第31卷第3期輕工機(jī)械Vol 31 No. 32013年6月Light Industry MachineryJun.2013[研究·設(shè)計(jì)]DOI:10.3969/j.issn.1005-2895.2013.03.002棕櫚空果串分絲機(jī)設(shè)計(jì)何小星,馮阿團(tuán),王舟(1.輕工業(yè)杭州機(jī)電設(shè)計(jì)研究院,浙江杭州3100042.柳州兩面針紙業(yè)有限公司,廣西柳州545006摘要:針對棕櫚空果串(EFB)的特點(diǎn),提出了為滿足制漿造紙、織毯等用途的專用分絲處理設(shè)備以達(dá)到原料備料要求,該設(shè)備采用了雙輥嚙合剪切的原理,并設(shè)計(jì)了特殊形狀的嚙合η片達(dá)到剪切分絲的效果,同時(shí)匹配不冋的速度以達(dá)到產(chǎn)量需求;在工廠試驗(yàn)數(shù)據(jù)分析的基礎(chǔ)上,確定了其產(chǎn)量及可配套的制漿生產(chǎn)線規(guī)模,對棕櫚油廠榨油后的空果串廢物利用設(shè)備選型及國內(nèi)投資商開拓東南亞市場,利用其資源制漿造紙等有較好的參考和指導(dǎo)意義。關(guān)鍵詞:分絲機(jī);棕櫚空果串;分切輥;底刀中圖分類號(hào):TS732文獻(xiàn)標(biāo)志碼:A文章編號(hào):10052895(2013)03000404Design and Application of EFB ShredderHE Xiaoxing, FENG Atuan, WANG Zhou(I. Hangzhou Project Research Institute of Electro- mechanic in Light Industry, Hangzhou 310004, China;2. Liuzhou LIANG MIAN ZHEN Paper Industry Co., Ltd., Liuzhou, Guangxi 545006, China)Abstract: The characteristics of empty fruit bunches(EFB )of palm tree were introduced. It pointed out the basicequipment for EFB shredding was used in order to achieve the raw material preparation requirements, so that the EFBfibers could be used to weaving or making pulp and paper. This equipment adopted the double roller mesh shearprinciple, and designed a meshing blade with special shape to achieve shearing and devillicate effects, and also matcheddifferent speed to meet production demand at the same time. Based on the test data, it confirmed its yield and supportingpulp production line scale. It has a great reference and guidance for all of the palm oil factories to treating the EFBwastes and for domestic investors to opening up the markets of Southeast Asia, and especially for a pulp or papermakingfactory to using those kinds of material resourcesKey words: shredder; oil palm empty fruit bunch; cutting roller; bottom knife棕櫚樹是東南亞熱帶海洋氣候國家的主要經(jīng)濟(jì)農(nóng)品供不應(yīng)求,可生產(chǎn)包裝盒、次性餐具、漿板等多種產(chǎn)作物用于生產(chǎn)棕櫚油,果實(shí)一年生長6次,產(chǎn)量極大,品,經(jīng)濟(jì)效益十分可觀。