高效能精梳机技术与工艺创新的探讨

1．高效能精梳机的特点

1.1速度高精梳机的速度高低是衡量其现代化水平的重要标志。因为精梳机的速度越高，单机产量和劳

动生产率就越高，精梳机的万锭配台、占地面积、用人和耗电也相应减少。高效能精梳机的工艺速度应在300钳次/min以上。

1.2 综合质量水平高

高效能精梳机在高速的同时，其机械性能和纺纱质量要好。机械性能好的具体体现是：生产运转稳定可靠，机械故障少。纺纱质

量主要体现在：精梳落棉指标、精梳条条干CV值指标、精梳条棉结杂质粒数、精梳条含短绒率等指标要达到规定要求。

1.3 自动化程度高

 精梳机自动化水平的高低也是衡量其现代化水平的重要标志。提高自动化水平，不仅可以减轻挡车工的劳动强度和看管负担，还可减少精梳机的开车故障、提高机器的运转率及精梳产品的质量。自动化水平主要体现在：①采用多种高灵敏度的自停装置；②采用计算机监控系统，显示机器的产量、质量等技术指标，具有人机对话功能；③采用PLC程序控制系统、变频调速技术等。

近几年来，我国自行设计制造了FA266型精梳机，并与意大利马佐利公司合资生产了PXZ-J型精梳机，这两种精梳机的工艺速度都在300钳次/min以上，使我国精梳机的质量水平跃上了一个新台阶。但我国在精梳机的设计与生产方面和国外最新型精梳机(如瑞士立达的E72型)相比，仍存在相当大的差距。如何在新机设计时进行技术创新，赶超世界先进水平，是我们面临的一大课题。另一方面，高效能精梳机在工艺性能上与一般精梳机有一定差别，有些使用厂对此了解不够，在高效能精梳机上仍然采用旧工艺(或落后工艺)，使高效能精梳机的优越性没有得到体现和完全发挥。因此，在新机设计与高效能精梳机的使用上需进行技

术与工艺创新。

2 高效能精梳机的技术创新

2.1 优化钳板传动机构的尺寸

FA266型及PX2-J型精梳机的钳板传动都采用曲柄-滑块-滑杆传动机构，其曲柄长度对精梳机的力学性能及工艺性能有很大的影响，经计算可知，E7/6型精梳机的曲柄长度由原来的77.5mm减小到70mm时，机器的力学性能及工艺性能变化如下：

①钳板摆轴的最大角加速度降低24％，钳板在水平方向上运动的最大加速度降低20.4%

②钳板向前摆动时开口定时提早了0.7分度；

③分离开始的时间提早了0.3分度，即分离接合的时间延长；

④每钳次锡林的梳理时间延长0.24分度。

因此，适当缩短曲柄半径有以下优点：

①     可以减小钳板运动的惯性力和惯性力矩、减轻机器的振动、降低机器的噪声与能耗，进一步提高车速创造了条件；

②棉丛在分离接合前有充分时间抬头，有利于新、旧棉网的顺利搭接；

③分离接合的过程及锡林梳理的过程延长，有利于提高分离接合质量和锡林的梳理效果。由于曲柄半径的长短影响钳板、分离罗拉和锡林的运动配合，亦即影响精梳机的定时与定位。曲柄半径减小到多大为好，有待于深入研究和探讨。国产FA266型精梳机的曲柄长度已由原来的77.5mm减小到70mm。

2.2 减轻钳板组件的重量

精梳机的钳板机构是高速往复运动的机件，其惯性力和惯性力矩是决定精梳机能否高速的重要条件。根据力学和机械原理可知：钳板组件的惯性力与钳板组件的质量及加速度呈正比，惯性力矩与钳板组件的质量、角加速度及钳板组件对其回转半径的平方呈正比。由于钳板组件运动的加速度、角加速度都与车速的平方呈正比，因此当车速提高时，惯性力和惯性力矩将急剧增加。要减小惯性力和惯性力矩增大幅度，必需减轻钳板组件的质量。在新型精梳机设计时减轻钳板组件质量的具体方法是：尽可能简化钳板组件的结构、改进钳板组件的材质，并尽可能减小上、下钳板的厚度。FA266型精梳机上钳板的厚度由原来的5mm减为4.6 mm，下钳板的厚度由原来的6 mm减为4mm，钳板组件的重量由原来的3.5 kg减轻为3 kg。

