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梳棉纖維流中纖維形態(tài)與質(zhì)量控制剖析

2013-01-09 09:04:06史志陶
紡織器材 2013年6期
關(guān)鍵詞:刺輥分梳梳棉機(jī)

史志陶

(沙洲職業(yè)工學(xué)院,江蘇 張家港 215600)

0 引言

以纖維塊或大纖維束形態(tài)喂入梳棉機(jī)的纖維層,經(jīng)刺輥的分梳、蓋板與錫林兩針面的梳理、錫林與道夫之間的纖維轉(zhuǎn)移、纖維層的剝?nèi)∨c成網(wǎng)、集束成條、圈條成形,完成梳棉機(jī)中纖維加工的一系列過(guò)程。在這一過(guò)程中,纖維形態(tài)發(fā)生了質(zhì)的變化:由纖維排列并相互糾纏的纖維塊或大纖維束狀態(tài)變?yōu)榕帕薪Y(jié)構(gòu)相對(duì)均勻的單纖維狀態(tài)的生條,其彼此間的聯(lián)系均勻性提高。

現(xiàn)代梳棉機(jī)為了在高產(chǎn)的情況下確保生條質(zhì)量的相對(duì)穩(wěn)定或提高,配置了各種輔助裝置:預(yù)分梳板,錫林前、后固定蓋板,棉網(wǎng)清潔器等。通過(guò)梳棉機(jī)刺輥下方的預(yù)分梳固定蓋板對(duì)刺輥齒尖面負(fù)荷的預(yù)分梳有利于全面提高產(chǎn)品質(zhì)量[1];單獨(dú)加裝棉網(wǎng)清潔器或固定蓋板對(duì)成紗質(zhì)量也是有利的,隔距應(yīng)偏大掌握,且根數(shù)不宜過(guò)多;固定蓋板與棉網(wǎng)清潔器配合使用,其效果更佳;安裝位置在后罩板壓力最大處為宜[2]。不同風(fēng)量條件下,后罩板處棉網(wǎng)清潔器風(fēng)量太小或太大對(duì)生條質(zhì)量均不利,棉網(wǎng)清潔器的風(fēng)量在180m3/h~240m3/h時(shí)對(duì)生條質(zhì)量的提高比較有利[3];而對(duì)于不同型式棉網(wǎng)清潔器,在相同風(fēng)量條件下,反齒導(dǎo)向蓋板式棉網(wǎng)清潔器所生產(chǎn)的生條質(zhì)量總體上要好于導(dǎo)板式棉網(wǎng)清潔器,梳棉機(jī)后罩板處棉網(wǎng)清潔器以采用反齒導(dǎo)向蓋板式棉網(wǎng)清潔器為宜[4]。齒條刺輥在排除13mm以下短纖維方面遠(yuǎn)優(yōu)于梳針刺輥,而小前角的齒條刺輥對(duì)纖維損傷較梳針刺輥嚴(yán)重,齒條刺輥下的落物中13mm以下短纖維含量較梳針刺輥的遠(yuǎn)低[5]。蓋板速度增大,蓋板花中長(zhǎng)纖維含量隨之增加,而短纖維含量相應(yīng)減少;在錫林與蓋板分梳過(guò)程中,長(zhǎng)纖維不易轉(zhuǎn)移,充塞到蓋板上的長(zhǎng)纖維需要較長(zhǎng)的時(shí)間才能轉(zhuǎn)移到錫林上;所以蓋板速度以不超過(guò)450mm/min為宜[6]。

在實(shí)際生產(chǎn)應(yīng)用中,以上這些輔助裝置并不能在任何場(chǎng)合發(fā)揮其應(yīng)有的效能,有些情況不盡人意。問(wèn)題出在哪里?此外,隨著蓋板梳針、錫林齒尖變得細(xì)、矮、密,針/齒面負(fù)荷變小情況下,蓋板針面纖維負(fù)荷的吸放纖維作用,對(duì)輸出條的均勻度真的起著重要作用?錫林與道夫的轉(zhuǎn)移纖維區(qū)域僅起著纖維的轉(zhuǎn)移功能嗎?