文中介紹充分利用空果串的必油果脫除后獲得大量的空果串(EFB),含有大量的纖要設(shè)備之一即空果串分絲機(jī)的設(shè)計(jì)及其應(yīng)用維,實(shí)際是一種較好的資源。但由于當(dāng)?shù)匮谉?空果串1棕櫚空果串及其纖維的特性極易腐爛變質(zhì),在沒有較好的技術(shù)來利用該資源時(shí),往新鮮的棕櫚果串在煉油廠經(jīng)脫除果粒后,除含有往就地焚燒或花費(fèi)大量勞動(dòng)力回填于棕櫚果園,前者造少量的未去除的果粒外,還含有約70%-75%的水成嚴(yán)重環(huán)境污染,后者生產(chǎn)成本大。僅馬來西亞每年就分,3%~5%的棕櫚油,因產(chǎn)區(qū)為熱帶和亞熱帶,環(huán)境有4000萬噸棕櫚空果串需要處理,并以每年10%的速濕度大,溫度高,脫去油果后空果串變質(zhì)速度極其迅度遞增口。近年來,某院積極開拓東南亞市場,設(shè)計(jì)制速,24小時(shí)后已嚴(yán)重發(fā)黑并開始腐爛,發(fā)出難聞氣味,作的全世界第一條年產(chǎn)1萬噸棕櫚纖維造紙生產(chǎn)線在3天后基本無法利用。因此空果串的處理必須當(dāng)天完馬亞西亞投產(chǎn),獲得了發(fā)明專利,用棕櫚纖維生產(chǎn)的產(chǎn)成并立即利用。其纖維的特性如表1至表3所示。收稿日期:2012-10-19;修回日期201302-26作者簡介:何小星(1980),男,安徽懷寧人,工程師,主要從事制漿設(shè)備設(shè)計(jì)與研究。E-mail:xhe13@l63.com[研究·設(shè)計(jì)]何小星等:棕櫚空果串分絲機(jī)設(shè)計(jì)表1棕棡果殼原料纖維長度及分布Table 1 Material fiber length and distribution of palm fruit shell纖維長度/mm纖維長度分布/%重均數(shù)均最大完整纖維最小完整纖維<0.50.5-1.01.0-151.5202.0-2.52.5棕櫚果殼纖維0940.771.980.28表2棕櫚果殼原料纖維形態(tài)Table 2 Material fiber morphology of palm fruit shell試樣纖維形態(tài)/pm長寬雙壁厚腔徑長/寬雙壁厚/腔徑腔徑/寬棕櫚果殼纖維24.319.431.70.250.80楊木23.7表3棕櫚果殼纖維原料主要化學(xué)組成Table 3 Fiber material main chemical composition of palm fruit shell名稱抽出物/%熱水1%氫氧化鈉苯,乙醇半纖維素/%纖維素/%Kom木質(zhì)素/%灰分/%棕櫚果殼纖維23.3842.2817.092.95楊木17710.50由此可見,棕櫚果殼纖維屬中等長度纖維,細(xì)胞腔2.1設(shè)備原理及其結(jié)構(gòu)較大壁薄。雜細(xì)胞含量較高?；瘜W(xué)組分與闊葉材楊木該設(shè)備設(shè)計(jì)的關(guān)鍵是滿足直徑范圍較大的各種果相比,抽出物含量稍高,纖維素含量稍低,灰分含量較串?？展幱趦傻遁佒g,刀輥上裝有多排切刀,刀大,木質(zhì)素含量接近,但是半纖維素含量較低,十分有輥相互嚙合,相向旋轉(zhuǎn)兩輥的切刀和定距環(huán)之間互成利于制漿過程中獲取較高的得率2。