2.3 给棉罗拉位置的优化

2.3.1 精梳机的分离牵伸

在分离接合开始时，被锡林梳理过的棉丛前端进入分离钳口(前钳口)，而上、下钳板的钳唇呈开启状态。此时处于棉丛前端的纤维被分离钳口握持，以分离罗拉表面线速度前进(称为快速纤维)，而棉丛的后部由给棉罗拉和下钳板握持，以钳板速度前进(称为慢速纤维)，形成分离牵伸；同时，顶梳插入棉丛对快速纤维进行梳理。

2.3.2 给棉罗拉位置前移对精梳落棉的影响

由于给棉罗拉与分离钳口的距离大于纤维长度，此间存在较多的浮游纤维。位于给棉罗拉与分离钳口中部的纤维，摩擦力界相对薄弱，纤维变速极不稳定。变速早的纤维受到快速纤维的引导力较小。当引导力小于纤维与顶梳梳针的摩擦力时，纤维被顶梳阻留，在下一个工作循环中，该纤维若不被钳板握持，经精梳锡林梳理后变为精梳落棉。当棉卷中弯钩纤维多、纤维的伸直度及取向度差时，被顶梳阻留的纤维就越多，精梳落棉会显著增加。因此，棉卷的质量(棉卷结构)对精梳落棉有显著影响。给棉罗拉与分离钳口的距离越大，其中部的摩擦力界的薄弱环节越长，提前变速的纤维越多(同时，浮游纤维所受到的快速纤维对它的引导力也很小)，被顶梳阻留的纤维就越多，因此，精梳落棉率就越高。相反，如果给棉罗拉与分离钳口的隔距很小，摩擦力界的薄弱环节越短，浮游纤维的浮游动程缩小，就使得纤维变速点向分离钳口集中。如果纤维都在分离钳口变速，由于分离钳口对快速纤维的引导力较大，不易被顶梳阻留，精梳落棉就少。因此，给棉罗拉前移，牵伸隔距变小，精梳落棉率降低，有利于节约用棉。

2.3.3 给棉罗拉位置对输出棉网均匀度的影响

给棉罗拉位置靠近分离钳口时，分离牵伸过程中纤维变速点向分离坩口集中，有利于输出棉网的均匀，并可减少输出棉网的破边、破洞等现象。因此在新机设计时，合理安排给棉罗拉与上、下钳板的相对位置，尽可能使给棉罗拉的位置前移。FA266型精梳机与FA26l型精梳机相比，给棉罗拉位置前移了11.2 mm，精梳落棉率降低了1％～2％。

2.4 改进钳板的钳唇设计

2.4.1钳唇结构应满足对棉丛良好握持的要求在锡林梳理时，钳板上、下钳唇应牢固地握持棉层，以防止长纤维被锡林抓走。目前，精梳机钳板钳唇对棉层的握持有两种形式，一种是一点握持(或称单线握持)，如国产A201系列精梳机及FA25l系列精梳机都为此种形式。另一种是两点握持(或称双线握持)，如国产FA266型、FA261型精梳机及瑞士立达公司的E7/5型、E7/6型精梳机。采用两点握持，钳唇对棉丛的握持更加牢固可靠。例如，当棉卷出现横向不匀时，一个握持点握持不足时，另一个握持点可充分发挥作用。因此，两点握持优于一点握持。

2.4.2 上、下钳唇的几何形状应满足锡林对棉丛充分梳理的要求

为使锡林梳针能顺利地刺入棉丛梳理，在开始梳理时，应防止棉丛的上翘，否则，后排梳针就很难发挥梳理作用。因此在钳板闭合时，上、下钳唇的几何形状应使棉丛的弯曲方向正对锡林针齿。由于国产FA266型、FA261型精梳机下钳板钳唇的下部切去了腰长为1.5 mm的等腰三角形，当钳板闭合时，由于上钳板的下压作用，使棉丛的弯曲方向正对锡林针齿，能满足锡林对棉丛充分梳理的要求。在钳唇结构设计方面，FA266型、FA261型精梳机优于A201系列和FA251系列精梳机。

2.4.3 钳唇的结构应使钳板握持棉丛的死隙长度尽可能短

上、下钳板的钳唇结构决定了受梳棉丛的死隙长度，从而影响锡林针齿对棉丛梳理长度和梳理效果。根据在A201C型精梳机上的试验结果，当上钳板钳唇减短1mm时，精梳棉网中的棉结杂质粒数减少12.5％~14.8％。A201C型精梳机钳板钳唇的死隙长度为7.43 mm，而FA266型、FA261型精梳机钳唇的死隙长度较短。

