梳棉機(jī)蓋板工藝的討論

梳棉機(jī)上蓋板的作用最全面，作用原理最復(fù)雜。它不僅有梳理作用，還有除雜、混和與均勻作用；它不僅關(guān)系到產(chǎn)品質(zhì)量，還與產(chǎn)量、用棉量等直接相關(guān)；因其分梳、轉(zhuǎn)移充塞原理極復(fù)雜，故多年來(lái)對(duì)蓋板部分的改進(jìn)最少。錫林部分尚有金屬針布的重大突破，而在蓋板針布上卻未能推廣應(yīng)用。因此，對(duì)蓋板部分的有關(guān)工藝因素值得深入探討。1對(duì)回轉(zhuǎn)蓋板的工藝探討1．1蓋板針上纖維受力與針間纖維層的關(guān)系研究蓋板針上纖維受力與纖維層的關(guān)系是研究蓋板根數(shù)、速度與回轉(zhuǎn)方向等問(wèn)題的理論基礎(chǔ)。

　　蓋板針上纖維受力不同于錫林的根本之處是：(1)蓋板速度很慢，不存在離心力；(2)蓋板齒深一般在4．8mm左右(下膝高3．5mm)，遠(yuǎn)較錫林齒深(0．6mm)大7倍之多。因此，決定了蓋板針間擁有纖維層，纖維層由少到多，是隨著蓋板的向前運(yùn)行逐漸增多的，更確切地說(shuō)，是隨著蓋板參與梳理時(shí)間(Tw)的延長(zhǎng)而增多的。纖維層由少到多的變化，影響了蓋板行進(jìn)在不同部位時(shí)，針上纖維受力的變化(見(jiàn)圖1)圖1中：R為切向力，主要表現(xiàn)為梳理力；U為法向力，主要包括纖維層彈力等；F為摩擦力，F(xiàn)=(Rx+Ux)·μ。當(dāng)蓋板正轉(zhuǎn)時(shí)，在靠近蓋板人口部位處，針間纖維層很少，故U力小；而此處進(jìn)入工作區(qū)的棉束較大，梳理力只大。故主要表現(xiàn)為Ry≥Uy+F(或Uy≤Ry-F)，因此，在實(shí)現(xiàn)梳理的同時(shí)，纖維向蓋板針內(nèi)充塞，纖維層逐漸增多。隨著梳理時(shí)間的延長(zhǎng)，纖維層逐漸增多，U力增大而R力隨著棉束的減小(或少)而減小，故而針上纖維受力逐漸由向針內(nèi)為主變?yōu)闀r(shí)而向(針)內(nèi)Uy≤Ry-F(當(dāng)棉束較大、厚時(shí))，時(shí)而向(針)外Uy≥Ry+F(當(dāng)針面棉層薄時(shí))；或瞬間形成既不向內(nèi)也不向外，即Ry+F≥Ry-F，出現(xiàn)纖維被握在針上的情況。所以，纖維在此受到充分的、上下反復(fù)的多次梳理，保證了分梳作用的完善，從而起到了良好的均勻、混和作用。國(guó)內(nèi)外試驗(yàn)證實(shí)：錫林每一轉(zhuǎn)帶人蓋板工作區(qū)的纖維只有14％被錫林一次帶出，而其余86％的纖維則大部分進(jìn)入蓋板針內(nèi)(即Uy≤Ry-F)；而錫林一轉(zhuǎn)帶出的其余86％的纖維，則大部分是由蓋板針內(nèi)向外(即Uy≥Ry+F)送出的，其送出的纖維多來(lái)自錫林此前100余轉(zhuǎn)中進(jìn)入蓋板針內(nèi)的纖維。因此，蓋板在實(shí)現(xiàn)梳理的同時(shí)，不僅有均勻作用，還因針內(nèi)外纖維多次反復(fù)轉(zhuǎn)換而實(shí)現(xiàn)了良好的混和作用。所有這些作用沒(méi)有針間纖維層的存在，是不能得到充分發(fā)揮的。但是，纖維層的多少是有一定極限的。當(dāng)Tw過(guò)大(即蓋板針布速度過(guò)慢或蓋板根數(shù)過(guò)多)時(shí)，纖維層過(guò)多，U力增大到Uy>Ry+F的程度，則此時(shí)梳針已喪失握持能力，纖維向外滑脫，質(zhì)量惡化，故需立即走出工作區(qū)。所以，為確保梳理效果良好，防止纖維層過(guò)多(飽和)，則必須根據(jù)蓋板根數(shù)、原棉條件與質(zhì)量要求等，通過(guò)試驗(yàn)找出合理的蓋板速度，方可獲得良好效果。

