苎麻收获加工机械化技术初探
219415397_达川区苎麻机械化收获现状分析及建议
|四川农业与农机/2023年3期|>>>作者简介：朱亚军（1977年-），大学本科，高级工程师。
研究方向：苎麻栽培技术和苎麻纤维机械化推广。
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达州市达川区是全国、全省农业大区，有全国“苎麻之都”“四川省优质苎麻基地县”称号，“达县苎麻”（达川区原为达县）获得全国地理标志产品认证，达川区现有苎麻面积达2000hm 2左右，平均公顷产达2070kg，总产达0.41万t，按市场价每公斤23元计算，产值达0.94亿元。
目前，达川区主要栽培的苎麻品种为川苎8号、川苎11号、川苎16号，主要分布在双庙、赵家、百节等乡(镇)，种植相对集中成片。
达川区苎麻具有强度好、单纤维支数高、纤维长等特点，单纤维强度为35～40cN，束纤维强度为52cN 左右，平均单位纤维支数在1900～2200m/g，纤维支数最高可达2402m/g。
1达川区苎麻收获现状苎麻现有收获方法主要有两种——扯剥法（人工收获）和砍剥法（机械收获）。
扯剥法是用手在田间地里将麻杆中间扯断、麻皮从茎秆上剥下，然后用比较锋利的刮麻器刮去麻皮表层的麻壳，从而获取到粗制纤维（原麻）。
砍剥法是用锋利的砍刀将苎麻茎秆从麻园齐地砍断，然后采用苎麻收获机，以人工投喂的方式一次性完成剥皮和去壳两道工序，从而获取到精制纤维（原麻）。
2达川区苎麻发展优势2.1地域特色优势达川区属亚热带湿润季风气候，年平均气温17.0～17.5℃，春早夏热、四季分明，雨量充沛（年降雨量1000～1200mm ），有效积温5430℃，无霜期长，大风少、微风多，相对湿度79%。
达川区地形地貌特殊，以深丘低山地貌为主，平坝丘陵交错；土壤肥沃，富含磷钾、酸碱适中、营养全面，坡耕地多且排水良好。
达川区独特的气候、地形、地貌及土质组合，适宜苎麻的生长及优质纤维的形成。
2.2苎麻品牌优势在品牌创建上，2001年，达川区被四川省农业厅命名为“四川省优质苎麻基地县”；2003年，达川区苎麻产业技术协会被四川有关部门表彰为全省“百强协会”；2004年，达川区被国家农业部优质农产品开发服务中心命名为“中国苎麻之都”；2005年，达川区第一批农业标准化苎麻示范项目通过验收；2006年，国家标准化管理委员会正式批准立项将达川区苎麻上报为国家级农业标准化示范区；2007年，达川区苎麻实施地理标志产品保护获得国家质量监督检验检疫总局批准；2009年，达川区苎麻正式通过国家标准化委员会验收。
苎麻初加工技术
苎麻初加工技术作者：曾波来源：《中国科技博览》2016年第08期[摘要]苎麻是中国特有的以纺织为主要用途的农作物，我国的苎麻产量约占全世界苎麻产量的90%以上，在国际上称为“中国草”。
随着人们生活水平的日益提高，高级苎麻织物因其粗犷、挺括、典雅、轻盈、凉爽、透气、抗菌等优点越来越受到人们的青睐。
但是由于苎麻纺纱加工的规模远小于棉纺和毛纺，其加工装备与技术相对落后，严重制约了苎麻纺织业的发展。
文章对苎麻的初加工技术瓶颈部分——机械收割剥麻和生物脱胶进行了探究，结合苎麻剥制加工机械的升级换代对现有的苎麻初加工技术进行了组合优化。
[关键词]苎麻；脱麻；割脱联合；生物酶；麻脱胶中图分类号：TS124.31 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2016）08-0077-01引言苎麻是我国特产，国际上俗称“中国草”，其种植面积和产量占世界的 90%。
苎麻单纤维长、强度大，吸湿和散湿快，热传导性能好，脱胶后洁白有丝光，可以纯纺，也可和棉、丝、毛、化纤等混纺，现在国际市场的需求量越来越大，因此我国苎麻产业必将迎来新的发展机遇。
然而，苎麻为多年生韧皮纤维作物，一般年收3次，且必须经过剥制才能获得粗制纤维。
目前苎麻的剥制加工作业，基本是手工刮麻，作业成本高（4 ～5元/kg原麻），用工占整个苎麻生产过程中用工量的 60%以上，收麻季节性强、劳动强度大、用工多，是苎麻原料生产的关键难点。
因此，发展苎麻剥制加工机械化是促进我国苎麻生产规模化、产业化及提高麻农经济效益的重要措施。
目前苎麻的化学脱胶因其产生大量的化学污染物已越来越受到限制。
从节能环保和清洁纺纱的角度来看，应用生物脱胶技术进行苎麻脱胶是主要的发展趋势，微生物脱胶具有能耗小、成本低等优势，酶脱胶则工艺简单、稳定性相对较好，因此，生物脱胶是较理想的工艺，目前已在几个苎麻纺织厂实现了产业化。
1 苎麻的收割与剥麻苎麻产业发展不起来只因收获加工太困难。
为了破解制约苎麻产业发展的机械化收获加工技术难题，为苎麻产业的发展提供科技支撑，农机研究所从2003年起把苎麻收获加工机械化技术的研究作为科技创新的重点，产学研推结合，从分析现有机械化技术和苎麻茎秆机械物理特性入手，经过10年的研究试验，完成了从手工工具到联合收获机多种收获方式的一系列机械化技术创新，包括技术方案、专利技术、设计图纸、实体样机、研究报告、技术标准、科技论文等。
苎麻剥制机械研究现状与发展趋势
㊀㊀㊀２０２４年第４６卷第１期㊀㊀中国麻业科学㊀㊀ＰＬＡＮＴＦＩＢＥＲＳＣＩＥＮＣＥＳＩＮＣＨＩＮＡ㊀㊀㊀㊀文章编号:１６７１－３５３２(２０２４)０１－００４７－１３苎麻剥制机械研究现状与发展趋势郑文龙ꎬ马兰∗ꎬ刘佳杰ꎬ向伟ꎬ颜波ꎬ段益平ꎬ吕江南∗(中国农业科学院麻类研究所ꎬ湖南长沙４１０２２１)摘㊀要:苎麻是中国特色纤维作物ꎬ对其茎秆进行剥制是获取苎麻纤维材料的必要环节ꎬ开展苎麻剥制机械研究对该产业发展具有重要意义ꎮ文章在综述苎麻茎秆力学性能研究现状的基础上ꎬ分析了国外早期剥麻机存在的剥麻质量与效率不高的问题ꎬ介绍了我国现有剥麻机械的技术优势与问题ꎬ总结了麻类作物剥麻机械仿真模拟及智能机具的研发现状ꎮ研究认为ꎬ苎麻剥制机具研究还处于发展阶段ꎬ自动化㊁智能化㊁数据化是其未来研究发展方向ꎮ关键词:苎麻纤维ꎻ力学性能ꎻ剥麻机ꎻ仿真分析中图分类号:Ｓ２２６.７＋２㊀文献标识码:Ａ㊀开放科学(资源服务)标识码(ＯＳＩＤ):㊀收稿日期:２０２３－０９－１５基金项目:湖南省自然科学基金面上项目(２０１９ＪＪ４０３３３)ꎻ财政部和农业农村部:国家麻类产业技术体系建设专项(ＣＡＲＳ－１６)ꎻ中国农业科学院科技创新工程(ＣＡＡＳ－ＡＳＴＩＰ－ＩＢＦＣ)作者简介:郑文龙(１９９９ )ꎬ男ꎬ硕士研究生ꎬ主要从事农业机械创新设计研究ꎮＥ－ｍａｉｌ:８２１０１２２５５９３＠ｃａａｓ.