苧麻纖維性能測試是評價苧麻纖維品質(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(shù)進行了優(yōu)化，確定了速比、隔距、喂入長度。該機具有結(jié)構(gòu)簡單、體積小、操作方便的結(jié)構(gòu)特點。經(jīng)試驗驗證：該制樣機對纖維損傷小，開松效果較好，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(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]。隨著人們生活水平的提高，市場消費追求“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格，越來越受到國內(nèi)外消費者的青睞。苧麻精干麻即為苧麻原麻經(jīng)生物或化學工藝脫膠后的麻纖維，其內(nèi)在品質(zhì)包括纖維細度（公制支數(shù)）、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、并絲等性能進行快速便捷的檢測。?　　2 制樣機的工作原理與結(jié)構(gòu)設計?　　2.1 工作原理?　　制樣機的工藝簡圖如圖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遠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的負壓作用下吸附在其表面上，塵籠在電動機的帶動作用下轉(zhuǎn)動輸出纖維網(wǎng)。

?　　2.2 結(jié)構(gòu)設計?　　該機的總體機構(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：2.2 r/min（27牙）；1.8 r/min（33牙）；?　　溝槽羅拉工作長度：168mm；溝槽數(shù)：30個。?　　（3）定量?　　考慮喂給板的長度、試驗所用定量、開松效果，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)多次反復試驗，加壓在6圈左右為宜。?　　2.2.2 開松部分?　　制樣機的開松作用主要是由刺輥和喂給羅拉這個開松單元來完成的，所以刺輥的合理設計顯得尤為重要，是該制樣機設計的關鍵，外觀結(jié)構(gòu)如圖2所示。?　　（ 1 ） 刺輥直徑：D = 1 3 5mm（ 金屬裸體直徑為130mm）；?　　（2）刺輥工作長度：L = 220mm；?　　（3）刺輥轉(zhuǎn)速：1316 r/min、839 r/min或1076r/min可調(diào)；?　　（4）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)格基本都是標準化，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，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行充分梳理和及時轉(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行對比試驗，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：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，存在較為嚴重的生銹。根據(jù)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?　　該制樣機采用一個塵籠作為輸出機構(gòu)。其主要技術參數(shù)為：?　　（1）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1通過皮帶帶動齒輪的轉(zhuǎn)動而運動，刺輥由電動機2通過皮帶帶動齒輪而運動。溝槽羅拉上的齒輪可以更換。?　　本設計中的兩個電動機均采用YS系列電動機。YS系列電動機具有體積小、重量輕、起動轉(zhuǎn)矩大、運行可靠、維護方便等特點。根據(jù)苧麻纖維特性，查閱機械設計實用手冊，選取的電動機的參數(shù)[6]如表2所示。?　　3 制樣機相關參數(shù)的確定?　　制樣機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方案（見表3所示）進行試驗，制得的試樣聘請專家進行肉眼感官評定，開松效果好的評分高，據(jù)此確定三個因子的最佳組合。?　　因本例試驗是三因素三水平的實驗，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松效果的試驗結(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。

?　　對上述最優(yōu)工藝再進行重復試驗驗證，并經(jīng)測試專家鑒定，認為開松得到的試樣已達到了測試要求。?　　4 總結(jié)?　　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(shù)進行了優(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。?　　試驗表明：該機具有結(jié)構(gòu)簡單、體積小、操作方便、小樣試驗的結(jié)構(gòu)特點，對纖維損傷小，開松效果較好，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.苧麻簡介[J].國際沙棘研究與開發(fā), 2012,10(2):37.[2] 成雄偉.我國苧麻紡織工業(yè)歷史現(xiàn)狀及發(fā)展[J].中國麻業(yè)科學,2007(29):77-79.[3] 郁崇文,張元明,姜繁昌.苧麻紗線生產(chǎn)工藝與質(zhì)量控制[M].上海:東華大學出版社,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.苧麻專用金屬針布工藝性能研究[J].成都紡織高等專科學校學報,1997,10(14):1-7.[6] 吳宗澤.機械設計使用手冊[M].北京:化學工業(yè)出版社，1999.

來源： 中國纖檢雜志