籽棉清理機(jī)在機(jī)采棉生產(chǎn)線(xiàn)中的應(yīng)用

1籽棉烘干及清理的現(xiàn)狀目前，新疆大力發(fā)展棉花機(jī)械生產(chǎn)，棉花機(jī)械加工技術(shù)在新疆棉區(qū)得到了迅速普及。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(xiàn)最主要的工藝區(qū)別是機(jī)采棉生產(chǎn)線(xiàn)對(duì)籽棉和皮棉增加了烘干和清理的次數(shù),在個(gè)別棉區(qū)還需要增加皮棉加濕工藝。機(jī)采棉的含雜量與回潮率遠(yuǎn)大于手摘棉,籽棉纖維品質(zhì)也稍遜色于手摘棉。由于機(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起來(lái),應(yīng)運(yùn)而生了一批針對(duì)機(jī)采棉籽棉烘干及清理工藝的技術(shù)和設(shè)備,其中的典型產(chǎn)品如圖1～圖4。燃煤熱風(fēng)爐、擱板增熱式籽棉烘干機(jī)是鄭州棉麻工程設(shè)計(jì)研究所研發(fā)的系列籽棉烘干設(shè)備的核心設(shè)備,已得到市場(chǎng)的廣泛認(rèn)可;六輥筒籽棉清理機(jī)和回收式六輥筒籽棉清理機(jī)是國(guó)內(nèi)棉花加工企業(yè)在機(jī)采棉生產(chǎn)線(xiàn)中應(yīng)用最廣泛的籽棉清理設(shè)備。筆者參加過(guò)多型籽棉清理機(jī)的設(shè)計(jì),并對(duì)近年各棉機(jī)廠(chǎng)出品的籽棉清理設(shè)備做了調(diào)查研究。筆者認(rèn)為,當(dāng)前的籽棉清理設(shè)備雖然比較成熟,但應(yīng)用在機(jī)采棉中還存在一些不容忽視的問(wèn)題。在機(jī)采棉生產(chǎn)線(xiàn)中,清鈴機(jī)是針對(duì)機(jī)采棉特點(diǎn)設(shè)計(jì)的,而應(yīng)用最廣泛的六輥筒籽棉清理機(jī)(圖3)和回收式六輥筒籽棉清理機(jī)(圖4)均為手摘棉清理機(jī),應(yīng)用于機(jī)采棉加工時(shí)只是增加了機(jī)臺(tái)數(shù)、幅寬,也就是增加了清理的次數(shù)和產(chǎn)量。實(shí)踐證明,在機(jī)采棉加工線(xiàn)中增加了籽棉與皮棉的清理次數(shù)后,最終成包的皮棉的含雜率還是普遍高于手摘棉。筆者認(rèn)為,要降低機(jī)采籽棉的高含雜率及高回潮率,獲得品質(zhì)不遜色于手摘棉的皮棉,籽棉清理是關(guān)鍵的環(huán)節(jié)。而目前普遍使用的六輥筒籽棉清理機(jī)和回收式六輥筒籽棉清理機(jī)存在的下述缺陷,是機(jī)采棉品質(zhì)始終低于手摘棉的主要原因。2現(xiàn)有的預(yù)孔清理機(jī)不適合在機(jī)采線(xiàn)上使用2.1清理單元結(jié)構(gòu)籽棉清理設(shè)備的核心是清理單元,清理單元中的輥筒有刺釘輥筒、齒條輥筒、鋸片輥筒、絞龍式棒條輥筒等多種不同形式。不管何種形式的輥筒都需結(jié)合周?chē)考纬汕謇聿考?lái)完成清理目的。與輥筒相結(jié)合的塵格形式也多種多樣,如編織篩網(wǎng),鋼板沖孔篩網(wǎng),圓鋼格條篩網(wǎng),扁鋼格條篩網(wǎng),鋼板網(wǎng)等。目前市場(chǎng)上的籽棉清理機(jī)的清理單元幾乎全是圓鋼格條篩網(wǎng)+刺釘輥筒的型式(圖5),這也導(dǎo)致了在刺釘輥直徑、數(shù)量、幅寬一致的情況下,各棉機(jī)制造廠(chǎng)所出品的各型清理設(shè)備在除雜率上幾乎不相上下。