棉花加工主要設備的發展

■于峻極

一、籽棉清理機

目前的棉花加工工藝都設置有各種籽棉清理為棉花工序，其作用就是對籽棉進行開松、清理，清除籽棉中含有的天然和外附雜質，給纖維和棉籽在軋花機分離提供較好的籽棉條件，以保證棉花的加工質量。

世界上第一臺籽棉清理機于1968年在美國問世，它是一臺簡易的刺釘輥筒式籽棉清理機，只能清除沙石、塵土、棉葉等細小雜質，效率也很低。經過一個多世紀的不斷改進和發展，籽棉清理機已經形成了門類齊全、種類繁多、可清理多種雜質的新型產品。目前籽棉清理原理有氣流式和機械式兩種，機械式又有刺釘輥筒與鋸片輥筒結構之分，排雜網的形式更是有編織網、鋼板網、格條柵等多種形式；已發展成可以清除混入籽棉中所有的天然和外附雜質，如沙石、塵土、棉葉、僵瓣、鈴殼、棉稈、繩索、不孕籽等；產量也由臺時2000 kg發展為現在的10000 kg，尤其是機采棉清理機單臺產量已達15000 kg/h；自動化程度大幅提高，由手動操作發展成現在的自動喂料，按鈕、觸摸屏控制，塞車、故障自動停車等；清雜效率和可靠性明顯提高，已成為棉花加工工藝中必不可少的設備。幾種有代表性的籽棉清理機示意圖如下所示。

（一）6MQZ-7組合式籽棉清理機

該機（如圖1所示）主要是綜合利用了開松輥的松懈打擊作用，齒條輥筒與毛刷輥筒的提凈回收作用，格條柵的沖擊抖動作用，刺釘輥筒和排雜網的磨擦、抖動、打擊、松懈、碰撞作用，清除籽棉中的軟特雜質、僵瓣及其它各類雜質。

圖1 6MQZ-7組合式籽棉清理機

1.主要技術參數

清雜效率為40%～60%；清僵效率不小于70%；清雜電機7.5kW；清僵電機5.5kW；喂料電機2.2kW；外形尺寸2880 mm×3680 mm×3720 mm。

2.主要特點

功能全，可清理各類雜質；綜合清雜效率高；纖維損傷小，尤其適合手摘棉清理。

（二）MZQ-160沖擊式籽棉清理機

該機（如圖2所示）主要是綜合利用開松輥的松懈打擊作用，刺釘與鋸片輥筒的沖擊、撕扯、抖動及格條柵的碰擊作用，清除籽棉中的雜質。

圖2 MZQ-160沖擊式籽棉清理機

1.主要技術參數

產量10000 kg/h；清雜率70%；動力11kW；外形尺寸4000 mm×2196 mm×3300 mm。

2.主要特點

處理量大；對籽棉損傷小。

（三）6MHZQ-8回收式籽棉清理機

該機（如圖3所示）主要用于清理籽棉中的棉葉、不孕籽等細小雜質，尤其適用于機采棉的清理。

圖3 6MHZQ-8回收式籽棉清理機

6MHZQ-8回收式籽棉清理機的主要技術參數：臺時產量8000 kg/h；清雜效率40%～60%；動力15kW；外形尺寸 2643 mm×2836 mm×4280 mm。

（四）6MQL-7清鈴機

該機（如圖4所示）主要清理籽棉中的棉稈、鈴殼、棉葉等雜質，是機采棉清理的主要設備之一。

圖4 6MQL-7清鈴機

6MQL-7清鈴機主要參數：臺時產量7000 kg/h；清鈴效率不低于98%；清雜效率40%～50%；喂棉電機1.1kW；主電機11kW；外形尺寸2700 mm×1880 mm×1980 mm。

二、軋花機

軋花機是棉花加工工藝的核心，是加工廠設備的心臟，其它所有設備都圍繞它來工作并與之匹配。世界上最早的軋花機是皮輥軋花機，而鋸齒軋花機是目前世界上也是我國應用最廣泛的軋花機械。鋸齒軋花機在歷經了200多年的發展后，其無論在材料上，還是在結構、質量、精度和自動控制上都發生了巨大的變化。

目前的鋸齒軋花機都采取鋸齒鉤拉原理，利用棉纖維的斷裂強度大于纖維與棉籽間的附著力的充分條件，依靠工作箱棉卷與鋸片輥筒的相對轉動，實現纖維與棉籽的分離。圖5就是鋸齒軋花機工作箱示意圖。