筆者通過(guò)對(duì)在梳棉機(jī)梳理過(guò)程中纖維形態(tài)變化的研究,及纖維在加工過(guò)程中受控情況的探討,尋求確保纖維損傷較少的前提下,找到梳棉機(jī)梳理、除雜、均勻、混合4個(gè)作用的實(shí)現(xiàn)機(jī)理與加工工藝,使梳理、除雜作用更加有效,均勻、混合功能更加顯著。

1 梳棉纖維流的運(yùn)動(dòng)

在實(shí)際生產(chǎn)的梳棉機(jī)中,經(jīng)刺輥分梳轉(zhuǎn)移給錫林針面的纖維流絕大部分為纖維塊或纖維束,而經(jīng)錫林轉(zhuǎn)移給道夫后成條輸出機(jī)外的為生條,其中只含有極少量的細(xì)小纖維束,其他絕大部分為單纖維。纖維塊只經(jīng)過(guò)錫林—蓋板梳理區(qū)梳理,且經(jīng)梳理后從錫林—蓋板梳理區(qū)轉(zhuǎn)移出的纖維流中,含有單纖維與纖維束。這一過(guò)程可歸納為如圖1所示的纖維流循環(huán)。

圖1 在梳棉過(guò)程中纖維的梳理循環(huán)

從圖1中可以看出,錫林—道夫梳理點(diǎn)通過(guò)控制纖維的轉(zhuǎn)移率,使單纖維順利轉(zhuǎn)移到道夫針面上形成纖維層,后形成生條輸出機(jī)外;而纖維束不能實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)移而繼續(xù)留在錫林齒面上進(jìn)入下一梳理循環(huán)。錫林—道夫梳理點(diǎn)起著分離纖維束與單纖維輸出的功能,從而確保轉(zhuǎn)移到道夫齒面上的絕大部分為單纖維,極少量為極細(xì)小束纖維,保證生條結(jié)構(gòu)良好,為后續(xù)工序加工創(chuàng)造良好基礎(chǔ)。

在梳棉機(jī)的刺輥、錫林纖維轉(zhuǎn)移點(diǎn)處,將從錫林道夫處帶回的纖維束與錫林從刺輥上剝?nèi)〉睦w維塊、纖維束等混合形成新的錫林負(fù)荷,帶進(jìn)錫林—蓋板梳理工作區(qū)進(jìn)行梳理。在錫林—蓋板梳理工作區(qū)利用兩運(yùn)動(dòng)的針齒對(duì)纖維層的握持、穿刺與相對(duì)運(yùn)動(dòng),實(shí)現(xiàn)對(duì)纖維塊的有效梳理。

2 刺輥對(duì)纖維層的分梳

從廣義的角度來(lái)看,纖維層接受刺輥的分梳過(guò)程是一個(gè)牽伸的過(guò)程。在這個(gè)過(guò)程中,無(wú)效的牽伸作用是排除梳棉落物與飛花,有效的牽伸過(guò)程是將較厚的纖維層通過(guò)高速旋轉(zhuǎn)的刺輥表面的針齒分梳,沿著刺輥圓周表面均勻地分布,為后續(xù)實(shí)現(xiàn)蓋板與錫林兩針面的細(xì)致梳理創(chuàng)造良好的基礎(chǔ)。

首先探討一枚針齒分梳纖維的狀況:一枚針齒分梳纖維塊(束)時(shí)鉤取一束纖維,其狀態(tài)如圖2所示。其纖維束組成:由橫向虛線分割成三段,包圍運(yùn)動(dòng)梳針的纖維束稱為纖維束圓弧段,不包圍梳針部分的兩段稱為纖維束尾段。

理想狀態(tài)下,纖維塊被刺輥針齒分梳的過(guò)程可看作:臨近給棉板的刺輥齒尖由上而下運(yùn)動(dòng),依次從給棉鉗口喂入、分布在給棉板工作面上的纖維層頭端由下而上分梳纖維層。刺輥表面前一排齒尖刺入給棉板上纖維層頭端并鉤取纖維束,而后排齒尖透過(guò)前排齒尖鉤取的纖維束尾參與分梳纖維層,并鉤取纖維束;其形成如圖3所示。這樣,刺輥表面的纖維束的分布狀態(tài):被每一枚針齒尖鉤取的纖維束圓弧段外露在表面,而其纖維束尾卻被后排齒尖所鉤取的纖維束圓弧段所覆蓋;因此刺輥表面的纖維頭端都被壓入纖維層內(nèi)而不外露。

