棉花加工主要設(shè)備的發(fā)展

■于峻極

一、籽棉清理機(jī)

目前的棉花加工工藝都設(shè)置有各種籽棉清理為棉花工序，其作用就是對(duì)籽棉進(jìn)行開松、清理，清除籽棉中含有的天然和外附雜質(zhì)，給纖維和棉籽在軋花機(jī)分離提供較好的籽棉條件，以保證棉花的加工質(zhì)量。

世界上第一臺(tái)籽棉清理機(jī)于1968年在美國問世，它是一臺(tái)簡易的刺釘輥筒式籽棉清理機(jī)，只能清除沙石、塵土、棉葉等細(xì)小雜質(zhì)，效率也很低。經(jīng)過一個(gè)多世紀(jì)的不斷改進(jìn)和發(fā)展，籽棉清理機(jī)已經(jīng)形成了門類齊全、種類繁多、可清理多種雜質(zhì)的新型產(chǎn)品。目前籽棉清理原理有氣流式和機(jī)械式兩種，機(jī)械式又有刺釘輥筒與鋸片輥筒結(jié)構(gòu)之分，排雜網(wǎng)的形式更是有編織網(wǎng)、鋼板網(wǎng)、格條柵等多種形式；已發(fā)展成可以清除混入籽棉中所有的天然和外附雜質(zhì)，如沙石、塵土、棉葉、僵瓣、鈴殼、棉稈、繩索、不孕籽等；產(chǎn)量也由臺(tái)時(shí)2000 kg發(fā)展為現(xiàn)在的10000 kg，尤其是機(jī)采棉清理機(jī)單臺(tái)產(chǎn)量已達(dá)15000 kg/h；自動(dòng)化程度大幅提高，由手動(dòng)操作發(fā)展成現(xiàn)在的自動(dòng)喂料，按鈕、觸摸屏控制，塞車、故障自動(dòng)停車等；清雜效率和可靠性明顯提高，已成為棉花加工工藝中必不可少的設(shè)備。幾種有代表性的籽棉清理機(jī)示意圖如下所示。

（一）6MQZ-7組合式籽棉清理機(jī)

該機(jī)（如圖1所示）主要是綜合利用了開松輥的松懈打擊作用，齒條輥筒與毛刷輥筒的提凈回收作用，格條柵的沖擊抖動(dòng)作用，刺釘輥筒和排雜網(wǎng)的磨擦、抖動(dòng)、打擊、松懈、碰撞作用，清除籽棉中的軟特雜質(zhì)、僵瓣及其它各類雜質(zhì)。

圖1 6MQZ-7組合式籽棉清理機(jī)

1.主要技術(shù)參數(shù)

清雜效率為40%～60%；清僵效率不小于70%；清雜電機(jī)7.5kW；清僵電機(jī)5.5kW；喂料電機(jī)2.2kW；外形尺寸2880 mm×3680 mm×3720 mm。

2.主要特點(diǎn)

功能全，可清理各類雜質(zhì)；綜合清雜效率高；纖維損傷小，尤其適合手摘棉清理。

（二）MZQ-160沖擊式籽棉清理機(jī)

該機(jī)（如圖2所示）主要是綜合利用開松輥的松懈打擊作用，刺釘與鋸片輥筒的沖擊、撕扯、抖動(dòng)及格條柵的碰擊作用，清除籽棉中的雜質(zhì)。

圖2 MZQ-160沖擊式籽棉清理機(jī)

1.主要技術(shù)參數(shù)

產(chǎn)量10000 kg/h；清雜率70%；動(dòng)力11kW；外形尺寸4000 mm×2196 mm×3300 mm。

2.主要特點(diǎn)

處理量大；對(duì)籽棉損傷小。

（三）6MHZQ-8回收式籽棉清理機(jī)

