麻剥麻机工作部件关键参数优化试验研究

麻剥麻机工作部件关键参数优化试验研究

0麻剥麻机问题大麻产于中国，是天麻科的一种多年生收缩草本植物。苎麻纤维是优良的天然纤维,具有纤维拉力强、柔软、光泽好、吸湿散湿快、绝缘性好等特点,是中国古老而优美的纺织材料。苎麻纤维的剥制一直沿用传统的手工剥制加工方法,存在工效低、劳动强度大等缺点,严重制约了苎麻产业的发展。近年来,各地研制和生产了多种苎麻剥麻机,但由于剥制出的纤维质量难于控制等原因,在生产上没有得到大的推广。滚筒部件是剥麻机械的关键工作部件,直接关系到剥制出的纤维质量的好坏,而在对苎麻剥麻机主要剥麻部件的深入研究方面做的工作还不多。吕江南等应用正交试验方法对苎麻剥麻机的滚筒部件进行了优化,但在试验结果的处理上采用的是综合加权评分法,这种方法权值的确定很关键,必须依据丰富的实践经验和专业知识,通过尝试和调整最后确定出尽可能恰当的权值。该法不能分析出各因素对某些试验指标具体影响,而综合平衡法可以较充分地分析出各个因素对各项具体指标的影响,以便了解各单项试验指标及其趋势。本文在正交试验的基础上,应用综合平衡法对试验结果进行处理,得出合理的剥麻机主要部件参数,为苎麻剥麻机械的设计提供理论依据。1材料和方法1.1麻鲜茎长度测定本实验选用目前在生产上大面积栽植的苎麻品质,“中苎1号”和“圆叶青”两个品种。试验地点为湖南沅江市中国农业科学院麻类研究所沅江试验站,试验日期为,2009年6月1日~10日苎麻头麻收获季节。选择3年生以上苎麻,将田间苎麻鲜茎齐地切割,按大、中、小分组,每组随机取30根,测量鲜茎长度,并计算平均值;测量苎麻鲜茎距基端10cm处的直径,并计算平均值。其物理特性如表1所示。1.2电机及用电控制系统YCTL160-4型电磁调速电机(江苏省姜堰市得力电机有限公司生产),配有JD2A型电磁调速电动机控制器;光电测速仪;天平;数显游标卡尺;卷尺等。1.3合深度可调以及喂料角度可调考虑试验因素和水平的需要,设计出滚筒直径可调,啮合深度可调以及喂料角度可调装置。对多种设计方案进行了对比分析,设计出如图1滚筒啮合深度可调试验装置,图2滚筒打板可调装置,以及图3喂料角度可调装置。1.4测试方法1.4.1麻鲜茎保鲜试验试验采用四水平五因素正交表,试验方案如表2所示,共进行16组试验。在16组试验中,每组进行3次,每次试验30根苎麻鲜茎。取3次试验测试结果的均值作为试验数据。试验方案设计及结果分析在SAS8.0软件中完成。试验因素和试验水平值的选取是在前期单因素试验基础上确定的。1.4.2试样含量、含胶率、含杂率、g原麻含水率:式中:Hm———原麻含水率,%;Wms———麻样烘前湿重,g;Wmgs———麻样烘后干重,g。原麻重量:按照含水率为14%折合的原麻重量。各测定指标的计算均以此为准。式中:Wr———含水率为14%的麻重,kg;Wm———含水率为Hm的麻重,kg。鲜茎出麻率:按GB/T7699—1999《苎麻》的规定测定,分别测得每次试验的去叶鲜茎重,按下式计算。式中:Z———鲜茎出麻率,%;Wr———含水率为14%的麻重,kg;Wj———每次试验的去叶鲜茎重,kg。原麻含胶率:按GB5889-86《苎麻化学成分定量分析方法》的规定,测定各次试验的原麻含胶率:将麻样随机分取做成每个重约5g的试样共3个,分别放于已知重量的称最瓶中,烘至恒重。