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MR141毛刷式锯齿剥绒机的总体设计论文
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- MR141毛刷式锯齿剥绒机的总体设计论文
新中国成立以来，随着棉花生产的发展，我国棉花工业主要经历了两次飞跃性的发展。第一次是“5571”型锯齿轧花机取代皮辊轧花机，奠定了我国棉花加工业向工业化发展的基础。新中国成立前，籽棉加工是分散的、作坊式的民间轧花，使用的加工设备主要是人力或畜力皮辊轧花机。新中国成立后，随着纺织工业的发展，棉花生产大幅度地提高，棉花加工业随着棉花统购政策的实行而迅速地发展起来。首先用动力皮辊轧花机取代了人力或畜力皮辊轧花机，生产效率提高了10倍。1955年7月1日，我国成功试制了第一台锯齿轧花机——“5571”型。“5571”型锯齿轧花机的诞生结束了我国棉花加工业依赖皮辊轧花机和进口锯齿轧花机的历史，它的批量生产和应用标志了我国棉花加工业进入了工业化的时代。
第二次是“121”棉花加工新工艺和成套设备的研制成功并推广应用，缩短了我国棉花加工技术与国际先进水平40年的差距。“六五”末引进国外先进的棉花加工设备及技术，“七五”期间，在中华全国供销合作总社棉麻局的同意领导下，由山东省供销社、山东棉花机械公司和郑州棉麻工程技术研究所等参加的科研、制造和使用三位一体消化吸收并结合我国国情研制出了“121”轧花新工艺及成套设备为代表的大型棉花加工新工艺、新设备。“八五”、“九五”期间，以“121”、“120”、“机电一体化100”和“400”大型液压棉花打包机等棉花加工新工艺和新设备组成的“121系统工程”在我国进行了卓有成效的推广应用。新工艺及设备的成功应用，改变了我国棉花加工技术装备几十年一贯制的应用。新工艺及设备的成功应用，改变了我国棉花加工技术装备几十年一贯制的落后面貌，棉花加工工艺上了一个新的台阶，大大地提高了棉花加工设备的技术含量，为棉花加工从分散经营到集约化经营创造了硬件条件。
棉花加工业经历了从皮辊轧花工艺到“5571”型锯齿轧花工艺，从“5571”型锯齿轧花工艺到“121”型先进、大型锯齿轧花工艺两个里程碑式的发展，我国棉花加工业的技术总体水平已达到国际80年代初的先进水平。棉花加工业的发展，与棉花加工业的科技进步是密不可分的。
在我国，商品籽棉的加工主要由供销合作社系统的棉花加工厂承担；留种籽棉的加工主要有农业部门的棉花加工厂承担。籽棉以人工采摘为主，机械采棉才开始在新疆少数地区试点。手摘棉相对机摘棉而言，外附杂质较少，含水较低。供销合作社系统现有棉花加工厂约2400多个，其生产模式大多是轧花—剥绒，产品是皮棉、短绒。所谓轧花就是利用轧花机将长纤维与籽棉分离的工艺过程。所谓剥绒就是利用剥绒机将生着在棉籽上的短纤维与棉籽分离的工艺过程。国内目前普遍使用锯齿剥绒机，锯齿剥绒机工艺实行分道剥绒，连续生产，即先剥头道绒，再剥二道绒，最后剥三道绒。本设计的课题MR141毛刷式锯齿剥绒机就是专为从轧花机排出的棉籽上剥取短绒之用。调整好不同的配车规格，分别可以剥取头道、二道或三道短绒。头道、二道短绒是合成纤维、轮胎、胶片等工业的重要原料，三道短绒则是国防工业的重要原料。同时，剥绒后的棉籽榨油，可以提高出油率，油质亦比较纯净，有利于化工及食用；用剥绒后的棉籽做种籽，则可减少病虫害和提高出芽率。
通过轧花机的作用，棉籽上的长纤维与棉籽分离，轧成皮辊，但在棉籽表面还附着一部分短而密集的纤维与绒毛，称为棉短绒。棉短绒是国防工业、化学纤维工业和纺织工业的原料之一，它的含量相当于皮辊的20%，是一项不可忽视的纤维资源。故剥绒工序在整个籽棉加工过程中占有重要的地位，是轧花后不可缺少的一道工序。
