苧麻精干麻測試的制樣機設計

　　摘要：苧麻纖維性能測試是評價苧麻纖維品質的重要手段，但由于精干麻存在很大程度的束絲和并絲，纖維分離度差，不能直接用于測試，必須先經過開松、制樣。本文設計并研制了用于苧麻精干麻測試的制樣機，并對其主要的工藝參數進行了優化.　
　　
　　關鍵詞：苧麻精干麻；測試；制樣機；設計
　　
　　1引言
　　
　　苧麻是中國特有的以紡織為主要用途的農作物，我國的苧麻產量約占全世界的90%以上，在國際上稱為“中國草”[1]。纖維長度較長，一般為60mm～250mm[2]，可單纖維紡紗。纖維強度高、透氣性好、濕強度大、延伸度小，并具有一定的防腐、防菌、防霉等功能，被公認為“天然纖維之王”[3]。隨著人們生活水平的提高，市場消費追求“崇高自然、回歸自然、返璞歸真”的理念，人們更加重視環境保護，有機綠色環保產品將主導世界消費新潮流[4]，因此天然優質苧麻制品以其獨特的性能與風格，越來越受到國內外消費者的青睞。苧麻精干麻即為苧麻原麻經生物或化學工藝脫膠后的麻纖維，其內在品質包括纖維細度（公制支數）、束纖維斷裂強度、白度、硬條、并絲、殘膠率、含油率等指標。
　　
　　本文設計并協同機械加工廠家研制出苧麻精干麻質量測試前的制樣機，以便于對苧麻精干麻的纖維細度、束纖維斷裂強度、白度、硬條、并絲等性能進行快速便捷的檢測。
　　
　　2制樣機的工作原理與結構設計
　　
　　2.1工作原理
　　
　　制樣機的工藝簡圖如圖1所示。精干麻切斷成一定的長度，人工將一定量的切斷麻均勻地平鋪在喂給板1上，精干麻由一對溝槽羅拉2積極握持，上溝槽羅拉由彈簧加壓與下溝槽羅拉嚙合，因而能牢牢地握持住精干麻，并以溝槽羅拉的線速度向刺輥3喂入。刺輥的表面包覆著針布，刺輥表面的線速度遠遠超過喂給羅拉的線速度，送入的精干麻受到高速回轉且轉動慣量很大的刺輥的開松梳理，大部分的束絲、并絲被分離成單纖維的狀態。經開松、梳理過的纖維在塵籠6的負壓作用下吸附在其表面上，塵籠在電動機的帶動作用下轉動輸出纖維網。

　　
　　2.2結構設計
　　
　　該機的總體機構主要由3部分組成：喂入部分、開松部分、輸出部分。
　　
　　2.2.1喂入部分
　　
　　（1）喂給板
　　
　　喂給板采用長、寬、高為245mm×17mm×5mm，厚度為2mm槽形光滑鐵板，采用人工喂入的形式，主要對纖維起托持作用。
　　
　?。?）溝槽羅拉
　　
　　由一對嚙合地溝槽羅拉組成，主要技術參數：溝槽羅拉直徑：D=57mm（外徑），d=50mm（內
　　徑）；
　　
　　溝槽羅拉轉速：2.2r/min（27牙）；1.8r/min（33牙）；
　　
　　溝槽羅拉工作長度：168mm；溝槽數：30個。
　　
　?。?）定量
　　
　　考慮喂給板的長度、試驗所用定量、開松效果，經反復試驗定量13g為宜。
　　
　?。?）加壓
　　
　　該制樣機采用彈簧加壓的形式于上溝槽羅拉，主要技術參數：
　　
　　彈簧外徑：13mm；材料直徑：2mm。
　　
　　有效圈數：14mm；彈簧節距：4mm。
　　
　　自由長度：5.8mm。
　　
　　加壓大?。杭訅哼^大，則纖維損傷大；加壓過小，纖維直接被刺輥抽走，最后經多次反復試驗，加壓在6圈左右為宜。
　　
　　2.2.2開松部分
　　
　　制樣機的開松作用主要是由刺輥和喂給羅拉這個開松單元來完成的，所以刺輥的合理設計顯得尤為重要，是該制樣機設計的關鍵，外觀結構如圖2所示。
　　
　?。?）刺輥直徑：D=135mm（金屬裸體直徑為130mm）；
　　
　?。?）刺輥工作長度：L=220mm；
　　
　?。?）刺輥轉速：1316r/min、839r/min或1076r/min可調；
　　
　?。?）針布。

　　針布主要分為彈性針布和金屬針布（見圖3）。針布的型號、規格基本都是標準化，故可根據加工原料和工藝件的作用不同針對性地配套選擇。針布的主要參數有：齒深、工作角、齒密等，其決定著針布的梳理、開松效果的好壞。工作角太小，梳理力強，開松效果好，但是對纖維損傷大，容纖量高，纖維轉移差；工作角太大，則梳理、開松效果差。減小針布的齒深可明顯提高針布的纖維轉移能力和抗軋傷度，并能使纖維常處在針尖進行充分梳理和及時轉移，提高梳理質量，但針齒過淺梳不透也會影響梳理效果。齒密直接決定著刺輥的梳理度D，梳理度大，則梳理力大，纖維也易損傷。