取出迅速放于干燥器中冷却,称重并记录。将其放于加有150m1,浓度为20g/l氢氧化钠溶液的三角烧瓶中,装好球型冷凝管沸煮1h,更换新氢氧化钠溶液,重新沸煮2h,取出试样,在分样筛中洗净,分别放在已知重量的称量瓶中烘至恒重。取出迅速放于干燥器中冷却,称重并记录。按式(2)计算:式中:Wj———试样的含胶率,%;G0———试样的干重,g;G′0、———测定含胶率后的试样干重;g。原麻含杂率:按GB/T7699-1999《苎麻》的规定,从批样中随机抽取3把麻样作为试样,用分度值不大于1g的案秤分别称试样重量后,用手抖动麻把,拣出麻纤维上的麻骨、皮壳、碎屑等自然含杂,然后称取试样净重,按式(2)计算含杂率:把3把麻样的算术平均值作为计算结果,数值修约按GB/T8170执行,几何保留至小数点后一位。式中:I———含杂率,%;W———试样拣前重量,g;W1———试样拣后重量,g。单纤维强力:参照GB5886-86《苎麻单纤维断裂强度试验方法》,测定各次试验麻样单纤维的强力。2结果与分析2.1因素和最优方案设计在多指标试验分析中,必须根据试验结果,生产实践及各种条件兼顾平衡各指标的得失,选出使各指标都尽可能好的较优组合。综合平衡法可以较充分地分析出各因素对个具体指标的影响。本文采用综合平衡法对多指标正交试验结果进行极差分析。试验方案和试验结果分析见表3。按试验结果分析表3中极差(Rj)k的大小,排出对应于第k项指标的因素主次顺序。一般来说鲜茎出麻率越大,原麻生产率越高,单纤维强力是麻纤维的重要品质指标之一,它与成纱质量密切相关,单纤维强力大成纱强力也大,所以应选取是测试指标(yk)k大的水平作为因素到指标的最优水平;原麻含杂率和原麻含胶率越低越好,一般外观色泽好,脱胶成本低,能满足麻纺工业的要求。选取(yk)k中数值最小者所对应的水平,作为因素到指标的最优水平,各因素的主次顺序和最优水平见表4。对各项指标进行综合平衡,以鲜茎出麻率和原麻含杂率作为主要参考指标,并综合其他指标确定最优方案。对于因素A,鲜茎出麻率和单纤维强力以A1为最佳水平,而原麻含杂率和原麻含胶率以A4为最佳水平,结合生产实践中对剥麻滚筒的认识,在不缠麻的情况下,滚筒尺寸的选取可根据机型重量适当选取。选取A2为最优水平。对于因素B,原麻含杂率,原麻含胶率和单纤维强力均以B4为最佳水平,故取B4。对于因素C,滚筒之间啮合深度太深,反拉力就比较大,操作者比较费力,综合考虑,取C2为最佳水平。对于因素D,生产实践中喂料斗的喂入角度与双滚筒偏转的角度接近垂直的话,喂入和反拉比较省力。本次试验双滚筒的偏角是60°,所以试验水平中显示D3水平较优。具体选择时,可以根据实际需要选择合适的喂入角度。综上所述,得到最优方案是B4A2C2D1,即为8号试验。鲜茎出麻率为7.27%,原麻含杂率为0.355%,原麻含胶率为29.59%,单纤维强力为43.02cN。剥麻质量达到《苎麻》国家标准的要求。此时的苎麻剥麻机械主要部件参数,滚筒直径为260mm,滚筒转速为800r/m,啮合深度为4mm,喂入角度为20°。3确定以麻为目标的试验设计1)苎麻剥麻机械主要部件参数为滚筒直径为260mm、滚筒转速为800r/m、滚筒间啮合深度为4mm、喂入角度为20°,试验表明,剥麻质量达到《苎麻》国家标准的要求。2)滚筒转速对试验指标有较大影响,其次是滚筒直径、啮合