陰陽排列,在剪切作用下切成一定長度的絲狀原料,兩2新型分絲設(shè)備的設(shè)計(jì)及其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)輥切刀對棕櫚空果串有拉扯作用,但兩輥的轉(zhuǎn)速不同,目前用于空果串分絲的現(xiàn)有設(shè)備產(chǎn)量極低,無法兩輥之間的夾角特別設(shè)計(jì),果串不會(huì)夾在兩輥之間,只大規(guī)模對空果串進(jìn)行分絲處理。使用成本過高,空果能在兩輥構(gòu)成的溝槽內(nèi)轉(zhuǎn)動(dòng)越切越小,最后全部通過串分絲后的絲較長,卷曲并互相纏繞螺旋輸送有搓繩兩輥,切后的纖維絲在下部被梳狀的底刀刮離刀輥掉成團(tuán)現(xiàn)象發(fā)生需采用刮板或皮帶輸送,因其結(jié)構(gòu)篷落在出料口送出。兩切割輥的夾角a不得小于90°松,單位體積絕干原料含量低,僅為25kg/m3,造紙要否則,果串極易卡在兩輥之間,從而引起電機(jī)電流瞬間求處理能力大原料長度30~50mm,輸送時(shí)不架橋、超出額定電流而跳閘停機(jī)甚至引起強(qiáng)烈振動(dòng)損壞分絲不搓繩,故對空果串分絲設(shè)備提出了很高的要求。機(jī)刀輥。如圖2所示,圖3為設(shè)備的結(jié)構(gòu)圖?？展庑我妶D1,果串直徑范圍為100~400mm,因此對設(shè)備的要求極高?？展畧D2分絲機(jī)原理示意圖igure 2 Shredder principle's schematic diagram22設(shè)備產(chǎn)量計(jì)算及材料選擇圖1棕櫚纖維空果串外形圖目前空果串分絲設(shè)備在國內(nèi)屬于空白,國外有類Figure 1 Palm fiber empty fruit似設(shè)備,但產(chǎn)能很小,單臺(tái)空果串的處理量約為7~8bunches'outline drawingt/h,得絕干纖維量還不到1th,根本無法滿足紙漿造輕工機(jī)械 Light Industry Machinery013年第3期殼體中9底座底刀低速輥高速輥高速輻傳動(dòng)裝置低速輥傳動(dòng)裝置調(diào)整裝置圖3設(shè)備結(jié)構(gòu)示意圖Figure 3 Equipment structure's schematic diagram紙廠對原料的處理要求,如果年產(chǎn)5萬噸化機(jī)漿生產(chǎn)個(gè)果球分切要求設(shè)計(jì)計(jì)算)加上切輥本身自重傳動(dòng)和線,則空果串的處理量計(jì)算如下不平衡的功率消耗,經(jīng)圓整后乘以安全系數(shù)考慮,同時(shí)棕櫚空果串含水率75%,通過備料去除雜質(zhì)和粘也類比了國外小產(chǎn)能設(shè)備的功率配置,確定高速輥和低著的油果后得率僅為70%,計(jì)算按化機(jī)漿的生產(chǎn)得率速輥的動(dòng)力分別配置為10kW和75kW9。65%,紙廠生產(chǎn)按330d/a,每天24h生產(chǎn),則每小時(shí)2.3分絲機(jī)樣機(jī)工藝參數(shù)所需的絕干纖維量為生產(chǎn)能力:25~32th50000/330×24×0.65)=9.71th切絲長度:30~50mm所需的新鮮空果串量為9.71/[0.70×(切絲合格率:≥85%0.75)]=55.5t/h分切輥直徑:600mm空果串平均重量約為5kg/個(gè),則每小時(shí)處理空果高速切輥轉(zhuǎn)速:57r/min串的數(shù)量為(55.5×1000)/5=11100個(gè)低速切輥轉(zhuǎn)速:46r/min該能力顯示,每秒需處理約3個(gè)空果串才能滿足高速輥動(dòng)力:110kW要求,考慮到設(shè)備需要更換切刀和保養(yǎng)等情況,并充分低速輥動(dòng)力:75kW配置足夠的余量,我們選擇生產(chǎn)按開2備1的方式運(yùn)樣機(jī)外形尺寸:4182mm×3967mmx1447mm行,實(shí)際設(shè)計(jì)的產(chǎn)能為每臺(tái)約28th。