　　1．2工作蓋板根數(shù)與蓋板速度的關(guān)系工作蓋板根數(shù)與蓋板速度密切相關(guān)，可用蓋板參與梳理時(shí)間Tw來(lái)說(shuō)明：Tw=每根蓋板寬度×工作蓋板根數(shù)/蓋板速度（1）式(1)中蓋板寬度為常數(shù)，約為35mm，故工作蓋板根數(shù)與蓋板速度呈線性相關(guān)，即：Tw=35×工作蓋板根數(shù)/蓋板速度（2）從式(2)中可以看出：工作蓋板根數(shù)多則需要速度快方可保證蓋板針布參與梳理的時(shí)間Tw不致過(guò)長(zhǎng)，從而使蓋板針間纖維充塞的程度不至過(guò)于嚴(yán)重而影響分梳；相反，蓋板根數(shù)少時(shí)，則速度可低些，以保持兩者Tw近似。例如：在43根工作蓋板時(shí)，速度應(yīng)為172mm／min方可與30根蓋板速度為120mm／min時(shí)的Tw近似，即Tw值皆為9min。不考慮速度，單獨(dú)評(píng)議蓋板根數(shù)多少是不恰當(dāng)?shù)摹w是蓋板參與梳理工作的時(shí)間，而不是蓋板中纖維層過(guò)飽和的時(shí)間rH。所以，為保證梳針作用良好，必須使Tw從梳理角度看，蓋板根數(shù)多、速度快，蓋板根數(shù)少、速度慢，雖Tw值近似，但前者錫林與蓋板相互梳理工作面(弧長(zhǎng))要大，因此有利于梳理，對(duì)混和均勻作用也好。從除雜和用棉角度看，蓋板根數(shù)多、速度快時(shí)，每根蓋板花重量可與根數(shù)少、速度慢時(shí)近似，但蓋板花率增大。蓋板花率增加，一方面可使除雜率增大，但另一方面將造成用棉量的增大。因此，綜合對(duì)比，在Tw近似的條件下，30根工作蓋板與40根工作蓋板根數(shù)無(wú)大差別，主要應(yīng)根據(jù)質(zhì)量要求而定，如紡制精梳紗時(shí)采用43根工作蓋板，落棉雖多，但可保證精梳紗的成紗質(zhì)量。

　　瑞士立達(dá)(Rieter)公司生產(chǎn)的梳棉機(jī)由原來(lái)的30根工作蓋板恢復(fù)到目前的40根-42根(為不妨礙加裝前、后固定蓋板而將錫林中心抬高)。意大利馬佐里(Marzoli)公司，也由CX400型梳棉機(jī)的20根工作蓋板改回到新型C501型梳棉機(jī)的30根。這說(shuō)明，蓋板根數(shù)減少得過(guò)多是不可行的。因?yàn)樵?0根蓋板時(shí)如速度仍采用40根時(shí)的速度，則Tw過(guò)小；必將使走出的蓋板花中含纖維率增大，造成原棉浪費(fèi)。如速度減慢一半使其與40根時(shí)的Tw相同，則其中較清潔蓋板和纖維層較多的蓋板數(shù)均將同比例減小，與錫林相互梳理的工作面(弧長(zhǎng))也減小，必然使分梳質(zhì)量不佳。1．3工作蓋板根數(shù)與蓋板回轉(zhuǎn)方向?qū)Τ杉嗁|(zhì)量的影響(見(jiàn)圖2)根據(jù)以上特呂茨勒(Trutzschler)公司提供的試驗(yàn)數(shù)據(jù)分析蓋板速度在120mm／min條件下工作蓋板根數(shù)、蓋板回轉(zhuǎn)方向?qū)Τ杉嗁|(zhì)量的影響：(1)30根工作蓋板時(shí)，反向回轉(zhuǎn)各項(xiàng)質(zhì)量指標(biāo)最好，其次是30根蓋板正向回轉(zhuǎn)。而43根蓋板無(wú)論正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)成紗質(zhì)量都最差。

