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MR141毛刷式鋸齒剝絨機的總體設計論文
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- MR141毛刷式鋸齒剝絨機的總體設計論文
新中國成立以來，隨著棉花生產的發展，我國棉花工業主要經歷了兩次飛躍性的發展。第一次是“5571”型鋸齒軋花機取代皮輥軋花機，奠定了我國棉花加工業向工業化發展的基礎。新中國成立前，籽棉加工是分散的、作坊式的民間軋花，使用的加工設備主要是人力或畜力皮輥軋花機。新中國成立后，隨著紡織工業的發展，棉花生產大幅度地提高，棉花加工業隨著棉花統購政策的實行而迅速地發展起來。首先用動力皮輥軋花機取代了人力或畜力皮輥軋花機，生產效率提高了10倍。1955年7月1日，我國成功試制了第一臺鋸齒軋花機——“5571”型�！�5571”型鋸齒軋花機的誕生結束了我國棉花加工業依賴皮輥軋花機和進口鋸齒軋花機的歷史，它的批量生產和應用標志了我國棉花加工業進入了工業化的時代。
第二次是“121”棉花加工新工藝和成套設備的研制成功并推廣應用，縮短了我國棉花加工技術與國際先進水平40年的差距�！傲濉蹦┮M國外先進的棉花加工設備及技術，“七五”期間，在中華全國供銷合作總社棉麻局的同意領導下，由山東省供銷社、山東棉花機械公司和鄭州棉麻工程技術研究所等參加的科研、制造和使用三位一體消化吸收并結合我國國情研制出了“121”軋花新工藝及成套設備為代表的大型棉花加工新工藝、新設備�！鞍宋濉�、“九五”期間，以“121”、“120”、“機電一體化100”和“400”大型液壓棉花打包機等棉花加工新工藝和新設備組成的“121系統工程”在我國進行了卓有成效的推廣應用。新工藝及設備的成功應用，改變了我國棉花加工技術裝備幾十年一貫制的應用。新工藝及設備的成功應用，改變了我國棉花加工技術裝備幾十年一貫制的落后面貌，棉花加工工藝上了一個新的臺階，大大地提高了棉花加工設備的技術含量，為棉花加工從分散經營到集約化經營創造了硬件條件。
棉花加工業經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、大型鋸齒軋花工藝兩個里程碑式的發展，我國棉花加工業的技術總體水平已達到國際80年代初的先進水平。棉花加工業的發展，與棉花加工業的科技進步是密不可分的。
在我國，商品籽棉的加工主要由供銷合作社系統的棉花加工廠承擔；留種籽棉的加工主要有農業部門的棉花加工廠承擔。籽棉以人工采摘為主，機械采棉才開始在新疆少數地區試點。手摘棉相對機摘棉而言，外附雜質較少，含水較低。供銷合作社系統現有棉花加工廠約2400多個，其生產模式大多是軋花—剝絨，產品是皮棉、短絨。所謂軋花就是利用軋花機將長纖維與籽棉分離的工藝過程。所謂剝絨就是利用剝絨機將生著在棉籽上的短纖維與棉籽分離的工藝過程。國內目前普遍使用鋸齒剝絨機，鋸齒剝絨機工藝實行分道剝絨，連續生產，即先剝頭道絨，再剝二道絨，最后剝三道絨。本設計的課題MR141毛刷式鋸齒剝絨機就是專為從軋花機排出的棉籽上剝取短絨之用。調整好不同的配車規格，分別可以剝取頭道、二道或三道短絨。頭道、二道短絨是合成纖維、輪胎、膠片等工業的重要原料，三道短絨則是國防工業的重要原料。同時，剝絨后的棉籽榨油，可以提高出油率，油質亦比較純凈，有利于化工及食用；用剝絨后的棉籽做種籽，則可減少病蟲害和提高出芽率。
通過軋花機的作用，棉籽上的長纖維與棉籽分離，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。棉短絨是國防工業、化學纖維工業和紡織工業的原料之一，它的含量相當于皮輥的20%，是一項不可忽視的纖維資源。故剝絨工序在整個籽棉加工過程中占有重要的地位，是軋花后不可缺少的一道工序。
按我國規定棉短絨分為三類，每類又分為三個等級。由于不同長度的短絨有著不同的用途，因此必須分道剝絨，分類分級打包，使生產的各類短絨具有規定的長度和較好的品質。為了保證各類短絨的長度符合規定，必須實行頭道剝絨，二道剝絨，三道爭取剝光的生產方法。具體指標是：頭道絨的產量依據棉籽毛頭率而定，應不超過棉籽毛頭率的三倍。二道絨的產量，應占總出絨率的50-60%。三道絨剝了之后，棉籽殘絨率大于3%。
MR141毛刷式鋸齒剝絨機的總體設計
鋸齒剝絨機的種類很多，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型是國產最早的鋸齒剝絨機型，使用極為廣泛。
141型鋸齒剝絨機主要由喂籽、剝絨、刷絨三個部分組成，具體則把141型鋸齒剝絨機分為機架部、工作箱部、喂籽架部、毛刷部、鋸筒部、自動喂籽機構部6個部分，如圖1所示。