圖5 鋸齒軋花機工作箱示意圖

棉籽與纖維的分離就是在此箱中完成。工作箱的幾何形狀、鋸片輥筒的速度、鋸齒的尺寸以及工作過程中棉卷的密度都直接影響軋花機的產量和加工質量。

鋸齒軋花機有多種分類方法，最常用的是根據鋸片數量的多少來分，如80片、88片、120片、121片、168片等。

目前的鋸齒軋花機已具備相當的技術水平，與過去相比實現了以下幾方面突破：設備大型化，最高片數已達171片，機器跨度已突破3 m；纖維分離效率高，鋸齒軋花片時產量由4kg～5 kg上升到10 kg～12 kg；自動化程度高，由過去的手工操作變為觸摸屏操作，采用PLC控制實現了自動喂料、自動開合工作箱，并設置有先進的工業級人機界面，真正實現人機對話，可根據籽棉的品級、含雜及回潮率自動生成加工工藝，實現智能控制；設備更可靠，外形美觀，各種新型的材料、結構及傳動使設備運轉可靠，全封閉的結構及工業化、人性化設計理念，使機器外形美觀。一種典型的軋花機示意圖如圖6所示。

圖6 6MY168-17智能軋花機

1.主要技術參數

臺時皮棉產量1700 kg～2000kg；軋花部電機75kW；清花部電機5.5kW；喂花電機1.1kW；開合箱電機1.5kW；外形尺寸4130 mm×2215 mm×2785 mm。

2.主要特點

棉卷密度可控，片時產量12kg/h～15 kg/h；內置“專家模塊、PID運算”，可自動生成最佳加工方案，實現智能控制；觸摸屏式操作，實現了人機對話，故障自動檢測、提示。

三、鋸齒剝絨機

鋸齒剝絨機是利用鋸齒的齒鋒和棱邊線對棉籽上的短絨進行刮剝的設備，短絨是指棉籽表面短而密集的長度小于16 mm的纖維，是重要的國防、化工、紡織及造紙原料。鋸齒剝絨機按照刷絨方式分毛刷式和氣流式，還可根據鋸片數量劃分為141剝絨機、160剝絨機等。

現代的鋸齒剝絨機與老剝絨機相比，設備更加先進，主要是產量更高，由原臺時處理毛棉籽量900 kg～1800 kg提高至1000 kg～4500 kg；片時產絨量由0.16 kg增至0.27 kg。自動化程度提高，由手動間斷喂料改為了自動連續喂料，并實現了自動開合工作箱，降低了操作者頻繁開合箱的勞動強度。剝籽輥與鋸齒的間距調節更方便，更容易實現分道剝絨，短絨質量好，出絨率更高，殘絨率更低。全封閉設計使設備安全可靠、外形美觀，降低了工作環境的粉塵含量。以下是兩種常見的鋸齒剝絨機示意圖。

（一）MR-144D型鋸齒剝絨機（如圖7所示）

圖7 MR-144D型鋸齒剝絨機

MR-144D型鋸齒剝絨機的主要參數：臺時棉籽產量為頭道3500 kg～4500 kg，二道1000 kg～1500 kg，三道750 kg～1000 kg；臺時產絨量的頭道40 kg，二道 50 kg，三道 30 kg；動力（四臺電機）24.4kW；外形尺寸2600 mm×1872 mm×2000 mm。

（二）6MR160D-10鋸齒剝絨機（如圖8所示）

圖8 6MR160D-10鋸齒剝絨機

6MR160D-10鋸齒剝絨機的主要參數：臺時棉籽產量為頭道4000 kg，二道800 kg～1000 kg，三道1000 kg～1200 kg；片時產絨量大于0.25 kg/h；動力22kW；外形尺寸2502 mm×1890 mm×1942 mm。

四、皮棉清理機

皮棉清理機主要用于清除皮棉中的雜質與疵點，改善皮棉的外觀形態，以提高皮棉質量。現代棉花加工工藝中都配備了皮棉清理工序，由于其對棉層的形態和厚度要求嚴格，一般均安裝在棉流比較均勻的軋花機后面，中間不允許增加任何改變皮棉形態的環節。目前的皮棉清理機有氣流式和可控棉胎式兩種結構。皮棉清理工序的應用給軋花廠帶來的成效明顯，減少了皮棉中的雜質、索絲及其他疵點；顯著改變了皮棉的外觀形態；有效解決了軋花工藝的產質量矛盾，提高了軋花生產效率。目前的皮棉清理機還設計有棉層厚度檢測裝置，并與軋花機實現了連鎖控制，一旦皮棉清理機出現塞車故障，軋花機自動開箱，可有效防止設備事故發生。皮棉清理已成為軋花工藝中的重要環節，但若不能正確使用皮棉清理機也會產生一定的副作用，為此要加強控制，正確使用與維護皮棉清理機。