2.5 优化分离罗拉传动部件尺寸及差动轮系的齿数配比

对分离罗拉传动机构的要求是：①分离罗拉的运动量和角加速度要小，以利于精梳机速度的提高；②适当缩小分离罗拉的有效输出长度，以增大棉网的接合长度和接合牢度，防止精梳机高速时棉网破边、破洞现象的发生；③分离罗拉的运动速度要满足分离牵伸的要求(在分离开始时，分离罗拉的运动速度要大于钳板的运动速度)，以保证新旧棉网接合良好和分离牵伸正常进行。要满足这些要求，一方面要对连杆尺寸或共轭凸轮的外形曲线进行优化设计；另一方面还要对行星轮系的齿数配比进行优选。瑞士立达公司生产的E62型、E72型精梳机，利用计算机辅助设计优化技术对分离罗拉传动部件的尺寸及差动轮系的齿数配比进行了全面优化，缩短了有效输出长度，在精梳机速度为400钳次/min时，分离罗拉的角加速度较原来车速为350钳次/min时明显减小。

2.6 牵伸装置的设计

2.6.1 牵伸形式及其特点

目前，高效能精梳机的牵伸机构有两种形式：一种是三上五下牵伸装置，如FA266型、E62、型、E72型精梳机等。另一种是四上五下牵伸装置，如PX2-J型精梳机。

三上五下牵伸装置与四上五下牵伸装置相比各有其特点。

①     三上五下牵伸装置与四上五下牵伸装置都为曲线牵伸，在牵伸区内都能利用罗拉包围弧使中后部的摩擦力界向前方扩展，有利于对浮游纤维的控制，使纤维变速点向前钳口中，对提高精梳条的条干均匀度有利；

②三上五下牵伸装置的后区仍为曲线牵伸，摩擦力界分布合理，有利于精梳条的条干均匀度和弯钩纤维的伸直，且后区牵伸倍数可以适当放大。而四上五下牵装置后区为简单罗拉牵伸，后区牵伸倍数不宜过大，否则，对精梳条条干均匀度不利。因此，三上五下牵伸装置的预牵伸区(后区牵伸区)优于四上五下牵伸装置；

③四上五下牵伸装置在主牵伸区前设有一个整理区，有一定的张力牵伸，可防止纤维经过高倍牵伸后产生回缩现象(因纤维经牵伸后产生急弹性变形)，有利于纤维的伸直及精梳条的条干均匀；但由于整理区的存在，牵伸机构较为复杂。

2.6.2 后区(预牵伸区)罗拉隔距

为了使牵伸后精梳条的条干均匀，牵伸区内的罗拉隔距要适当。因为，罗拉隔距的大小影响牵伸区内的摩擦力界分布。如果隔距太大，牵伸区内中部的摩擦力界薄弱，对浮游纤维的控制能力差，纤维变速点分散，纺出的精梳条条干均匀度差。如果隔距太小，牵伸区内的摩擦力界强度太大，牵伸力大，会出现牵伸不开的现象，牵伸过程中牵伸力的大小与纤维长度有关。牵伸力随纤维长度的增加而增大。因此在生产过程中，当纤维长度变化时，一般通过改变罗拉隔距的办法使牵伸力稳定。对于后牵伸区(预牵伸区)来说，罗拉握持距一般等于纤维的主体长度加上12 mm～13 mm。但目前我国的高效能精梳机(如FA266型与PX2-J型精梳机)预牵伸区(后牵伸区)的罗拉位置都为固定式，罗拉隔距不能调整，纺长纤维(如纺35mm)与纺短纤维(如纺27mm)采用同一罗拉隔距，工艺上不合理。建议预牵伸区(后牵伸区)罗拉隔距设计成可调式，以满足不同长度纤维的纺纱要求。

2.7 圈条形式的选用

精梳机的速度提高后，为了减少棉条的换筒与接头次数、降低工人的劳动强度，提高产：品质量，国产高效能精梳机的棉条简直径已增大到600mm。在这种情况下，是选用大圈条还是选用小圈条，有必要进行认真研究。在进行圈条形式选用时，应考虑下列四个条件：

①满足精梳机高速的要求；②有利于增大棉条筒的容量；③有利于减小棉条圈放过程中的离心力；④方便操作及加工。根据计算和比较分析可以认为：采用小圈条时，可大幅度地减小圈条盘的转动惯量，有利于减小开、关车时的冲击、提高机件寿命和产品质量；并有利于提高棉条筒的容量、降低机器的操作高度、降低加工成本。采用小圈条时，棉条在圈放过程中离心力大，在中部成形时棉条甩出棉条筒的可能性较大。建议在开发新型高效能精梳机时，圈条器配备大、小圈条两种方式，以供工厂选用.FA266型精梳机已配备了小圈条机构。

3 高效能精梳机的工艺创新

高效能精梳机的工艺性能与一般精梳机(如A201系列精梳机)不同。例如，一般精梳机采用轻定量、慢速度，而高效能精梳机一般采用较重的棉卷和精梳条定量。因此，有必要对高效能精梳机的工艺进行深入研究。