圓鋼格條篩網(wǎng)(圖6)具有的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、制造容易、成本低廉、耐用度高且不易鉤掛纖維等優(yōu)點(diǎn),廣泛地被用于目前的籽棉清理設(shè)備中。但研究結(jié)果表明,圓鋼格條篩網(wǎng)式清理單元在與編織篩網(wǎng)、扁鋼格條篩網(wǎng)等在清理系數(shù)(μ)方面的比較不占優(yōu)勢(shì)(見(jiàn)表1)。圓鋼格條篩網(wǎng)(一組)一般角度為110°,因此,只有在110°范圍內(nèi)才有除雜作用,對(duì)手摘棉,這種清理單元的結(jié)構(gòu)及清理系數(shù)還是可以的,而針對(duì)高含雜率的機(jī)采棉,這種清理單元的清理系數(shù)就有些偏低?？梢哉f(shuō),是清理單元結(jié)構(gòu)不盡合理,才最終導(dǎo)致機(jī)采棉皮棉的含雜率遠(yuǎn)高于手摘棉。2.2格條篩網(wǎng)的清理目前在用的各型籽棉清理設(shè)備中沒(méi)有特設(shè)的籽棉開(kāi)松功能,籽棉的開(kāi)松功能是在圓鋼格條篩網(wǎng)中清理時(shí)附帶完成的,是靠塵格對(duì)籽棉的阻滯與刺釘輥轉(zhuǎn)動(dòng)所形成的速差來(lái)實(shí)現(xiàn)的,但籽棉在刺釘輥與塵格漏底間翻滾、擠壓、搓揉,增加了索絲和棉結(jié)。如果籽棉開(kāi)松度不夠會(huì)導(dǎo)致除雜率的下降,特別是在機(jī)采棉生產(chǎn)線(xiàn)中,影響更為明顯。2.3在線(xiàn)調(diào)節(jié)也很困難圓鋼格條篩網(wǎng)式清理單元雖在兩端部設(shè)計(jì)有長(zhǎng)圓孔以供調(diào)整距刺輥的距離,但在實(shí)際應(yīng)用中不能夠在線(xiàn)調(diào)節(jié)。由于所有的圓鋼塵格式清理單元兩端都用螺栓固定在墻板上,為了增加幅寬方向的強(qiáng)度,每?jī)山M清理單元在幅寬方向的側(cè)板也用螺栓固定,這就導(dǎo)致了調(diào)整格距和清理系數(shù)比較困難(圖6),在線(xiàn)調(diào)節(jié)更是不可能實(shí)現(xiàn)。手摘棉的含雜相對(duì)較穩(wěn)定,一般在生產(chǎn)中不經(jīng)常調(diào)整,而機(jī)采棉含雜量普遍大于手摘棉且不穩(wěn)定,在生產(chǎn)中往往不斷根據(jù)機(jī)采棉的含雜、含水狀況不斷調(diào)整隔距或清理系數(shù)。因此,目前的籽棉清理設(shè)備因不能在線(xiàn)調(diào)節(jié)隔距對(duì)機(jī)采棉品質(zhì)的提升是一種阻礙。3超高回潮率籽棉軋花前烘干處理由于機(jī)采棉的含雜量與回潮率遠(yuǎn)大于手摘棉,在機(jī)采棉加工工藝中增加對(duì)籽棉的烘干環(huán)節(jié)是非常關(guān)鍵的。軋花過(guò)程對(duì)籽棉的回潮率非常敏感,回潮率的增大會(huì)導(dǎo)致軋花困難,產(chǎn)量降低。最早在生產(chǎn)線(xiàn)引入籽棉烘干技術(shù),就是為了控制付軋籽棉的回潮率。烘干過(guò)的籽棉外觀(guān)形態(tài)得到明顯改善,但過(guò)度的烘干會(huì)使籽棉回潮率過(guò)低,導(dǎo)致棉纖維摩擦系數(shù)變小、導(dǎo)電性變大、彈性變強(qiáng)、強(qiáng)度變低,直接或間接影響軋花機(jī)正常運(yùn)轉(zhuǎn)率和棉花的加工質(zhì)量(增加斷頭,造成毛頭率增加)。試驗(yàn)表明,籽棉在采用多次不同溫度(2或3次)逐步烘干工藝時(shí)比較容易控制回潮率,且在一定時(shí)間內(nèi)籽棉回潮率一致性好。