滚刀刮拉式香蕉茎秆纤维提取机的设计与试验

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1、2015年6月农机化研究第6期滚刀刮拉式香蕉茎秆纤维提取机的设计与试验李成斌，梁栋，张喜瑞，郑侃，陈实，雷腾(海南大学机电工程学院，海口570228)摘要:针对目前我国香蕉茎秆纤维机械提取方法研究匮乏，已有机器工作时刀轮转速高、纤维易缠绕刀轮而断裂的问题，设计了一种新型香蕉茎秆纤维提取机，并对其关键部件的设计进行了理论分析。该机主要由电机传动装置、对辊挤压装置和刮杂装置构成。为确定该机的最优工作参数，利用正交试验研究了刀轮转速(A)、刀片间距(B)、定刀弧长(C)3个因素对纤维含杂率、纤维损失率及生产率的影响。试

2、验结果表明，当刀轮转速为1200r/min、刀片间距为80mm、定刀弧长为120mm时，该机的综合性能指标达到最优，纤维损失率为9．8%，纤维含杂率为12．4%，生产率为120．9kg/h。该研究对香蕉茎秆纤维提取机的设计具有重要参考意义，可为香蕉产区带来显著的经济效益和环保效益。关键词:香蕉茎秆;纤维;正交试验;滚刀刮拉式+中图分类号:S226．79文献标识码:A文章编号:1003－188X(2015)06－0127－05DOI:10.13427/j.cnki.njyi.2015.06.032manCG等人对香

3、蕉茎秆纤维的小规模提取及加工技0引言［9］术进行了研究:通过沤麻或用刮泥刀刮去茎秆肉渣长期以来，香蕉茎秆由于其分布零散、体积大、收后加工成纤维，加工效率为15g/h(纤维);采用电机集运输成本高和缺乏适宜的机械化处理技术等原因，驱动刀片击打茎秆的刮麻机加工效率为2．5kg/h(纤处理起来较为困难。因此，蕉农多采用田间堆弃、焚维)。张劲等人研发了QP－1800香蕉茎秆破片机及［10－11］烧等方式去处理香蕉秸秆，不仅造成了资源的浪费，GZ－390香蕉茎秆刮麻机，并对其进行了改进，而且容易引起大气污染、土壤矿化甚至火

4、灾和交通事生产率达到100kg/h(茎秆)。张喜瑞等人设计了一［1－2］故等问题。种滚轧、甩碎组合的纤维提取机，生产率达到206kg/h［12］在与化纤的对比中，研究人员发现香蕉茎秆纤维(茎秆)。相比化学提取法，机械提取法具有较高不仅光泽度更好，而且具有更高的吸水性。此外，香效率、低环境污染等优点，是一种较理想的提取方式。蕉茎秆纤维是一种植物纤维，对人体的刺激小，即便目前，国内外香蕉茎秆纤维的制取研究仍处于探在成为垃圾时也不会对环境造成负面影响，越来越多索阶段，相关的制取技术还不成熟，设备加工效率和的人开始了将其

5、应用于纺织、服装、造纸、燃料酒精等纤维提取率均较低。为此，设计了一种采用先滚轧挤［3－6］领域的研究。目前，香蕉茎秆纤维的提取主要是水、后刮麻两道工序的新型香蕉茎秆纤维提取机，对化学方法和机械方法。化学方法提取香蕉茎秆纤维其关键部件的设计进行理论分析，并通过正交试验确的研究中，吴雄英等人发明了预酸处理、碱煮、焖煮、定了较优工作参数。漂白、酸洗的制取工艺，该法成本低，制取效果良［7］1总体结构及工作原理好。日本日清纺织公司与名古屋市立大学合作，其纤维的制取过程为:剥下香蕉茎外皮，取出纤维内皮;1．1总体结构［8］脱

6、水、干燥;精炼、解纤。机械方法中，印度的Jar滚刀刮拉式香蕉茎秆纤维提取机主要由电机、V带传动装置、对辊挤压装置、滚刀刮杂装置和机架组收稿日期:2014－06－05基金项目:公益性行业(农业)科研专项(201203072－01);国家自然成，如图1所示。科学基金项目(51105123);海南省高等学校科学研究项目1．2工作原理(HNKY2014－15);2013年度海南大学服务地方经济社会工作时(见图2)，经香蕉茎秆破片机破片处理后发展项目(HDSF201311)作者简介:李成斌(1990－)，男，河南信阳人，硕

7、士研究生，(E－mail)得到的板条状香蕉茎秆，由人工从喂料板喂入对辊挤lcb0216@163．com。压装置的上下辊子之间，上下辊子在电机、V带、齿轮通讯作者:梁栋(1971－)，男，广西灵山人，教授，硕士生导师，(E－mail)xjn04@163．com。传动装置的带动下反向旋转，其线速度为v1;在辊子·127·2015年6月农机化研究第6期［13］的挤压作用下，茎秆的组织被破坏，其所含的肉杂质对辊装置能咬入香蕉茎秆的条件为被部分碾碎但仍粘连在纤维之间。滚刀刮杂装置中tanβmax≤f(1)的刀辊在电机、V带

8、传动装置的带动下高速旋转，其其中，βmax为最大咬入角，f为茎秆与辊子间的摩刀刃的线速度为v2，且v2＞v1。当挤压后的茎秆进入擦系数。由图3中所示的几何关系可得到滚刀刮杂装置后，就被刀辊上径向均匀分布的刀片t1－t2D1=(2)高速旋转打击，粘连的杂质被刮去，得到纤维，完成整1－cosβ个提取过程。为增强挤压破坏效果，对辊子表面进行压花处理，结合实际试验，破片处理的香蕉