小型复合直喂剥麻机的设计

小型复合直喂剥麻机的设计

云浮产业是云南省西双版纳州的新兴产业。州政府将云浮产业作为云南省西双版纳州山区农民的经济增长和繁荣产业发展而来。2004年经西双版纳州农科部门引种试种成功,2005年勐海县种植面积有所突破,2006年勐海县夏麻种植面积超过5.3×103hm2。2007年种植超过1.33×103hm2,2008年农户自发种植超过6.67×102hm2。由于传统的人工分离汉麻的皮杆技术要经过砍麻→去叶→麻杆凉晒→装车运输至麻厂→统一堆放→搬运→水沤(或蒸煮)→搬运→人工剥麻→麻皮凉晒等多道工序,在这些环节中,大面积种植的夏麻在砍收过程中正逢雨季,砍收的麻杆如果得不到及时的晾晒处理,容易造成麻杆霉变,影响麻质,并且云麻种植多分布在山区,交通运输极为不便,使得农民在生产过程中劳动强度大,增加了大量的运输成本和装卸成本,造成了生产的麻皮成本高,减少了农户收入,降低了云麻产量。农民得到的实惠少,出现了多数农民都不愿意种植汉麻的现象,云南汉麻种植面积呈下降趋势。因此降低汉麻的生产成本,解决山区农民种植汉麻的机械化皮杆分离技术,提高农民种植汉麻的积极性,机械化皮杆分离成为制约汉麻产业发展的瓶颈。要发展汉麻产业,增加山区农民的收入,就必须研发出小型可移动的剥麻机来减轻山区农民加工汉麻的劳动强度,降低加工麻皮的生产成本。我国目前生产制作的剥麻机种类很多,但没有适合云南山区汉麻种植特点的剥麻机。云南西双版纳州农机研究所从2006年开始引进了双滚筒反拉式苎麻剥麻机,2007年西双版纳州农机研究所在苎麻剥麻机的基础上改制、研发多滚筒直喂式汉麻剥麻机,分别推广运用这2种剥麻机2800多台和1000多台。但这2种机型都存在易发生滚筒缠麻现象,麻茎基部有5cm左右的小段(俗称鼠尾)不易刮制干净,生产上推广使用较少。2009年在湖南沅江生产的反拉式剥麻机的基础上,云南西双版纳州农机研究所研制出了复合式直喂剥麻机。该种机型经过试验,生产率高,成本低,工作可靠性好。近2年来,通过该种剥麻机的使用与推广,农民主动要求种植的面积逐年增加,云麻的平均单产逐年提高,农民种麻的效益逐年上升,为云麻产业发展奠定了良好基础。1抛麻、抛麻、抛皮直喂式剥麻机将云麻鲜茎从牵引、碎骨、刮皮、除渣、梳理到抛麻同时一次性完成,再以人工取下抛落在挂麻杆上的麻皮。喂入复剥梳理器组合刀具中进行复剥,除去麻头、麻尾的杆芯和残渣,纤维梳理后得到平整、符合麻厂收购要求的鲜麻皮。1.1组内刀类见图2复合式剥麻机主要由动力机(柴油机或电动机)、机架、碎骨输送刀辊组、复脱梳理抛麻刀辊组、复脱刀辊组、落麻杆、行走轮等部分组成。其结构见图1。1.2脱梳理抛麻组合刀组利用第1组刀辊-碎骨输送组合刀辊的2个低速旋转相互咬合的碎骨输送刀辊将汉麻鲜杆碎骨,碎骨后的汉麻鲜杆进入到第2组刀辊-复脱梳理抛麻组合刀组中的3个高速旋转、相互咬合的梳理抛麻输送刀辊进行梳理,麻皮在经过3个刀辊的2个接触点时,在刀片高速旋转作用力的打击下,麻皮在接触点刀片空隙中呈S型进行梳理,麻皮上剩余的杆芯又进行了2次复脱,麻皮的头部落在地面上,麻皮的尾部在后一次复脱的作用力下抛出机体外,落在落麻杆上,人为取下麻皮,再将麻皮的尾部送入到复脱刀辊中进行复脱,得到了较为纯净的麻皮。