工作廂兩側(cè)的墻板上，下部也套掛在工作廂兩側(cè)的墻板上，并由偏心調(diào)節(jié)器上的偏心輪彎勾分別與兩側(cè)墻板上的勾柱螺釘相鉤緊。旋轉(zhuǎn)偏心調(diào)節(jié)器，可以改變抱合板下部與肋條排之間的間隙及工作廂的容積，借以調(diào)節(jié)棉籽卷的密度和棉籽的排出量。
圖4 抱合板結(jié)構(gòu)示意圖
3.棉籽梳
它的材料為鑄鐵，由七塊梳片組成，每塊梳片用螺釘固裝在抱合板下部的邊緣上，七塊梳片全長(zhǎng)為1580mm。棉籽梳的梳齒長(zhǎng)度有19mm與32mm兩種，19mm用于頭道剝絨機(jī)，而32mm用于二、三剝道絨機(jī)。經(jīng)過(guò)剝絨機(jī)處理后的棉籽是從棉籽梳與肋條排之間間隙排出機(jī)外，調(diào)節(jié)這個(gè)間隙，能改變剝絨機(jī)的生產(chǎn)率(包括棉籽處理量，出絨率及產(chǎn)絨量)。該間隙大，棉籽在工作廂內(nèi)停留時(shí)間短，棉籽排出快，棉籽處理量高，但出絨率低；反之，棉籽的處理量低，而出絨率高。
調(diào)節(jié)棉籽梳與肋條排的間隙有兩種方法：
(1)調(diào)節(jié)工作廂兩側(cè)墻板上鉤柱螺釘?shù)奈恢?工作廂兩側(cè)墻板的外壁上各有三個(gè)小螺孔)。鉤柱螺釘固定在上面第一孔內(nèi)，棉籽梳與肋條排的間隙最大。
(2)調(diào)節(jié)偏心軸位置(偏心軸中部有一個(gè)帶刻度和圓孔的圓盤(pán))。插銷(xiāo)扳手插入圓孔內(nèi)向下扳動(dòng)，棉籽梳與肋條排的間隙增大；反之，則減小。
棉籽梳與肋條排的間隙，頭道剝絨為50～75mm，二道剝絨為35—45mm，三道剝絨為20~30mm.
4.撥籽輥
它位于工作廂的中央，輥軸的兩頭用滾珠軸承安裝在工作廂墻板上的軸承座內(nèi)。它是由軸、固定在軸上的五個(gè)葉板支座、鉚接在葉板支座上的四片鋼葉板等組成，其直徑為115mm。撥籽輥的作用是撥動(dòng)棉籽卷旋轉(zhuǎn)，其旋向與鋸片滾筒相反。撥籽輥的轉(zhuǎn)速，頭道剝絨為400—430r／min，二道剝絨為420—480r／min，三道剝絨為450～510r/min。撥籽輥葉片頂端與鋸片滾筒鋸齒尖端之間的距離對(duì)于剝絨機(jī)生產(chǎn)率以及短絨質(zhì)量有很大影響，該間隙大，出絨率低，但短絨含雜率低；反之，出絨率高，但短絨含雜率高。
撥籽輥葉片頂端與鋸片滾筒鋸齒尖端之間的距離的調(diào)節(jié)方法有兩種：
(1) 調(diào)節(jié)肋條排下面支持螺栓的高度。升高螺栓，間隙增大；反之，則減小。
(2) 調(diào)節(jié)肋條排上部吊掛器上的垂直螺釘，以使肋條排升高或降低。肋條排升高時(shí)，間隙增大；反之，間隙縮小。撥籽輥葉片頂端與鋸片滾筒鋸齒尖端之間的距離，頭道剝絨為12—15rmn，二道剝絨為9—12mm，三道剝絨為8～9mm。
5．胸板與肋條排(如圖5所示)
胸板與肋條排位于工作廂的正面。胸板用鑄鐵制成，稍呈弧形。肋條上端固定在胸板的下部；胸板的弧形就是肋條弧的延續(xù)。在胸板上部裝有密度板。
圖5 胸板與肋條排
1.肋條排 2.底板 3.壓槽板 4.壓板螺釘 5.兩側(cè)墻板 6.胸板 7.密度板
141型鋸齒剝絨機(jī)的肋條排由142根肋條相互間隔平行排列而成。肋條采用45號(hào)鋼制成，其形狀、基本尺寸及制作精度應(yīng)符合行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《鋸齒剝絨機(jī) 肋條》 (GH／T1006—1998)對(duì)工型肋條的規(guī)定。肋條排是組成工作廂形狀的主要部件之一，其主要作用是：使鋸齒從肋條排間隙帶走刮剝下來(lái)的短絨，而將棉籽阻擋在工作廂內(nèi)。肋條排裝好后，相鄰肋條工作部分的間隙為2.8～3.0mm，其下部間隙為4.0～4.5mm。肋條上下兩端嵌裝在特別的槽板里，并分別用壓板和螺釘將所有肋條壓緊在底板上。由于棉籽卷運(yùn)動(dòng)對(duì)肋條工作面的摩擦，特別是工作部分較易磨損，因此，肋條制造過(guò)程中需進(jìn)行熱處理，以提高工作部分的表面硬度，其硬度要求為HRC37--45。整個(gè)肋條排框依靠?jī)蓚�(gè)吊掛器吊掛在剝絨機(jī)機(jī)架上，下部還有兩個(gè)支持螺栓將肋條排框托住。肋條排和鋸片滾筒的相對(duì)位置的調(diào)節(jié)可以采用以下的方法：
