高效能精梳機技術(shù)與工藝創(chuàng)新的探討
來源：本站 2008/10/16 11:32:27 編輯：Yanchao
高效能精梳機技術(shù)與工藝創(chuàng)新的探討
1．高效能精梳機的特點
1.1速度高精梳機的速度高低是衡量其現(xiàn)代化水平的重要標(biāo)志。因為精梳機的速度越高，單機產(chǎn)量和勞
動生產(chǎn)率就越高，精梳機的萬錠配臺、占地面積、用人和耗電也相應(yīng)減少。高效能精梳機的工藝速度應(yīng)在300鉗次/min以上。
1.2 綜合質(zhì)量水平高
高效能精梳機在高速的同時，其機械性能和紡紗質(zhì)量要好。機械性能好的具體體現(xiàn)是：生產(chǎn)運轉(zhuǎn)穩(wěn)定可靠，機械故障少。紡紗質(zhì)
量主要體現(xiàn)在：精梳落棉指標(biāo)、精梳條條干CV值指標(biāo)、精梳條棉結(jié)雜質(zhì)粒數(shù)、精梳條含短絨率等指標(biāo)要達(dá)到規(guī)定要求。
1.3 自動化程度高
精梳機自動化水平的高低也是衡量其現(xiàn)代化水平的重要標(biāo)志。提高自動化水平，不僅可以減輕擋車工的勞動強度和看管負(fù)擔(dān)，還可減少精梳機的開車故障、提高機器的運轉(zhuǎn)率及精梳產(chǎn)品的質(zhì)量。自動化水平主要體現(xiàn)在：①采用多種高靈敏度的自停裝置；②采用計算機監(jiān)控系統(tǒng)，顯示機器的產(chǎn)量、質(zhì)量等技術(shù)指標(biāo)，具有人機對話功能；③采用PLC程序控制系統(tǒng)、變頻調(diào)速技術(shù)等。
近幾年來，我國自行設(shè)計制造了FA266型精梳機，并與意大利馬佐利公司合資生產(chǎn)了PXZ-J型精梳機，這兩種精梳機的工藝速度都在300鉗次/min以上，使我國精梳機的質(zhì)量水平躍上了一個新臺階。但我國在精梳機的設(shè)計與生產(chǎn)方面和國外最新型精梳機(如瑞士立達(dá)的E72型)相比，仍存在相當(dāng)大的差距。如何在新機設(shè)計時進行技術(shù)創(chuàng)新，趕超世界先進水平，是我們面臨的一大課題。另一方面，高效能精梳機在工藝性能上與一般精梳機有一定差別，有些使用廠對此了解不夠，在高效能精梳機上仍然采用舊工藝(或落后工藝)，使高效能精梳機的優(yōu)越性沒有得到體現(xiàn)和完全發(fā)揮。因此，在新機設(shè)計與高效能精梳機的使用上需進行技
術(shù)與工藝創(chuàng)新。
2 高效能精梳機的技術(shù)創(chuàng)新
2.1 優(yōu)化鉗板傳動機構(gòu)的尺寸
FA266型及PX2-J型精梳機的鉗板傳動都采用曲柄-滑塊-滑桿傳動機構(gòu)，其曲柄長度對精梳機的力學(xué)性能及工藝性能有很大的影響，經(jīng)計算可知，E7/6型精梳機的曲柄長度由原來的77.5mm減小到70mm時，機器的力學(xué)性能及工藝性能變化如下：
①鉗板擺軸的最大角加速度降低24％，鉗板在水平方向上運動的最大加速度降低20.4%
②鉗板向前擺動時開口定時提早了0.7分度；
③分離開始的時間提早了0.3分度，即分離接合的時間延長；
