苧麻連續(xù)剝麻機設(shè)計與試驗

摘 要： 針對目前生產(chǎn)應用的小型單、雙滾筒反拉式和多滾筒直喂式苧麻剝麻機存在的剝麻效率低、效果差及剝凈率低等問題，研制了一種集壓、刮、打、夾、拉和梳等多道剝麻工序為一體的苧麻連續(xù)剝麻機。簡述了整機結(jié)構(gòu)及工作原理，進行了傳動系統(tǒng)及主要工作部件結(jié)構(gòu)設(shè)計與參數(shù)選擇。結(jié)果表明，裝機功率5.5 kW、生產(chǎn)率301.7 kg/h（鮮皮）、剝凈率96.8%，能剝的鮮苧麻莖稈長度≥800 mm（去葉）。該機可實現(xiàn)連續(xù)剝麻，剝麻效率高、效果好、剝凈率高，操作省力、安全，適合苧麻種植戶及農(nóng)民專業(yè)合作社使用。

關(guān)鍵詞：苧麻；剝麻機；剝麻滾筒；剝凈率

中圖分類號：S226 文獻標識碼：A 文章編號：2095-1795（2024）03-0073-05

DOI：10.19998/j.cnki.2095-1795.2024.03.014

0 引言

苧麻作為中國特色經(jīng)濟作物，自古就有以苧麻纖維為優(yōu)良的天然紡織原料。但苧麻纖維包裹在苧麻莖稈周圍的韌皮中，要得到優(yōu)質(zhì)的苧麻纖維，需要經(jīng)過剝麻、脫膠等工藝處理[1-2]。目前，國內(nèi)生產(chǎn)應用的剝麻機主要有小型單、雙滾筒反拉式，以及多滾筒直喂式2 種機型[3-7]。小型單、雙滾筒反拉式剝麻機要完成剝麻操作需人工分別首尾兩段喂料，兩次反拉，操作強度大，剝麻效率低，安全性差。多滾筒直喂式剝麻機可以連續(xù)剝麻，剝麻效率高，但存在剝麻效果差、滾筒纏麻等問題[8-11]。

由于沒有適合苧麻生產(chǎn)需求的優(yōu)質(zhì)高效苧麻剝麻機，苧麻剝麻需占用大量農(nóng)業(yè)勞動力，隨著農(nóng)業(yè)勞動力緊缺和成本的不斷增加，苧麻產(chǎn)業(yè)面臨嚴重挑戰(zhàn)。因此，研制優(yōu)質(zhì)高效的苧麻連續(xù)剝麻機是推動我國苧麻產(chǎn)業(yè)良性發(fā)展，提高種麻經(jīng)濟效益的一項重要舉措。

1 整機設(shè)計

1.1 整體結(jié)構(gòu)與工作原理

苧麻連續(xù)剝麻機整體結(jié)構(gòu)如圖1 所示，主要由喂料斗、壓麻輥、剝麻輥、夾麻輥、拉麻輥、梳麻輥、接麻桿、電機、傳動系統(tǒng)、機架及行走裝置等構(gòu)成[12-13]。

工作原理：電機通過V 帶、鏈和齒輪傳動系統(tǒng)帶動剝麻機各上下輥轉(zhuǎn)動，剛收割去葉的鮮苧麻莖稈，從喂料斗進入壓麻輥，連續(xù)經(jīng)過壓麻輥壓麻、剝麻輥刮麻打麻、夾麻輥刮麻、拉麻輥牽拉和梳麻輥打麻梳理作用，苧麻皮、骨完全分開，最終潔凈的鮮苧麻纖維從梳麻輥出口拋送至接麻桿，然后人工收集[14-16]。

1.2 傳動系統(tǒng)

苧麻連續(xù)剝麻機傳動系統(tǒng)的設(shè)計應符合結(jié)構(gòu)緊湊、動力分配更合理、傳動效率更高及耗電量更少原則。苧麻連續(xù)剝麻機傳動示意如圖2 所示，苧麻連續(xù)剝麻機電機通過V 帶傳動分別帶動下剝麻輥和下梳麻輥轉(zhuǎn)動，下壓麻輥和下夾麻輥則分別由下剝麻輥通過鏈傳動帶動，下拉麻輥則由下夾麻輥通過鏈傳動帶動，下壓麻輥、下剝麻輥、下夾麻輥、下拉麻輥和下梳麻輥分別通過齒輪傳動帶動各自上輥轉(zhuǎn)動，從而實現(xiàn)苧麻剝麻機各輥轉(zhuǎn)動[17-19]。經(jīng)過試驗平臺試驗，優(yōu)選各運行參數(shù)，苧麻剝麻機各工作輥運行參數(shù)如表1 所示。

1.3 壓麻輥

壓麻輥采用圓齒形結(jié)構(gòu)，如圖3 所示，由上壓麻輥、下壓麻輥、軸承座、齒輪、鏈輪、圓齒和壓縮彈簧組成。圓齒沿軸向均勻布置在上下壓麻輥的滾筒表面，彼此嚙合，數(shù)量12 個、外徑140 mm、嚙合深度5 mm 和嚙合間隙5 mm；為避免喂料堵塞，保護麻皮不受損傷，達到苧麻莖稈壓碎效果，在上壓麻輥的軸承座上方必須設(shè)置壓縮彈簧，以達到隨苧麻莖稈大小，自動調(diào)節(jié)上下壓麻輥嚙合間隙的目的。

