自1857年平面巢礎(chǔ)壓印器發(fā)明之后,出現(xiàn)了各種各樣的巢礎(chǔ)生產(chǎn)機(jī)具,尤其是在次世界大戰(zhàn)后,一步式和二步式全自動(dòng)巢礎(chǔ)機(jī)的研制成功,實(shí)現(xiàn)了巢礎(chǔ)生產(chǎn)的機(jī)械化
和自動(dòng)化,大大提高了巢礎(chǔ)生產(chǎn)的效率(方文富,1987)。但是,我國(guó)的巢礎(chǔ)生產(chǎn)至 今絕大多數(shù)仍采用傳統(tǒng)的沾片法和蠟板法制片,這兩種制片法存在著操作繁瑣、勞動(dòng) 強(qiáng)度大、工效低等弊病(龔一飛、方文富,1996)。為了改變這種落后狀況,實(shí)現(xiàn)我 國(guó)巢礎(chǔ)生產(chǎn)的機(jī)械化和自動(dòng)化,我們借鑒國(guó)外一步式全自動(dòng)巢礎(chǔ)機(jī)從蠟液直接軋礎(chǔ)的 制礎(chǔ)原理,分別于1987年和1997年對(duì)從蠟液直接軋制蠟片的機(jī)制蠟片的可行性及其機(jī) 械方面的主要問(wèn)題進(jìn)行初步探討,以為設(shè)計(jì)機(jī)械化和自動(dòng)化制片設(shè)備提供科學(xué)依據(jù)。
1 材料與方法 本研究對(duì)蠟液直接軋制蠟片的可行性、機(jī)制蠟片制礎(chǔ)造脾的可行性和制片機(jī)械設(shè) 等幾個(gè)方面進(jìn)行了探討。 1.1 蠟液直接軋制蠟片的可行性的研究 1.1.1 設(shè)備 由熔蠟保溫兩用鍋、軋片機(jī)、冷卻和潤(rùn)滑系統(tǒng)構(gòu)成。 1.1.1.1 熔蠟保溫兩用鍋 采用 DLRZ-1型自動(dòng)恒溫電熱熔蠟鍋構(gòu)成。它由雙層鍋、 電熱裝置和控溫裝置組成:雙層鍋的外鍋采用鍍鋅鐵皮制成,直徑67厘米,高70厘米。 內(nèi)鍋為不銹鋼鍋,直徑50 cm,高50 cm,用于裝蠟,其底部有一出蠟管經(jīng)外鍋側(cè)壁伸 出,出蠟管設(shè)計(jì)有閥門(mén),用于控制蠟液流量。電熱裝置由4個(gè)1000 瓦的浸入式電熱器 構(gòu)成,裝置在外鍋內(nèi)底,用于加熱熔化蜂蠟和保溫??販匮b置采用上海醫(yī)療儀表器械 廠生產(chǎn)的 WN2K-01型控溫儀,用于將熔蠟鍋工作溫度控制在所需溫點(diǎn)。 1.1.1.2 制片機(jī) 采用福州北峰機(jī)械廠生產(chǎn)的 92-A型切面機(jī)構(gòu)成。其兩機(jī)輥直徑為 97mm,前輥長(zhǎng)度為 207mm,后輥長(zhǎng)度為 215mm,后輥兩端具高約10mm的凸緣。試驗(yàn)時(shí), 兩機(jī)輥處于同一水平面上。 1.1.1.3 潤(rùn)滑、冷卻系統(tǒng) 由4條噴水管、4條輸水管和自來(lái)水組成。工作時(shí),輸水管 用于將自來(lái)水導(dǎo)至噴水管,對(duì)機(jī)輥和軋出的蠟片噴水,冷卻機(jī)輥和蠟片。潤(rùn)滑通過(guò)人 工在上涂刷稀薄中性肥皂水進(jìn)行。 1.1.2 制片原理 制片時(shí),將在熔蠟保溫兩用鍋內(nèi)熔化并保持適當(dāng)溫度的蠟液直接注入軋片機(jī)的兩 輥之間。蠟液在機(jī)輥上被冷卻而呈半凝固狀態(tài),并隨滾動(dòng)的機(jī)輥軋成蠟片。在軋蠟期 間,噴水管不斷噴出冷水冷卻機(jī)輥和蠟片,并通過(guò)人工將肥皂水涂刷在機(jī)輥上潤(rùn)滑機(jī) 輥(圖 1 )。
圖 1 制片原理圖 1.熔蠟保溫兩用鍋 2.制片機(jī)輥 3.噴水管 4.半凝固蜂蠟 5.蠟帶
1.1.3 制片方法 試驗(yàn)時(shí),制片機(jī)兩機(jī)輥間距為1.2 mm,機(jī)輥的線速度分別在每分鐘1.2 m、1.5 m 1.8 m和2.1 m,蠟溫分別在62℃、63℃-65℃、66℃-70℃下進(jìn)行軋片試驗(yàn),并觀察 軋制的蠟片、粘輥、冷卻和潤(rùn)滑等情況。
