C60型梳棉机机构创新和机理探讨
高产梳棉机设计产量不断提高,国际先进梳棉机最高台时产量已经达220 kg,国内最新型号梳棉机也在120kg左右。但企业在生产中的实际产量,根据不同纱线品种差距很大。供转杯纺粗中号纱的梳棉台时产量,进口设备一般在120kg最高产量220kg,国产设备稍低,也在80 kg~100kg;纯棉细绒棉细号纱(14.5 tex~18 tex)在40kg~50kg;而纯棉精梳特细号纱(9.7 tex以下)的梳棉台时产量仅在20 kg~25kg左右;纺长绒棉时,几乎比A186型梳棉机产量高不了多少.真可谓“高产梳棉机不高产”。这说明:高产梳棉机的实际产量受制于诸多因素:其中最主要的因素是质量因素,即梳棉机提高到某一产量时对产品质量的满足程度。立达C60型梳棉机在机构上做了一些创新性改进,在产量较大幅度提高的情况下,保持了原有的梳理质量,并在实际生产中得到应用。
1 提高梳棉机产量的措施
提高梳棉机实际产量,看似容易实际难。难在提高产量后至少要保持原产量时的质量水平,尤其是不降低棉结去除率和不增加短绒。提高梳棉机产量的措施较多,目前主要有两种模式。
一种以抬高锡林位置,加大刺辊、锡林、道夫之间的夹角,增加梳理弧长度为主要措施。有Trutzschler DK803型,Rieter C5 l型。Crsrol MK6型,郑州宏大FA224型、JwFl203型.金坛FA226型等梳棉机。有的还结合后部刺辊区改为多刺辊,有Trutzschler DK903型、TC03型,郑州宏大FA225型、JWF 1202型,青岛宏大FA232A型等梳棉机,DK903型机、TC203型机还可加装预牵伸装置。高产梳棉机在产量不断提高时,为保证梳理质量,保持原有梳理度,由于提高锡林线速度受到纤维单强的限制,当前主要采取抬高锡林中心的同时,降低刺辊、道夫中心,改变三者相互位置,使刺辊、锡林、道夫三者中心线夹角趋大,从200(,扩大到230°、250°、292.5°,以增加有效梳理弧长度和面积。如TrutzschlerTC03型机抬高锡林中心后夹角为250°,梳理区长度为2.82 m.比DK903型机2.17 m增加了30%。也就是说.在针布、锡林速度等主要工艺不变条件下,梳棉机台时产量提高到150 kg(转杯纺纱)。一方面锡林表面纤维量比原来加厚了,降低了梳理作用,同时有效梳理区增加了30%,弥补了上述梳理不足.使产量增加的同时保持了原有质量。这种模式在生产转杯纺纱时台时产量可达100 kg左右,多刺辊的Tc03型机可以达到150 kg;在加工环锭纯棉细号纱时一般在40 kg~50 kg。加工环锭长绒棉特细号纱时还要低些。并且多刺辊的还有些困难。
第二种模式以增加梳棉机幅宽为主要措施,并辅以改小锡林直径,加大梳理夹角,主要有Rieter(]60型梳棉机。C60型梳棉机幅宽由原C51型机1 m增加到1.5 m。锡林上纤维量对于梳理质量至关重要,锡林上纤维量越高,梳理强度就越低。因此有效梳理表面成为决定棉条质量的一个重要因素。而产量的提高和锡林上纤维量有直接关系,这意味着棉条和成纱质量的下降。C60型机就利用这一关系,将幅宽增大,在锡林上纤维量不变的情况下,使产量相对于原c51型梳棉机增加500A,,而棉条和成纱质量几乎没有影响。C60型机生产转杯纺粗号纱,台时产量为220 kg,生产环锭细号纱时实际台时产量在70 kg~80 kg,比1m宽梳棉机提高约50%。
这两种模式的主要区别为:第一种是增加输出棉网单位面积质量,即锡林表面纤维量加厚,为此必须采取相应措施。如锡林提速、增加梳理元件、调整工艺参数等,以保持原有梳理度和质量。第二种是保持输出棉网单位面积质量不变,通过加宽输出棉网面积来提高产量。因此在保持原有工艺措施下,即可保持生条原有结构和质量。
2C60型梳棉机的特点和机理分析
2.1 C60型梳棉机的特点
C60型高产梳棉机是在C5 1型梳棉机基础上进行创新和改进的,主要表现为:
(1)机幅宽。由c51型梳棉机的1 m增加到1.5 m.是现在棉型梳棉机中最宽的。
(2)锡林直径小。锡林直径为814 mm,是常规1 290 mm的63.1%,也是当前批量应用的棉型梳棉机中直径最小的。单刺辊直径为253 mm.道夫直径为680 mm。