ｃｎ∗通信作者:马兰(１９７７ )ꎬ女ꎬ博士ꎬ副研究员ꎬ主要从事农业机械化工程研究ꎮＥ－ｍａｉｌ:ｍａｌａｎ＠ｃａａｓ.ｃｎꎻ吕江南(１９６４ )ꎬ男ꎬ研究员ꎬ主要从事麻类剥制加工机械及麻产品加工技术研究ꎮＥ－ｍａｉｌ:ｙｊｌｊｎ＠ｓｉｎａ.ｃｏｍＲｅｓｅａｒｃｈＳｔａｔｕｓａｎｄＤｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔＴｒｅｎｄｏｆＲａｍｉｅＤｅｃｏｒｔｉｃａｔｏｒＺＨＥＮＧＷｅｎｌｏｎｇꎬＭＡＬａｎ∗ꎬＬＩＵＪｉａｊｉｅꎬＸＩＡＮＧＷｅｉꎬＹＡＮＢｏꎬＤＵＡＮＹｉｐｉｎｇꎬＬＹＵＪｉａｎｇｎａｎ∗(ＩｎｓｔｉｔｕｔｅｏｆＢａｓｔＦｉｂｅｒＣｒｏｐｓꎬＣｈｉｎｅｓｅＡｃａｄｅｍｙｏｆＡｇｒｉｃｕｌｔｕｒａｌＳｃｉｅｎｃｅｓꎬＣｈａｎｇｓｈａ４１０２２１ꎬＨｕｎａｎꎬＣｈｉｎａ)Ａｂｓｔｒａｃｔ:ＲａｍｉｅｉｓａｆｉｂｅｒｃｒｏｐｗｉｔｈＣｈｉｎｅｓｅｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓꎬａｎｄｄｅｃｏｒｔｉｃａｔｉｎｇｒａｍｉｅｓｔｅｍｉｓｎｅｃｅｓ￣ｓａｒｙｔｏｏｂｔａｉｎｒａｍｉｅｆｉｂｅｒｍａｔｅｒｉａｌｓ.Ｔｈｅｒｅｓｅａｒｃｈｏｆｒａｍｉｅｄｅｃｏｒｔｉｃａｔｉｎｇｍａｃｈｉｎｅｒｙｉｓｏｆｇｒｅａｔｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｃｅｔｏｔｈｅｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔｏｆｒａｍｉｅｉｎｄｕｓｔｒｙ.Ｂａｓｅｄｏｎａｎｅｘｔｅｎｓｉｖｅｒｅｖｉｅｗｏｆｔｈｅｍｅｃｈａｎｉｃａｌｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓｏｆｒａｍｉｅｓｔａｌｋｓꎬｔｈｉｓｐａｐｅｒｅｌｕｃｉｄａｔｅｄｈｉｓｔｏｒｉｃａｌｉｓｓｕｅｓａｂｏｕｔｔｈｅｑｕａｌｉｔｙａｎｄｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙｏｆｅａｒｌｙｆｏｒｅｉｇｎｒａｍｉｅｄｅｃｏｒ￣ｔｉｃａｔｏｒꎬａｎｄｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄｔｈｅｔｅｃｈｎｉｃａｌａｄｖａｎｔａｇｅｓａｎｄｐｒｏｂｌｅｍｓｏｆｔｈｅｒａｍｉｅｄｅｃｏｒｔｉｃａｔｏｒｓｅｘｉｓｔｅｄｉｎＣｈｉｎａꎬａｎｄｓｕｍｍａｒｉｚｅｄｔｈｅｃｕｒｒｅｎｔｓｉｔｕａｔｉｏｎｏｆｍｅｃｈａｎｉｃａｌｓｉｍｕｌａｔｉｏｎａｎｄｉｎｔｅｌｌｉｇｅｎｔｍａｃｈｉｎｅｓ.Ｉｎｇｅｎｅｒａｌꎬｔｈｅｒｅｓｅａｒｃｈｏｆｒａｍｉｅｄｅｃｏｒｔｉｃａｔｏｒｓｔｉｌｌｆａｃｅｓｍａｎｙｃｈａｌｌｅｎｇｅｓｉｎｔｈｅｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔｓｔａｇｅꎬａｎｄｗｉｌｌｄｅｖｅｌｏｐｔｏｔｈｅｄｉｒｅｃｔｉｏｎｏｆａｕｔｏｍａｔｉｏｎꎬｉｎｔｅｌｌｉｇｅｎｃｅａｎｄｄａｔａｍａｔｉｏｎｆｏｒｆｕｔｕｒｅｒｅｓｅａｒｃｈａｎｄｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ.Ｋｅｙｗｏｒｄｓ:ｒａｍｉｅｆｉｂｅｒꎻｍｅｃｈａｎｉｃａｌｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓꎻｒａｍｉｅｄｅｃｏｒｔｉｃａｔｏｒꎻｓｉｍｕｌａｔｉｏｎａｎａｌｙｓｉｓ苎麻(ＢｏｅｈｍｅｒｉａｎｉｖｅａＬ.)ꎬ又称 中国草 ꎬ是一种源自中国的重要纤维植物[１]ꎬ苎麻纤维因其较好的强度㊁耐久性㊁良好的吸湿性和透气性能ꎬ在纺织㊁服装㊁家居用品和工业材料等领域具有广泛的应用前景ꎮ对其茎秆进行剥制是获取苎麻纤维材料的必要环节ꎬ然而苎麻的高效剥制仍然是一个极具挑战性的问题ꎮ传统的剥麻方法通常依赖于手工操作ꎬ劳动强度大且效率低ꎮ随着人口老龄化等问题的出现ꎬ劳动力短缺已成为限制苎麻纤维产业发展的重要因素之一[２]ꎮ针对产业发展问题ꎬ研究人员相继研究出了多种类型的苎麻纤维剥制机械ꎬ在保证苎麻剥制质量基础上提高７４８４㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀中国麻业科学㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀第４６卷苎麻纤维的剥离效率[３]ꎬ促进了苎麻产业机械化发展ꎮ已有的苎麻剥制机械设备利用先进的工程原理和创新的剥离技术ꎬ为苎麻纤维机械化创新提供了新的突破点ꎬ但也存在着许多问题ꎮ因此ꎬ本文在阐述与剥制作业有关的苎麻茎秆力学性能研究状况的基础上ꎬ梳理国内外苎麻机械的发展和研究过程ꎬ分析仿真技术在苎麻剥制机械中的应用ꎬ展望苎麻剥制机械发展趋势ꎬ探讨先进的参数优化方法在苎麻剥制机械优化创新中运用的可能性ꎬ旨在为苎麻剥制机械的研发提供重要参考ꎮ１㊀苎麻茎秆力学性能研究现状苎麻茎秆呈圆柱形ꎬ其直径在不同生长阶段会发生变化ꎮ成熟的苎麻茎秆直径一般在８~１２ｍｍꎬ较细长柔软ꎬ表面光滑ꎬ并具有一定的韧性ꎮ苎麻茎秆由外至内依次由表皮层㊁韧皮部㊁木质部和髓部组成ꎬ不同的组织层在力学性质上具有明显的差异ꎮ为了简化分析和研究ꎬ可以将苎麻茎秆看作由韧皮部和木质部构成的空心圆柱体结构[４]ꎮ为了更好地设计苎麻纤维剥制加工机械ꎬ学者对苎麻茎秆㊁木质部和韧皮部的物理特性和力学特性进行了深入研究[５]ꎮ苏工兵等[６]对苎麻茎秆的力学特性进行了细致分析ꎬ结果显示ꎬ苎麻茎秆的木质部与韧皮部在力学性能上存在明显差异ꎬ研究结果对于深入理解苎麻茎秆的结构与性能关系具有重要意义ꎬ并为进一步研究苎麻茎秆以及开发苎麻剥制部件提供了理论依据ꎮ刘兆朋等[７]使用成熟期苎麻底部茎秆作为材料ꎬ通过复合材料微观力学研究方法ꎬ确定了苎麻茎秆的拉伸弹性模量㊁压缩弹性模量㊁同性面松柏比以及异性面松柏比ꎬ有助于全面了解苎麻茎秆的力学特性ꎬ为苎麻茎秆的剥制部件设计提供了重要的参考依据ꎮ沈成等[８]采用力学万能实验机ꎬ对苎麻木质部和茎秆整体进行了轴向压缩力学特性的研究ꎬ确定了中苎一号苎麻木质部的各项力学性能数据ꎬ为进一步了解苎麻木质部和茎秆的力学特性提供了重要的试验数据ꎮ王加跃等[９]利用自制夹具在力学万能实验机上对苎麻韧皮部进行撕裂试验ꎬ探究了撕裂角度㊁撕裂部位和撕裂方式对苎麻韧皮纤维与麻骨间撕裂力的影响ꎬ结果显示ꎬ随着撕裂角度逐渐增大ꎬ苎麻韧皮纤维与麻骨间的撕裂力逐渐减小ꎻ相比于单侧反向撕裂ꎬ同一试样双侧反向撕裂的撕裂力约为前者的两倍ꎻ不同部位的韧皮纤维在撕裂力方面存在约１７％的变化幅度ꎬ撕裂节点在韧皮部时的撕裂力会显著增大ꎮ徐鑫等[４]对苎麻茎秆㊁木质部和韧皮部进行了力学性能测试ꎮ木质部和韧皮部展现了各自独特的力学性能参数ꎬ其中拉伸弹性模量㊁压缩弹性模量和剪切模量在不同部位呈现差异ꎬ同异性面泊松比反映了不同平面上的形变关系ꎮ这些结果提供了苎麻茎秆及其组成部分在不同加载条件下的力学行为的定量描述ꎬ为苎麻材料的工程应用和优化设计提供了重要的参考依据ꎮＮｔｅｎｇａ等[１０]采用不同方法进行麻类纤维力学性能评价ꎬ选取３２０根红麻纤维在４个速度水平㊁２个纤维水平和３个温度水平下进行试验ꎬ测得杨氏模量㊁拉伸强度和应力应变数据ꎬ使用威布尔和蒙特卡罗统计方法估计数据的分散度ꎮ结果表明ꎬ不同运动速度下红麻纤维力学性能参数无较大变化ꎬ但试验温度上升ꎬ红麻的拉伸性能会急剧下降ꎮ该研究可为苎麻纤维在不同工况及温度下的力学性能研究提供参考ꎮ马兰等[１１]采用力学万能试验机对饲料用不同品种苎麻基部进行弯曲力测试ꎬ明确茎秆横截面积㊁重量㊁抗弯强度之间的关系ꎮ研究发现ꎬ茎秆横截面积与重量之间存在显著正相关关系ꎬ相关系数为０.９３８ꎮ同时ꎬ在７个苎麻品种中ꎬ饲料用苎麻的抗弯强度呈现极显著差异ꎬ其中苎麻四川ＤＢ的抗弯强度最高ꎬ而苎麻Ｇ５９的抗弯强度最低ꎮ该研究提供了不同品种苎麻的弯曲强度ꎬ可为相关收获机械的设计提供借鉴ꎮ苎麻力学性能的详细研究为后续苎麻纤维剥制机具的设计提供了重要的指导和理论依据ꎮ通过对苎麻茎秆㊁木质部和韧皮部进行力学性能测试ꎬ研究人员获得了苎麻在不同加载条件下的关键力学参数ꎬ例如抗弯弹性模量㊁最大抗弯强度㊁拉伸弹性模量㊁最大抗拉强度㊁压缩弹性模量㊁剪切模量以及同性面泊松比和异性面泊松比等ꎬ这些试验数据和参数可用于优化机具的结构设计ꎬ提高剥制效率和质量ꎬ亦可为苎麻材料的工程应用奠定基础ꎮ２㊀国内外苎麻剥制机具研究现状２.１㊀国外研究现状国外对于苎麻剥制机具的研究开展较早ꎬ但早期并没有专门用于苎麻剥制的机具ꎮ１８９３年ꎬ法国人Ｃｅｒｏｎ研制了第一台用于剥制剑麻纤维的Ｒａｓｐａｄｏｒ剥麻机ꎬ后经改进用于苎麻剥麻ꎮ随后ꎬ法㊁德㊁意㊁美㊁日多国先后研制了多种剥麻机(如表１所示)ꎬ注册了众多专利ꎬ但应用效果不理想ꎮ表１㊀国外研制的动力剥麻机Ｔａｂｌｅ１㊀Ｐｏｗｅｒｄｅｃｏｒｔｉｃａｔｉｎｇｍａｃｈｉｎｅａｔａｂｒｏａｄ序号机具名称研制者１Ｒａｓｐａｄｏｒ剥麻机Ｃｅｒｏｎ２麻类植物茎秆表皮纤维处理设备ＳＬＹＶＡＫＯＶＶＥ３Ｂａｐｒｏｍａ剥麻机美国佛罗里达州农业试验站４Ｐｌａｎｔｅｃ剥麻机美国佛罗里达州农业试验站５麻类剥皮机ＦＵＬＬＥＲＭ６人力反拉东纤式剥麻机日本Ｔｏｒｓｃｏ公司７全自动托升式剥麻机日本Ｔｏｒｓｃｏ公司８ＣｅｃｏｃｏＳ－５０型日本Ｃｅｃｏｃｏ公司９Ｃｅｃｏｃｏ１０１Ｎ型小型手工喂入剥麻机日本Ｃｅｃｏｃｏ公司１０ＣｅｃｏｃｏＲａｓｐａｄｏｒ型手工喂入剥麻机日本Ｃｅｃｏｃｏ公司１１麻类作物茎秆纤维分离机ＰＡＳＨＩＮＥＬ㊀㊀第二次世界大战期间ꎬ美国各州农业试验站开展苎麻动力剥麻机研究ꎬ成功研制出反拉式苎麻剥麻机ꎬ并在印度㊁菲律宾等国推广应用ꎮ典型机具有Ｂａｐｒｏｍａ剥麻机㊁Ｐｌａｎｔｅｃ剥麻机(美国佛罗里达州农业试验站研制)和ＰｌａｎｔｅｃＳｅｎｉｏｒ３００型剥麻机等[１２]ꎮ２０世纪中叶ꎬ日本针对苎麻机械化剥制技术展开深入研究ꎬ并成功研制出多款苎麻剥麻机ꎮ典型机具有日本Ｔｏｒｓｃｏ公司研制的人力反拉东纤式剥麻机和全自动托升式剥麻机㊁Ｃｅｃｏｃｏ公司研制的ＣｅｃｏｃｏＳ－５０型㊁Ｃｅｃｏｃｏ１０１型和ＣｅｃｏｃｏＲａｓｐａｄｏｒ手工喂入剥麻机等ꎮ直至９０年代ꎬ随着世界范围内苎麻种植面积的萎缩ꎬ日本与欧美等国先后停止了苎麻相关剥麻机械的研究[１３]ꎮ专利资料显示ꎬＳｌｙｖａｋｏｖ[１４]发明了一种用于提取麻类植物茎秆表皮纤维的设备(如图１所示)ꎬ主要包含干燥室㊁压碎辊以及清洁装置３部分ꎬ在提取纤维的过程中避免了反复弯折ꎬ从而不损伤韧皮纤维ꎬ提升长纤维产量ꎮ图１㊀麻类植物处理机Ｆｉｇ.１㊀ＰｒｏｃｅｓｓｏｒｓｆｏｒｂａｓｔｆｉｂｅｒｃｒｏｐｓＦｕｌｌｅｒ[１５]等设计发明了一种麻类剥皮机ꎬ主要工作部件包含大小两种剥麻滚筒ꎮ直径较小的剥麻滚筒打麻盘间距较小ꎬ用于初步处理茎叶㊁折断麻骨ꎬ直径较大的剥麻滚筒打麻盘间距较大ꎬ用于剥制表皮纤维ꎮ通过多组滚筒之间的互相碾压喂料ꎬ共同完成剥皮工序ꎬ实现高效的剥麻作业ꎮ９４第１期郑文龙等:苎麻剥制机械研究现状与发展趋势图２㊀麻类剥皮机Ｆｉｇ.２㊀Ｂａｓｔｆｉｂｅｒｃｒｏｐｓｂａｒｋｅｒ俄罗斯的Ｚｈｉｖｅｔｉｎ等[１６]提出了一种设想ꎬ将亚麻纤维层的韧皮纤维纵向定位ꎬ对纤维层进行机械加工ꎬ使纤维缩短到预定长度ꎬ该设想用于提高纤维质量㊁回收亚麻生产废料和实现多种规格亚麻纤维的生产ꎮＰａｓｈｉｎ等[１７]设计了一种麻类作物茎秆纤维分离机(如图３所示(ａ))ꎬ主要由水平输送机㊁破碎夹紧装置㊁破碎清理装置和气动吸入系统等组成ꎮ限制装置沿着破碎夹紧装置的边缘放置ꎬ破碎夹紧装置背部设有防护罩ꎬ防止茎秆触碰破碎装置ꎬ用于消除茎秆缠绕问题ꎬ减小整体机器尺寸ꎮＰａｓｈｉｎ等[１８]随后在此机器上做了改进(如图３所示(ｂ))ꎬ通过一个杠杆装置切换滚筒的运动ꎬ模拟揉捏和压制工序ꎬ完成剥麻作业ꎮ改进后的机器简化了机器结构ꎬ降低了电机功率ꎮ目前ꎬ鲜见国外有关苎麻剥制机械的研究报道ꎮ图３㊀麻类作物茎秆纤维分离机与其改进机型Ｆｉｇ.３㊀Ｂａｓｔｆｉｂｅｒｃｒｏｐｓｔａｌｋａｎｄｆｉｂｅｒｓｅｐａｒａｔｉｎｇｍａｃｈｉｎｅａｎｄｉｔｓｉｍｐｒｏｖｅｄｍｏｄｅｌ２.