樣機(jī)凈重:13000kg因空果串分切時(shí)沒有加入任何化學(xué)藥品,腐蝕性3實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)驗(yàn)證小,設(shè)備的殼體及傳動(dòng)軸等可采用一般碳鋼,切刀需有為確保樣機(jī)產(chǎn)能與設(shè)計(jì)產(chǎn)能符合并驗(yàn)證其運(yùn)行的高強(qiáng)度和耐磨要求,經(jīng)反復(fù)比較性價(jià)比,最終采用可靠性,專門從馬亞西亞運(yùn)入一個(gè)集裝箱的已擠干的2Cr13這種合金鋼,切刀作整體淬火處理,表面硬度達(dá)空果串,試驗(yàn)時(shí)重新浸入水池使其含水量與新鮮果串到HRC45以上,可完全滿足強(qiáng)度和耐磨性要求4。相當(dāng),經(jīng)人工投料試驗(yàn)測得,實(shí)際生產(chǎn)能力可能遠(yuǎn)遠(yuǎn)大因切刀為易損件,設(shè)備充分考慮了其安裝拆卸更于表4中數(shù)據(jù),而且新鮮果串比擠壓后的果串更易分換方便需求因此該設(shè)備在更換切刀時(shí)十分方便快捷。切故可以完全確信所設(shè)計(jì)生產(chǎn)的樣機(jī)已能滿足工業(yè)動(dòng)力消耗主要消耗在分切果球時(shí)(按同步最大有三化大生產(chǎn)的要求,試驗(yàn)數(shù)據(jù)見表4[研究·設(shè)計(jì)]何小星,等:棕櫚空果串分絲機(jī)設(shè)計(jì)表4工廠測試數(shù)據(jù)匯總表的維護(hù)量及備品備件量,同時(shí)還可大大簡化生產(chǎn)流程Table 4 Factory test data's summary table和輸送設(shè)備。慢速輥快速輥慢速輥快速輥果串投該設(shè)備可作為國內(nèi)資本向東南亞國家和南美國家序號(hào)電機(jī)轉(zhuǎn)速/電機(jī)轉(zhuǎn)速′最高電流/最高電流/速度/投資建廠,充分利用其豐富的棕櫚果串廢棄物資源,使(r·min-1)(rmin1)AA(個(gè)·s-1)其廢物利用,大大提高附加值,同時(shí)對世界環(huán)境保護(hù)可作出積極的貢獻(xiàn)。10002~3參考文獻(xiàn)在額定設(shè)計(jì)速度下設(shè)備處理能力與負(fù)荷的關(guān)系]伍安國馬來西亞EKO公司開發(fā)棕棚樹果殼制漿新技術(shù)門,紙和造紙,2010,29(4):51見上表,其運(yùn)行電流遠(yuǎn)沒有達(dá)到額定電流值,對比分析(2]馮阿團(tuán)馬來西亞棕櫚果殼纖維連續(xù)蒸煮制漿性能試驗(yàn)報(bào)告可知一次處理3個(gè)空果串時(shí)其處理能力最大,平均[R].杭州:輕工業(yè)杭州機(jī)電設(shè)計(jì)研究院,20102個(gè)/s。按平均每個(gè)空果串5kg計(jì)算,設(shè)備連續(xù)運(yùn)行[3]陳克復(fù).制漿造紙機(jī)械與設(shè)備[M].北京:中國輕工業(yè)出版社的處理能力可達(dá)到60×60×2×5=36000kg,大于設(shè)[4]成大先機(jī)械設(shè)計(jì)手冊:第2卷,軸及其連接[M].5版.北京:化計(jì)產(chǎn)能,可保證設(shè)備的正常運(yùn)行。學(xué)工業(yè)出版社,20094結(jié)語[5]袁哲俊,劉華明.刀具設(shè)計(jì)手冊[M].北京:機(jī)槭工業(yè)出版社,1999該設(shè)備可作為大型棕櫚油廠棕櫚果榨油后的輔助[6]許光想,黃啟寬,非標(biāo)準(zhǔn)刀具設(shè)計(jì)手冊[M].北京:機(jī)械工業(yè)出版設(shè)備,將空果串分絲后通過擠壓等方式回收果串中棕社,1992櫚油(占棕櫚果油量的1%-2%),回收油后的纖維可7]袁哲俊,劉華明,唐宜勝齒輪刀具設(shè)計(jì)[M].