　　這說(shuō)明在此情況下工作蓋板的多少起著決定性作用，蓋板根數(shù)多，則蓋板處在工作區(qū)參與梳理時(shí)間Tw長(zhǎng)，由30根時(shí)的Tw=9min變?yōu)?3根時(shí)的Tw=12min，故而針間纖維充塞嚴(yán)重，梳理效果惡化。(2)圖2說(shuō)明在工作蓋板根數(shù)少時(shí)，反向回轉(zhuǎn)質(zhì)量最好，此時(shí)充分體現(xiàn)了分梳蓋板針布反轉(zhuǎn)的優(yōu)勢(shì)。但蓋板根數(shù)多時(shí)，反向回轉(zhuǎn)反而質(zhì)量最差，這是由于反向回轉(zhuǎn)時(shí)，蓋板人口部位處錫林上纖維是已經(jīng)經(jīng)過(guò)后部蓋板梳理的纖維，故棉束和未單根化的纖維相對(duì)較少，故梳理力R普遍較小，纖維向針內(nèi)的分力Ry小，故而能獲得比正轉(zhuǎn)時(shí)多的清潔的蓋板根數(shù)，因而成紗質(zhì)量最好。但當(dāng)蓋板根數(shù)多、反向回轉(zhuǎn)時(shí)，蓋板運(yùn)行至出口部位時(shí)，此處蓋板針間已擁有較多纖維層，故Uy>Ry+F，很難抓住錫林剛剛帶人工作區(qū)尚未經(jīng)過(guò)適當(dāng)梳理的較大棉束而進(jìn)行分梳，從而容易造成纖維在針面間滾搓而使質(zhì)量惡化。

　　所以，反轉(zhuǎn)時(shí)蓋板根數(shù)要少些，正轉(zhuǎn)時(shí)根數(shù)相對(duì)要多些。在蓋板根數(shù)相同的條件下，反轉(zhuǎn)時(shí)要求比正轉(zhuǎn)時(shí)更快些。蓋板速度的最低極限是以蓋板充塞嚴(yán)重而喪失梳理能力為界。而最高速度以不過(guò)多地帶出可紡纖維為準(zhǔn)。2固定蓋板作用與根數(shù)選擇2．1固定蓋板的作用由于固定蓋板是固定不動(dòng)的，所以在實(shí)現(xiàn)分梳時(shí)，首先需要考慮的是防止針間沉積纖維層，為此，必須使齒高H盡量壓低，工作角。盡量放大，以減少纖維向針內(nèi)充塞的可能(見(jiàn)圖3)。故齒高一般為4．5mm，目前國(guó)外已減小為3mm左右，基本上消滅了纖維層產(chǎn)生的空間。工作角一般采用850~900，使纖維向針內(nèi)充塞的分力Ry(Ry=Rcosα)基本上很小或根本沒(méi)有。目前考慮到。過(guò)大，對(duì)握持纖維不利，所以，將前固定蓋板的工作角α減小為700同時(shí)將齒高H壓低些(最低已達(dá)2．69mm)以相互補(bǔ)償。這樣固定蓋板就能作到既能實(shí)現(xiàn)分梳，又不致形成纖維層而妨礙分梳，從而保證了固定蓋板能長(zhǎng)時(shí)間地發(fā)揮梳理作用，而不用移出機(jī)外清理，達(dá)到了纖維只在針上短暫停留--既梳理又轉(zhuǎn)移的目的。

　　從前、后固定蓋板的分梳作用對(duì)比來(lái)看，以前固定蓋板的分梳作用較強(qiáng)。固定蓋板的均勻作用也是可以肯定的，尤其是后固定蓋板，它分梳了錫林上較大的棉束和錫林上較厚的棉層，起到了較好的均勻作用。固定蓋板目前都具有吸塵機(jī)構(gòu)，由除塵刀和吸風(fēng)裝置組成，以實(shí)現(xiàn)其清潔作用。早期見(jiàn)于特呂茨勒的WEBCLEAN．K．R清除機(jī)構(gòu)，立達(dá)公司的TREX清除機(jī)構(gòu)也都加強(qiáng)了對(duì)塵雜和短絨的清除能力。至此，固定蓋板在梳、清、混等各方面都有了長(zhǎng)足的進(jìn)展。2．2固定蓋板的根數(shù)問(wèn)題固定蓋板根數(shù)能否增加過(guò)多，能否全部使用固定蓋板取代回轉(zhuǎn)蓋板從目前國(guó)外現(xiàn)狀看是否定的。意大利馬佐里公司的CX400型梳棉機(jī)將固定蓋板增加到后14根前9根(相應(yīng)地回轉(zhuǎn)蓋板減少為20根)。較其他國(guó)內(nèi)外機(jī)型后固定蓋板多了10根，前固定蓋板多6根。但很快被馬佐里公司自己生產(chǎn)的C501型梳棉機(jī)的前后各6根所代替(回轉(zhuǎn)蓋板根數(shù)也再次由59根改回到75根)，以上即是不能過(guò)多地增加固定蓋板而減少回轉(zhuǎn)蓋板的一個(gè)實(shí)例。目前大多數(shù)梳棉機(jī)皆采用前后各3根~4根固定蓋板。現(xiàn)在就能否更多地使用固定蓋板，或全部用固定蓋板代替回轉(zhuǎn)蓋板的問(wèn)題從固定蓋板的分梳作用、混和作用、均勻作用三方面進(jìn)行分析論證。3．1．1分梳作用由于固定蓋板固定不動(dòng)，所以，不允許纖維更多地進(jìn)入針間形成纖維層，只能在針上有暫短的停留，隨即被錫林帶走。因此，由錫林帶人工作區(qū)的纖維只能被"一次梳理"后即出工作區(qū)(固定蓋板工作區(qū))。不能象回轉(zhuǎn)蓋板那樣要經(jīng)過(guò)錫林10多次乃至100余次梳理才送出工作區(qū)，所以，固定蓋板在反復(fù)地充分梳理方面作用是不足的。3．1．2混和作用由于固定蓋板針間纖維層很少，先期進(jìn)人工作區(qū)的纖維沒(méi)有(或很少)存留空間，從而無(wú)法和后期進(jìn)人工作區(qū)的纖維相遇而混和。

