梳棉机盖板工艺的讨论

来源：cntextile 发布时间：2004-5-12 9:00:07

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    梳棉机上盖板的作用最全面，作用原理最复杂。它不仅有梳理作用，还有除杂、混和与均匀作用；它不仅关系到产品质量，还与产量、用棉量等直接相关；因其分梳、转移充塞原理极复杂，故多年来对盖板部分的改进最少。锡林部分尚有金属针布的重大突破，而在盖板针布上却未能推广应用。因此，对盖板部分的有关工艺因素值得深入探讨。
    1 对回转盖板的工艺探讨
    1．1 盖板针上纤维受力与针间纤维层的关系
    研究盖板针上纤维受力与纤维层的关系是研究盖板根数、速度与回转方向等问题的理论基础。盖板针上纤维受力不同于锡林的根本之处是：(1)盖板速度很慢，不存在离心力；(2)盖板齿深一般在4．8mm左右(下膝高3．5 mm)，远较锡林齿深(0．6mm)大7倍之多。因此，决定了盖板针间拥有纤维层，纤维层由少到多，是随着盖板的向前运行逐渐增多的，更确切地说，是随着盖板参与梳理时间(Tw)的延长而增多的。纤维层由少到多的变化，影响了盖板行进在不同部位时，针上纤维受力的变化(见图1)

    图1中：R为切向力，主要表现为梳理力；U为法向力，主要包括纤维层弹力等；F为摩擦力，F=(Rx+Ux)·μ。
    当盖板正转时，在靠近盖板人口部位处，针间纤维层很少，故U力小；而此处进入工作区的棉束较大，梳理力只大。故主要表现为Ry≥Uy+F(或Uy≤Ry-F)，因此，在实现梳理的同时，纤维向盖板针内充塞，纤维层逐渐增多。
    随着梳理时间的延长，纤维层逐渐增多，U力增大而R力随着棉束的减小(或少)而减小，故而针上纤维受力逐渐由向针内为主变为时而向(针)内Uy≤Ry-F(当棉束较大、厚时)，时而向(针)外Uy≥Ry+F(当针面棉层薄时)；或瞬间形成既不向内也不向外，即Ry+F≥Ry-F，出现纤维被握在针上的情况。所以，纤维在此受到充分的、上下反复的多次梳理，保证了分梳作用的完善，从而起到了良好的均匀、混和作用。
    国内外试验证实：锡林每一转带人盖板工作区的纤维只有14％被锡林一次带出，而其余86％的纤维则大部分进入盖板针内(即Uy≤Ry-F)；而锡林一转带出的其余86％的纤维，则大部分是由盖板针内向外(即Uy≥Ry+F)送出的，其送出的纤维多来自锡林此前100余转中进入盖板针内的纤维。因此，盖板在实现梳理的同时，不仅有均匀作用，还因针内外纤维多次反复转换而实现了良好的混和作用。所有这些作用没有针间纤维层的存在，是不能得到充分发挥的。
    但是，纤维层的多少是有一定极限的。当Tw过大(即盖板针布速度过慢或盖板根数过多)时，纤维层过多，U力增大到Uy>Ry+F的程度，则此时梳针已丧失握持能力，纤维向外滑脱，质量恶化，故需立即走出工作区。所以，为确保梳理效果良好，防止纤维层过多(饱和)，则必须根据盖板根数、原棉条件与质量要求等，通过试验找出合理的盖板速度，方可获得良好效果。
    1．2 工作盖板根数与盖板速度的关系
    工作盖板根数与盖板速度密切相关，可用盖板参与梳理时间Tw来说明：
    Tw=每根盖板宽度×工作盖板根数/盖板速度（1）式(1)中盖板宽度为常数，约为35mm，故工作盖板根数与盖板速度呈线性相关，即： Tw=35×工作盖板根数/盖板速度 (2）从式(2)中可以看出：工作盖板根数多则需要速度快方可保证盖板针布参与梳理的时间Tw不致过长，从而使盖板针间纤维充塞的程度不至过于严重而影响分梳；相反，盖板根数少时，则速度可低些，以保持两者Tw近似。例如：在43根工作盖板时，速度应为172 mm／min方可与30根盖板速度为120mm／min时的Tw近似，即Tw值皆为9min。不考虑速度，单独评议盖板根数多少是不恰当的。
    Tw是盖板参与梳理工作的时间，而不是盖板中纤维层过饱和的时间rH。所以，为保证梳针作用良好，必须使Tw
    从梳理角度看，盖板根数多、速度快，盖板根数少、速度慢，虽Tw值近似，但前者锡林与盖板相互梳理工作面(弧长)要大，因此有利于梳理，对混和均匀作用也好。从除杂和用棉角度看，盖板根数多、速度快时，每根盖板花重量可与根数少、速度慢时近似，但盖板花率增大。盖板花率增加，一方面可使除杂率增大，但另一方面将造成用棉量的增大。因此，综合对比，在Tw近似的条件下，30根工作盖板与40根工作盖板根数无大差别，主要应根据质量要求而定，如纺制精梳纱时采用43根工作盖板，落棉虽多，但可保证精梳纱的成纱质量。
    瑞士立达(Rieter)公司生产的梳棉机由原来的30根工作盖板恢复到目前的40根-42根(为不妨碍加装前、后固定盖板而将锡林中心抬高)。意大利马佐里(Marzoli)公司，也由CX400型梳棉机的20根工作盖板改回到新型C501型梳棉机的30根。这说明，盖板根数减少得过多是不可行的。因为在20根盖板时如速度仍采用40根时的速度，则Tw过小；必将使走出的盖板花中含纤维率增大，造成原棉浪费。如速度减慢一半使其与40根时的Tw相同，则其中较清洁盖板和纤维层较多的盖板数均将同比例减小，与锡林相互梳理的工作面(弧长)也减小，必然使分梳质量不佳。
    1．3 工作盖板根数与盖板回转方向对成纱质量的影响(见图2)