圖1 MR141型毛刷式鋸齒剝絨機結構示意圖
3.1喂籽部分
喂籽部分的主要作用是，根據剝絨機的需要將棉籽自動地均勻地喂入工作廂；并在棉籽進入工作廂之前，出去混入其中的部分鐵質雜物，以保護鋸片不受損傷。
喂籽部分是由盛籽斗、喂籽輥、喂籽控制板、淌籽板、喂籽輥自動調節裝置等組成。
3.1.1 盛籽斗
它位于剝絨機的前上部，用以盛裝棉籽。其兩側是鑄鐵板，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退調節的喂籽控制板，用以控制和調節棉籽喂入量。
3.1.2 喂籽輥
它位于盛籽斗內下部。喂籽輥由29個或27個直徑為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。喂籽輥通過棘輪機構獲得間歇運動，它與自動調節裝置相連接，以實現喂籽輥轉速的自動調節。
3.1.3 喂籽輥自動調節裝置
如圖5所示。喂籽輥自動調節裝置的作用是：
(1) 使棉籽喂入量在全輥上基本均勻一致；
(1) 自動調節喂籽輥的轉速，以控制棉籽喂人量。
喂籽輥自動調節裝置的工作原理是：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。當偏心輪轉動時，棘爪隨連桿作前后的往復運動，帶動棘輪，使喂籽輥作間歇的轉動。盛籽斗中的棉籽因喂籽輥的轉動，均勻地喂入工作廂。偏心輪每旋轉一周，棘爪隨之作前后往復運動一次（其行程約為102mm）。喂籽輥的轉動角度相當于棘爪帶動棘輪轉動的角度。
圖2 喂籽輥自動調節裝置
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，它通過拉桿與杠桿相連，以保持正常的位置。杠桿上裝有可移動的重錘，其位置可按棉籽卷密度要求在杠桿上移動調整。而重錘的重量也可以根據生產需要適當增減。
杠桿是通過五孔插銷與工作廂中的密度板軸相連線的。工作廂內棉籽卷密度發生變化時，必將影響密度板的位置。例如，棉籽卷密度增大，棉籽卷對密度板發生頂壓作用，當頂壓力超過密度板的控制值時，密度板即被抬起。密度板的轉動，使杠桿和拉桿位置隨之升高，帶動蝶形板轉動，改變了蝶形板與棘輪的相對位置，使棘輪行程內的棘輪齒露出，喂籽輥轉過的弧度增加。
棉籽卷密度大小，對剝絨機的生產效率影響較大。而喂籽輥自動調節裝置能調節和控制工作廂內棉籽卷密度，因此，它是剝絨機上的重要機構之一，其調節和控制的方法有兩種：
(1)移動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重錘，棉籽卷控制密度增大；反之，則減少。
(1)變更五孔插銷的孔位。插銷插入上面第一孔位，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。當棉籽中混有鐵質雜物時，經過淌籽板磁鐵條，就能被吸附住。淌籽板一般應保持45度的傾斜度。傾斜度過大，鐵質雜物的下落速度很慢，甚至在淌籽板上產生滯留現象，影響喂籽工作的正常進行。
3.2 剝絨部分（工作廂部分）
剝絨部分的主要作用是，通過機械作用將工作廂內棉籽上的短絨刮剝下來。
剝絨部分是由兩側墻板、抱合板、棉籽梳、撥籽輥、胸板、肋條排、鋸片滾筒等組成。
1. 兩側墻板（如圖3所示）
圖3 剝絨機墻板
剝絨機工作廂兩側各有一塊墻板，由鑄鐵制成，用于限制工作廂內棉籽卷的軸向移動。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，要求兩墻板內平面互相平行，并與胸板、肋條排、撥籽輥的軸線保持垂直，如有偏差，將使棉籽卷的運動發生不正常現象。
2. 抱合板（如圖4）
它是工作廂內棉籽卷運動時的控制蓋板，由板體與偏心調節器組成。抱合板體呈圓弧形，全長1583mm，用厚2．5～3mm的鋼板制成。其上部套掛在工作廂兩側的墻板上，下部也套掛在工作廂兩側的墻板上，并由偏心調節器上的偏心輪彎勾分別與兩側墻板上的勾柱螺釘相鉤緊。旋轉偏心調節器，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，借以調節棉籽卷的密度和棉籽的排出量。
圖4 抱合板結構示意圖
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，七塊梳片全長為1580mm。棉籽梳的梳齒長度有19mm與32mm兩種，19mm用于頭道剝絨機，而32mm用于二、三剝道絨機。經過剝絨機處理后的棉籽是從棉籽梳與肋條排之間間隙排出機外，調節這個間隙，能改變剝絨機的生產率(包括棉籽處理量，出絨率及產絨量)。該間隙大，棉籽在工作廂內停留時間短，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。