按我国规定棉短绒分为三类，每类又分为三个等级。由于不同长度的短绒有着不同的用途，因此必须分道剥绒，分类分级打包，使生产的各类短绒具有规定的长度和较好的品质。为了保证各类短绒的长度符合规定，必须实行头道剥绒，二道剥绒，三道争取剥光的生产方法。具体指标是：头道绒的产量依据棉籽毛头率而定，应不超过棉籽毛头率的三倍。二道绒的产量，应占总出绒率的50-60%。三道绒剥了之后，棉籽残绒率大于3%。
MR141毛刷式锯齿剥绒机的总体设计
锯齿剥绒机的种类很多，依刷绒方式分，有毛刷式和气流式两种；依锯轴上锯片片数分，有141片、144片、160片等不同片型；依锯片片距分，有11.11mm和10mm两种。其中141型是国产最早的锯齿剥绒机型，使用极为广泛。
141型锯齿剥绒机主要由喂籽、剥绒、刷绒三个部分组成，具体则把141型锯齿剥绒机分为机架部、工作箱部、喂籽架部、毛刷部、锯筒部、自动喂籽机构部6个部分，如图1所示。
图1 MR141型毛刷式锯齿剥绒机结构示意图
3.1喂籽部分
喂籽部分的主要作用是，根据剥绒机的需要将棉籽自动地均匀地喂入工作厢；并在棉籽进入工作厢之前，出去混入其中的部分铁质杂物，以保护锯片不受损伤。
喂籽部分是由盛籽斗、喂籽辊、喂籽控制板、淌籽板、喂籽辊自动调节装置等组成。
3.1.1 盛籽斗
它位于剥绒机的前上部，用以盛装棉籽。其两侧是铸铁板，前后用木板制成，前面的木板呈倾斜板状；后面的木板是直立的，中部有斜向插入并可进退调节的喂籽控制板，用以控制和调节棉籽喂入量。
3.1.2 喂籽辊
它位于盛籽斗内下部。喂籽辊由29个或27个直径为150mm的铸铁槽齿轮套装在一根轴上而成，也有的采用角钢或扁钢制成叶板滚筒。喂籽辊通过棘轮机构获得间歇运动，它与自动调节装置相连接，以实现喂籽辊转速的自动调节。
3.1.3 喂籽辊自动调节装置
如图5所示。喂籽辊自动调节装置的作用是：
(1) 使棉籽喂入量在全辊上基本均匀一致；
(1) 自动调节喂籽辊的转速，以控制棉籽喂人量。
喂籽辊自动调节装置的工作原理是：伸出墙板的喂籽辊轴上装有棘轮，另有连杆与后面的偏心轮相连接，连杆的前端装有棘爪与棘轮相啮合。当偏心轮转动时，棘爪随连杆作前后的往复运动，带动棘轮，使喂籽辊作间歇的转动。盛籽斗中的棉籽因喂籽辊的转动，均匀地喂入工作厢。偏心轮每旋转一周，棘爪随之作前后往复运动一次（其行程约为102mm）。喂籽辊的转动角度相当于棘爪带动棘轮转动的角度。
图2 喂籽辊自动调节装置
蝶形板空套在喂籽辊轴上，与棘轮并装在一起。蝶形板两翼的重量是不平衡的，它通过拉杆与杠杆相连，以保持正常的位置。杠杆上装有可移动的重锤，其位置可按棉籽卷密度要求在杠杆上移动调整。而重锤的重量也可以根据生产需要适当增减。
杠杆是通过五孔插销与工作厢中的密度板轴相连线的。工作厢内棉籽卷密度发生变化时，必将影响密度板的位置。例如，棉籽卷密度增大，棉籽卷对密度板发生顶压作用，当顶压力超过密度板的控制值时，密度板即被抬起。密度板的转动，使杠杆和拉杆位置随之升高，带动蝶形板转动，改变了蝶形板与棘轮的相对位置，使棘轮行程内的棘轮齿露出，喂籽辊转过的弧度增加。
棉籽卷密度大小，对剥绒机的生产效率影响较大。而喂籽辊自动调节装置能调节和控制工作厢内棉籽卷密度，因此，它是剥绒机上的重要机构之一，其调节和控制的方法有两种：
(1)移动杠杆上的重锤的位置或增减重锤的重量。增加重锤重量或向外移动重锤，棉籽卷控制密度增大；反之，则减少。
(1)变更五孔插销的孔位。插销插入上面第一孔位，棉籽卷控制密度最大。