1.3关键设备的设计方案1.3.1复脱逻辑抛麻组合刀辊复合式剥麻机碎骨输送组合刀辊是该机的核心部位之一,它影响剥麻机正常皮杆分离作业,剥出的麻皮是否还会产生鼠尾。实现方法是:碎骨组合刀辊的刀口交错排列,刀口与刀辊之间有一定的间隙,保证压断麻杆后麻皮通过不受损坏。麻杆再通过碎骨组合刀辊时,将麻杆分段压碎,麻皮完整保存。麻杆在低速旋转的刀片作用下,输送到下一个复脱梳理抛麻组合刀辊中进行去骨。碎骨刀辊的刀片与刀辊切线的夹角为90°,刀片厚度在0.5cm,刀片高度为1.5cm。1.3.2复脱梳理抛麻组合刀辊的刀辊结复脱梳理抛麻组合刀辊是该机的核心部位之一,它影响剥麻机正常皮杆分离出来的麻皮是否能达到要求起决定的因素。实现方法是:碎骨后的麻杆已经成为了麻皮上沾碎杆芯,在通过第1组复脱梳理抛麻组合刀辊时,在高速旋转的刀片作用力下,碎杆芯被击落,部分在刀片作用力下又2次粘在麻皮上,在高速运动和风力作用下,麻皮又进入第2组复脱梳理抛麻组合刀辊,在第2次复脱和梳理的作用下,干净的麻皮又粘少部分飞溅的杆芯再次含杂。麻皮在2次复脱的作用力下,抛落在落麻杆上。复脱梳理刀辊的刀片与刀辊切线的夹角在70°~80°,刀片的高度为3cm,刀片厚度为0.2cm(图2)。复脱梳理刀辊的刀片与刀辊切线的夹角在70°~80°,在高速旋转作用下,产生向心力。麻皮飘在刀辊上,通过大量试验,刀片与刀辊切线的夹角在70~80°,刀辊不易缠麻。大于这个范围,会出现麻皮吸附在刀辊上,造成刀辊缠麻。小于这个范围,刀辊刀片与刀片之间咬合不理想。1.3.3复脱组合刀辊的刀辊化2次复脱组合刀辊也是该机的核心部位之一,它影响剥麻机正常皮杆分离出来的麻皮是否能达到要求起决定的因素。实现方法是:抛落在落麻杆上的麻皮,有极少部分的杆芯,在人为作用下,将麻皮在2次复脱组合刀辊中通过,在2次复脱组合刀辊的作用力下,粘在麻皮上的杆芯在2次复脱组合刀辊的打击和梳理作用力下脱落,麻皮含杂再次下降,经过处理达到收购麻皮的要求。2次复脱组合刀辊的刀片与刀辊切线的夹角为70~80°,刀片高度为2.5cm,刀片厚度为0.2cm。2次复脱梳理刀辊的刀片与刀辊切线的夹角在70°~80°。该夹角使麻皮在高速旋转作用下,产生一定向心力,麻皮会飘在刀辊上。通过大量试验,刀片与刀辊切线的夹角在70°~80°,刀辊不易缠麻。大于这个范围,会出现麻皮吸附在刀辊上,造成刀辊缠麻。小于这个范围,刀辊刀片与刀片之间咬合不理想。1.3.4组合刀辊的齿轮传动由发动机式电动机产生动力,再由动力输出皮带轮带通过皮带传递给复脱梳理抛麻组合刀辊的皮带轮,带动复脱梳理抛麻组合刀辊的齿轮运转,在齿轮作用下传动到碎骨输送组合刀辊的齿轮,带动碎骨输送组合刀辊运转。复脱梳理抛麻组合刀辊运转时,通过复脱梳理抛麻组合刀辊上的另一个皮带轮传动,通过皮带传动,带动2次复脱组合刀滚皮带轮转动。1.4人工生长双轨一道快速冷中水人工权益该机结构小巧,使用方便,可以推移到田边地头进行鲜麻杆加工,减少了人工砍麻后需弃叶、凉晒、运输多道环节,适合加工不同粗细的麻杆,适合一家一户使用。该机参数为配套动力:3KW柴油机或电动机;重量:128kg;剥麻工效:340kg/h鲜麻杆;操作人数:2~3人。2草图测试2.1选择植物基本粒子,添加鲜茎(1)测试在空旷平整的场上进行;(2)有熟练的操作人员负责试验样机操作;(3)试验用物料应选取当地有代表性的品种,适合进行机械剥麻的鲜茎汉麻;(4)喂入鲜茎长度平均不小于150cm,茎粗平均不小于1.5cm;(5)剥麻机性能试验单次连续作业时间不得少于60min或喂入鲜茎量不少于100kg,测定次数不少于3次。