苧麻纖維性能測試是評價(jià)苧麻纖維品質(zhì)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(jīng)過(guò)開(kāi)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(jìn)行了優(yōu)化，確定了速比、隔距、喂入長(cháng)度。該機具有結構簡(jiǎn)單、體積小、操作方便的結構特點(diǎn)。經(jīng)試驗驗證：該制樣機對纖維損傷小，開(kāi)松效果較好，可用于對苧麻精干麻纖維細度、束纖維斷裂強度、白度、硬條、并絲等測試的快速制樣。?　　關(guān)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(chǎn)量約占全世界的90%以上，在國際上稱(chēng)為“中國草”[1]。纖維長(cháng)度較長(cháng)，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(zhù)人們生活水平的提高，市場(chǎng)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(huán)境保護，有機綠色環(huán)保產(chǎn)品將主導世界消費新潮流[4]，因此天然優(yōu)質(zhì)苧麻制品以其獨特的性能與風(fēng)格，越來(lái)越受到國內外消費者的青睞。苧麻精干麻即為苧麻原麻經(jīng)生物或化學(xué)工藝脫膠后的麻纖維，其內在品質(zhì)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(xié)同機械加工廠(chǎng)家研制出苧麻精干麻質(zhì)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(jìn)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(jiǎn)圖如圖1所示。精干麻切斷成一定的長(cháng)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(xiàn)速度向刺輥3喂入。刺輥的表面包覆著(zhù)針布，刺輥表面的線(xiàn)速度遠遠超過(guò)喂給羅拉的線(xiàn)速度，送入的精干麻受到高速回轉且轉動(dòng)慣量很大的刺輥的開(kāi)松梳理，大部分的束絲、并絲被分離成單纖維的狀態(tài)。經(jīng)開(kāi)松、梳理過(guò)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(dòng)機的帶動(dòng)作用下轉動(dòng)輸出纖維網(wǎng)。

?　　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(kāi)松部分、輸出部分。?　　2.2.1 喂入部分?　　（1）喂給板?　　喂給板采用長(cháng)、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。?　　（2）溝槽羅拉?　　由一對嚙合地溝槽羅拉組成，主要技術(shù)參數：溝槽羅拉直徑：D =57mm（外徑），d =50mm（內徑）；?　　溝槽羅拉轉速：2.2 r/min（27牙）；1.8 r/min（33牙）；?　　溝槽羅拉工作長(cháng)度：168mm；溝槽數：30個(gè)。?　　（3）定量?　　考慮喂給板的長(cháng)度、試驗所用定量、開(kāi)松效果，經(jīng)反復試驗定量13g為宜。?　　（4）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(shù)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(cháng)度：5.8mm。?　　加壓大小：加壓過(guò)大，則纖維損傷大；加壓過(guò)小，纖維直接被刺輥抽走，最后經(jīng)多次反復試驗，加壓在6圈左右為宜。?　　2.2.2 開(kāi)松部分?　　制樣機的開(kāi)松作用主要是由刺輥和喂給羅拉這個(gè)開(kāi)松單元來(lái)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(guān)鍵，外觀(guān)結構如圖2所示。?　　（ 1 ） 刺輥直徑：D = 1 3 5mm（ 金屬裸體直徑為130mm）；?　　（2）刺輥工作長(cháng)度：L = 220mm；?　　（3）刺輥轉速：1316 r/min、839 r/min或1076r/min可調；?　　（4）針布。

針布主要分為彈性針布和金屬針布（見(jiàn)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(zhù)針布的梳理、開(kāi)松效果的好壞。工作角太小，梳理力強，開(kāi)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(kāi)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(jìn)行充分梳理和及時(shí)轉移，提高梳理質(zhì)量，但針齒過(guò)淺梳不透也會(huì )影響梳理效果。齒密直接決定著(zhù)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(zhuān)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(jìn)行對比試驗，具體針布規格如表1所示，并依據開(kāi)松梳理效果以確定針布的型號。?　　經(jīng)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(shí)，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(jīng)驗，選用LZC-21進(jìn)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(guān)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(gè)塵籠作為輸出機構。其主要技術(shù)參數為：?　　（1）塵籠直徑：D =130mm；（2）塵籠工作長(cháng)度：L =200mm；（3）塵籠轉速：2.3r/min。?　　2.2.4 動(dòng)力部分?　　溝槽羅拉和塵籠由電動(dòng)機1通過(guò)皮帶帶動(dòng)齒輪的轉動(dòng)而運動(dòng)，刺輥由電動(dòng)機2通過(guò)皮帶帶動(dòng)齒輪而運動(dòng)。溝槽羅拉上的齒輪可以更換。?　　本設計中的兩個(gè)電動(dòng)機均采用YS系列電動(dòng)機。YS系列電動(dòng)機具有體積小、重量輕、起動(dòng)轉矩大、運行可靠、維護方便等特點(diǎn)。根據苧麻纖維特性，查閱機械設計實(shí)用手冊，選取的電動(dòng)機的參數[6]如表2所示。?　　3 制樣機相關(guān)參數的確定?　　制樣機中喂給羅拉與刺輥之間速比、喂入長(cháng)度、喂給羅拉與刺輥之間隔距對纖維的開(kāi)松效果影響非常大。?　　采用三因素三水平的正交試驗方案（見(jiàn)表3所示）進(jìn)行試驗，制得的試樣聘請專(zhuān)家進(jìn)行肉眼感官評定，開(kāi)松效果好的評分高，據此確定三個(gè)因子的最佳組合。?　　因本例試驗是三因素三水平的實(shí)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(kāi)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(kāi)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(kāi)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(cháng)度。最優(yōu)工藝參數為A1C2B2。

?　　對上述最優(yōu)工藝再進(jìn)行重復試驗驗證，并經(jīng)測試專(zhuān)家鑒定，認為開(kāi)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(jìn)行了優(yōu)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(cháng)度確定為140mm，定量為13g，針布為L(cháng)ZC-21型。?　　試驗表明：該機具有結構簡(jiǎn)單、體積小、操作方便、小樣試驗的結構特點(diǎn)，對纖維損傷小，開(kāi)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(jiǎn)介[J].國際沙棘研究與開(kāi)發(fā), 2012,10(2):37.[2] 成雄偉.我國苧麻紡織工業(yè)歷史現狀及發(fā)展[J].中國麻業(yè)科學(xué),2007(29):77-79.[3] 郁崇文,張元明,姜繁昌.苧麻紗線(xiàn)生產(chǎn)工藝與質(zhì)量控制[M].上海:東華大學(xué)出版社,1997.[4] 饒洪斌,羅建民,詹茹英.苧麻產(chǎn)業(yè)如何做大做強[N].咸寧日報,2008-02-14(3).[5] 傅云龍.苧麻專(zhuān)用金屬針布工藝性能研究[J].成都紡織高等專(zhuān)科學(xué)校學(xué)報,1997,10(14):1-7.[6] 吳宗澤.機械設計使用手冊[M].北京:化學(xué)工業(yè)出版社，1999.

來(lái)源： 中國纖檢雜志

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