    根据以上特吕茨勒(Trutzschler)公司提供的试验数据分析盖板速度在120 mm／min条件下工作盖板根数、盖板回转方向对成纱质量的影响：
    (1)30根工作盖板时，反向回转各项质量指标最好，其次是30根盖板正向回转。而43根盖板无论正转、反转成纱质量都最差。这说明在此情况下工作盖板的多少起着决定性作用，盖板根数多，则盖板处在工作区参与梳理时间Tw长，由30根时的Tw=9 min变为43根时的Tw=12min，故而针间纤维充塞严重，梳理效果恶化。
    (2)图2说明在工作盖板根数少时，反向回转质量最好，此时充分体现了分梳盖板针布反转的优势。但盖板根数多时，反向回转反而质量最差，这是由于反向回转时，盖板人口部位处锡林上纤维是已经经过后部盖板梳理的纤维，故棉束和未单根化的纤维相对较少，故梳理力R普遍较小，纤维向针内的分力Ry小，故而能获得比正转时多的清洁的盖板根数，因而成纱质量最好。但当盖板根数多、反向回转时，盖板运行至出口部位时，此处盖板针间已拥有较多纤维层，故Uy>Ry+F，很难抓住锡林刚刚带人工作区尚未经过适当梳理的较大棉束而进行分梳，从而容易造成纤维在针面间滚搓而使质量恶化。所以，反转时盖板根数要少些，正转时根数相对要多些。在盖板根数相同的条件下，反转时要求比正转时更快些。盖板速度的最低极限是以盖板充塞严重而丧失梳理能力为界。而最高速度以不过多地带出可纺纤维为准。
    2 固定盖板作用与根数选择
    2．1 固定盖板的作用
    由于固定盖板是固定不动的，所以在实现分梳时，首先需要考虑的是防止针间沉积纤维层，为此，必须使齿高H尽量压低，工作角。尽量放大，以减少纤维向针内充塞的可能(见图3)。