　　
　　依據傅云龍[5]對苧麻專用金屬針布工藝性能研究，選定ZC-775和LZC-21兩種型號的針布進行對比試驗，具體針布規格如表1所示，并依據開松梳理效果以確定針布的型號。
　　
　　經試驗：ZC-775型號的針布齒深，齒密小，工作角大，轉移能力差，易充塞纏繞，且針布規格不符合的同時，存在較為嚴重的生銹。根據梳麻機錫林表面的纖維負荷分析和ZC-775針布的使用經驗，選用LZC-21進行試驗，其針布的齒深為lmm，總高為3mm，LZC-21針布除具有工作角小、齒密高、針齒淺等特征外，還減小了齒頂面積和齒背角，提高了針齒鋒利度和抗軋強度。由肉眼直接觀察可以看出：麻粒、并絲率新針布比ZC-775針布有明顯減少。
　　
　　2.2.3輸出部分
　　
　　該制樣機采用一個塵籠作為輸出機構。其主要技術參數為：
　　
　?。?）塵籠直徑：D=130mm；（2）塵籠工作長度：L=200mm；（3）塵籠轉速：2.3r/min。
　　
　　2.2.4動力部分
　　
　　溝槽羅拉和塵籠由電動機1通過皮帶帶動齒輪的轉動而運動，刺輥由電動機2通過皮帶帶動齒輪而運動。溝槽羅拉上的齒輪可以更換。
　　
　　本設計中的兩個電動機均采用YS系列電動機。YS系列電動機具有體積小、重量輕、起動轉矩大、運行可靠、維護方便等特點。根據苧麻纖維特性，查閱機械設計實用手冊，選取的電動機的參數[6]如表2所示。
　　
　　3制樣機相關參數的確定
　　
　　制樣機中喂給羅拉與刺輥之間速比、喂入長度、喂給羅拉與刺輥之間隔距對纖維的開松效果影響非常大。
　　
　　采用三因素三水平的正交試驗方案（見表3所示）進行試驗，制得的試樣聘請專家進行肉眼感官評定，開松效果好的評分高，據此確定三個因子的最佳組合。
　　
　　因本例試驗是三因素三水平的實驗，且不考慮因素間的交互作用，故選用L9（34）正交表安排試驗。正交試驗方案和苧麻纖維開松效果的試驗結果如表4所示。根據正交表可以得到苧麻纖維開松效果極差分析試驗結果，如表5所示。
　　
　　由表5的極差分析可知，喂給羅拉與刺輥之間速比、喂給羅拉與刺輥之間隔距對苧麻開松效果影響程度都比較大。影響程度依次為：喂給羅拉與刺輥之間速比＞喂給羅拉與刺輥之間隔距＞喂入長度。最優工藝參數為A1C2B2?！　　　?/p>

　　
　　
　　對上述最優工藝再進行重復試驗驗證，并經測試專家鑒定，認為開松得到的試樣已達到了測試要求。
　　
　　4總結
　　
　　本文設計并研制了用于苧麻精干麻測試的制樣機，并對其主要的工藝參數進行了優化，確定了最佳工藝參數：喂給羅拉與刺輥之間速比確定為1316，喂給羅拉與刺輥之間隔距確定為0.787mm，喂入長度確定為140mm，定量為13g，針布為LZC-21型。
　　
　　試驗表明：該機具有結構簡單、體積小、操作方便、小樣試驗的結構特點，對纖維損傷小，開松效果較好，為對苧麻精干麻的纖維細度、束纖維斷裂強度、白度、硬條、并絲等性能的測試制樣提供了基礎。
　　
　　參考文獻:
　　
　　[1]梁月.苧麻簡介[J].國際沙棘研究與開發,2012,10(2):37.
　　[2]成雄偉.我國苧麻紡織工業歷史現狀及發展[J].中國麻業科學,2007(29):77-79.
　　[3]郁崇文,張元明,姜繁昌.苧麻紗線生產工藝與質量控制
　　[M].上海:東華大學出版社,1997.
　　[4]饒洪斌,羅建民,詹茹英.苧麻產業如何做大做強[N].咸寧日報,2008-02-14(3).
　　[5]傅云龍.苧麻專用金屬針布工藝性能研究[J].成都紡織高等?？茖W校學報,1997,10(14):1-7.
　　[6]吳宗澤.機械設計使用手冊[M].北京:化學工業出版社，1999.
　　（作者單位：文開源，塔里木大學；蔣敏，國家苧麻產品質量監督檢驗中心；郁崇文，東華大學紡織學院）