1.4 剝麻輥

剝麻輥采用雙剝麻輥與自調(diào)式弧形板組合結(jié)構(gòu)，如圖4 所示，由膠帶輪、上剝麻輥、下剝麻輥、弧形板、軸承座、齒輪、鏈輪、剝麻板和壓縮彈簧組成。上下剝麻輥均采用打板結(jié)構(gòu)，傾斜布置，傾角45°，剝麻板沿軸向均勻布置在剝麻滾筒表面，彼此嚙合，數(shù)量12 塊、外徑240 mm、嚙合深度15 mm 和嚙合間隙15 mm；上剝麻輥的下方安裝弧形板，形成刮麻區(qū)，兩者之間的間隙為上部20 mm 和下部10 mm；為避免物料堵塞，在弧形板的下方必須安裝壓縮彈簧，以達到自動調(diào)節(jié)上剝麻輥和弧形板間隙的目的。

1.5 夾麻輥

夾麻輥采用打板結(jié)構(gòu)，如圖5 所示，由上夾麻輥、下夾麻輥、苧麻擋圈、軸承座、齒輪、鏈輪和夾麻板組成。夾麻板沿軸向均勻布置在上下夾麻輥的滾筒表面，彼此嚙合，數(shù)量12 塊、外徑145 mm、嚙合深度10 mm 和嚙合間隙15 mm；為避免苧麻纏繞輥軸及軸承座，在下夾麻輥兩端必須設(shè)置苧麻擋圈。

1.6 拉麻輥

拉麻輥采用覆膠結(jié)構(gòu)，如圖6 所示，由上拉麻輥、下拉麻輥、苧麻擋圈、軸承座、齒輪、鏈輪、覆膠層和壓縮彈簧組成。覆膠層設(shè)置在上下拉麻輥的滾筒表面，外徑135 mm，輥面間隙需lt; 0.5 mm；為避免物料堵塞，實現(xiàn)順暢生產(chǎn)，達到夾麻輥刮麻效果，其拉麻輥的旋轉(zhuǎn)線速度必須大于夾麻輥，上拉麻輥的軸承座上方必須設(shè)置壓縮彈簧，以達到隨麻皮厚度，自動調(diào)節(jié)上下拉麻輥間隙的目的；為避免苧麻纏繞輥軸及軸承座，在下拉麻輥兩端必須設(shè)置苧麻擋圈。另外，由于拉麻輥覆膠表面極易纏麻，還必須在上下拉麻輥旁設(shè)置防纏麻刮板裝置。

1.7 梳麻輥

梳麻輥采用打板結(jié)構(gòu)，如圖7 所示，由膠帶輪、梳麻板、上梳麻輥、下梳麻輥、苧麻擋圈、軸承座和齒輪組成。梳麻板沿軸向均勻布置在上下梳麻輥的滾筒上，彼此嚙合，數(shù)量12 塊、外徑240 mm 和嚙合深度5 mm；為避免苧麻纏繞輥軸及軸承座，在下梳麻輥兩端必須設(shè)置苧麻擋圈。

2 試驗研究

苧麻連續(xù)剝麻機樣機經(jīng)過多次試驗改進完善，樣機試驗如圖8 所示。試驗苧麻為江西省新余市分宜縣苧麻種植基地的頭麻和二麻，苧麻收割經(jīng)運輸后次日開始剝麻試驗，試驗苧麻莖稈梢部去除麻葉，長度600～2 400 mm、基部直經(jīng)10～20 mm、含水率70%～78%。試驗儀器為三相鉗形功率表、電子秤、非接觸式轉(zhuǎn)速表、恒溫干燥箱、天平、秒表、數(shù)字聲級計、游標卡尺、紅外測溫儀、卷尺和剪刀等。經(jīng)江西省農(nóng)業(yè)機械產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)督檢驗二站對苧麻連續(xù)剝麻樣機進行了產(chǎn)品性能檢測，試驗檢測結(jié)果如表2 所示，苧麻剝麻效果如圖9 所示[20-21]。

2023 年2 月9 日，苧麻連續(xù)剝麻機通過了江西省科技廳科技計劃項目驗收，并獲多項國家實用新型專利。

3 結(jié)束語

本研究設(shè)計的集壓、刮、打、夾、拉和梳等多重剝麻工序為一體的苧麻連續(xù)剝麻機，具有較低的操作強度，較好的安全性，剝麻效率高、效果好、剝凈率高及耗電量低，可在田間移動作業(yè)等優(yōu)點，能剝的鮮苧麻莖稈長度≥800 mm（去葉），用于苧麻種植戶及農(nóng)民專業(yè)合作社，具有較好的市場前景。

苧麻連續(xù)剝麻機的研制雖然取得了一定成果，但剝麻機進出料還需人工操作；另外試驗苧麻為江西省新余市分宜縣的頭麻和二麻，未對全國各地苧麻進行試驗。為此，今后進一步提高剝麻機的自動化程度，加強自動喂料及自動收集裝置的研究；提高剝麻機的性能指標和可靠性，進行不同區(qū)域不同時段苧麻剝麻的試驗研究，不斷改進提高，滿足生產(chǎn)需求。

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