圖2 齒尖鉤取的纖維束結(jié)構(gòu)

圖3 理想狀態(tài)下刺輥齒尖鉤取的纖維束的分布狀態(tài)

在實(shí)際生產(chǎn)中,刺輥針布分梳纖維層后,其鉤取的纖維束不如前述的規(guī)整,因前、后排針齒分梳纖維層的時(shí)間間隔極短,會(huì)出現(xiàn)前一個(gè)齒尖的鉤取的纖維束尾纖維部分也是后一個(gè)齒尖鉤取的纖維束,同時(shí),部分針齒鉤取的是小纖維塊或大的纖維束,其體積大,不能進(jìn)入齒隙而其部分纖維頭端外露,但總體情況應(yīng)該是前述的狀態(tài)。

除塵刀除雜過(guò)程:纖維層受到刺輥針齒的穿刺拉扯作用而使纖維塊解體,也導(dǎo)致塵雜外露或分離;分離的雜質(zhì)進(jìn)入刺輥表面氣流附面層,被除塵刀切割而實(shí)現(xiàn)去除;外露而粘附在纖維層表面的雜質(zhì),因除塵刀與刺輥針齒的隔距較微小,纖維層的彈性變形而從除塵刀刀口刮過(guò)實(shí)現(xiàn)除雜,如“低刀緊隔距工藝”;如果采用纖維層大定量,大給棉的分梳牽伸,則易造成纖維損傷嚴(yán)重、雜質(zhì)不易分離;所以,要提高除塵刀的除雜能力,最有效的方式是由給棉羅拉鉗口喂入纖維層,其結(jié)構(gòu)松散,纖維彼此間的聯(lián)系較弱,有利于刺輥針刺分梳纖維層,其雜質(zhì)易被分離或外露[7]。

刺輥下方安裝分梳固定蓋板,在實(shí)際生產(chǎn)中應(yīng)用廣泛,使生條的棉結(jié)、短絨等質(zhì)量指標(biāo)得到進(jìn)一步優(yōu)化,這得益于分梳板對(duì)刺輥表面分布不均勻的纖維層進(jìn)行整理,在刺輥與錫林的纖維轉(zhuǎn)移中,更有利于牽伸與錫林針面負(fù)荷的均勻分布,減輕蓋板針齒的梳理負(fù)荷,減少纖維在梳理中的損傷及產(chǎn)生棉結(jié)的概率。

3 纖維從刺輥向錫林轉(zhuǎn)移后的狀態(tài)

錫林針齒與刺輥針齒相接近的區(qū)域,兩針面的齒向相同、運(yùn)行方向相同,且錫林齒尖的線速度遠(yuǎn)大于刺輥齒尖的線速度,錫林齒尖抓取刺輥表面外翹纖維,快速提升刺輥針面的纖維,從而實(shí)現(xiàn)錫林針面對(duì)刺輥表面纖維的剝?nèi)?。纖維在錫林表面分布的狀態(tài)如圖4所示。這樣纖維的尾端就能實(shí)現(xiàn)被蓋板針齒等梳理的目的。當(dāng)遇到超長(zhǎng)或倍長(zhǎng)纖維組成的纖維層時(shí),因被刺輥針齒鉤牢的纖維束尾段較長(zhǎng),其長(zhǎng)長(zhǎng)的兩尾段被后續(xù)多排針齒所鉤取的纖維束覆蓋并擠壓在針齒底部,在被錫林針齒快速提升時(shí),其運(yùn)動(dòng)阻力特別大,而不能實(shí)現(xiàn)纖維束的剝?nèi)∨c轉(zhuǎn)移。這里也就解釋了超長(zhǎng)或倍長(zhǎng)纖維含量達(dá)到一定比例時(shí),會(huì)出現(xiàn)纖維繞刺輥而壓壞錫林針齒與除塵刀刀口的問(wèn)題。