２㊀国内研究现状我国一直致力于苎麻剥制机械的研究ꎬ推动苎麻产业机械化生产ꎮ目前ꎬ我国已开发了５０多种型号的苎麻剥制加工机具和设备(如表２所示)ꎬ包括简易式刮麻器㊁人力反拉式剥麻机㊁直喂式剥麻机和横向喂入式剥麻机等ꎮ在研发过程中ꎬ研究人员不断改进和优化剥麻机械的设计ꎬ以提高剥麻质量和工作效率ꎬ亦关注机械的自动化程度和操作便捷性ꎬ致力于实现更高效㊁更稳定的苎麻剥制过程ꎮ通过不断创新和技术进步ꎬ我国在苎麻剥制机械领域取得了长足发展ꎮ表２㊀国内研制的剥麻机械Ｔａｂｌｅ２㊀ＲａｍｉｅｄｅｃｏｒｔｉｃａｔｉｎｇｍａｃｈｉｎｅｒｙｉｎＣｈｉｎａ序号机具名称研制单位类别１沅江２号刮麻器原湖南省沅江县农具厂简易式手动刮麻器２７２型刮麻器中国农业科学院麻类研究所简易式手动刮麻器３５９－１２１型动力剥麻机湖北省阳新县单滚筒人力反拉式４６ＢＺ－４００型苎麻动力剥麻机中国农业科学院麻类研究所单滚筒人力反拉式５６ＢＭ－４０Ａ型剥麻机湖南省南县八百弓农机厂单滚筒人力反拉式６６ＢＭ－４００型剥麻机上海市松江张泽机械厂单滚筒人力反拉式７ＢＭ－Ｃ型剥麻机江西工业大学(南昌大学)单滚筒人力反拉式８ＺＢ－１型双滚筒剥麻机湖北省纺织工业科学研究所双滚筒人力反拉式９６ＢＭ－３５０型苎麻剥麻机中国农业科学院麻类研究所双滚筒人力反拉式１０ＣＤ－２型剥麻机四川省鑫农科技有限公司双滚筒人力反拉式０５㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀中国麻业科学㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀第４６卷㊀㊀续表２序号机具名称研制单位类别１１ＦＬ－２３５型剥麻机重庆市涪陵区农业局双滚筒人力反拉式１２一次喂入式剥麻机中国农业科学院麻类研究所直喂式剥麻机１３ＪＢＭ－１００型剥麻机华中农业大学直喂式剥麻机１４ＦＬ－ＫＢ型复刮式剥麻机重庆市涪陵区农机局和农业局直喂式剥麻机１５大型横向喂入式苎麻剥麻机中国农业科学院麻类研究所横向喂入式剥麻机１６连续夹持输送式剥麻机中国农业科学院麻类研究所横向喂入式剥麻机１７６ＴＭ－１６０型横喂式双向自动苎麻三脱机湖北省咸宁市农业科学院农机研究所横向喂入式剥麻机１８４ＢＭ－４５０型直喂式苎麻剥麻机中国农业科学院麻类研究所直喂式剥麻机２.２.１㊀简易式刮麻器２０世纪５０年代ꎬ我国科研人员从研制仿手工简易刮麻器开始ꎬ展开了苎麻的剥制加工机械研究ꎮ尽管简易刮麻器在调节间隙方面受到麻茎规格的限制ꎬ但其操作技术易于掌握ꎬ有效降低了劳动强度ꎬ成为苎麻生产中不可或缺的剥制工具ꎮ其中ꎬ沅江２号和７２型刮麻器是典型的机型ꎮ沅江２号刮麻器采用卧式单刀㊁脚踏结构ꎬ每次处理４~５片麻皮ꎬ通过夹紧麻皮并手工刮净梢部和基部的方式完成剥麻作业ꎮ该机具的原麻刮制效率为１~１.５ｋｇ/ｈꎬ鲜皮出麻率为１２％~１５％ꎮ这种刮麻器的设计使得操作相对简单ꎬ并且能够提高剥制效率ꎬ但其处理能力和出麻率相对有限[１２]ꎮ另一种典型的机型是７２型刮麻器[１３][１９]ꎬ其采用立式双刀型结构ꎬ并配备橡皮弹簧自紧刮麻装置ꎬ能够适应不同厚度的麻皮ꎬ实现干净且色泽良好的刮制效果ꎮ该刮麻器通过刀片结构和刮麻装置的改进ꎬ提高了剥制效率和麻皮质量ꎮ图４㊀典型简易刮麻器Ｆｉｇ.４㊀Ｔｙｐｉｃａｌｓｉｍｐｌｅｓｃｒａｐｅｒ总之ꎬ仿手工刮麻式苎麻剥麻机具在我国苎麻加工中发挥了重要的作用ꎬ其简便的操作方式提高了苎麻生产的效率和质量ꎬ但这些机具的处理能力和出麻率仍有待提高ꎮ随着苎麻产业的发展和市场需求的变化ꎬ研发更先进㊁高效的剥麻机具以满足苎麻剥制加工的要求ꎬ成为其产业发展趋势ꎮ２.２.２㊀人力反拉式苎麻剥麻机人力反拉式苎麻剥麻机是一种动力剥麻机ꎬ是当前市场上数量最多的机型之一[２０]ꎮ其工作过程为操作人员手持苎麻茎秆一端进行喂入ꎬ完成一次剥麻作业后ꎬ操作人员将苎麻茎秆从机器中反向抽出ꎬ并将茎秆换向另一端进行加工ꎮ人力反拉式苎麻剥麻机主要分为单滚筒和双滚筒两种形式ꎬ主要区别在于剥麻装置的滚筒数量ꎮ单滚筒反拉式苎麻剥麻机的剥麻装置只有一个剥麻滚筒ꎬ而双滚筒反拉式苎麻剥麻机则具有两个剥麻滚筒[２１]ꎮ典型的单滚筒反拉式剥麻机(如图５(ａ)所示)是由中国农业科学院麻类研究所研制的６ＢＺ－１５第１期郑文龙等:苎麻剥制机械研究现状与发展趋势４００型剥麻机ꎮ该剥麻机的工作流程是人工将苎麻鲜茎喂入剥麻滚筒中ꎬ高速旋转的滚筒将苎麻茎秆与苎麻纤维打碎分离ꎬ并通过滚筒打板的作用将其抛出机外ꎬ得到洁净的原麻[２２]ꎮ该机具有较高的剥麻工效ꎬ鲜茎出麻率为５.３４％ꎬ原麻含胶率为２４.２１％ꎬ原麻含杂率为０.４３％ꎮ该机型的后续改进机型[２３]采用整机动力部分与剥麻部分可快速组合拆卸的设计ꎬ便于山地丘陵作业ꎮ此外ꎬ湖北省阳新县研制的５９－１２１型剥麻机㊁湖南省南县八百弓农机厂研制的６ＢＭ－４０Ａ型剥麻机和江西工业大学(现南昌大学)研制的ＢＭ－Ｃ型剥麻机也曾小规模推广用于生产[２４]ꎮ典型的双滚筒反拉式剥麻机有上海松江张泽机械厂研制的ＺＢ－１型剥麻机㊁四川省鑫农科技有限公司研制的ＣＤ－２型剥麻机㊁重庆市涪陵区农业局研制的ＦＬ－２３５型剥麻机和中国农业科学院麻类研究所研制的４ＢＭ－２６０型剥麻机(如图５(ｂ)所示)ꎮ其中被广泛应用的是中国农业科学院麻类研究所研制的４ＢＭ－２６０型双滚筒反拉式剥麻机和四川省鑫农科技有限公司研制的ＣＤ－２型剥麻机ꎮ４ＢＭ－２６０型剥麻机具有结构简单㊁剥麻质量较好的特点[２５]ꎮ尽管相较于纯人工作业ꎬ双滚筒反拉式剥麻机可以提高３~５倍的工效ꎬ但其机械化程度较低ꎬ需要人力反拉操作ꎬ具有劳动强度大等缺点ꎮＣＤ－２型剥麻机[２６]较一般剥麻机的独特之处在于既可用于处理麻皮ꎬ也可处理麻秆ꎬ体积小ꎬ重量轻ꎬ适用于田间单人作业或多人同时作业ꎮ与单滚筒式剥麻机相比ꎬ双滚筒反拉式剥麻机具有工效高㊁鲜茎出麻率高㊁纤维损伤少的特点ꎮ图５㊀人力反拉式剥麻机Ｆｉｇ.５㊀Ｍａｎｕａｌｐｕｌｌ－ｂａｃｋｒａｍｉｅｄｅｃｏｒｔｉｃａｔｏｒｓ２.２.３㊀直喂式苎麻剥麻机直喂式苎麻剥麻机(如图６所示)是一种多滚筒全自动直喂式剥麻机ꎬ由喂料装置㊁剥麻滚筒㊁纤维输出装置㊁动力及传动装置和机架等组成[２７]ꎮ该机型通过调节底刀片距离实现对不同直径苎麻的刮麻功能ꎬ具有操作简单㊁劳动强度低㊁生产效率高的特点ꎮ剥麻滚筒的数量一般为３至６对ꎮ在剥麻过程中ꎬ茎秆经喂入装置进入剥麻滚筒ꎬ通过转速依次增大的多对剥麻滚筒ꎬ使茎秆向后输送并碾碎㊁刮打和梳理ꎬ最终实现茎秆的皮骨分离ꎬ得到剥制好的纤维ꎮ该类机型实现了连续喂入ꎬ操作简单ꎬ劳动强度低ꎬ相较于人力反拉式剥麻机ꎬ剥麻工效更高ꎮ图６㊀典型直喂式剥麻机Ｆｉｇ.６㊀Ｔｙｐｉｃａｌｄｉｒｅｃｔｆｅｅｄｉｎｇｒａｍｉｅｄｅｃｏｒｔｉｃａｔｏｒ然而ꎬ由于苎麻纤维较长且含胶率高ꎬ直喂式剥麻机在剥麻过程中容易发生滚筒缠麻现象ꎮ２５㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀中国麻业科学㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀第４６卷剥麻质量的稳定性受茎秆长度和滚筒转速的影响ꎬ剥麻工效也有所限制ꎮ目前的直喂式剥麻机主要包括中国农业科学院麻类研究所研制的一次喂入式剥麻机[２８]㊁华中农业大学研制的ＪＢＭ－１００型剥麻机[２９]以及重庆市涪陵区农机局和农业局联合研制的ＦＬ－ＫＢ型复刮式剥麻机等ꎮ直喂式剥麻机在剥麻过程中通过多滚筒的协同作用ꎬ实现连续喂入ꎬ有效提高了剥麻工效ꎮ但直喂式剥麻机所剥麻纤维仍含有较多麻骨和麻壳ꎬ尤其是基部ꎬ需要进一步清理才能达到相关标准要求ꎬ而且滚筒缠麻现象仍然是直喂式剥麻机面临的挑战之一ꎬ需要通过进一步的技术改进和优化来解决ꎮ此外ꎬ还应考虑剥麻质量的稳定性和能耗的控制ꎬ以满足苎麻加工领域的需求ꎬ并促进苎麻剥麻工艺提高ꎮ２.