摘要：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)過開松、制樣。本文設(shè)計(jì)并研制了用于苧麻精干麻測試的制樣機(jī)，并對其主要的工藝參數(shù)進(jìn)行了優(yōu)化.　
　　
　　關(guān)鍵詞：苧麻精干麻；測試；制樣機(jī)；設(shè)計(jì)
　　
　　1引言
　　
　　苧麻是中國特有的以紡織為主要用途的農(nóng)作物，我國的苧麻產(chǎn)量約占全世界的90%以上，在國際上稱為“中國草”[1]。纖維長度較長，一般為60mm～250mm[2]，可單纖維紡紗。纖維強(qiáng)度高、透氣性好、濕強(qiáng)度大、延伸度小，并具有一定的防腐、防菌、防霉等功能，被公認(rèn)為“天然纖維之王”[3]。隨著人們生活水平的提高，市場消費(fèi)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(hù)，有機(jī)綠色環(huán)保產(chǎn)品將主導(dǎo)世界消費(fèi)新潮流[4]，因此天然優(yōu)質(zhì)苧麻制品以其獨(dú)特的性能與風(fēng)格，越來越受到國內(nèi)外消費(fèi)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(nèi)在品質(zhì)包括纖維細(xì)度（公制支數(shù)）、束纖維斷裂強(qiáng)度、白度、硬條、并絲、殘膠率、含油率等指標(biāo)。
　　
　　本文設(shè)計(jì)并協(xié)同機(jī)械加工廠家研制出苧麻精干麻質(zhì)量測試前的制樣機(jī)，以便于對苧麻精干麻的纖維細(xì)度、束纖維斷裂強(qiáng)度、白度、硬條、并絲等性能進(jìn)行快速便捷的檢測。
　　
　　2制樣機(jī)的工作原理與結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
　　
　　2.1工作原理
　　
　　制樣機(jī)的工藝簡圖如圖1所示。精干麻切斷成一定的長度，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，并以溝槽羅拉的線速度向刺輥3喂入。刺輥的表面包覆著針布，刺輥表面的線速度遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過喂給羅拉的線速度，送入的精干麻受到高速回轉(zhuǎn)且轉(zhuǎn)動慣量很大的刺輥的開松梳理，大部分的束絲、并絲被分離成單纖維的狀態(tài)。經(jīng)開松、梳理過的纖維在塵籠6的負(fù)壓作用下吸附在其表面上，塵籠在電動機(jī)的帶動作用下轉(zhuǎn)動輸出纖維網(wǎng)。

　　
　　2.2結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
　　
　　該機(jī)的總體機(jī)構(gòu)主要由3部分組成：喂入部分、開松部分、輸出部分。
　　
　　2.2.1喂入部分
　　
　　（1）喂給板
　　
　　喂給板采用長、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(shù)：溝槽羅拉直徑：D=57mm（外徑），d=50mm（內(nèi)
　　徑）；
　　
　　溝槽羅拉轉(zhuǎn)速：2.2r/min（27牙）；1.8r/min（33牙）；
　　
　　溝槽羅拉工作長度：168mm；溝槽數(shù)：30個(gè)。
　　
　?。?）定量
　　
　　考慮喂給板的長度、試驗(yàn)所用定量、開松效果，經(jīng)反復(fù)試驗(yàn)定量13g為宜。
　　
　?。?）加壓
　　
　　該制樣機(jī)采用彈簧加壓的形式于上溝槽羅拉，主要技術(shù)參數(shù)：
　　
　　彈簧外徑：13mm；材料直徑：2mm。
　　
　　有效圈數(shù)：14mm；彈簧節(jié)距：4mm。
　　
　　自由長度：5.8mm。
　　
　　加壓大小：加壓過大，則纖維損傷大；加壓過小，纖維直接被刺輥抽走，最后經(jīng)多次反復(fù)試驗(yàn)，加壓在6圈左右為宜。
　　
　　2.2.2開松部分
　　
　　制樣機(jī)的開松作用主要是由刺輥和喂給羅拉這個(gè)開松單元來完成的，所以刺輥的合理設(shè)計(jì)顯得尤為重要，是該制樣機(jī)設(shè)計(jì)的關(guān)鍵，外觀結(jié)構(gòu)如圖2所示。
　　
　?。?）刺輥直徑：D=135mm（金屬裸體直徑為130mm）；
　　
　?。?）刺輥工作長度：L=220mm；
　　
　　（3）刺輥轉(zhuǎn)速：1316r/min、839r/min或1076r/min可調(diào)；
　　
　?。?）針布。