(3)梳理夹角大。C60型梳棉机在C51型梳棉机基础上再抬高锡林,使刺辊、锡林、道夫_上二方的梳理夹角增大到292.5°。为同类梳棉机中最大的,其下方夹角尽量缩小,只留下自动磨针系统(IGS-CLassiC)的空隙。
(4)刺辊为一种机型两种配置,即单刺辊或三刺辊,可根据需要选配,也是其他机型没有的。同时由于机台模块化组合,可以按照加工品种长期变换的要求进行更换。
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2.2 C60型梳棉机有关机理探析
2.2.1锡林针面负荷及梳理度
锡林的针面负荷(也称浮面层)对梳理质量起着关键作用。在相同条件下,锡林针面负荷越高,对纤维的梳理作用越低,这是由于每根纤维得到的梳理齿数减少了。因此纤维受梳齿数是决定生条质量的关键因素之一。
2.2.1.2 小锡林、大夹角,保证有效梳理度
有人认为,在现代梳棉机,又抬高锡林,又增加同定盖板,即增加梳理弧度条件下,不同型号梳棉机的梳理弧长度也不同,用传统梳理度计算方法是否恰当。在锡林上真正起到锡林和盖板(回转及固定盖板)间针齿梳理的区域,只有梳理弧长度一段,而不是整个锡林表面。事实也证明这一点,增加梳理弧长度已成为梳棉机提高产量的主要措施。为此试用梳理弧长度面积及其总齿数来测算C51型机及C60型机的情况。
通过测算,在锡林线速度、针布规格型号、原料相同情况下,C60型梳棉机比C51型梳棉机产量提高50%时,有效梳理度是c51型机的1.23倍。有效梳理度不仅没有下降而且提高了,也说明C60型梳棉机质量没有下降。
2.2.1.3锡林小直径减少固定盖板,对梳理作用影响较小
C60型梳棉机由于锡林直径是常规的63.1%,因此虽加大了梳理夹角到292.5°,但梳理弧长也仅2 100 mm,为C51型梳棉机的77.8%。因此减少回转盖板根数为79根,工作盖板27根。
文献报道,森加普塔等专家测试并绘制了梳理区内各根盖板位置处的梳理力特性曲线。第一块盖板位置处的梳理力最大,以后随着盖板和锡林针面之间的纤维逐步开松。梳理力逐步减小,直到第15块盖板时才达到最低恒定值。这清楚地表明,在纤维达到第15块盖板时,大体上已完成梳理过程。这是在20世纪80年代初期没有固定盖板条件下测定的。现在梳棉机都配置了预梳固定盖板,情况有所改变。据有关文献介绍,只有5块~6块盖板实现积极梳理,在第6块以后的盖板除继续进行消极梳理外,主要是纤维定向、短绒杂质的分离和纤维混和。因此,在加装固定盖板条件下减少回转盖板,较小的梳理弧长度对梳理质量影响较小。
2.2.2棉网的凝聚和转移系数
2.2.2.1加大道夫直径,保持等同转移区长度
道夫上的棉网是在锡林道夫转移区内凝聚而成的。转移区即锡林与道夫问纤维从锡林针面转移到道夫针面上的区域。保证C60型梳棉机与C51型梳棉机具有相同长度的转移区十分重要。为此将C60型梳棉机的道夫直径加大到680 mm(C51型梳棉机道夫直径为500 mm),这就保证了C60型梳棉机在锡林直径减小情况下仍然具有与c51型梳棉机相同的转移区长度。
2.2.2.2 c60型梳棉机产量提高而转移系数不高
转移系数决定了锡林旋转一周时从锡林针面转移到道夫针面上纤维量的多少,一般在5%~15%之间。转移系数影响到锡林、盖板间的梳理能力及棉网质量,同时影响转移系数的因素很多。
无论采取提高出条速度还是增加生条定量来提高产量,道夫转移系数都相应提高。转移系数高意味着锡林、盖板间的针面负荷增加,因而使锡林盖板间纤维的梳理能力降低,即棉网质量下降。
以台时产量120 kg为例,在主要工艺条件,诸如输出棉网单位面积产量、道夫输出速度以及锡林线速度等相同时,1.5 m宽C60型梳棉机的台时产量要比c51型梳棉机的台时产量高50%,因此,C51型梳棉机要达到C60型梳棉机相同产量,就要在原基础上提高50%产量。即由80 kg提高到120 kg,它的锡林针面负荷将由a点提高到6点(见图3),同时转移系数也由a点上升到6点(见图3),约比原来增加3%。而C60型梳棉机台时产量在120 kg时,由于机幅宽度为1.5 m,所以,输出棉网单位面积质量和锡林针面密度相当于1 m宽C51型梳棉机台时产量80 kg时的转移系数,即图3(a)中的a点,也就是在相同产量条件下,C60型梳棉机转移系数要比C5l型梳棉机转移系数低。