該機(jī)（如圖3所示）主要用于清理籽棉中的棉葉、不孕籽等細(xì)小雜質(zhì)，尤其適用于機(jī)采棉的清理。

圖3 6MHZQ-8回收式籽棉清理機(jī)

6MHZQ-8回收式籽棉清理機(jī)的主要技術(shù)參數(shù)：臺(tái)時(shí)產(chǎn)量8000 kg/h；清雜效率40%～60%；動(dòng)力15kW；外形尺寸 2643 mm×2836 mm×4280 mm。

（四）6MQL-7清鈴機(jī)

該機(jī)（如圖4所示）主要清理籽棉中的棉稈、鈴殼、棉葉等雜質(zhì)，是機(jī)采棉清理的主要設(shè)備之一。

圖4 6MQL-7清鈴機(jī)

6MQL-7清鈴機(jī)主要參數(shù)：臺(tái)時(shí)產(chǎn)量7000 kg/h；清鈴效率不低于98%；清雜效率40%～50%；喂棉電機(jī)1.1kW；主電機(jī)11kW；外形尺寸2700 mm×1880 mm×1980 mm。

二、軋花機(jī)

軋花機(jī)是棉花加工工藝的核心，是加工廠設(shè)備的心臟，其它所有設(shè)備都圍繞它來工作并與之匹配。世界上最早的軋花機(jī)是皮輥軋花機(jī)，而鋸齒軋花機(jī)是目前世界上也是我國應(yīng)用最廣泛的軋花機(jī)械。鋸齒軋花機(jī)在歷經(jīng)了200多年的發(fā)展后，其無論在材料上，還是在結(jié)構(gòu)、質(zhì)量、精度和自動(dòng)控制上都發(fā)生了巨大的變化。

目前的鋸齒軋花機(jī)都采取鋸齒鉤拉原理，利用棉纖維的斷裂強(qiáng)度大于纖維與棉籽間的附著力的充分條件，依靠工作箱棉卷與鋸片輥筒的相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)纖維與棉籽的分離。圖5就是鋸齒軋花機(jī)工作箱示意圖。

圖5 鋸齒軋花機(jī)工作箱示意圖

棉籽與纖維的分離就是在此箱中完成。工作箱的幾何形狀、鋸片輥筒的速度、鋸齒的尺寸以及工作過程中棉卷的密度都直接影響軋花機(jī)的產(chǎn)量和加工質(zhì)量。

鋸齒軋花機(jī)有多種分類方法，最常用的是根據(jù)鋸片數(shù)量的多少來分，如80片、88片、120片、121片、168片等。

目前的鋸齒軋花機(jī)已具備相當(dāng)?shù)募夹g(shù)水平，與過去相比實(shí)現(xiàn)了以下幾方面突破：設(shè)備大型化，最高片數(shù)已達(dá)171片，機(jī)器跨度已突破3 m；纖維分離效率高，鋸齒軋花片時(shí)產(chǎn)量由4kg～5 kg上升到10 kg～12 kg；自動(dòng)化程度高，由過去的手工操作變?yōu)橛|摸屏操作，采用PLC控制實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)喂料、自動(dòng)開合工作箱，并設(shè)置有先進(jìn)的工業(yè)級(jí)人機(jī)界面，真正實(shí)現(xiàn)人機(jī)對(duì)話，可根據(jù)籽棉的品級(jí)、含雜及回潮率自動(dòng)生成加工工藝，實(shí)現(xiàn)智能控制；設(shè)備更可靠，外形美觀，各種新型的材料、結(jié)構(gòu)及傳動(dòng)使設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)可靠，全封閉的結(jié)構(gòu)及工業(yè)化、人性化設(shè)計(jì)理念，使機(jī)器外形美觀。一種典型的軋花機(jī)示意圖如圖6所示。

圖6 6MY168-17智能軋花機(jī)

1.主要技術(shù)參數(shù)