故齿高一般为4．5 mm，目前国外已减小为3 mm左右，基本上消灭了纤维层产生的空间。工作角一般采用850~900，使纤维向针内充塞的分力Ry(Ry=Rcosα)基本上很小或根本没有。目前考虑到。过大，对握持纤维不利，所以，将前固定盖板的工作角α减小为700同时将齿高H压低些(最低已达2．69mm)以相互补偿。这样固定盖板就能作到既能实现分梳，又不致形成纤维层而妨碍分梳，从而保证了固定盖板能长时间地发挥梳理作用，而不用移出机外清理，达到了纤维只在针上短暂停留--既梳理又转移的目的。从前、后固定盖板的分梳作用对比来看，以前固定盖板的分梳作用较强。固定盖板的均匀作用也是可以肯定的，尤其是后固定盖板，它分梳了锡林上较大的棉束和锡林上较厚的棉层，起到了较好的均匀作用。
    固定盖板目前都具有吸尘机构，由除尘刀和吸风装置组成，以实现其清洁作用。早期见于特吕茨勒的WEBCLEAN．K．R清除机构，立达公司的TREX清除机构也都加强了对尘杂和短绒的清除能力。至此，固定盖板在梳、清、混等各方面都有了长足的进展。
    2．2 固定盖板的根数问题
    固定盖板根数能否增加过多，能否全部使用固定盖板取代回转盖板从目前国外现状看是否定的。意大利马佐里公司的CX400型梳棉机将固定盖板增加到后14根前9根(相应地回转盖板减少为20根)。较其他国内外机型后固定盖板多了10根，前固定盖板多6根。但很快被马佐里公司自己生产的C501型梳棉机的前后各6根所代替(回转盖板根数也再次由59根改回到75根)，以上即是不能过多地增加固定盖板而减少回转盖板的一个实例。目前大多数梳棉机皆采用前后各3根~4根固定盖板。
    现在就能否更多地使用固定盖板，或全部用固定盖板代替回转盖板的问题从固定盖板的分梳作用、混和作用、均匀作用三方面进行分析论证。
    3．1．1 分梳作用
    由于固定盖板固定不动，所以，不允许纤维更多地进入针间形成纤维层，只能在针上有暂短的停留，随即被锡林带走。因此，由锡林带人工作区的纤维只能被"一次梳理"后即出工作区(固定盖板工作区)。不能象回转盖板那样要经过锡林10多次乃至100余次梳理才送出工作区，所以，固定盖板在反复地充分梳理方面作用是不足的。
    3．1．2 混和作用
    由于固定盖板针间纤维层很少，先期进人工作区的纤维没有(或很少)存留空间，从而无法和后期进人工作区的纤维相遇而混和。梳棉机盖板区纤维混和的原理是：不同时间进入的纤维被同时输出，或同时输出的纤维不是同时喂人的，才能实现混和。固定盖板针间没有较大的混和牢间，因此，其混和作用是十分有限的。
    3．1．3 均匀作用
    由于固定盖板针间暂时存储纤维的空间很小，因此，没有较多调节针面纤维的余地。当针布表面棉层较厚时，多余的纤维不能最大限度地进入针间。而当针面纤维层较薄时，固定盖板针间也无更多纤维可以送出补充，因此固定盖板的均匀作用也是有限的。
    综上所述，目前国内固定盖板在加强分梳、排杂(有除尘刀与吸尘装置)、混和、均匀方面效果是可以肯定的。后固定盖板在均匀方面，前固定盖板在分梳方面，效果更好，是高产时对回转盖板的有力补充，但只能是一种附加分梳件，用其取代过多的回转盖板，或全部改用固定盖板是不可行的，其各方面的作用和效果是不能和回转盖板相比较的。
    结论
    (1)回转盖板与固定盖板的根本不同点在于针间有无纤维层。前者因有纤维层，故必须转动，按时送出纤维层(盖板花)。后者因不转动，故不允许产生纤维层。其作用也因此不同。
    (2)应研究改进盖板针布规格、材质等，使其在应有的Q0(纤维层中的自由纤维量)条件下，减少GF(进入盖板的内层纤维量)，以延长盖板可参与梳理时间Tw，从而提高梳理质量。
    (3)应研究改进固定盖板规格、结构等，使其针上纤维接受锡林梳理的时间由目前的瞬间延长至10s(当锡林转速为400 r／min时，以盖板上纤维最多可接受锡林60次～130次的梳理计，梳理时间约合10s-20s)就可基本上取代回转盖板。
    (4)建议纺机生产厂家将工作盖板根数设计成可在30根~40根之间自由变换，易于调节的一个新的工艺参数，以满足不同品种的质量要求，开发出具有中国特色的高产梳棉机。

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