由以上可知,在相同产量条件下,C160型(宽幅小锡林)梳棉机的转移系数和针面负荷比C51型(窄幅大锡林)梳棉机都要小。在台时产量提高50%时,c51型梳棉机的梳理功能要比C160型梳棉机有所降低。
转移系数较高,纤维的平均梳理次数降低,一次梳理纤维量增加,因而影响分梳质量。从上例中C60型梳棉机的转移系数相对于c5l型梳棉机为低,意味着纤维得到更充分的梳理。
C60型梳棉机较低的转移系数,完全补偿了由于锡林直径变小而导致锡林盖板工作区长度的缩短,保证了其对纤维更加细微的梳理。
2.2.3提高了除结杂、排除短纤的功能
在梳棉工艺中,除结杂、排短绒和梳理同样重要。一般都在刺辊工作区采取相应措施。C60型宽幅梳棉机除此之外,还调整了锡林直径和道夫直径,以提高除杂和排短功能。减小锡林直径对提高除杂、排除短绒有积极作用。锡林在高速运转时,由于离心力作用把细小杂质、小棉结、短绒抛向盖板而被带出清除。C60型梳棉机锡林直径小,所以在相同线速度情况下,比c5l型梳棉机大直径锡林的回转速度高1.58倍,因而离心力比C51型梳棉机也提高1.58倍,生条含杂可降低30%~40%,,可获得高清洁的生条质量。如果大锡林要取得同样效果,就要增加有效的清洁元件或调整工艺,但同时会使纤维受损或落棉增多。
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3.1市场份额与产品适应性
据有关资料介绍,C60型梳棉机在全球已经销售3 000余台,主要分布在发展中国家,而在我国仅60余台,主要在江苏、河南、广东等地。
一般认为梳棉机台时产量超过100 kg时,主要用在转杯纺纱工艺流程。但(]60型梳棉机由于机幅加宽到1.5 m,因此它的产品结构是:用于环锭纺占65%,其中普梳20%,精梳45%:用于转杯纺占25%;用于新型纺纱等如喷气纺、涡流纺占10%。
C60型梳棉机由于产品和原料不同,其产量幅度相差很大。带:RSB牵伸装置的机型用于转杯纺生产牛仔布时台时产量高达220 kg,用于再生纤维素纤维如粘胶等生产转杯纱时台时产量也在130 kg左右。用于环锭纺纱,目前已经应用到所有品种,不论粗号普梳还是细号精梳,台时产量在40 kg~120 kg,号数范围为7.3 tex~48.6 tex。
3.2质量对比
与C51型梳棉机相比,C60型梳棉机所生产的纱线均匀度、纱疵、强力等都与c51型机持平或更好,但产量却是c51型机的1.5倍以上。亚洲某客户采用28 mm~34 E1TI印度棉生产14.5tex精梳环锭纱的情况见图4。从图4可以看出,在产量提高50%·条件下,质量稳定并有所提高。
在我国使用厂虽然不多,但都取得较好效果。江苏某厂用C60型梳棉机生产环锭针织用纱,18tex及14.5 tex台时产量都达65K。梳棉机工艺:锡林速度800 r/min,盖板速度350 mrrr/min。经测试:生条条干CV值2.87%,喂入筵棉12.7mm以下短绒率为18.3%,生条12.7 mm以下短绒率为16.7%,下降1.6个百分点,降低率9%,喂入筵棉棉结为245粒/g,生条棉结为5l粒/g,去除率79%。成纱条干CV及千米细节、千米粗节、千米棉结均达到乌斯特2001公报5%的水平。
再如新疆某厂使用C60型梳棉机生产长绒棉11.7 tex、7.3 tex精梳纱,主要工艺参数:锡林速度700 r/rain,刺辊速度1 040 r/min,盖板速度230 mm/min,出条速度90m/min,生条定量6.5m,台时产量35 kg。经测试,生条棉结50粒g,纤维长度(uql)37.6 mm,根数计小于12.7 mm短绒率4.2%,重量计小于12.7 mm短绒率18.1%。
4 结束语
(1)提高梳棉机的产量有两种模式。一是抬高锡林位置,增加刺辊、锡林、道夫夹角,增加梳理弧长度,在调整回转盖板基础上,增加固定盖板以提高有效梳理度;另一种是增加梳棉机幅宽为主,减小锡林直径,增加梳理夹角为辅的模式。
(2)c60型梳棉机增加产量采取后一种模式。C60型梳棉机把梳棉工艺理论和机械设计有机结合起来,应用梳理度的原理,进行机幅加宽,实现梳棉高产;应用转移率的理论,弥补小直径锡林的梳理不足。因而做到高产不高速(线速),不降低梳理度,不降低质量。
(3)C60型梳棉机的生条质量和成纱质量在产量增加50%情况下均好于C51型梳棉机,并达到乌斯特2001公报5%水平。