1.2 機(jī)制蠟片制礎(chǔ)造脾的可行性 采用常規(guī)的軋光機(jī)和軋花機(jī),對(duì)機(jī)制的蠟片進(jìn)行軋光、軋花,并將所制巢礎(chǔ)插入 蜂群造脾育蟲(chóng)和貯蜜,觀察光片、巢礎(chǔ)軋制和蜜蜂接受的情況。 1.3 制片機(jī)械設(shè)計(jì)方面的探討 在制片試驗(yàn)過(guò)程中,采取邊試驗(yàn)邊觀察,邊改進(jìn)的辦法進(jìn)行。主要對(duì)制片機(jī)機(jī)輥 的大小、兩機(jī)輥的間隙和機(jī)輥的光潔度,以及制片機(jī)的冷卻系統(tǒng)和潤(rùn)滑系統(tǒng)等的設(shè)計(jì) 進(jìn)行探討。
2 結(jié)果與討論 2.1 蠟液直接軋制蠟片可行性研究 試驗(yàn)時(shí),機(jī)輥間距為1.2 mm,機(jī)輥的線速度分別在每分鐘 1.2 m、1.5 m、1.8 m、 2.1 m,蠟溫分別在62℃、63℃~65℃、66℃~70 ℃下進(jìn)行軋片的試驗(yàn)結(jié)果如下表所示。
在不同蠟液溫度和不同機(jī)輥線速度下機(jī)制蠟片的試驗(yàn)結(jié)果 ━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━ 輥線速度(m/min) 1.2 1.5 1.8 2.1 ────────────────────────────────────── 62℃ 蠟液 凝固不成片 片短、易破 成片,不成帶 成片,不成帶 63℃~65℃蠟液 橫裂、片短 成片、成卷 成片、成卷 成片、無(wú)裂縫 無(wú)裂縫 無(wú)裂縫 易斷 66℃~70℃蠟液 成片、成卷 片短、易斷 片短、易斷 片短、易斷 不粘輥 易粘輥 易粘輥 易粘輥 ━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━
從上表可知,在蠟液溫度為62℃,機(jī)輥線速度每分鐘為1.2~1.5 m時(shí),注于制片機(jī) 機(jī)輥的蠟液容易凝固,難以軋制成片;當(dāng)機(jī)輥線速度每分鐘為1.8~2.1 m時(shí),能軋成片 但不成帶,這是由于注于機(jī)輥間的蠟液較快冷卻凝固導(dǎo)致的。 在蠟液溫度為63℃~65℃的情況下,當(dāng)機(jī)輥的線速度每分鐘≤1.2 m時(shí), 軋制的蠟 片橫裂成短片,這是由于軋制蠟片時(shí)機(jī)輥線速度過(guò)低、使得機(jī)輥蠟片出口上方的蠟液與 下蠟片溫差過(guò)大,導(dǎo)致機(jī)輥上蠟液與蠟片交界處出現(xiàn)橫裂和斷片;當(dāng)機(jī)輥線速度每分鐘 ≥2.1 m 時(shí),蠟片無(wú)裂縫,但易斷,這是由于機(jī)輥線速度過(guò)高,機(jī)輥與蠟片冷卻不夠, 蠟片溫度過(guò)高、強(qiáng)度下降,在蠟片自身重力和機(jī)輥牽引力的共同作用下導(dǎo)致的。而當(dāng)機(jī) 輥線速度每分鐘為1.5~1.8 m時(shí),蠟液可以直接軋制成蠟片,且無(wú)裂縫可成卷,這是由 于在該機(jī)輥線速度下,注在軋片機(jī)機(jī)輥間的蠟液有較長(zhǎng)時(shí)間降溫,使之大部分呈半凝固
狀態(tài),同時(shí)所軋制的蠟片經(jīng)冷卻系統(tǒng)冷卻適度,蠟片與蠟液交界處溫差小所致。 在蠟液溫度為66℃~70℃的情況下,當(dāng)機(jī)輥的線速度每分鐘為1.2 m 時(shí),可軋成片, 無(wú)粘輥現(xiàn)象,這是由于機(jī)輥線速度較低,注在機(jī)輥間的蠟液冷卻較好,呈半凝固狀,易 于軋制成片;而當(dāng)機(jī)輥的線速度每分鐘≥1.5 m 時(shí),軋制的蠟片短、易斷、易粘輥,這 是由于注在機(jī)輥間的蠟液大部分冷卻不夠而呈液態(tài),故而難以軋制成片,并且易粘輥。 