臺(tái)時(shí)皮棉產(chǎn)量1700 kg～2000kg；軋花部電機(jī)75kW；清花部電機(jī)5.5kW；喂花電機(jī)1.1kW；開合箱電機(jī)1.5kW；外形尺寸4130 mm×2215 mm×2785 mm。

2.主要特點(diǎn)

棉卷密度可控，片時(shí)產(chǎn)量12kg/h～15 kg/h；內(nèi)置“專家模塊、PID運(yùn)算”，可自動(dòng)生成最佳加工方案，實(shí)現(xiàn)智能控制；觸摸屏式操作，實(shí)現(xiàn)了人機(jī)對(duì)話，故障自動(dòng)檢測、提示。

三、鋸齒剝絨機(jī)

鋸齒剝絨機(jī)是利用鋸齒的齒鋒和棱邊線對(duì)棉籽上的短絨進(jìn)行刮剝的設(shè)備，短絨是指棉籽表面短而密集的長度小于16 mm的纖維，是重要的國防、化工、紡織及造紙?jiān)?。鋸齒剝絨機(jī)按照刷絨方式分毛刷式和氣流式，還可根據(jù)鋸片數(shù)量劃分為141剝絨機(jī)、160剝絨機(jī)等。

現(xiàn)代的鋸齒剝絨機(jī)與老剝絨機(jī)相比，設(shè)備更加先進(jìn)，主要是產(chǎn)量更高，由原臺(tái)時(shí)處理毛棉籽量900 kg～1800 kg提高至1000 kg～4500 kg；片時(shí)產(chǎn)絨量由0.16 kg增至0.27 kg。自動(dòng)化程度提高，由手動(dòng)間斷喂料改為了自動(dòng)連續(xù)喂料，并實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)開合工作箱，降低了操作者頻繁開合箱的勞動(dòng)強(qiáng)度。剝籽輥與鋸齒的間距調(diào)節(jié)更方便，更容易實(shí)現(xiàn)分道剝絨，短絨質(zhì)量好，出絨率更高，殘絨率更低。全封閉設(shè)計(jì)使設(shè)備安全可靠、外形美觀，降低了工作環(huán)境的粉塵含量。以下是兩種常見的鋸齒剝絨機(jī)示意圖。

（一）MR-144D型鋸齒剝絨機(jī)（如圖7所示）

圖7 MR-144D型鋸齒剝絨機(jī)

MR-144D型鋸齒剝絨機(jī)的主要參數(shù)：臺(tái)時(shí)棉籽產(chǎn)量為頭道3500 kg～4500 kg，二道1000 kg～1500 kg，三道750 kg～1000 kg；臺(tái)時(shí)產(chǎn)絨量的頭道40 kg，二道 50 kg，三道 30 kg；動(dòng)力（四臺(tái)電機(jī)）24.4kW；外形尺寸2600 mm×1872 mm×2000 mm。

（二）6MR160D-10鋸齒剝絨機(jī)（如圖8所示）

圖8 6MR160D-10鋸齒剝絨機(jī)

6MR160D-10鋸齒剝絨機(jī)的主要參數(shù)：臺(tái)時(shí)棉籽產(chǎn)量為頭道4000 kg，二道800 kg～1000 kg，三道1000 kg～1200 kg；片時(shí)產(chǎn)絨量大于0.25 kg/h；動(dòng)力22kW；外形尺寸2502 mm×1890 mm×1942 mm。

四、皮棉清理機(jī)