圖4 纖維束在錫林針布上分布狀態(tài)

4 纖維經(jīng)過(guò)錫林—蓋板梳理區(qū)時(shí)的狀態(tài)

4.1 蓋板固定式錫林—蓋板梳理

該梳理方式的特點(diǎn)是蓋板被固定,被錫林針齒抓取的纖維束的尾端接受蓋板針齒的梳理,使纖維束進(jìn)一步分解成單纖維,通過(guò)梳理其上的雜質(zhì)轉(zhuǎn)移到蓋板針齒上,實(shí)現(xiàn)清潔、除雜。當(dāng)固定蓋板針齒間隙被充塞滿后,就失去了吸納后纖維與雜質(zhì)的能力,也失去對(duì)錫林針齒上纖維的梳理與除雜作用。

由文獻(xiàn)11可知,由于錫林針面負(fù)荷厚度較蓋板梳理區(qū)的入口隔距大,使得超過(guò)其入口隔距部分的纖維在錫林針齒的拖動(dòng)下擠壓蓋板針齒而實(shí)現(xiàn)梳理。此后,隨著梳理隔距的逐漸收小,擠壓梳理作用仍然存在,但由于錫林針面負(fù)荷均勻、纖維已經(jīng)接受過(guò)梳理、尾段纖維基本順直,加上錫林針面負(fù)荷的彈性恢復(fù)作用,使錫林針齒拖動(dòng)的纖維束尾繼續(xù)接受蓋板針齒梳理;但第10塊蓋板后,因其梳理力較弱,纖維上下轉(zhuǎn)移的可能性較小。

4.2 錫林、蓋板同向運(yùn)動(dòng)式梳理

該梳理方式的特點(diǎn)是蓋板針齒與錫林針齒的運(yùn)動(dòng)方向相同,但蓋板運(yùn)動(dòng)線速度相對(duì)錫林針面小得多,充塞纖維與雜質(zhì)的蓋板被逐漸轉(zhuǎn)移出錫林—蓋板梳理區(qū);同時(shí),具有清潔針齒的蓋板源源不斷地進(jìn)入錫林—蓋板梳理區(qū),使蓋板針齒始終具有梳理能力與排除雜質(zhì)的能力。清潔蓋板針齒剛進(jìn)入錫林—蓋板梳理區(qū)時(shí)的纖維充塞速度驚人,而后速度則相當(dāng)緩和。

圖5 錫林—蓋板同向梳理、不同運(yùn)行時(shí)間的蓋板花分布情況

從圖5所示,當(dāng)蓋板運(yùn)行速度為220mm/min時(shí),前3塊蓋板產(chǎn)生蓋板花量增長(zhǎng)較快,其后的蓋板花量分布均衡。運(yùn)行時(shí)間短,產(chǎn)生的蓋板花量少,10 min后與正常生產(chǎn)產(chǎn)生的蓋板花量基本接近;可能是剛啟動(dòng),5min運(yùn)行產(chǎn)生的蓋板花量明顯偏少,錫林、蓋板針面清潔,要達(dá)到正常生產(chǎn)的狀態(tài),需要一個(gè)過(guò)程。第3塊蓋板后,其各蓋板的蓋板花量劇烈波動(dòng)應(yīng)該與喂入給棉羅拉鉗口的纖維層均勻度、刺輥分梳狀態(tài)等有關(guān)。如果錫林針面負(fù)荷厚度陡增,梳理區(qū)入口處擠入蓋板接受梳理的纖維就多、產(chǎn)生的蓋板花量就大;反之,錫林針面負(fù)荷厚度較小,梳理區(qū)入口處擠入蓋板接受梳理的纖維就少、產(chǎn)生的蓋板花量就少。此外,梳理區(qū)入口處蓋板有實(shí)現(xiàn)均勻錫林針面負(fù)荷的作用。特別說(shuō)明,最后幾塊蓋板花量陡增,其原因是出口處安裝了簡(jiǎn)易式棉網(wǎng)清潔器,出現(xiàn)噴花問(wèn)題所致[8-9]。