　　針布主要分為彈性針布和金屬針布（見圖3）。針布的型號、規(guī)格基本都是標(biāo)準(zhǔn)化，故可根據(jù)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(shù)有：齒深、工作角、齒密等，其決定著針布的梳理、開松效果的好壞。工作角太小，梳理力強(qiáng)，開松效果好，但是對纖維損傷大，容纖量高，纖維轉(zhuǎn)移差；工作角太大，則梳理、開松效果差。減小針布的齒深可明顯提高針布的纖維轉(zhuǎn)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(zhuǎn)移，提高梳理質(zhì)量，但針齒過淺梳不透也會影響梳理效果。齒密直接決定著刺輥的梳理度D，梳理度大，則梳理力大，纖維也易損傷。

　　
　　依據(jù)傅云龍[5]對苧麻專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(yàn)，具體針布規(guī)格如表1所示，并依據(jù)開松梳理效果以確定針布的型號。
　　
　　經(jīng)試驗(yàn)：ZC-775型號的針布齒深，齒密小，工作角大，轉(zhuǎn)移能力差，易充塞纏繞，且針布規(guī)格不符合的同時(shí)，存在較為嚴(yán)重的生銹。根據(jù)梳麻機(jī)錫林表面的纖維負(fù)荷分析和ZC-775針布的使用經(jīng)驗(yàn)，選用LZC-21進(jìn)行試驗(yàn)，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(qiáng)度。由肉眼直接觀察可以看出：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(jī)采用一個(gè)塵籠作為輸出機(jī)構(gòu)。其主要技術(shù)參數(shù)為：
　　
　?。?）塵籠直徑：D=130mm；（2）塵籠工作長度：L=200mm；（3）塵籠轉(zhuǎn)速：2.3r/min。
　　
　　2.2.4動力部分
　　
　　溝槽羅拉和塵籠由電動機(jī)1通過皮帶帶動齒輪的轉(zhuǎn)動而運(yùn)動，刺輥由電動機(jī)2通過皮帶帶動齒輪而運(yùn)動。溝槽羅拉上的齒輪可以更換。
　　
　　本設(shè)計(jì)中的兩個(gè)電動機(jī)均采用YS系列電動機(jī)。YS系列電動機(jī)具有體積小、重量輕、起動轉(zhuǎn)矩大、運(yùn)行可靠、維護(hù)方便等特點(diǎn)。根據(jù)苧麻纖維特性，查閱機(jī)械設(shè)計(jì)實(shí)用手冊，選取的電動機(jī)的參數(shù)[6]如表2所示。
　　
　　3制樣機(jī)相關(guān)參數(shù)的確定
　　
　　制樣機(jī)中喂給羅拉與刺輥之間速比、喂入長度、喂給羅拉與刺輥之間隔距對纖維的開松效果影響非常大。
　　
　　采用三因素三水平的正交試驗(yàn)方案（見表3所示）進(jìn)行試驗(yàn)，制得的試樣聘請專家進(jìn)行肉眼感官評定，開松效果好的評分高，據(jù)此確定三個(gè)因子的最佳組合。
　　
　　因本例試驗(yàn)是三因素三水平的實(shí)驗(yàn)，且不考慮因素間的交互作用，故選用L9（34）正交表安排試驗(yàn)。正交試驗(yàn)方案和苧麻纖維開松效果的試驗(yàn)結(jié)果如表4所示。根據(jù)正交表可以得到苧麻纖維開松效果極差分析試驗(yàn)結(jié)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＞喂入長度。最優(yōu)工藝參數(shù)為A1C2B2?！　　　?/p>

　　
　　
　　對上述最優(yōu)工藝再進(jìn)行重復(fù)試驗(yàn)驗(yàn)證，并經(jīng)測試專家鑒定，認(rèn)為開松得到的試樣已達(dá)到了測試要求。
　　
　　4總結(jié)
　　
　　本文設(shè)計(jì)并研制了用于苧麻精干麻測試的制樣機(jī)，并對其主要的工藝參數(shù)進(jìn)行了優(yōu)化，確定了最佳工藝參數(shù)：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，喂入長度確定為140mm，定量為13g，針布為LZC-21型。
　　
　　試驗(yàn)表明：該機(jī)具有結(jié)構(gòu)簡單、體積小、操作方便、小樣試驗(yàn)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，對纖維損傷小，開松效果較好，為對苧麻精干麻的纖維細(xì)度、束纖維斷裂強(qiáng)度、白度、硬條、并絲等性能的測試制樣提供了基礎(chǔ)。
　　
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　?。ㄗ髡邌挝唬何拈_源，塔里木大學(xué)；蔣敏，國家苧麻產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)中心；郁崇文，東華大學(xué)紡織學(xué)院）