棉籽卷控制密度：三道剥绒最大，二道剥绒次之，头道剥绒最小。
3.1.4 淌籽板
它位于盛籽斗底部喂籽辊的下面，由木版制成，中部镶有磁铁条。当棉籽中混有铁质杂物时，经过淌籽板磁铁条，就能被吸附住。淌籽板一般应保持45度的倾斜度。倾斜度过大，铁质杂物的下落速度很慢，甚至在淌籽板上产生滞留现象，影响喂籽工作的正常进行。
3.2 剥绒部分（工作厢部分）
剥绒部分的主要作用是，通过机械作用将工作厢内棉籽上的短绒刮剥下来。
剥绒部分是由两侧墙板、抱合板、棉籽梳、拨籽辊、胸板、肋条排、锯片滚筒等组成。
1. 两侧墙板（如图3所示）
图3 剥绒机墙板
剥绒机工作厢两侧各有一块墙板，由铸铁制成，用于限制工作厢内棉籽卷的轴向移动。抱合板、拨籽辊、胸板、肋条排、棉籽梳等都与墙板组装在一起。安装时，要求两墙板内平面互相平行，并与胸板、肋条排、拨籽辊的轴线保持垂直，如有偏差，将使棉籽卷的运动发生不正常现象。
2. 抱合板（如图4）
它是工作厢内棉籽卷运动时的控制盖板，由板体与偏心调节器组成。抱合板体呈圆弧形，全长1583mm，用厚2．5～3mm的钢板制成。其上部套挂在工作厢两侧的墙板上，下部也套挂在工作厢两侧的墙板上，并由偏心调节器上的偏心轮弯勾分别与两侧墙板上的勾柱螺钉相钩紧。旋转偏心调节器，可以改变抱合板下部与肋条排之间的间隙及工作厢的容积，借以调节棉籽卷的密度和棉籽的排出量。
图4 抱合板结构示意图
3.棉籽梳
它的材料为铸铁，由七块梳片组成，每块梳片用螺钉固装在抱合板下部的边缘上，七块梳片全长为1580mm。棉籽梳的梳齿长度有19mm与32mm两种，19mm用于头道剥绒机，而32mm用于二、三剥道绒机。经过剥绒机处理后的棉籽是从棉籽梳与肋条排之间间隙排出机外，调节这个间隙，能改变剥绒机的生产率(包括棉籽处理量，出绒率及产绒量)。该间隙大，棉籽在工作厢内停留时间短，棉籽排出快，棉籽处理量高，但出绒率低；反之，棉籽的处理量低，而出绒率高。
调节棉籽梳与肋条排的间隙有两种方法：
(1)调节工作厢两侧墙板上钩柱螺钉的位置(工作厢两侧墙板的外壁上各有三个小螺孔)。钩柱螺钉固定在上面第一孔内，棉籽梳与肋条排的间隙最大。
(2)调节偏心轴位置(偏心轴中部有一个带刻度和圆孔的圆盘)。插销扳手插入圆孔内向下扳动，棉籽梳与肋条排的间隙增大；反之，则减小。
棉籽梳与肋条排的间隙，头道剥绒为50～75mm，二道剥绒为35—45mm，三道剥绒为20~30mm.
4.拨籽辊
它位于工作厢的中央，辊轴的两头用滚珠轴承安装在工作厢墙板上的轴承座内。它是由轴、固定在轴上的五个叶板支座、铆接在叶板支座上的四片钢叶板等组成，其直径为115mm。拨籽辊的作用是拨动棉籽卷旋转，其旋向与锯片滚筒相反。拨籽辊的转速，头道剥绒为400—430r／min，二道剥绒为420—480r／min，三道剥绒为450～510r/min。拨籽辊叶片顶端与锯片滚筒锯齿尖端之间的距离对于剥绒机生产率以及短绒质量有很大影响，该间隙大，出绒率低，但短绒含杂率低；反之，出绒率高，但短绒含杂率高。
拨籽辊叶片顶端与锯片滚筒锯齿尖端之间的距离的调节方法有两种：
(1) 调节肋条排下面支持螺栓的高度。升高螺栓，间隙增大；反之，则减小。
(2) 调节肋条排上部吊挂器上的垂直螺钉，以使肋条排升高或降低。肋条排升高时，间隙增大；反之，间隙缩小。拨籽辊叶片顶端与锯片滚筒锯齿尖端之间的距离，头道剥绒为12—15rmn，二道剥绒为9—12mm，三道剥绒为8～9mm。
5．胸板与肋条排(如图5所示)
胸板与肋条排位于工作厢的正面。胸板用铸铁制成，稍呈弧形。肋条上端固定在胸板的下部；胸板的弧形就是肋条弧的延续。在胸板上部装有密度板。