圖9 氣流式皮棉清理機原理示意圖

圖9所示的皮棉清理機不需動力，結構簡單，安裝在軋花機的皮棉出口處，能清除皮棉中的棉籽、不孕籽、破籽等大顆粒雜質，不損傷纖維，清雜效率一般20%左右，有各種型號可供選擇，產量分別在2000 kg/h～3000 kg/h。

圖10 可控棉胎式皮棉清理機剖面示意圖

該種皮棉清理機采用給棉羅拉與給棉板夾持喂棉，鋸齒輥筒高速旋轉進行鉤拉、分梳結構，可清理皮棉中的細小雜質及疵點，改善皮棉外觀形態，清雜效率達30%～40%，清理后的皮棉可提高0.5個～1個品級。

由于棉層進入的狀態直接影響該機的正常運轉及皮棉清理效果，因此國內外都在研究該種皮棉清理機（如圖11所示）的皮棉喂入結構，以期達到更好的效果。

圖11 美國最新研制的一種皮棉清理機

五、打包機系統

MDY-400型液壓打包系統經過了一個時期的市場考驗以后，2003年被國務院批準的棉花質量檢驗體制改革方案指定的配套設備為中國棉花加工工業實現規?；洜I的“集中加工、包包檢驗”和棉包的信息化管理、棉花貿易與國際接軌提供了裝備基礎。打包是棉花加工的最后工序，是及時、連續將棉纖維打成棉包并進行包裝確保安全儲存運輸的設備。傳統的打包機由喂棉、踩棉預壓、壓縮成型、捆扎包裝四個基本環節組成，400型新型打包機在這四個環節上有較大發展，并增加了自動取樣、回潮率在線檢測、棉包自動計量捆扎、自動套包、運輸等功能。

400型液壓打包機系統包型尺寸為1400 mm×530 mm×700 mm；包重227 kg±10 kg。400型液壓打包系統打包程序如圖12所示。

圖12 400型液壓打包系統打包程序

400型打包機的研制為適用棉花質量檢驗體制的改革的需要，依托科技創新進行很大的改進。打包機喂棉裝置作用是把松散的皮棉喂入壓縮棉箱，其結構先后經歷了人工喂棉、旋轉式翼板喂棉器、柵條喂棉器、耙式喂棉器、輸送帶式喂棉器，最后形成了現在普遍使用的液壓推棉喂棉器，這種喂棉結構可靠，喂棉量大，棉胎分割整齊，使用壽命長。

踩棉預壓部分的功能是對喂入壓縮棉箱的棉花進行預壓，并計量喂入棉花的重量。其結構由齒桿式踩壓裝置、鏈條式踩壓裝置發展為液壓踩壓系統，該系統由踩壓油缸帶動踩壓頭上下運動，對棉花進行預壓縮，踩頭的速度隨壓力變動而改變；通過調整系統內的電接點式壓力表設定值，實現棉包重量自動計量。該踩壓結構踩壓速度快、壓力大、動作平穩、包重計量準確、調整方便。

壓縮成型部分的功能是對預壓后的棉箱中的棉花進一步壓縮到要求的位置，以方便捆扎。其結構經歷了機械式（絞車式）和液壓式兩種，而液壓式又分為下頂式和上壓式，棉箱結構也由手動開門式、自動開門式發展為整體無門式。目前我國棉花質量檢驗體制改革推薦的400型打包機均為液壓上壓式，該機利用其上部同步運動的雙液壓缸進行壓縮，采用無門箱體，依靠整體脫箱技術，完成壓縮打包功能，同時利用棉箱底部和主壓頭上設置的取樣刀和在線測水裝置，在壓縮成包的同時自動完成取樣工作和棉花回潮率檢測。新型打包機不僅主壓力大（公稱壓力4000 kN），打包速度快，壓縮密度高，而且棉包外形整齊美觀。圖13是400型打包機的結構示意圖。

圖13 400型打包機的結構示意圖

捆扎包裝就是把壓縮后的棉花捆扎、包裝好，傳統的捆扎方式是包布在內，捆扎在外，方法是人工先鋪上包布，再穿絲、搭扣，最后人工出包、封包、稱重，人工刷嘜。新型打包機捆扎方式是捆扎在內，包裝在外，不僅可以人工搭扣，而且可以自動搭扣，并實現自動取樣、自動輸包、自動稱重、自動套包、自動打印條碼及自動在線測水等功能，滿足了包包取樣，棉包編碼的基本條件，使我國棉花包裝與國際接軌，棉花質量指標更準確、公正，為棉包的信息化管理奠定了基礎。