皮棉清理機(jī)主要用于清除皮棉中的雜質(zhì)與疵點(diǎn)，改善皮棉的外觀形態(tài)，以提高皮棉質(zhì)量?，F(xiàn)代棉花加工工藝中都配備了皮棉清理工序，由于其對(duì)棉層的形態(tài)和厚度要求嚴(yán)格，一般均安裝在棉流比較均勻的軋花機(jī)后面，中間不允許增加任何改變皮棉形態(tài)的環(huán)節(jié)。目前的皮棉清理機(jī)有氣流式和可控棉胎式兩種結(jié)構(gòu)。皮棉清理工序的應(yīng)用給軋花廠帶來的成效明顯，減少了皮棉中的雜質(zhì)、索絲及其他疵點(diǎn)；顯著改變了皮棉的外觀形態(tài)；有效解決了軋花工藝的產(chǎn)質(zhì)量矛盾，提高了軋花生產(chǎn)效率。目前的皮棉清理機(jī)還設(shè)計(jì)有棉層厚度檢測裝置，并與軋花機(jī)實(shí)現(xiàn)了連鎖控制，一旦皮棉清理機(jī)出現(xiàn)塞車故障，軋花機(jī)自動(dòng)開箱，可有效防止設(shè)備事故發(fā)生。皮棉清理已成為軋花工藝中的重要環(huán)節(jié)，但若不能正確使用皮棉清理機(jī)也會(huì)產(chǎn)生一定的副作用，為此要加強(qiáng)控制，正確使用與維護(hù)皮棉清理機(jī)。

圖9 氣流式皮棉清理機(jī)原理示意圖

圖9所示的皮棉清理機(jī)不需動(dòng)力，結(jié)構(gòu)簡單，安裝在軋花機(jī)的皮棉出口處，能清除皮棉中的棉籽、不孕籽、破籽等大顆粒雜質(zhì)，不損傷纖維，清雜效率一般20%左右，有各種型號(hào)可供選擇，產(chǎn)量分別在2000 kg/h～3000 kg/h。

圖10 可控棉胎式皮棉清理機(jī)剖面示意圖

該種皮棉清理機(jī)采用給棉羅拉與給棉板夾持喂棉，鋸齒輥筒高速旋轉(zhuǎn)進(jìn)行鉤拉、分梳結(jié)構(gòu)，可清理皮棉中的細(xì)小雜質(zhì)及疵點(diǎn)，改善皮棉外觀形態(tài)，清雜效率達(dá)30%～40%，清理后的皮棉可提高0.5個(gè)～1個(gè)品級(jí)。

由于棉層進(jìn)入的狀態(tài)直接影響該機(jī)的正常運(yùn)轉(zhuǎn)及皮棉清理效果，因此國內(nèi)外都在研究該種皮棉清理機(jī)（如圖11所示）的皮棉喂入結(jié)構(gòu)，以期達(dá)到更好的效果。

圖11 美國最新研制的一種皮棉清理機(jī)

五、打包機(jī)系統(tǒng)

MDY-400型液壓打包系統(tǒng)經(jīng)過了一個(gè)時(shí)期的市場考驗(yàn)以后，2003年被國務(wù)院批準(zhǔn)的棉花質(zhì)量檢驗(yàn)體制改革方案指定的配套設(shè)備為中國棉花加工工業(yè)實(shí)現(xiàn)規(guī)?；?jīng)營的“集中加工、包包檢驗(yàn)”和棉包的信息化管理、棉花貿(mào)易與國際接軌提供了裝備基礎(chǔ)。打包是棉花加工的最后工序，是及時(shí)、連續(xù)將棉纖維打成棉包并進(jìn)行包裝確保安全儲(chǔ)存運(yùn)輸?shù)脑O(shè)備。傳統(tǒng)的打包機(jī)由喂棉、踩棉預(yù)壓、壓縮成型、捆扎包裝四個(gè)基本環(huán)節(jié)組成，400型新型打包機(jī)在這四個(gè)環(huán)節(jié)上有較大發(fā)展，并增加了自動(dòng)取樣、回潮率在線檢測、棉包自動(dòng)計(jì)量捆扎、自動(dòng)套包、運(yùn)輸?shù)裙δ堋?/p>

400型液壓打包機(jī)系統(tǒng)包型尺寸為1400 mm×530 mm×700 mm；包重227 kg±10 kg。400型液壓打包系統(tǒng)打包程序如圖12所示。