3.1 采用重定量棉卷

3.1.1 采用重定量棉卷的优越性

A201系列精梳机加工的棉卷定量为39g/m～50g/m，FA25lA型精梳机棉卷定量为45 g/m～65g/m，而高效能精梳机为60g/m～80g/m。在其他条件不变的情况下，采用重定量的棉卷有以下优越性：①精梳机的产量高；②棉丛的弹性大，钳板开口时棉丛易抬头，在分离接合过程中有利于新、旧棉网的搭接；③每钳次分离出的棉网厚，纤维抱合力大，棉网接合牢度大，不易出现棉网破边、破洞及纤维缠绕胶辊现象。因此，棉卷采用重定量是精梳机高速、高产的要求。

3.1.2 棉卷重定量对梳理的影响

精梳锡林对棉卷梳理作用的强弱，可用梳理度表示，即为棉卷中每根纤维所受到锡林针齿的作用齿数；梳理度越大，锡林对棉丛的梳理效果越好。为了保证梳理效果，和一般精梳机相比，采用重定量时，不应使梳理度降低。一般梳片式植针锡林表面总齿数为7944枚，而现代锯齿式整体锡林的总齿数一般在15000枚～22000枚。设一般精梳机的棉卷定量为50 g/m，高效能精梳机的棉卷定量为70g/m，棉纤维的长度为30mm，棉纤维细度为1.67 dtex，精梳机的给棉长度为6mm，由有关计算式算得：采用梳片式植针锡林的一般精梳机的梳理度为0.13齿/每根纤维；采用锯齿式整体锡林的高效能精梳机的梳理度为0.18齿/每根纤维～0.24齿/每根纤维。由此可知：在高效能精梳机上，由于采用了齿密大的锯齿式整体锡林，即使棉卷定量加重，和采用梳片式植针锡林的一般精梳机相比，锡林梳理度并没有降低，反而有所增加。因此，高效能精梳机采用重定量棉卷后，梳理强度并没有减弱。

3.2 采用较重的精梳条定量

精梳条的定量应根据纺纱品种、纤维性能，精梳前后工序机器的牵伸倍数及产品定量而定。对于高效能精梳机而言，在进行纺纱工艺设计时，应使精梳条的定量偏大为好，纺中特纱时一般掌握在22 g/5m～27 g/5m。其原因是：当精梳条的定量大时，精梳机牵伸装置的牵伸倍数可以降低，由于牵伸造成的附加不匀会减小，精梳条的条干CV值降低，这已经生产试验证实，另外，还可以降低牵伸罗拉、压辊及圈条装置的速度，有利于降低噪声，提高机件寿命和精梳条的质量。

3.3 给棉方式的选用

在A201系列精梳机上，给棉方式只有前进给棉一种；而在高效能精梳机上，配备有前进给棉和后退给棉两种给棉方式。选用不同的给棉方式，梳理效果、精梳落棉率及精梳条质量有很大差别。

3.3.1 给棉方式对梳理效果的影响

锡林对棉丛的梳理效果与棉丛受到的重复梳理次数有关，重复梳理次数大时，锡林对棉丛的梳理效果好；而重复梳理次数的大小与精梳机的给棉方式有关。在FA266型精梳机上，死隙长度为5mm；在落棉刻度为8时，前进给棉的喂棉系数为0.6，后退给棉的喂棉系数为1，分离隔距为21.9 mm；设给棉长度都为5.9 mm，算得前进给棉时的重复梳理次数为3.26、后退给棉时的重复梳理次数为3.86。由此可知：采用后退给棉时锡林对棉丛的梳理强度比前进给棉时大。因此，采用后退给棉对降低棉结杂质、提高纤维伸直平行度更有利。实践证明：在其他条件相同的情况下，采用后退给棉比采用前进给棉棉结、杂质总粒数可降低15％左

右。

3.3.2 给棉方式对精梳落棉的影响

经理论分析可知：精梳落棉率的大小和分界纤维长度有关。分界纤维长度越长，则精梳落棉率越大。在FA266型精梳机上，算得前进给棉时的分界纤维长度为21.31 mm、后退给棉时的分界纤维长度为24.85 mm(计算条件与计算重复梳理次数时相同)。由此可知，采用后退给棉时比前进给棉精梳落棉多。在其他条件相同的情况下，采用后退给棉比采用前进给棉精梳落棉率高4％8％。因此，采用后退给棉有利于提高梳理效果、降低棉结杂质粒数、排除棉卷中的短绒及提高精梳条的条干均匀度。