２.４㊀横向喂入式苎麻剥麻机横向喂入式剥麻机(如图７所示)是一种新型剥麻机器[３０]ꎬ该机型主要由喂入装置㊁两套夹持输送装置㊁两套剥麻装置㊁纤维输出装置㊁动力及传动装置与机架等组成ꎮ其工作过程为:苎麻茎秆横向喂入后ꎬ第一夹持机构夹紧苎麻基部进入第一剥麻滚筒ꎬ苎麻基部茎秆经滚筒均匀连续的刮剥ꎬ去除麻骨和麻壳ꎬ得到洁净度高的纤维ꎬ然后第二夹持输送装置换位夹持剥制后的苎麻纤维ꎬ带动纤维进入第二剥麻滚筒ꎬ滚筒刮剥另一端未加工的苎麻梢部茎秆ꎬ直至剥制出较好的纤维ꎬ最后剥制好的纤维通过纤维输出装置输出ꎬ完成纤维剥制作业ꎮ夹持输送装置常见的类型有链条式㊁齿轮齿条式㊁橡胶带式和绳带式等ꎮ剥麻装置通常设计两套ꎬ有单滚筒式和双滚筒式等ꎮ横向喂入式剥麻机实现了苎麻物料连续喂入ꎬ操作简单ꎬ工效较高ꎬ解决了人力反拉式剥麻机劳动强度大㊁安全性能差的问题ꎮ但该技术仍存在纤维夹持不牢固㊁装置难以小型化等问题ꎮ图７㊀典型横向喂入式剥麻机Ｆｉｇ.７㊀Ｔｙｐｉｃａｌｄｅｃｏｒｔｉｃａｔｉｎｇｍａｃｈｉｎｅｏｆｔｒａｎｓｖｅｒｓｅｆｅｅｄｉｎｇ图８㊀连续夹持输送式剥麻机Ｆｉｇ.８㊀Ｄｅｃｏｒｔｉｃａｔｉｎｇｍａｃｈｉｎｅｏｆｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓｃｌａｍｐｉｎｇａｎｄｃｏｎｖｅｙｉｎｇ横向喂入式剥麻机主要有中国农业科学院麻类研究所研制的大型横向喂入式苎麻剥麻机[３１]㊁连续夹持输送式剥麻机[３２](如图８所示)以及湖北省咸宁市农业科学院农机研究所研制的６ＴＭ１６０型横喂式双向自动苎麻三脱机[３３](如图９所示)ꎮ横喂式双向自动苎麻三脱机的结构包括喂麻装置㊁机械手㊁夹持与输送机构㊁两套三脱机构㊁托收机构㊁液压系统㊁动力及传动机构㊁控制系统和机架等ꎮ该机利用折㊁刮㊁挤的工作原理实现苎麻茎秆的纤维㊁麻骨和胶质的三脱过程ꎮ作业过程中ꎬ叶片滚筒相互啮合反向对辊式旋转ꎬ折刮去除茎秆的表皮㊁麻骨和部分胶质ꎬ而挤压光滚则安装在入口和出口处并对辊式旋转ꎬ起到进一步分离纤维与麻骨以及挤压出纤维内胶质的作用ꎮ上述横向喂入式苎麻剥制机械的工作原理基本相同ꎬ苎麻茎秆前进方向与剥麻滚筒旋转方向垂直或有一定的夹角ꎬ通过剥麻滚筒对苎麻纤维的摩擦击打作业实现苎麻纤维的分离工序ꎬ尽管３５第１期郑文龙等:苎麻剥制机械研究现状与发展趋势采用的夹持输送链的形式㊁类型和结构形式等不尽相同ꎬ但都可以实现剥麻作业ꎬ然而ꎬ这些设备仍存在一些问题ꎬ如纤维损失率较高或麻骨去除不彻底等ꎬ需要进一步改进和完善ꎮ注:１ 动力及传动装置ꎻ２ 液压系统ꎻ３ 机架ꎻ４ 第１剥麻机构ꎻ５ 喂麻装置ꎻ６ 第２剥麻机构ꎮ图９㊀６ＴＭ１６０型横喂式双向自动苎麻剥麻机Ｆｉｇ.９㊀６ＴＭ１６０ｔｒａｎｓｖｅｒｓｅ－ｆｅｅｄｉｎｇｂｉｄｉｒｅｃｔｉｏｎａｌａｕｔｏｍａｔｉｃｒａｍｉｅｄｅｃｏｒｔｉｃａｔｏｒ２.２.５㊀螺旋式苎麻剥麻机中国农业科学院麻类研究所发明了一种用于处理苎麻茎秆的分离设备[３４](如图１０所示)ꎬ创新性的采用螺旋碾压部件ꎬ与滚筒分离部件相结合进行苎麻剥制ꎬ兼顾苎麻作物多用途利用ꎬ有望成为一种新型苎麻剥麻机ꎬ但未见生产样机ꎮ注:１ 螺旋碾压分离部件ꎻ２ 纤维抛甩部件ꎻ３ 防护罩ꎻ４ 输送部件ꎻ５ 麻骨收集部件ꎻ６ 机架ꎻ７ 动力ꎮ图１０㊀苎麻茎秆螺旋式分离设备示意图Ｆｉｇ.１０㊀Ｓｃｈｅｍａｔｉｃｄｉａｇｒａｍｏｆｒａｍｉｅｓｔａｌｋｓｐｉｒａｌｓｅｐａｒａｔｉｏｎｅｑｕｉｐｍｅｎｔ３㊀麻类作物相关机械设备仿真研究现状苎麻剥麻机的仿真研究主要涉及以下方面:机械结构建模和运动学仿真㊁力学特性分析㊁苎麻茎秆与机械的相互作用模拟等ꎮ通过绘图软件对苎麻剥麻机的机械结构进行三维建模ꎬ包括各个部件的几何形状㊁尺寸和组装关系等ꎬ可在计算机环境中准确地重现剥麻机的实际结构ꎮ然后ꎬ利用运动学和动力学仿真软件(如ＳｏｌｉｄＷｏｒｋｓ㊁Ａｄａｍｓ等)对机械运动进行模拟和分析ꎬ包括剥麻滚筒的旋转㊁传动装置的运动等ꎮ通过运动学和动力学仿真ꎬ可了解机械各部件之间的相对运动关系㊁运动速度和加速度等参数ꎮ其次ꎬ研究人员利用有限元分析软件(如ＡＮＳＹＳ㊁ＡＢＡＱＵＳ)对苎麻剥麻机工作性能进行模拟和分析ꎮ有限元分析可以通过将机械结构离散为有限个小单元ꎬ利用数值方法计算这些单元的应力㊁应变和变形等力学参数ꎮ通过模拟分析ꎬ可以评估剥麻机在不同工作负荷下的受力情况㊁变形情况以及可能存在的强度和刚度问题ꎮ此外ꎬ研究人员还可以使用多体动力学仿真软件(如ＡＤＡＭＳ)对苎麻茎秆与剥麻机之间的相互作用进行模拟和分析ꎮ这种仿真可以考虑茎秆在剥麻过程中的弯曲㊁挤压㊁摩擦等因素ꎬ预测茎秆与机械接触的力学行为和力学特性ꎮ通过先进仿真技术的应用和研究ꎬ研究人员可以深入理解苎麻剥麻机的工作原理㊁性能特性和机械与苎麻茎秆之间的相互作用ꎬ为剥麻机的设计㊁改进和优化提供理论指导和技术支持ꎮ仿真研究可以减少试验试错成本ꎬ提高设计效率ꎬ为苎麻剥麻机的性能和效率提升提供重要参考ꎮ４５㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀中国麻业科学㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀第４６卷。
苎麻收获加工机械化技术初探
安徽省旌德县农机局 叶金和
摘 要
郭幼平
季轶琳
通过对 苎麻植物 学的解剖分析和人工剥刮原麻的原理。 论述 了苎麻原麻 的机械 加工的可行
性。通过对 ６ Ｍ－ ５ Ｂ ３ ０型电动剥麻机功能的研 究分析 ， 出改进 思路 ， 提 设计制造 出新型剥麻机 ， 有效 地提 高 了原麻 品质和 产量 。
２ 苎麻 收获加 工机械 化技术现状
２１ 实 现机械 化 作业 的可 行性 ． 传 统 的人 力 收 获苎 麻方 式 ，在剥 刮环 节 上 较好
地利用 了苎麻 机械物理特性 ，收获原麻 的品质完全 符合原麻加工企业的要求 ，揭示 了苎麻初加工的某