調節棉籽梳與肋條排的間隙有兩種方法：
(1)調節工作廂兩側墻板上鉤柱螺釘的位置(工作廂兩側墻板的外壁上各有三個小螺孔)。鉤柱螺釘固定在上面第一孔內，棉籽梳與肋條排的間隙最大。
(2)調節偏心軸位置(偏心軸中部有一個帶刻度和圓孔的圓盤)。插銷扳手插入圓孔內向下扳動，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。它是由軸、固定在軸上的五個葉板支座、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棉籽卷旋轉，其旋向與鋸片滾筒相反。撥籽輥的轉速，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于剝絨機生產率以及短絨質量有很大影響，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節方法有兩種：
(1) 調節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) 調節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，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。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 5.兩側墻板 6.胸板 7.密度板
141型鋸齒剝絨機的肋條排由142根肋條相互間隔平行排列而成。肋條采用45號鋼制成，其形狀、基本尺寸及制作精度應符合行業標準《鋸齒剝絨機 肋條》 (GH／T1006—1998)對工型肋條的規定。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的短絨，而將棉籽阻擋在工作廂內。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。由于棉籽卷運動對肋條工作面的摩擦，特別是工作部分較易磨損，因此，肋條制造過程中需進行熱處理，以提高工作部分的表面硬度，其硬度要求為HRC37--45。整個肋條排框依靠兩個吊掛器吊掛在剝絨機機架上，下部還有兩個支持螺栓將肋條排框托住。肋條排和鋸片滾筒的相對位置的調節可以采用以下的方法：
(1)調節肋條排下面的支持螺栓，使肋條排上下移動，以調整鋸片伸入工作廂的弧長，肋條排的傾斜角及鋸片滾筒與撥籽輥之間的距離。
(2)轉動吊掛器上的垂直螺釘，使肋條排上下移動，以調整鋸片伸人工作廂的弧長，肋條排的傾斜角及鋸片滾筒與撥籽輥之間的距離。
(3)轉動吊掛器上的水平螺釘，使肋條排左右水平移動，以調整鋸片在肋條排間隙中的位置。
3.3 鋸筒部分
鋸片滾筒是鋸齒剝絨機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號薄鋼板制成，其規格尺寸為：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，放下肋條排，使鋸片穿。過肋條排間隙伸人工作廂內，依靠鋸齒刮剝棉籽上的短絨。
對于只傳遞轉矩,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),可以按轉矩計算軸的直徑,用降低許用扭轉應力的數值來計及彎矩的影響。
按扭轉強度條件
[τ]
式中T—傳遞的轉矩 —抗扭截面模量
材料45號鋼較常見，價格也適中，所以本設計用45號鋼。
配用功率是7.5KW，轉速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，并使其轉入共同集絨管道；結合刷絨清除短絨中的部分雜質。
1．毛刷刷絨部分結構組成
毛刷刷絨方式一般用于頭道剝絨機。毛刷刷絨部分是由毛刷滾筒，前擋風板、排雜調節板、邊擋風板、托絨板，后擋風板等組成。
(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，在圓筒體周圍等距離排列36根毛刷條，并用螺釘固定而成。毛刷條的鬃毛高度約為25mm，包括鬃毛高度在內毛刷滾筒直徑為452．8mm，滾筒有效工作長度為1600mm。毛刷滾筒的兩端花輪外側面上，分別用螺釘固裝了兩片風葉，以防止短絨和塵雜向機器兩端飛出。毛刷滾筒轉速約為900—1000r／min，產生的風量約為3600—4000m3/h。 ...
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