此外,由于蓋板針布針總高小、針密大,錫林針布齒深小、齒密大、運(yùn)行速度較快,兩針面負(fù)荷較??;擠壓式梳理產(chǎn)生的蓋板花致密,故其蓋板通過(guò)吸放效應(yīng)均勻錫林針面負(fù)荷的作用可能較小。

4.3 錫林、蓋板反向運(yùn)動(dòng)式梳理

該梳理方式的特點(diǎn)是蓋板針齒與錫林針齒的運(yùn)動(dòng)方向相反,充塞纖維與雜質(zhì)的蓋板從錫林—蓋板梳理區(qū)的入口轉(zhuǎn)移出。在正常運(yùn)轉(zhuǎn)的FA221B型梳棉機(jī)取樣蓋板花,其情況:蓋板移出方向的前3~4根蓋板針面有蓋板花外,其余蓋板針面上無(wú)纖維與雜質(zhì),且針齒沒(méi)有剛參與梳理纖維后的狀態(tài)。因此該梳理方式,除了蓋板移出方向的前3~4根蓋板針面,需使錫林—蓋板梳理區(qū)的錫林針面負(fù)荷均勻而完成對(duì)錫林針面纖維的梳理與除雜外,其它蓋板不起任何的梳理與除雜作用;因此,在高速狀態(tài)下,僅靠離心力作用來(lái)完成纖維從錫林針面向蓋板針面轉(zhuǎn)移梳理是不夠的。在該梳理方式下,可能因補(bǔ)風(fēng)氣流產(chǎn)生的拖曳作用,使錫林針面拖動(dòng)的纖維束尾段不能正常抬頭,并使纖維束圓弧段沿錫林針齒工作面而沉底,錫林針面負(fù)荷的外現(xiàn)厚度比錫林—蓋板各處的隔距小,不能實(shí)現(xiàn)梳理[10]。

4.4 后固定蓋板對(duì)錫林針面負(fù)荷的影響

機(jī)后安裝固定蓋板,可以穩(wěn)定或提高生條的質(zhì)量。從刺輥與錫林轉(zhuǎn)移區(qū)移出后,其表面層狀態(tài)不穩(wěn)定,或其厚度變化差異較大。通過(guò)固定蓋板梳理使其纖維層厚度均勻,纖維束尾段相對(duì)順直,更有利于蓋板的梳理。采用先反、后下的固定蓋板實(shí)現(xiàn)先穩(wěn)、后分梳的策略,更有利于進(jìn)入蓋板—錫林梳理區(qū)錫林針面負(fù)荷的均勻與纖維束尾段纖維的順直、降低生條棉結(jié)、提高產(chǎn)品質(zhì)量[11]。

5 轉(zhuǎn)移到道夫針面的纖維狀態(tài)

錫林與道夫之間的纖維轉(zhuǎn)移是通過(guò)分梳的方式實(shí)現(xiàn)的。通過(guò)分梳作用,將錫林針面上的部分單纖維轉(zhuǎn)移到道夫的針面上,防止束纖維逃離纖維梳理區(qū),實(shí)現(xiàn)梳理后生條單纖維化目標(biāo),確保后工序的加工質(zhì)量。道夫針面負(fù)荷是逐漸完成的,即道夫針面某個(gè)齒尖上鉤取的纖維是從進(jìn)入到離開(kāi)分梳區(qū)的時(shí)間段內(nèi)完成的,每次鉤取一根單纖維,一個(gè)齒尖多次鉤取纖維形成由齒底部向齒尖的多個(gè)纖維束;此外,某個(gè)齒尖的纖維束與相鄰齒尖的纖維束相錯(cuò)、相疊,以提高纖維彼此間的聯(lián)系,增強(qiáng)纖維層或纖維網(wǎng)的強(qiáng)度,為后續(xù)纖維網(wǎng)的形成與剝?nèi)?chuàng)造良好的條件。道夫上的纖維束形態(tài)與錫林針面上的相同,控制錫林針面向道夫針面轉(zhuǎn)移單纖維過(guò)程,從實(shí)際生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)分析,主要是調(diào)整道夫的轉(zhuǎn)速、道夫針布齒條的規(guī)格、錫林與道夫兩針面間的隔距,其次是錫林針面負(fù)荷、錫林—道夫的速比。