圖12 400型液壓打包系統(tǒng)打包程序

400型打包機(jī)的研制為適用棉花質(zhì)量檢驗(yàn)體制的改革的需要，依托科技創(chuàng)新進(jìn)行很大的改進(jìn)。打包機(jī)喂棉裝置作用是把松散的皮棉喂入壓縮棉箱，其結(jié)構(gòu)先后經(jīng)歷了人工喂棉、旋轉(zhuǎn)式翼板喂棉器、柵條喂棉器、耙式喂棉器、輸送帶式喂棉器，最后形成了現(xiàn)在普遍使用的液壓推棉喂棉器，這種喂棉結(jié)構(gòu)可靠，喂棉量大，棉胎分割整齊，使用壽命長。

踩棉預(yù)壓部分的功能是對(duì)喂入壓縮棉箱的棉花進(jìn)行預(yù)壓，并計(jì)量喂入棉花的重量。其結(jié)構(gòu)由齒桿式踩壓裝置、鏈條式踩壓裝置發(fā)展為液壓踩壓系統(tǒng)，該系統(tǒng)由踩壓油缸帶動(dòng)踩壓頭上下運(yùn)動(dòng)，對(duì)棉花進(jìn)行預(yù)壓縮，踩頭的速度隨壓力變動(dòng)而改變；通過調(diào)整系統(tǒng)內(nèi)的電接點(diǎn)式壓力表設(shè)定值，實(shí)現(xiàn)棉包重量自動(dòng)計(jì)量。該踩壓結(jié)構(gòu)踩壓速度快、壓力大、動(dòng)作平穩(wěn)、包重計(jì)量準(zhǔn)確、調(diào)整方便。

壓縮成型部分的功能是對(duì)預(yù)壓后的棉箱中的棉花進(jìn)一步壓縮到要求的位置，以方便捆扎。其結(jié)構(gòu)經(jīng)歷了機(jī)械式（絞車式）和液壓式兩種，而液壓式又分為下頂式和上壓式，棉箱結(jié)構(gòu)也由手動(dòng)開門式、自動(dòng)開門式發(fā)展為整體無門式。目前我國棉花質(zhì)量檢驗(yàn)體制改革推薦的400型打包機(jī)均為液壓上壓式，該機(jī)利用其上部同步運(yùn)動(dòng)的雙液壓缸進(jìn)行壓縮，采用無門箱體，依靠整體脫箱技術(shù)，完成壓縮打包功能，同時(shí)利用棉箱底部和主壓頭上設(shè)置的取樣刀和在線測水裝置，在壓縮成包的同時(shí)自動(dòng)完成取樣工作和棉花回潮率檢測。新型打包機(jī)不僅主壓力大（公稱壓力4000 kN），打包速度快，壓縮密度高，而且棉包外形整齊美觀。圖13是400型打包機(jī)的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖13 400型打包機(jī)的結(jié)構(gòu)示意圖

捆扎包裝就是把壓縮后的棉花捆扎、包裝好，傳統(tǒng)的捆扎方式是包布在內(nèi)，捆扎在外，方法是人工先鋪上包布，再穿絲、搭扣，最后人工出包、封包、稱重，人工刷嘜。新型打包機(jī)捆扎方式是捆扎在內(nèi)，包裝在外，不僅可以人工搭扣，而且可以自動(dòng)搭扣，并實(shí)現(xiàn)自動(dòng)取樣、自動(dòng)輸包、自動(dòng)稱重、自動(dòng)套包、自動(dòng)打印條碼及自動(dòng)在線測水等功能，滿足了包包取樣，棉包編碼的基本條件，使我國棉花包裝與國際接軌，棉花質(zhì)量指標(biāo)更準(zhǔn)確、公正，為棉包的信息化管理奠定了基礎(chǔ)。