联合收获机械 。国产 ６ Ｍ ３ ０ 或其变型机） Ｂ 一 ５ 型（ 小型 电动剥 麻 机 的技 术性 能 比较成 熟 。这 种 剥 麻机 主要 由滚筒 、 支撑件 、 差动螺栓调 隙机构 、 喂料斗和机架 部 分组 成 ， 机质 量 约 ６ ｇ配 套 动 力 为 １ Ｗ 的 整 ｏｋ ， ．ｋ ５ 电动机 。 剥麻机 的工作原理是 ： 将鲜茎砍（ ） 割 后经打 叶 和粗细大体分级 ， 喂入鲜茎 ， 经滚筒 的旋转将其带入 机 内 ， 过击 打 、 压 、 、 刮 和 离 心力 的 作 用 ， 经 挤 搓 扯 将 麻骨挤碎 ， 皮壳和浆汁刮下并抛 出机外 ， 能一次性 完 成剥刮加工成原麻。该机整体结构合理 ， 操作技术易 掌握 ， 功效高（ １ ｇ ）加工的原麻含胶率低 （ ５ ０ｋ， 、 ｈ 据 生产企业测试为 ２ ． ％）能耗等使用成本低 。 ７７ ， ８ 同时 ， 对产生的副产品进行 了有效的粉碎， 直接秸秆还 田。 但也存在严重缺陷 ， 主要表现在 ： 所加工原麻的残杂 率高 （ Ｂ ６９ ８ 规定 应 ≤１ ％）原麻纤维完好率 Ｇ ７９ — ７ ． ， ０ 差 （ 丝 状 、 维 断损 严 重 ）最 突 出 的问题 是 提 高原 呈 纤 ， 麻完好率和降低残杂率之 间的矛盾难以解决 ，在应 用中进行调试会 出现随原麻纤维完好率 的提高 ， 其 含杂率随着升高 ， 很难保证原麻 品质要求 ， 这一缺陷 反 映 出剥麻 机 的性 能 还 不 能完 全满 足初 加 工原 麻 的
农业农村部南京农业机械化研究所 推介成果苎麻高效收获技术装备
卷农业农村部南京农业机械化研究所NIAM Nanjing Institute of Agricultural Mechanization, Ministry of Agriculture and Rural Affairs推介成果:苎麻高效收获技术装备成果简介4LMZ-160A 型苎麻收割机填补了国内外苎麻收割机具空白，具有以下创新要点：（1）合理地应用液压技术 解决了动力传送问题，使收割机在行走和调节工作状态方面能够更加灵活；'）采用双层星轮及拨齿皮带扶禾输 送装置，提高作物拨禾能力；'）采用链条式强制夹持输送器，保证作物输送效果;4、采用加长型双动刀往复式切 割器，解决了麻纤维缠绕问题，提高了切割效率。
机具可一次性完成切割、输送、收集功能。
应用领域主要用于苎麻旱地收割，还可用于工业大麻、芦苇等多种高茎秆作物收割主要技术指标配套动力：25.7 -W ； 生产率：0.1 〜0.2 hm 2/h ；漏割率:#4%；机具割幅：1600 mm ；割茬高度:#10 cm ； 可靠性有效度:"92.5%。
获得奖项和知识产权该成果获第十八届中国国际高新技术成果交易会优秀产品奖、2017年湖北省科技进步三等奖，获发明专利5件、实用新型专利10件。
成果转让该成果转让方式:普通许可，成果受让企业要求具备与成果相匹配的技术承接力和生产加工能力#团队介绍该成果由农业农村部南京农业机械化研究所棉麻类收获机械科研团队创新研发，团队首席科学家为石磊研 究员。
团队主要围绕棉花机械化直播、移栽、打顶、收获及蓖麻、苎麻、工业大麻、玉米、芦苇等高茎秆类作物高效、 低损机械化收获装备及技术研发!开展基础性、共性、关键性技术研究!并取得多项重要成果#联系方式联系人:李显旺，电话:************,邮箱:**************。
双向自动苎麻三脱机技术分析
机械脱胶生产工艺与设备研究” ，而研 制 的 专 利 号 为 ｚ ２０２ ０５ ９ ． Ｌ ０７ ０ ８ １０ ７的
“ 双向 自动苎麻三脱机”的技术方案与 特征分析如下 ：
（）横向喂麻台由台板和 ３ ４副装在链条上的拨爪组 ２ ～ 成 ，当麻秆铺放到喂麻 台上时拨爪将麻秆集成一束一束 的 麻把送到纵 向喂麻槽 中。
干） 。
基本特征是 ：由设置在中前方的横向集束喂麻 台和设
置在 中后上方 的纵 向夹持 喂麻机构组成的双 向自动喂麻装
为苎麻产业 的发 展提供科技支 持 ，咸
宁市农业机械化研究所从 ２ ０ 年起把 ０３
置和设置在左右两端 的两套脱麻装置机械连接而成 ， 链条 拨爪横 向喂人转机械手夹持纵向喂人 ，两套脱麻装置分别
出） 口 初步成果 。现将根据鄂科 发计 ［０ ６ ２ ０］ 和基部 的不 同要 求分别调整 。挤压滚设置在入 （ ’ 处 ，麻秆喂入 时开启 ，反向拉 出纤维时压紧进一步滚压 出 ３ 号文下达的编号为 ２０ Ａ ２ １ ３ 的 ２ ０６ Ａ ０Ｂ １
科技攻关计划 “ 苎麻三脱机及 微生物 纤维内的胶质。
之 比。本机麻秆手与纤维手凹弧半径分别为 Ｒ ８ Ｒ 。 １ 和 ６
本机解决 其技术 问题采取 的技术
方案是 ：由横 向集束喂麻台和纵向夹持喂麻机构组成 的双 向 自动喂麻装置与设置在左右两端的两套脱麻装置组成 。 横向集束喂麻台的拨爪将麻秆集成一束一束的麻把送 到纵 向喂麻槽中 ， 麻秆手和纤维手在托收机构的协助下分别夹
胶率高 ，脱胶污染环境 、成本高 、环保压力大 ；四是未综
合开发利用 ，种麻经济效益低 ；五是 印染 、服饰 、后整理
等终 端产 品基本没有 ，产 品依赖外销 ，受制于人 。而这些 问题 的解决都赖于机械化 。双向 自动苎麻 三脱机 的问世对 贯彻落 实科 学发展 观 ，充分 发挥我 国苎麻 资源和产业 优 势 ，振兴纺织业 ，促进工 、农业全面协调可持续发展 ，促 进麻 产区社 会经济发展和科技进步具有十分重要 的意 义。
苎麻现代化加工过程
苎麻现代化加工过程
苎麻是一种常见的纤维作物，其纤维坚韧耐用，质地轻盈，有很多用途，可以用于纺织、造纸、医药等领域。
现代化加工过程可以大大提高苎麻的加工效率和纤维品质。
一、原料采集和准备
苎麻的种植需要精心管理，采摘时需要选择成熟度适宜的茎杆，将其晾晒或蒸煮以便于加工。
二、纤维提取
苎麻纤维的提取可以采用传统的手工方式或机械化的方法。
传统的手工方式是用钝刀将苎麻茎杆削成细条，再用手将其纤维化；机械化方法则是通过绞纤机等机械设备将茎杆切碎，再通过清洗、漂白等工艺提取纤维。
三、纤维加工
经过纤维提取之后，苎麻纤维需要进行一系列的加工处理，包括洗涤、漂白、染色、纺纱等环节。
其中染色是苎麻纤维加工过程中的重要环节，可以提高其市场竞争力。
四、成品加工
苎麻纤维可以用于纺织、造纸、医药等领域，成品加工过程则是根据不同的用途进行加工。
比如，用于纺织的苎麻纤维需要进行织造、印花、缝制等工艺，而用于造纸的苎麻纤维则需要进行制浆等工艺。
