一种新型剑麻纤维提取机的技术研究

咸宁市农业科学院 柳威 饶崇明 饶正良 蔡克 桐梅军

一种新型剑麻纤维提取机的技术研究

咸宁市农业科学院 柳威 饶崇明 饶正良 蔡克 桐梅军

本文简述了一种剑麻纤维提取机的研制背景总体方案、设计要点、技术关键与有益效果。在分析总结国内外剑麻纤维收获加工机械技术的基础上，针对存在的问题，结合近10年来研制苎麻纤维收获加工机械的经历，提供了一种适用于剑麻纤维提取的新方法、新设备。机具设计巧妙，从进料到出麻实现了纯机械自动化，为与割麻机配套实现田间联合收获奠定了基础。2016年7月8日通过了湖北省科技成果鉴定，鉴定结论为“居国内同类技术领先水平”。

剑麻；链带夹持；双滚筒；双向脱麻

0 引言

剑麻纤维提取，经历了传统的手工到半机械化、机械化的发展历程。但近百年来机械化提取技术发展缓慢，希望设计出更加安全、高效的新机器。

在苎麻纤维收获加工机械化技术研究开发的基础上，经过近3年的研究、试验，完成了一种新型的剑麻纤维提取机的研制，提供了一种剑麻纤维提取的新方法及新设备。该方法是将麻叶从中部横向喂入脱麻机构，直接反拉得到纤维。该设备包括喂入机构、麻叶夹持输送机构、纤维夹持输送机构、左、右2套脱麻机构以及麻叶基部压碎机构、动力及传动装置。

1 研究背景和目的

剑麻是一种叶纤维作物，纤维细胞呈长形结构，细胞腔大而长、壁厚，具有纤维长、色泽洁白、质地坚韧、富有弹性、拉力强、耐磨擦、耐酸碱、耐腐蚀、不易打滑的特点，广泛应用于渔业、航海、工矿、运输、油田等事业上以及用于编织剑麻地毯、工艺品等生活用品上。

作为现有技术设备主要有横喂式、直喂式和人工直喂反拉式3种。横喂式主要用于大型农场集中化加工，机型结构庞大、长达数十米，消耗功率100多kW，由链或绳和大轮组成的前后2套夹持机构夹持，前后2个大刀轮进行加工，主要机型有GS18L、GL18Y、GL12L、GL6Y、GS5L，生产率虽然每小时可达十几吨，但需要数十人操作，人均生产率并不高。直喂式剑麻纤维自动提取机，由机架、刀球、定刀板、喂料口、安全罩、喂料罗拉、出料输送带等组成，麻叶经喂料口纵向喂入，在喂料罗拉的夹持喂入下，刀球去掉麻肉，纤维经出料输送带输出，存在鼠尾及麻渣粘附现象，纤维质量不高。人工直喂反拉（半自动）式剑麻纤维提取机，机构原理与自动提取机相似，少喂料罗拉和出料输送带，由人工手持麻叶喂入反拉，掉头喂入反拉，加工的纤维质量尚好，但劳动强度大、效率低，安全性能差。

现有技术虽然使用多年，但存在严重缺陷，基本工作部件都是一个刀球（刀轮）和定刀板（凹板）组成，加工质量主要受刀球的线速度、刀球与定刀板的间隙（也就是冲击力）决定。横喂式生产线结构庞大，消耗功率大，人均生产率不高，直喂式纤维质量不高，反拉式劳动强度大不安全。为了克服上述缺点，2013年下半年提出了将苎麻纤维加工技术用于剑麻纤维加工的设想，2014年咸宁市农业院下达了研制剑麻纤维提取机科技计划，并确立可与割麻机配套实现田间联合收获的技术思路。先后2次去广东、海南考察调研，多次从广东湛江弄来剑麻进行试验。

2 总体方案与特征

经研究试验、实践验证、专家论证最后采用了麻叶横向中间喂入直接反拉，链带夹持双滚脱麻，压碎辊压碎麻叶基部2套脱麻机构垂直，2套夹持机构平行，脱麻和夹持机构倾斜45°，纯机械传动的总体技术方案，如图1所示。

图1 整机机构运动简图

图中1为喂料机构，2为左脱麻机构，3为动力及传动装置，4为纤维夹持输送装置（夹持带），5为右脱麻机构，6为麻叶基部压碎机构，7为麻叶夹持输送装置（夹持链）。

本技术的基本特征是将麻叶中部从脱麻滚筒轴端横向喂入直接反拉得到纤维，包括麻叶夹持链输送装置、纤维夹持带输送装置、左脱麻机构、右脱麻机构、中间压碎机构、动力及传动装置。麻叶夹持链和纤维夹持带平行、与前后脱麻机构倾斜45°、与压碎滚垂直配置，在将麻叶轴向喂入的同时将纤维切向拉出。2套脱麻机构喂入端轴向开启，两滚筒喂入端部为圆台形。麻叶在夹持链夹持下中部从左脱麻机构的端部进入直接切向拉出，基部进入压碎滚压碎，压碎滚筒末端开启，纤维夹持带将压碎的基部从压碎滚筒的端部出来轴向进入右脱麻机构，并将纤维切向拉出，完成剑麻纤维的提取。传动路线见图2。