(1)調(diào)節(jié)肋條排下面的支持螺栓，使肋條排上下移動(dòng)，以調(diào)整鋸片伸入工作廂的弧長(zhǎng)，肋條排的傾斜角及鋸片滾筒與撥籽輥之間的距離。
(2)轉(zhuǎn)動(dòng)吊掛器上的垂直螺釘，使肋條排上下移動(dòng)，以調(diào)整鋸片伸人工作廂的弧長(zhǎng)，肋條排的傾斜角及鋸片滾筒與撥籽輥之間的距離。
(3)轉(zhuǎn)動(dòng)吊掛器上的水平螺釘，使肋條排左右水平移動(dòng)，以調(diào)整鋸片在肋條排間隙中的位置。
3.3 鋸?fù)膊糠?br /> 鋸片滾筒是鋸齒剝絨機(jī)的主要工作部件之一。它是在一根直徑為74.6mm的鋸軸上，套裝上141張鋸片和140只鋁隔圈而成，兩端鋸片的外側(cè)各有夾持墊圈和壓緊螺母。相鄰兩鋸片的中心距為11.11mm，兩端鋸片中心距為1555.4mm。鋸片采用65Mn或55號(hào)薄鋼板制成，其規(guī)格尺寸為：鋸片直徑320±0.50mm，鋸片厚度0.95±0.05mm，齒尖厚度為0.65～0.75mm。剝絨鋸片齒形如圖6所示。
鋸片滾筒的轉(zhuǎn)速，頭道剝絨為650--700r／min，二道剝絨為700—800r／min，三道剝絨為750～850r/min 剝絨時(shí)，放下肋條排，使鋸片穿。過(guò)肋條排間隙伸人工作廂內(nèi)，依靠鋸齒刮剝棉籽上的短絨。
對(duì)于只傳遞轉(zhuǎn)矩,不受彎矩,或僅受較小彎矩的軸(如緊靠軸承處裝有帶輪或齒輪的軸),可以按轉(zhuǎn)矩計(jì)算軸的直徑,用降低許用扭轉(zhuǎn)應(yīng)力的數(shù)值來(lái)計(jì)及彎矩的影響。
按扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度條件
[τ]
式中T—傳遞的轉(zhuǎn)矩 —抗扭截面模量
材料45號(hào)鋼較常見(jiàn)，價(jià)格也適中，所以本設(shè)計(jì)用45號(hào)鋼。
配用功率是7.5KW，轉(zhuǎn)速n是835r/min。直徑 =55mm。[τ]=30~40MPa
= = ≈25 Mpa≤[τ]
所以該軸符合要求。
3.4刷絨部分
刷絨部分的主要作用是：將鋸齒上的短絨刷落下來(lái)，并使其轉(zhuǎn)入共同集絨管道；結(jié)合刷絨清除短絨中的部分雜質(zhì)。
1．毛刷刷絨部分結(jié)構(gòu)組成
毛刷刷絨方式一般用于頭道剝絨機(jī)。毛刷刷絨部分是由毛刷滾筒，前擋風(fēng)板、排雜調(diào)節(jié)板、邊擋風(fēng)板、托絨板，后擋風(fēng)板等組成。
(1)毛刷滾筒
它位于鋸片滾筒的后方，其作用是刷落鋸齒上的短絨。毛刷滾筒是由五個(gè)鋁制花輪固裝在直徑為60mm的軸上，外緣用鍍鋅薄鋼板包成圓筒體，在圓筒體周?chē)染嚯x排列36根毛刷條，并用螺釘固定而成。毛刷條的鬃毛高度約為25mm，包括鬃毛高度在內(nèi)毛刷滾筒直徑為452．8mm，滾筒有效工作長(zhǎng)度為1600mm。毛刷滾筒的兩端花輪外側(cè)面上，分別用螺釘固裝了兩片風(fēng)葉，以防止短絨和塵雜向機(jī)器兩端飛出。毛刷滾筒轉(zhuǎn)速約為900—1000r／min，產(chǎn)生的風(fēng)量約為3600—4000m3/h。 ...
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