总之，苎麻现代化加工过程可以将原材料转化为高品质的纤维产品，有助于提高苎麻产业的竞争力和市场占有率。
苎麻纤维初加工机械化技术创新研究与试验
图 ２ 便 携 式 皮 骨 双 脱 脱 麻 器 示 意 图
１ 主 要 科 技 创 新
１ ． １新 型 人 力 反拉 式— — ６ ＴＭ 一２ Ｏ型 两 用脱 麻 及 手 工 工 具 — — 皮 骨双 脱 器 技 术
６ ＴＭ２ ０型 两 用 脱麻 机 见 图 １ 。 是将 收 割 后 的鲜 麻 秆
苎麻三脱机见图 ３ 。 由机 架 （ １ ） 、 动力 （ ２ ） 、 传 动 装 置 （ 皮带 及 齿 轮 传 动 ） （ ３ ） 、 带分麻器 的工作 台（ ４ ） 、 带 刮 刀 的 剖展 装 置 （ ５ ） 、 带 斩 刀 的喂 入 滚 筒 （ ６ ） 、 脱麻滚 筒（ ７ ） 、 刮 皮 分离滚 筒（ ８ ） 、 反拉滚 筒（ ９ ） 、 输导 清理 滚筒 （ １ Ｏ ） 、 集 麻 架 （ １ １ ） 、 护罩（ １ ２ ） 组 成 。鲜 麻 秆 在 分 麻 器 的 引 导 和 喂 入 滚 筒 的牵 引下 进 入 剖 展 装 置 ， 麻秆底 部被剖刀 纵向割 开 ， 在 继 续 送 进 中被 展 麻 三 角 块 展 开 ， 进 入 喂 麻 滚 筒 后 将 麻 秆 展 压 成 麻 骨 朝 下 的带 状 ， 带斩 刀的下滚将麻 骨斩成小 段 ， 以利 分 离 ， 几对脱 麻滚 筒 为叶片 滚筒 ， 上滚 刮青 皮 ， 下 滚 脱麻骨 ， 反拉 滚 筒 是 一 对 光 滚 ， 将 麻 秆 尾 部 快 速 从 脱 麻 滚 筒拉 出， 解决鼠尾 问题 并挤 压胶 质 。输 导清 理滚 筒将 纤 维输导清理后抛搭在集麻架上 。
１ ． ２ 直 喂 式 苎 麻 三 脱 机 和 Ａ 型 苎麻 三脱 机 技 术
图 １ 两 用 脱 麻 机 整 机 图 脱去 麻 骨 表 皮和 部 分 胶 质 或 将 剥 制 的 鲜 麻 皮脱 去 表 皮 和 部 分 胶 质 的 苎麻 纤 维初 加 工 机 械 ， 由动 力 （ ４ ） 、 机 架（ ５ ） 、 皮 带 及 齿 轮机 构 （ ３ ） 、 一对脱麻滚 筒（ ２ ） 、 带 两 个 喂 麻 口 的罩 盖（ １ ） 组成 。一对 脱 麻 滚 筒相 互 咬合 ， 反 向旋 转 ， 滚 筒 叶 片 在 圆 周 上轴 向均 布 ， 焊接 结构 ， 下 滚 叶 片 两 端 装 有 比 滚 筒 外径 大 的撑 盘 ， 防止麻从 滚筒两端滑 落缠绕 轴及轴承 ， 罩 盖 和 喂 入 口组 成 一 个 整 体 ， 设有挂麻 杆插入 管 ， 水 平 和 垂 直两 个 喂麻 口 ， 水 平 喂 麻 口设 有 封 盖 并 附 漏 斗 ， 喂 麻 口 为 扁形 ， 握拳 的手 进 不去 。本技 术 与 国 内 同类 技 术 相 比 有如 下优 点 ： 安全性能好 、 操作 使用简单 、 出麻质量 高 ； 既 能 脱 麻秆 ， 又 能脱 麻 皮 ， 能 满 足剥 麻 和 割 剥 麻 轮 作 的农 艺 要 求 ； 机 具 结 构 紧凑 、 简单 、 造 价低 、 调整方便 、 有座式和立式 （ 座 式安 装 在 人 力板 车 上移 动 方便 ） 供 麻 农选 购 。
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#% % % 提高剥麻机技术性能的思路
根据现有剥麻机缺陷分析 # 为解决原麻完好率 和降低残杂率之间的矛盾 # 必须从构造设计入手 # 以 改进主要工作部件的几何形状为突破口 # 以提高操 作手的操作技能为辅助措施 # 不断完善和提高剥麻 机的工作性能指标 ! #"’%%% 对剥麻机压板几何形状的技术探讨
’
苎麻的机械物理特性
苎麻属荨麻科双子叶植物! 我国主产于北纬
’!( )*+, 地 区 ! 可 年 收 获 * 季 ! 年 产 原 麻 %-%+"#./012%" 苎麻茎的解剖结构由外向内分为表皮 #
皮层 #韧皮部 #形成层 #木质部和髓 " 通常将皮层以内 的部分称为皮壳 ! 韧皮以外的部分称为麻皮 ! 韧皮部 分称原麻 !木质部分称为麻骨 " 各部分的机械物理特 性是 $ 鲜皮壳含水充足其 抗 折 强 度 低 ! 而 易 断 % 原 麻 的柔韧性好 ! 具有一定的 抗 拉 强 度 % 鲜 麻 骨 较 硬 脆 ! 易折断击碎 " 苎麻鲜茎的麻皮与麻骨靠形成层结合 易剥离 % 原麻与皮壳的结合强度低 ! 加工分离较简 单 " 苎麻品种虽较多 !但其机械物理特性基本是相同 的"
压板
喂入口
前工作面
图>
改进后工作机构示意图
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#$ !!" #$#%&’()*’+)$, - .’/!+0
万方数据
农机推广
安全
表# 苎麻鲜茎 剥麻机生产测试记录表 生产原麻 最长 最短 平均 长度 最长 最短 平均 长度 鲜原 麻重 原麻 重 工作 时间 工 效 出 麻 率 含 杂 率
农机推广
安全
文章编号 $’5&’8 &!@+C%""5D"@8 ""*"8 "*
苎麻收获加工机械化技术初探
安徽省旌德县农机局
摘 要
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通过对苎麻植物学的解剖分析和人工剥刮原麻的原理 < 论述了苎麻原麻的机械加工的可行
性 " 通过对 5678 *+" 型电动剥麻机功能的研究分析 ! 提出改进思路 ! 设计制造出新型剥麻机 ! 有效 地提高了原麻品质和产量 " 关键词 苎麻 剥麻机 初加工 文献标志码 中图分类号
A%%53&B %
6
我国苎麻生产历史悠久 ! 占世界的 !"#$ 以上 ! 是 我国传统的出口产品 ! 也是农业产业结构调整中重 点发展的高效经济作物之一 " 传统的原麻收获方法 劳动强度大 # 生产效率低 ! 已 成 为 苎 麻 发 展 的 瓶 颈 ! 制约了苎麻的产业化生产 " 从 %" 世纪 &" 年代开始 ! 我国曾研制出了刮麻器和小型电动剥麻机 ! 但很难 推广 ! 分析原因 ! 主要是机具的性能不能保证原麻的 品质要求 ! 机具的工作原理尚不完全符合苎麻的剥 刮特性 " 经过多年的实践摸索和潜心研究 ! 我们改进 设计 !制造出新型剥麻机 "
5!. 5!. ,2 ,2
-,22 -222 ,322 ,5.2
,06. ,042 -0-2 -062
2065 206. 2050 2042