目前的機(jī)采棉生產(chǎn)線(xiàn),對(duì)超高回潮率籽棉的軋花前烘干處理很重視。在技術(shù)及設(shè)備應(yīng)用上也相當(dāng)成熟。一般是貨場(chǎng)清理前預(yù)烘,軋花工序前再次烘干。若機(jī)采棉生產(chǎn)線(xiàn)中的籽棉清理機(jī)具有烘干功能,將使機(jī)采棉加工流程中具有更多的烘干點(diǎn),使機(jī)采棉生產(chǎn)工藝更加靈活和完善。籽棉經(jīng)過(guò)多次不同溫度的逐步烘干,再輔以在清理時(shí)烘干、烘干時(shí)清理的靈活工藝組合,就會(huì)得到回潮率均勻穩(wěn)定、清理效果較好的籽棉。3.1可調(diào)漏底11調(diào)節(jié)風(fēng)門(mén)113.貨場(chǎng)籽棉經(jīng)重雜分離器、三絲清理機(jī)、擱板增熱式籽棉干燥機(jī)后被負(fù)壓吸入本機(jī)的進(jìn)棉口1進(jìn)入工作區(qū)(圖7)。在工作區(qū)遇到兩個(gè)刺釘輥4的打擊,兩個(gè)刺釘輥4對(duì)棉流作用方向相反,形成大的速差(兩輥本身轉(zhuǎn)數(shù)也有差異,防止反復(fù)打擊某一點(diǎn))從而對(duì)籽棉進(jìn)行初步撕扯、開(kāi)松并使雜質(zhì)暴露。每個(gè)刺釘輥各自帶著附著的籽棉流3經(jīng)開(kāi)松刀8后進(jìn)入可調(diào)漏底11進(jìn)行除雜?？烧{(diào)漏底11由調(diào)節(jié)手柄12控制,調(diào)至最大間隙時(shí)每根除雜刀尖距刺釘輥的釘尖最近,此時(shí),在離心力作用下籽棉與每根除雜刀作用而達(dá)到最大除雜效果,此時(shí)可能會(huì)排出有效纖維,可通過(guò)操作可調(diào)漏底11進(jìn)行相應(yīng)的調(diào)整。但需要注意的是,若將可調(diào)漏底11調(diào)至最小間隙時(shí),此時(shí)可調(diào)漏底11相當(dāng)于封閉漏底,無(wú)除雜功能。由于抽吸氣流的軸向作用,棉流3沿著兩個(gè)刺釘輥4的表面成螺旋前進(jìn),在前進(jìn)中不斷被刺釘輥4表面的刺釘打擊、撕扯、開(kāi)松,在可調(diào)漏底11處進(jìn)行多次除雜。除雜、開(kāi)松后的籽棉由出棉口管道被吸至卸料器塵籠作進(jìn)一步處理。所除雜質(zhì)沿斜板滑入落雜箱,被負(fù)壓經(jīng)出雜管6抽至清彈機(jī)處理。調(diào)節(jié)風(fēng)門(mén)17可調(diào)節(jié)負(fù)壓抽雜的風(fēng)量。本機(jī)的烘干功能也可通過(guò)自身實(shí)現(xiàn)(圖8、圖9)?？稍趦纱提斴亙?nèi)加裝遠(yuǎn)紅外加熱棒、電熱絲等熱源。熱源被可靠的固定在輥筒壁上。刺釘輥的軸可用管子和旋轉(zhuǎn)接頭的形式以便引入電源線(xiàn)。刺釘輥的內(nèi)腔體被加熱后通過(guò)輥面的熱輻射和紅外輻射烘干籽棉,濕氣由后臺(tái)機(jī)組風(fēng)機(jī)排除。加熱區(qū)域除本機(jī)箱體外,還包括至下臺(tái)機(jī)組之間的管道長(zhǎng)度。3.2棉流和棉流長(zhǎng)期流動(dòng)的影響由于本機(jī)全封閉的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),使得本機(jī)能在通入外部熱源后,在對(duì)籽棉進(jìn)行清理的同時(shí)還能夠?qū)ψ衙捱M(jìn)行烘干。