2.2测试地点2.3鲜茎直径、出麻率测定(1)汉麻鲜茎长度(Lengthofgreenhemp,Lgh)及直径测试(Diameterofgreenhemp,Dgh):将试验用汉麻鲜茎按大、中、小分为3组,每组随机取10根,测量鲜茎长度,同时测量汉麻鲜茎距基端10cm处的直径,计算其平均值。(2)鲜茎人工出麻率:随机选取20根汉麻鲜茎,称取重量后立即剥皮,人工刮制晒干后称取原麻重量。(3)含杂率(percentageoftrashcontent,Ptc):从人工剥麻的原麻中分别取样,样品质量不少于200g,称重后人工清理样品中的麻骨、碎屑、皮壳等自然杂质,测得试样净质量。(4)剥麻机出麻率(percentageofprimaryhempfromgreenhemp,Pph):称取各试验的喂入汉麻鲜茎质量及鲜麻皮质量,再计算出麻率。(5)喂入50kg鲜麻机剥麻的生产率(productionefficiency):记录喂入50kg鲜麻的时间,计算出剥麻机的生产率。3结果表明，实样测试的结果与分析3.1鲜茎、鲜麻皮质量(1)汉麻鲜茎长度及直径测试结果见表1。(2)人工出麻率计算。经过测试,鲜茎质量W=2200g,鲜麻皮质量W1=580g,平均出麻率为26.4%。(3)含杂率检测结果见表2,测试时样品质量不少于0.2kg。(4)机剥出麻率和生产率检测结果见表3。3.2测试结果分析3.2.1鲜茎出麻率及含杂率从试验结果可知,纯工作生产率为340kg/h,基本达到了设计要求。作为小型复合式剥麻机其效率在国内处于较高水平。鲜茎出麻率为26.3%,含杂率小于1%。2项指标均符合国家标准和企业标准,出麻率与人工相比几乎相同,出麻率远超国家标准,含杂率远低于国家标准,表明该机械设计先进。一台直喂式剥麻机按照一天工作8h计算,可加工鲜麻杆2720kg。根据云麻种植长势情况,按鲜麻杆平均产量22500kg/hm2计算,一台机器每天约可加工0.12hm2汉麻。3.2.2工工费、压力按一台直喂式剥麻机一天工作8h计算,可加工原麻约700kg。只砍麻不用去叶需要2个人,机手1人,辅助操作手1人,共需要用4个工,每个工工费为30元/d。燃油按20元/d计,加工原麻700kg仅需要1d,开支140元。平均单位种植面积剥麻成本仅需1200元/hm2,单位重量鲜麻杆加工成本仅需0.05元/kg。3.2.3节约农业力量加工的碳该机结构小巧,使用方便,可以推移到田边地头进行鲜麻杆加工,减少了人工砍麻后需弃叶、凉晒、运输等环节,适合加工不同粗细的麻杆。比传统人工加工汉麻的生产工艺节约用工300个/hm2,节省运费750元/hm2。以30元/工计算,节约生产工艺用工费用9000元/hm2,合计节约开支9750元/hm2。以西双版纳州汉麻种植面积1333hm2计算,一年可以节约开支1300万元。由此可知,直喂式剥麻机大大提高了经济效益。3.2.4试验示范效果好直喂式剥麻机研制获得成功后,送到勐海县勐宋西定、格朗河、布朗山、勐遮、勐啊等乡镇进行剥麻试验、示范,效果都很好,由此在勐海几个乡镇推广开来,很受当地农户的喜爱。2009年推广数量已达1006台。4结论(1