從上述試驗(yàn)結(jié)果可以看出,當(dāng)蠟液溫度、機(jī)輥的線速度、機(jī)輥潤(rùn)滑以及冷卻適當(dāng)時(shí), 可以從蠟液直接軋制蠟片。 2.2 機(jī)制蠟片制礎(chǔ)、造脾的可行性 將所制蠟片,經(jīng)過(guò)軋光、軋花,并插入蜂群造脾育蟲(chóng)結(jié)果顯示,所制的蠟片可以軋 出理想的巢礎(chǔ),它們與采用沾片法生產(chǎn)的巢礎(chǔ)在外觀上,以及在中、意蜂蜂群中造脾上 均無(wú)明顯差異,蜜蜂在脾上貯蜜育兒情況正常。這說(shuō)明,機(jī)制的蠟片在軋光、軋花、造 脾以及在蜜蜂接受上均是可行的。 綜上可知,直接由蠟液軋制蠟片機(jī)制蠟片是可行的。 2.3 制片機(jī)械設(shè)計(jì)方面 本試驗(yàn)借助切面機(jī)作為制片機(jī),但要使得從蠟液軋制蠟片機(jī)制蠟片達(dá)到實(shí)用,設(shè)計(jì) 結(jié)構(gòu)合理的制片機(jī)是必不可少的。通過(guò)本試驗(yàn),我們認(rèn)為今后在設(shè)計(jì)機(jī)制蠟片設(shè)備著重 考慮下述幾個(gè)問(wèn)題。 2.3.1 制片機(jī)方面 2.3.1.1 機(jī)輥的大小 設(shè)計(jì)機(jī)輥時(shí),應(yīng)適當(dāng)加大機(jī)輥的直徑,以增加機(jī)輥軋蠟的軋蠟相 對(duì)面積,使被軋的蠟處于更有利軋片的半凝固狀態(tài),從而軋制出質(zhì)量更佳的蠟片;同時(shí) 應(yīng)適當(dāng)增加機(jī)輥的長(zhǎng)度,使軋制的蠟片寬度足夠軋光軋礎(chǔ)。 2.3.1.2 兩機(jī)輥端部的間隙 采用切面機(jī)作制片機(jī)軋制蠟片時(shí),由于前機(jī)輥端部與后機(jī) 輥凸緣內(nèi)側(cè)間的間距(圖2)較大, 注在兩機(jī)輥間的蠟液往往會(huì)流入并凝固于該間隙中, 其常常與軋制的蠟片相連導(dǎo)致蠟片的邊緣出現(xiàn)破損,從而影響蠟片的質(zhì)量。所以,在設(shè) 計(jì)機(jī)輥時(shí),前機(jī)輥端部與后機(jī)輥凸緣內(nèi)側(cè)間的間距應(yīng)盡量小。 2.3.1.3 機(jī)輥的光潔度 試驗(yàn)中我們發(fā)現(xiàn),機(jī)輥的光潔度低是造成蠟片粘輥的主要原因 之一。因此,設(shè)計(jì)制片機(jī)時(shí),機(jī)輥的光潔度達(dá)到8-9級(jí),以減少粘輥。
圖 2 制片機(jī)機(jī)輥俯視圖 1.后機(jī)輥 2.前機(jī)輥 3.間隙
2.3.1.4 后輥的凸緣 試驗(yàn)中我們發(fā)現(xiàn),由于切面機(jī)后機(jī)輥的凸緣較低,其與兩機(jī)輥 圍成的槽的容積較小,使得注入槽中的蠟液偏少,蠟液在槽中滯留的時(shí)間短,無(wú)法進(jìn) 一步冷卻至適宜軋片。所以,設(shè)計(jì)制片機(jī)時(shí),機(jī)輥后輥的凸緣應(yīng)適當(dāng)加高。 2.3.2 冷卻系統(tǒng)方面 在軋制蠟片時(shí),造成蠟片粘輥的另一個(gè)主要原因之一是對(duì)機(jī)輥和蠟片的冷卻不夠。 因此,在設(shè)計(jì)機(jī)制蠟片的冷卻系統(tǒng)時(shí),應(yīng)考慮增加噴冷卻水水管的數(shù)量。對(duì)于機(jī)輥的 冷卻,還可以進(jìn)一步把機(jī)輥設(shè)計(jì)成中空的,讓冷卻水流經(jīng)機(jī)輥內(nèi)部,提高機(jī)輥的冷卻 效果。 2.3.3 潤(rùn)滑系統(tǒng)方面 保持機(jī)輥潤(rùn)滑是防止蠟片粘輥的重要措施之一。在設(shè)計(jì)潤(rùn)滑系統(tǒng)時(shí),可采取在制 片機(jī)機(jī)輥上方安裝滴漏裝置滴灑潤(rùn)滑劑,或采用小型水泵、噴水管、潤(rùn)滑劑槽組成的 潤(rùn)滑系統(tǒng),循環(huán)利用潤(rùn)滑劑,自動(dòng)潤(rùn)滑機(jī)輥。