由于刺釘?shù)拇驌糇铚兔蘖鞯睦@輥軸向流動(dòng),使籽棉在機(jī)箱內(nèi)存留的時(shí)間較長(zhǎng),有利于烘干。棉流的繞輥徑向運(yùn)動(dòng)與熱風(fēng)的軸向穿透形成了大的速差,這對(duì)籽棉的烘干也是非常有利的。籽棉不斷地被刺釘輥打擊、翻滾,使籽棉膨松并受熱均勻,利于烘干和進(jìn)一步清理。具有烘干功能的高效籽棉清理機(jī)使烘干與清理互相促進(jìn)達(dá)到事半功倍的效果。3.2.1提取液的雜絲本機(jī)設(shè)計(jì)的除雜點(diǎn)數(shù)量略高六輥筒籽清機(jī)。被負(fù)壓抽吸的棉流速度與刺釘輥的線(xiàn)速度在機(jī)箱內(nèi)合成,棉流呈螺旋狀從進(jìn)口至出口運(yùn)動(dòng),在輥?zhàn)由媳蛔杂纱驌粲?至6圈。每個(gè)刺釘輥下有除雜刀23把,也就是籽棉至少經(jīng)過(guò)了115到138次除雜。但本機(jī)設(shè)計(jì)采用了三角形塵棒代替圓鋼塵棒的篩網(wǎng)。經(jīng)試驗(yàn),三角形塵棒篩網(wǎng)的清理系數(shù)(μ)遠(yuǎn)大于圓鋼塵棒的篩網(wǎng)0.54,超過(guò)菱形鋼板網(wǎng)的0.77達(dá)而達(dá)到了0.85。清理系數(shù)(μ)的提高將直接提高清理機(jī)的除雜率。本機(jī)的棉流均勻分布于刺釘輥的圓周,在與塵格作用時(shí),籽棉能受到均勻、充分地打擊,不易產(chǎn)生普通清理機(jī)籽棉在漏底區(qū)域中擁塞、擠壓、纏繞或頻繁堵車(chē)的現(xiàn)象。3.2.2部分刀的調(diào)整,出現(xiàn)最大除雜效果本機(jī)設(shè)計(jì)的三角形塵棒篩網(wǎng)中每根三角形塵棒可繞自己的軸心翻轉(zhuǎn),通過(guò)翻轉(zhuǎn)調(diào)整距刺釘?shù)木嚯x,當(dāng)調(diào)至最大間隙時(shí)每根除雜刀尖距刺釘輥的釘尖最近,此時(shí)在離心力作用下籽棉與每根除雜刀作用而達(dá)到最大除雜效果。3.2.3開(kāi)松功能本機(jī)除具有刺輥與漏底作用產(chǎn)生的附帶開(kāi)松功能,還具有特設(shè)的開(kāi)松功能。兩個(gè)刺釘輥對(duì)棉流作用方向相反形成大的速差,能將負(fù)壓抽進(jìn)來(lái)的籽棉迅速開(kāi)松,不但使開(kāi)松后的籽棉更利于排雜、烘干,而且更適合大產(chǎn)量和不穩(wěn)定的喂棉。3.2.4輥筒籽清機(jī)溶液由于傳動(dòng)簡(jiǎn)單、速度低,本機(jī)傳動(dòng)方面功率消耗小,經(jīng)計(jì)算約3～5.5kW,小于目前常用的六輥筒籽清機(jī)的15kW。超強(qiáng)的清理能力可以讓機(jī)采棉生產(chǎn)線(xiàn)中只配置兩臺(tái)本機(jī),取代了普通機(jī)采棉生產(chǎn)線(xiàn)中的兩臺(tái)籽棉清理機(jī)和一臺(tái)回收式籽棉清理機(jī)的配置,系統(tǒng)功耗顯著降低。3.2.5加1331310不同本機(jī)的進(jìn)、出棉口可與輥筒軸向同向布置,也可與輥筒軸向呈90°布置,亦可一處軸向布置、一處呈90°布置。進(jìn)、出棉口的靈活配置能使本機(jī)在各種流程中應(yīng)用自如。本機(jī)的設(shè)計(jì)具有烘干功能,可使用外部熱源的熱風(fēng),也可利用自身的熱源,亦可二者兼用。本機(jī)的烘干功能使機(jī)采棉生產(chǎn)線(xiàn)上增加了烘干點(diǎn),使機(jī)采棉加工工藝更加靈活,在保持皮棉品質(zhì)的同時(shí)也節(jié)約了能源。3.2.6該裝置可用于割棉機(jī)在老廠(chǎng)改造或在沒(méi)有