40/ 4 5 4
! 上接第 !% 页"
列入考核范围 # 也要把各期学员对教员 $ 教练员的评 议结果作为考核内容 % 建立起教学工作与教职员工 责 $ 权 $ 利有机结合的工作机制 # 充 分 调 动 教 职 人 员 的工作积极性和主观能动性 # 使工作责任制度真正 发挥激励和促进作用 %
专)题)论)坛
品质要求 ! !"# 存在缺陷原因分析 原麻中的杂质成分主要是麻骨 " 皮壳 " 碎屑等 # 机械加 工 时 是 先 将 麻 骨 击 打 挤 碎 后 # 通 过 扯 刮 " 离 心 " 振荡将杂质分离出去 # 如果麻骨过大易受纤维牵 $ 经试验麻骨击碎的规格在 $%&& 扯缠绕 # 分离效果差 以下时易分离出去% # 该机从构造上难以保证碎骨和 分离皮壳的要求 ! 原麻纤维损失的原因 & 原麻单纤维细度在 ’%$(( 支左右 # 随着支数的增高其强力变低 ! 强力最低的只 有 )(%*+# 但纤维组合呈片状 $ 麻片% 时 # 强 度 明 显 提 高 ! 机械加工时因机件工作面粗糙 # 旋转工作部件不 平衡 $ 线速度不匀% 抖动性大 " 麻 骨 过 大 " 缠 绕 严 重 # 操作手抽拉过猛等等 # 极易造成纤维拉断损失 ! 因 此 #还应从机械构件的设计制造方面提供保障 ! 排渣时造成纤维损失 ! 经过上述分析 # 要解决的问 题 & 一是提高碎骨效果 ’ 二是皮壳的有效分离 ! 探讨 解决办法应从改进压板的几何形状入手 # 如图 ! 所 示 # 0 将压板的原平面工作面设计制造成与滚筒打 板旋转的圆柱面相吻合的曲面 ’ 1 将压板的前工作 面形成的钝角设计制造成夹角为 #((23(( 的锐角 ’4 将前工作面设计制造一个排渣槽 ’ 5 将喂入口处的 钝角刃口和前工作面的锐角刃口加工成 6("3&& 的 圆弧刃口 ! 压板经过改进后的机构工作过程是 & 苎麻 茎进入加工过程之初即被滚筒打板击打和与喂入口 处的压板钝角形成的剪切力将麻骨完全粉碎 # 由于 机构的 工 作 面 是 一 个 吻 合 的 曲 面 迫 使 麻 皮 曲 变 # 原 麻 $ 纤维% 与皮壳 有 一 个 预 分 离 过 程 ’ 回 抽 原 麻 时 前 工作面的锐角圆弧刃口能很好地介入在原麻与皮壳 之间 #有效地刮除皮壳和渣质 ! 从而很好地解决了上 述问题 ! #"! 对剥麻机其他相关部件的技术探讨 一是打板刃口应设计为圆弧刃口 # 这样既能保 证有效剪切粉碎麻骨 # 又不使原麻纤维受损伤 ’ 二是 工作旋转件要平衡 # 保持滚筒的匀速运动避免瞬间 速差 # 造成原麻纤维受力断损 ’ 三是提高所有与原麻 接触零部件工作面的制造加工精度 # 防止原麻纤维 因机械损伤造成损失 ! 经过上述的技术处理 # 改原挤压碎骨为现在的 剪切和挤压复合碎骨 # 改原机搓脱皮壳部分为现在 的曲变 " 搓预分离和刮除的复合式分离清除皮壳 # 使 剥麻机的工作原理更符合苎麻的剥刮特性 # 提高了 机械性能 # 保证了加工效果 !
压板 喂入口 前工作面
滚筒打板旋转圆 图’
旋转方向
)
改进后的剥麻机实际应用效果
原工作机构示意图
剥麻机的压板安装在剥麻机滚筒上方的机架 上 # 属弹性连接 # 可 上 下 前 后 调 间 隙 和 相 对 位 置 # 是 $ 图 ’% ! 工作时压板的下面与 剥麻机的主要工作部件 旋转滚筒打板组成工作机构 # 直接作用在苎麻鲜茎 上 # 对麻茎进行加工 ! 从机构分析工作过程 & 苎麻鲜 茎喂入经滚筒旋转进入加工过程 # 打板通过速度差 将接触面上的鲜茎皮壳刮去 # 同时与压板相互作用 到压板工作面的中 部 $ 最 小 缝 隙 处% 将 麻 骨 挤 碎 # 与 压板面接触的鲜茎皮壳靠相互搓动脱落 ! 这种机构 的工作缺陷是 &, 麻骨靠挤压粉碎 # 不完全符合碎麻 骨的特性要求 # 因此碎骨效果差 ’- 与压板工作面接 触的部分皮壳靠搓动脱落 # 脱净效果差 ’. 这种机构 的前工 作 面 形 成 了 一 个 由 大 到 小 的 锲 形 导 流 间 隙 # 在抽拉过程中部分杂质极易夹带在原麻中顺利通 过 # 造成残杂率高 ’ / 大 的 麻 骨 易 被 纤 维 缠 绕 牵 扯 #
%
苎麻收获加工机械化技术现状
%3’--- 实现机械化作业的可行性
传统的人力收获苎麻方式 ! 在剥刮环节上较好 地利用了苎麻机械物理特性 ! 收获原麻的品质完全 符合原麻加工企业的要求 ! 揭示了苎麻初加工的某
些 内 在 关 系 " 人 们 借 此 已 经 模 仿 设 计 出 &% 型 刮 麻 器 #4& 型剥麻器和小型电动剥麻机 " 实践从 * 个方面 证明了苎麻收获 # 剥刮环节实现机械化作业的可行 性 $ 一是苎麻的机械物理特性能适应机械化作业 % 二 是机械化作业能满足苎麻剥刮原麻的要求 % 三是实 行机械化作业能提高工效 ! 减轻劳动强度 ! 降低生产 成本 ! 增产增收 ! 从而能促进苎麻产业化生产的发 展" %3% 动力剥麻机的技术性能 目前 ! 国内外尚无直接到田间收割剥刮的苎麻 & 或其变型机’ 小型 联合收获机械 " 国产 5678 *+" 型 电动剥麻机的技术性能比较成熟 " 这种剥麻机主要 由滚筒 # 支撑件 # 差动 螺 栓 调 隙 机 构 # 喂 料 斗 和 机 架 部分组成 ! 整机质量约 5"#./! 配套动力为 ’3+#.9 的 电动机 " 剥 麻 机 的 工 作 原 理 是 $将 鲜 茎 砍 & 割’ 后 经 打 叶 和粗细大体分级 ! 喂入鲜茎 ! 经滚筒的旋转将其带入 机内 ! 经过击打 # 挤压 # 搓 # 扯刮 和 离 心 力 的 作 用 ! 将 麻骨挤碎 ! 皮壳和浆汁刮下并抛出机外 ! 能一次性完 成剥刮加工成原麻 " 该机整体结构合理 ! 操作技术易 & +:’"#./01’ # 加工的原麻含胶率低 & 据 掌握 ! 功效高 生产企业测试为 %&34&;’ ! 能耗等使用成本低 " 同时 ! 对产生的副产品进行了有效的粉碎 < 直接秸秆还田 " 但也存在严重缺陷 ! 主要表现在 $ 所加工原麻的残杂 & =6&5!!8 4& 规 定 应 !’3";’ ! 原 麻 纤 维 完 好 率 率高 差 & 呈丝状 # 纤维断损严重’ ! 最突出的问题是提高原 麻完好率和降低残杂率之间的矛盾难以解决 ! 在应 用中进行调 试 会 出 现 随 原 麻 纤 维 完 好 率 的 提 高 ! 其 含杂率随着升高 ! 很难保证原麻品质要求 ! 这一缺陷 反映出剥麻机的性能还不能完全满足初加工原麻的