清花刺钉辊筒的结构设计

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1、清花刺钉辊筒的结构设计郭斌杰王泽武（恒天重工股份有限公司）一、课题简介：籽棉清理设备作为棉花加工成套工艺中的前端处理设备，主要用于除去籽棉中所搀杂的落叶、泥土、碎石以及其它比较大的杂物，其清理能力直接关系到成套设备的稳定运行和生产出来的棉花的品质。籽棉清理设备其清理能力的关键因素就是清花刺钉辊筒的结构。例如；籽棉清理设备中的MZQ-7籽棉清理机、MQHG-7刺钉辊筒清花机，MQHC-750冲击式刺钉辊筒清花机、MQHS-7回收式刺钉辊筒清花机等，清花刺钉辊筒是必不可少的部件。机采棉中应用的籽棉清理机、清玲机、开模机等，其中最主要的部分就是清花刺钉辊筒。而在轧花机中也有清花刺钉辊筒的

2、存在。在下脚料回收设备中也广泛应用到清花刺钉辊筒。另外在棉纺清花设备中也常应用到清花刺钉辊筒。因此，合理设计清花辊筒的结构形式，对保证棉花品质具有十分重要的意义。同时，还可以增加设备的稳定性，提高设备的使用寿命。对整条生产线的运转及经济成本占极为重要的地位。由于清花辊筒的用量大且具有代表性。清花辊筒结构设计的合理性对降低制造企业的经济成本也是非常重要的。二、设计要求：综合考虑辊筒重量、刺钉安装强度、生产成本以及制造工艺，确定清花辊筒的最优结构：91、清花辊筒是籽棉清理设备的关键部件。它的转速多在500r/min以上，因此增加1kg的质量就会增加至少480N的离心力和至少10w的功率

3、消耗。国家标准对吨皮棉耗电量做了严格的规定。因此辊筒要尽可能减轻自身重量以减少耗电量。2、辊筒要尽可能减轻自身重量又不得不以减少辊筒材料为代价，这样的结果会直接降低辊筒强度。若选用高强度的合金材料，则整机的成本会上升很多，市场不会接受。我们一致认为应立足现有的常用材料，在辊筒结构上下工夫，做到既尽可能减轻辊筒自身重量又能确保强度。3、辊筒表面所有要过花的部分都不得挂花，刺钉根部与辊筒表面接合处缝隙要小，避免棉花在此处被钩挂、堆积，从而堵车。棉花由人工喂入，喂入量不均匀，不均的过棉量及籽棉中的青桃、砖石等重杂对刺钉的安装强度提出了较高的要求。三、方案的提出及初步设计：针对MZQ-7-

4、1200刺钉辊，通过比较不同辊筒方案的生产成本、制造方法以及使用性能等方面，最终确定合理的辊筒结构方案。1、基本参数的确立：根据现有资料，籽棉充分开松时辊面线速度应为V=9～11m/s，若最低转速n=600r/min，我们初步可确定辊筒最大外圆直径应为φ350。根据轧花机的机辐我们初步可确定辊筒长度为2000mm。我们为了保证辊筒的各种要求，暂定将平衡度等级定为G6.3。2、初步提出三种成形方案：通过查阅资料，向老同志和车间工人请教，并结合其它产品辊筒结构和现场问题处理的经验，提出以下三种方案：2.1、辊筒整体选用管材，并在表面打孔攻丝用于安装刺钉92.2、辊筒选用板材卷圆，在内表

5、面焊接螺母用于安装刺钉2.3、辊筒选用板材扳成正十二边形，在内表面焊螺母用于安装刺钉各方案具体如下图示：图一方案一示意图图二方案二示意图9图三方案三示意图3、三种成形方案的对比：3.1我们针对清花辊筒的特点，从使用性能、材料重量、制造工艺、生产成本等方面对比如下：三种辊筒方案设计的对比表方案一方案二方案三使用性能刺钉根部与辊筒表面是平面与圆弧面的配合，贴合不紧，容易勾挂棉花（见图一）刺钉根部与辊筒表面是平面与圆弧面的配合，贴合不紧，容易勾挂棉花（见图二）刺钉根部与辊筒表面是平面与平面的配合，贴合紧密（见图三）材料重量选用大直径的管材，螺纹旋入长度为4-5个螺距（p=1.5mm），因

6、9而管材壁厚太大，辊筒整体重量较大，离心力大，消耗电机功率大选用4mm厚的钢板扳边而成，材料成本低，辊筒整体重量小，离心力小，消耗电机功率小选用4mm厚的钢板扳边而成，材料成本低，辊筒整体重量小，离心力小，消耗电机功率小制造工艺主要的工艺路线为：下料-车外圆-人工钻孔-攻丝，生产工序短，但在外圆上钻孔攻丝需制作专门的钻模主要工艺路线为：下板料-激光割孔-卷圆-焊螺母—两半圆辊筒用螺栓联接主要工艺路线为：下板料-激光割孔-焊螺母-扳边成半辊筒-两半辊筒对焊，工序较长，但各工序内容比较简单，易于操作生产成本大直径管材成本较高，且需制作专用钻模，生产成本高钻孔需工时多焊接螺母在焊接时不容

7、易与辊筒上的孔对正，摆焊所需工时多各工序所需工时均较少，工人工作量小3.2上述三种方案在辊筒重量、辊筒离心力、消耗电机功率和制造工时的比较：（如下图）9四、确定最佳方案：1、经过以上分析，我们确定采用第三种方案，我们查阅了大量资料，借鉴其它部门辊筒设计生产的经验，经过深入的调研分析，对辊筒结构进行初步设计，确定辊筒采用双辐板形式，辊筒体采用十二棱形，材料采用Q235-A钢板_4。我们用InteCAD设计软件绘制二维平面图,绘制了辊筒截面图，并用利用proe建立三维设计