北京:新時(shí)代出版作為造紙的良好原料,也可直接送鍋爐房作燃料生產(chǎn)[8]肖詩綱.刀具材料及其合理選擇[M]北京:機(jī)械工業(yè)出版社,蒸氣,分絲可大大提高燃燒效率。該設(shè)備可替代東南亞國家現(xiàn)有的果串分絲設(shè)備,19】朝楠,周德成吳關(guān)昌輕工業(yè)技術(shù)裝備手冊[M]北京:機(jī)械工業(yè)出版社,1995臺(tái)相當(dāng)其4臺(tái)以上的能力,這可大大減少生產(chǎn)過程中≯》》》》》》》》》》》》》》》》》》≯≯》≯≯》》》》》》》》》》》》》》》》》》》》》身》》》身身≯》》》》》身》》》上接第3頁)參數(shù)對于指標(biāo)的影響程度不同,對于翹曲變形和收縮,η減小,收縮率增大。而模具溫度、保壓壓力及保壓時(shí)各工藝參數(shù)的影響程度也不同:熔料溫度>模具溫度>間3個(gè)因素變化,相應(yīng)的η變化不明顯。由此可見,熔保壓壓力>保壓時(shí)間,熔料溫度顯著性大大高于其他料溫度對翹曲變形和收縮有顯著的影響。因素。在一定范圍內(nèi),熔料溫度升高會(huì)減少翹曲變形極差分析和信噪比分析結(jié)果相吻合。熔料溫度對增大收縮熔料溫度降低則會(huì)增大翹曲變形,減小收翹曲變形和收縮影響顯著。模具溫度、保壓壓力和保壓縮。時(shí)間次之。參考文獻(xiàn):22最佳工藝參數(shù)組合[]劉榮亮,劉斌,應(yīng)用 Moldflow軟件分析優(yōu)化手機(jī)后蓋殼注塑模設(shè)由信噪比分析和極差分析可以看出,使翹曲變形計(jì)[J.工程塑料應(yīng)用,2007,35(10):31-33[2]鄒用生,黃長林,胡樹根 Moldflow在注塑模具澆口優(yōu)化設(shè)計(jì)中的最小的工藝參數(shù)組合為A3B1C3D2,而使得收縮最小的應(yīng)用[J].塑料工業(yè),2005,33(3):39-41工藝參數(shù)組合為A1B1C3D2,對于此次實(shí)驗(yàn)注塑成型過[3]王剛,單巖. Moldflow模具分析應(yīng)用實(shí)例[M].北京:清華大學(xué)出程中產(chǎn)生的翹曲變形和收縮的分析,熔料溫度均為顯版杜,2005著影響因素但是影響趨勢相反,為了平衡翹曲和收4]顧燕如,王雷剛,黃瑤.精密接插件注射成型工藝參數(shù)的優(yōu)化設(shè)計(jì)[冂,中國塑料,2007,21(8):70-71縮,選擇A2B1C3D2為最佳工藝參數(shù)組合,并將選用的5]俞華英,金杰,呂圣,基于 Moldflow的薄壁注塑件的工藝參數(shù)的工藝參數(shù)通過 Moldflow進(jìn)行實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證模擬。結(jié)果為:優(yōu)化[冂].浙江工業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào):自然科學(xué)版,2008,36(4):460翹曲變形為0.905mm,收縮為11.06%。[6]陳元芳,夏花,劉春,等摩托車尾罩翹曲分析和工藝優(yōu)化[冂].工3結(jié)論程塑料應(yīng)用,2007,35(4):28-30通過 Moldflow分析軟件進(jìn)行模擬和正交實(shí)驗(yàn)方法7]毛華杰袁樂健,史宏江利用CAE技術(shù)解決注塑件的翹曲問題來優(yōu)化注塑工藝參數(shù),使得該注塑成型件的收縮降至[J].塑料科技,2005(4):30-338]宋佳林,林起權(quán),謝桂蘭, Moldflow在鍵盤面板成型中的應(yīng)用[J11.06%,而翹曲變形量由0.9133mm下降為0.905現(xiàn)代制造工程,2008,30(3):44-46mm,基本達(dá)到了優(yōu)化工藝參數(shù)的目的。但是,各工藝[9]王萬中試驗(yàn)的設(shè)計(jì)與分析[M].北京:高等教育出版社200