图2 动力传动路线图

3 设计要点和参数

（1）喂料机构由与麻叶堆放台连接的滑板、前挡杆、左右可移动调节定位的右喂麻挡板和两道拨送链条组成，右拨送链条与夹持链的链条是同一根，滑板下端与拨送链条的间隙略大于麻叶的厚度以利麻叶通过。

（2）麻叶夹持输送装置见图3，首次将公知的夹持链用于剑麻夹持，由驱动轮、从动轮、链条托轨、链条、压杆、推杆、圆柱压簧等组成。输送速度0.3 m/s左右，则喂入拉出速度0.21 m/s左右，生产率2t鲜叶/h左右。

图3 麻叶夹持输送装置

图中1是麻叶压紧机构，2是麻叶输送机构，夹持度可调。

（3）纤维夹持输送装置见图4，首次采用ZL200820046933.9苎麻联合收获机的双向自动脱麻机纤维夹持带的夹持原理，由上下两套偶合而成，上下夹持机构均由传动轮、从动轮、上（下）压（托）轮、夹持输送带组成，两夹持带为纵向凹凸筋槽相互偶合的胶带，速度与夹持链同步。

图4 纤维夹持输送装置

图中1是驱动轮，2是夹持带，3是压紧轮，4是张紧轮，5是夹持架，6是从动轮，夹紧度可调。夹持带的断面为W型，将纤维折弯咬住，防止滑溜。

（4）脱麻机构为双滚筒，两滚筒叶片相互咬合反向旋转，叶片线速度15 m/s左右，直径200㎜左右，左脱麻机构的长度是右脱麻机构的2倍，两者垂直配置。

（5）麻叶基部压碎机构为一对辊筒，下辊为光辊，上辊带升角为45°旋向与旋转方向相同的多余螺旋滚刀，将基部分成条。设置在右脱麻机构前，其线速度与夹持链输送速度的相同。

（6）一个动力，纯机械传动，减速转向箱由两副圆锥齿轮和两副圆柱齿轮组成，2个输出轴分别与输入轴成45°和90°。

4 技术关键与创新

本技术是按照中间横向喂入直接反拉得到纤维的方法研制的一种全新的剑麻纤维提取机。2套双滚筒脱麻机构交叉配置双向脱麻，链带分别夹持输送麻叶和纤维是本技术的关键。主要创新点是：

（1）脱麻机构为反向旋转的双叶片滚筒，一端开启，滚筒的开启端为圆台形，麻叶能从中部横向进入，2套脱麻机构左右交叉配置，本实施例垂直。分别完成中梢部和基部加工。

（2）麻叶采用夹持链夹持输送，纤维采用断面为W型上下偶合的夹持带夹持输送，链带平行，尾首重叠衔接，与脱麻机构倾斜配置，本实施例成45°。

（3）喂入链2条平行。右边的一条后端与夹持链重叠衔接，本实施例与夹持链是一根键条。

（4）在右脱麻机构前设置压碎机构，本实施例辊筒轴线与夹持链垂直，压碎上辊为螺旋升角为45°，旋向与轴旋转方向相同的螺旋滚刀，将基部麻叶压碎并分散。

5 有益效果与前景

本技术是在分析总结国内外剑麻纤维收获加工机械技术的基础上，针对存在的问题，结合近10年来研制苎麻纤维收获加工机械的经验教训而研制的，技术含量和工作性能优于国内外同类先进技术，处于领先水平。本设备的实施将产生以下明显的有益效果：

（1）比大型的横喂式设备结构小、重量轻、人均生产率提高2倍以上，度电生产率提高2倍以上；比直喂式加工质量好；比反拉式劳动强度低。

（2）从进到出链带夹持，实现了纯机械全自动化；结构紧凑，可与割麻机配套实现田间联合收获。

（3）双滚脱麻比单滚加定刀调整方便。

（4）既可单机作业适合个体小规模使用，又可多机并列组成加工机组适合农场集中加工，适应性能广。

6 结论

一种新型的剑麻纤维提取设备基本解决了现行技术存在的缺陷，具有显著的技术进步，既可固定作业实现集中加工，又可与割麻机配套田间移动作业实现联合收获，设计思路新颖，技术方案可行，结构设计合理，具有开发前景。建议进一步优化参数、优化结构、优化性能，并在此基础上开展剑麻收割机和联合收获机的研发，加速成果转化，尽快推广应用，促进麻产业的发展。

[1]咸宁市农业科学院.一种新型的剑麻纤维提取设备；中国，ZL201520084827.5[P],2015.09.09.

[2]饶正良，饶崇明.200810046933.9苎麻联合收获工作原理与设计技术[j].湖北农机化.2011.（3）46-48.

[3]咸宁市农业机械化研究所.苎麻联合收获机的双向自动脱麻机，中国，ZL200810046933.9[P].2014.08.13.

[4]成大先.机械设计手册2002年1月第四版北京：化学工业出版社.

2016-07-30）