　　梳棉機(jī)蓋板區(qū)纖維混和的原理是：不同時(shí)間進(jìn)入的纖維被同時(shí)輸出，或同時(shí)輸出的纖維不是同時(shí)喂人的，才能實(shí)現(xiàn)混和。固定蓋板針間沒(méi)有較大的混和牢間，因此，其混和作用是十分有限的。3．1．3均勻作用由于固定蓋板針間暫時(shí)存儲(chǔ)纖維的空間很小，因此，沒(méi)有較多調(diào)節(jié)針面纖維的余地。當(dāng)針布表面棉層較厚時(shí)，多余的纖維不能最大限度地進(jìn)入針間。而當(dāng)針面纖維層較薄時(shí)，固定蓋板針間也無(wú)更多纖維可以送出補(bǔ)充，因此固定蓋板的均勻作用也是有限的。綜上所述，目前國(guó)內(nèi)固定蓋板在加強(qiáng)分梳、排雜(有除塵刀與吸塵裝置)、混和、均勻方面效果是可以肯定的。后固定蓋板在均勻方面，前固定蓋板在分梳方面，效果更好，是高產(chǎn)時(shí)對(duì)回轉(zhuǎn)蓋板的有力補(bǔ)充，但只能是一種附加分梳件，用其取代過(guò)多的回轉(zhuǎn)蓋板，或全部改用固定蓋板是不可行的，其各方面的作用和效果是不能和回轉(zhuǎn)蓋板相比較的。

　　結(jié)論(1)回轉(zhuǎn)蓋板與固定蓋板的根本不同點(diǎn)在于針間有無(wú)纖維層。前者因有纖維層，故必須轉(zhuǎn)動(dòng)，按時(shí)送出纖維層(蓋板花)。后者因不轉(zhuǎn)動(dòng)，故不允許產(chǎn)生纖維層。其作用也因此不同。(2)應(yīng)研究改進(jìn)蓋板針布規(guī)格、材質(zhì)等，使其在應(yīng)有的Q0(纖維層中的自由纖維量)條件下，減少GF(進(jìn)入蓋板的內(nèi)層纖維量)，以延長(zhǎng)蓋板可參與梳理時(shí)間Tw，從而提高梳理質(zhì)量。(3)應(yīng)研究改進(jìn)固定蓋板規(guī)格、結(jié)構(gòu)等，使其針上纖維接受錫林梳理的時(shí)間由目前的瞬間延長(zhǎng)至10s(當(dāng)錫林轉(zhuǎn)速為400r／min時(shí)，以蓋板上纖維最多可接受錫林60次～130次的梳理計(jì)，梳理時(shí)間約合10s-20s)就可基本上取代回轉(zhuǎn)蓋板。(4)建議紡機(jī)生產(chǎn)廠家將工作蓋板根數(shù)設(shè)計(jì)成可在30根~40根之間自由變換，易于調(diào)節(jié)的一個(gè)新的工藝參數(shù)，以滿足不同品種的質(zhì)量要求，開(kāi)發(fā)出具有中國(guó)特色的高產(chǎn)梳棉機(jī)。