图5 胸板与肋条排
1.肋条排 2.底板 3.压槽板 4.压板螺钉 5.两侧墙板 6.胸板 7.密度板
141型锯齿剥绒机的肋条排由142根肋条相互间隔平行排列而成。肋条采用45号钢制成，其形状、基本尺寸及制作精度应符合行业标准《锯齿剥绒机 肋条》 (GH／T1006—1998)对工型肋条的规定。肋条排是组成工作厢形状的主要部件之一，其主要作用是：使锯齿从肋条排间隙带走刮剥下来的短绒，而将棉籽阻挡在工作厢内。肋条排装好后，相邻肋条工作部分的间隙为2.8～3.0mm，其下部间隙为4.0～4.5mm。肋条上下两端嵌装在特别的槽板里，并分别用压板和螺钉将所有肋条压紧在底板上。由于棉籽卷运动对肋条工作面的摩擦，特别是工作部分较易磨损，因此，肋条制造过程中需进行热处理，以提高工作部分的表面硬度，其硬度要求为HRC37--45。整个肋条排框依靠两个吊挂器吊挂在剥绒机机架上，下部还有两个支持螺栓将肋条排框托住。肋条排和锯片滚筒的相对位置的调节可以采用以下的方法：
(1)调节肋条排下面的支持螺栓，使肋条排上下移动，以调整锯片伸入工作厢的弧长，肋条排的倾斜角及锯片滚筒与拨籽辊之间的距离。
(2)转动吊挂器上的垂直螺钉，使肋条排上下移动，以调整锯片伸人工作厢的弧长，肋条排的倾斜角及锯片滚筒与拨籽辊之间的距离。
(3)转动吊挂器上的水平螺钉，使肋条排左右水平移动，以调整锯片在肋条排间隙中的位置。
3.3 锯筒部分
锯片滚筒是锯齿剥绒机的主要工作部件之一。它是在一根直径为74.6mm的锯轴上，套装上141张锯片和140只铝隔圈而成，两端锯片的外侧各有夹持垫圈和压紧螺母。相邻两锯片的中心距为11.11mm，两端锯片中心距为1555.4mm。锯片采用65Mn或55号薄钢板制成，其规格尺寸为：锯片直径320±0.50mm，锯片厚度0.95±0.05mm，齿尖厚度为0.65～0.75mm。剥绒锯片齿形如图6所示。
锯片滚筒的转速，头道剥绒为650--700r／min，二道剥绒为700—800r／min，三道剥绒为750～850r/min 剥绒时，放下肋条排，使锯片穿。过肋条排间隙伸人工作厢内，依靠锯齿刮剥棉籽上的短绒。
对于只传递转矩,不受弯矩,或仅受较小弯矩的轴(如紧靠轴承处装有带轮或齿轮的轴),可以按转矩计算轴的直径,用降低许用扭转应力的数值来计及弯矩的影响。
按扭转强度条件
[τ]
式中T—传递的转矩 —抗扭截面模量
材料45号钢较常见，价格也适中，所以本设计用45号钢。
配用功率是7.5KW，转速n是835r/min。直径 =55mm。[τ]=30~40MPa
= = ≈25 Mpa≤[τ]
所以该轴符合要求。
3.4刷绒部分
刷绒部分的主要作用是：将锯齿上的短绒刷落下来，并使其转入共同集绒管道；结合刷绒清除短绒中的部分杂质。
1．毛刷刷绒部分结构组成
毛刷刷绒方式一般用于头道剥绒机。毛刷刷绒部分是由毛刷滚筒，前挡风板、排杂调节板、边挡风板、托绒板，后挡风板等组成。
(1)毛刷滚筒
它位于锯片滚筒的后方，其作用是刷落锯齿上的短绒。毛刷滚筒是由五个铝制花轮固装在直径为60mm的轴上，外缘用镀锌薄钢板包成圆筒体，在圆筒体周围等距离排列36根毛刷条，并用螺钉固定而成。毛刷条的鬃毛高度约为25mm，包括鬃毛高度在内毛刷滚筒直径为452．8mm，滚筒有效工作长度为1600mm。毛刷滚筒的两端花轮外侧面上，分别用螺钉固装了两片风叶，以防止短绒和尘杂向机器两端飞出。毛刷滚筒转速约为900—1000r／min，产生的风量约为3600—4000m3/h。 ...
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