6 結(jié)論

6.1 纖維在刺輥、錫林、道夫針齒上的形態(tài)各不相同:在運(yùn)動(dòng)的刺輥針面上,以纖維束的形式出現(xiàn),其纖維束圓弧段覆蓋于前排針齒所帶的纖維束尾段之上,顯于刺輥針面負(fù)荷表面,而其纖維束尾段卻沉于針齒底部;在運(yùn)動(dòng)的錫林針面上,以纖維束形態(tài)出現(xiàn),從刺輥針面上轉(zhuǎn)移過(guò)來(lái)的纖維束覆蓋于經(jīng)過(guò)錫林與道夫纖維分梳區(qū)而保留下的纖維束之上,其纖維束圓弧段被前排針齒所帶纖維束的尾段覆蓋而沉于錫林針面里而不被顯露,其纖維束尾顯露于錫林針面負(fù)荷表面,其纖維束顯得更加規(guī)整而細(xì)小纖維更加順直;在運(yùn)動(dòng)的道夫針面上,主要以單纖維形式出現(xiàn),單纖維圓弧段被前排針齒所帶纖維束的尾段覆蓋而沉于道夫針面里面而不被顯露,其纖維束尾顯露于道夫針面負(fù)荷表面,從進(jìn)入到離開(kāi)分梳區(qū)的時(shí)間段內(nèi)一個(gè)齒尖多次鉤取纖維形成由齒底向齒尖的多個(gè)纖維束;此外,某個(gè)齒尖上的纖維束與相鄰齒尖的纖維束相錯(cuò)、相疊形成道夫針面負(fù)荷,以提高纖維彼此間的聯(lián)系,增強(qiáng)纖維層或纖維網(wǎng)的強(qiáng)度,為后續(xù)纖維網(wǎng)的形成與剝?nèi)?chuàng)造良好的條件。

6.2 蓋板梳理運(yùn)動(dòng)錫林所拖動(dòng)的纖維束尾,因錫林針面負(fù)荷厚度不均勻,以及厚度大于錫林-蓋板梳理區(qū)的隔距,是以纖維束段擠壓入蓋板針齒的方式而被梳理,而在梳理區(qū)后部,其梳理隔距放大,卻因錫林針面負(fù)荷的彈性變形恢復(fù),錫林針齒所帶纖維束尾段繼續(xù)接受蓋板的梳理。

6.3 錫林、道夫兩針面發(fā)生的梳理作用,使得單纖維才能實(shí)現(xiàn)有效轉(zhuǎn)移,實(shí)現(xiàn)對(duì)纖維的選擇性輸出,從而確保了后續(xù)加工工序的正常進(jìn)行。

6.4 通過(guò)刺輥下安裝分梳固定蓋板的形式,可有效均勻、理順刺輥針面的纖維束,使錫林針面對(duì)刺輥針面的剝?nèi)「禹槙?,確保纖維束更加有利于蓋板針面的梳理。

6.5 安裝后固定蓋板,有利于穩(wěn)定剛從刺輥針面上轉(zhuǎn)移到錫林針面上的纖維束,理順纖維束尾,有利于蓋板針齒的分梳,減少棉結(jié)與纖維斷裂。

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紡織器材(2024年1期)2024-02-23 02:18:34
ITMA2023 新型梳棉機(jī)的技術(shù)特點(diǎn)評(píng)析
C72梳棉機(jī)100%國(guó)產(chǎn)萊賽爾纖維優(yōu)質(zhì)紡紗工藝實(shí)踐
減少JWF1213 型梳棉機(jī)落棉率的工藝優(yōu)化
TC 系列梳棉機(jī)刺輥除塵刀工藝的改進(jìn)措施
雙喂給雙分梳轉(zhuǎn)杯紡技術(shù)研究進(jìn)展
梳棉機(jī)錫林與刺輥速比對(duì)成紗強(qiáng)力的影響
2020年度河北省分梳山羊絨質(zhì)量分析報(bào)告
刺輥速度對(duì)棉結(jié)變化和重新分布的影響
轉(zhuǎn)杯紡分梳輥針布應(yīng)用的典型問(wèn)題及解決措施
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