④每鉗次錫林的梳理時間延長0.24分度。
因此，適當(dāng)縮短曲柄半徑有以下優(yōu)點：
① 可以減小鉗板運動的慣性力和慣性力矩、減輕機器的振動、降低機器的噪聲與能耗，進一步提高車速創(chuàng)造了條件；
②棉叢在分離接合前有充分時間抬頭，有利于新、舊棉網(wǎng)的順利搭接；
③分離接合的過程及錫林梳理的過程延長，有利于提高分離接合質(zhì)量和錫林的梳理效果。由于曲柄半徑的長短影響鉗板、分離羅拉和錫林的運動配合，亦即影響精梳機的定時與定位。曲柄半徑減小到多大為好，有待于深入研究和探討。國產(chǎn)FA266型精梳機的曲柄長度已由原來的77.5mm減小到70mm。
2.2 減輕鉗板組件的重量
精梳機的鉗板機構(gòu)是高速往復(fù)運動的機件，其慣性力和慣性力矩是決定精梳機能否高速的重要條件。根據(jù)力學(xué)和機械原理可知：鉗板組件的慣性力與鉗板組件的質(zhì)量及加速度呈正比，慣性力矩與鉗板組件的質(zhì)量、角加速度及鉗板組件對其回轉(zhuǎn)半徑的平方呈正比。由于鉗板組件運動的加速度、角加速度都與車速的平方呈正比，因此當(dāng)車速提高時，慣性力和慣性力矩將急劇增加。要減小慣性力和慣性力矩增大幅度，必需減輕鉗板組件的質(zhì)量。在新型精梳機設(shè)計時減輕鉗板組件質(zhì)量的具體方法是：盡可能簡化鉗板組件的結(jié)構(gòu)、改進鉗板組件的材質(zhì)，并盡可能減小上、下鉗板的厚度。FA266型精梳機上鉗板的厚度由原來的5mm減為4.6 mm，下鉗板的厚度由原來的6 mm減為4mm，鉗板組件的重量由原來的3.5 kg減輕為3 kg。
2.3 給棉羅拉位置的優(yōu)化
2.3.1 精梳機的分離牽伸
在分離接合開始時，被錫林梳理過的棉叢前端進入分離鉗口(前鉗口)，而上、下鉗板的鉗唇呈開啟狀態(tài)。此時處于棉叢前端的纖維被分離鉗口握持，以分離羅拉表面線速度前進(稱為快速纖維)，而棉叢的后部由給棉羅拉和下鉗板握持，以鉗板速度前進(稱為慢速纖維)，形成分離牽伸；同時，頂梳插入棉叢對快速纖維進行梳理。
2.3.2 給棉羅拉位置前移對精梳落棉的影響
由于給棉羅拉與分離鉗口的距離大于纖維長度，此間存在較多的浮游纖維。位于給棉羅拉與分離鉗口中部的纖維，摩擦力界相對薄弱，纖維變速極不穩(wěn)定。變速早的纖維受到快速纖維的引導(dǎo)力較小。當(dāng)引導(dǎo)力小于纖維與頂梳梳針的摩擦力時，纖維被頂梳阻留，在下一個工作循環(huán)中，該纖維若不被鉗板握持，經(jīng)精梳錫林梳理后變?yōu)榫崧涿?。?dāng)棉卷中彎鉤纖維多、纖維的伸直度及取向度差時，被頂梳阻留的纖維就越多，精梳落棉會顯著增加。因此，棉卷的質(zhì)量(棉卷結(jié)構(gòu))對精梳落棉有顯著影響。給棉羅拉與分離鉗口的距離越大，其中部的摩擦力界的薄弱環(huán)節(jié)越長，提前變速的纖維越多(同時，浮游纖維所受到的快速纖維對它的引導(dǎo)力也很小)，被頂梳阻留的纖維就越多，因此，精梳落棉率就越高。相反，如果給棉羅拉與分離鉗口的隔距很小，摩擦力界的薄弱環(huán)節(jié)越短，浮游纖維的浮游動程縮小，就使得纖維變速點向分離鉗口集中。如果纖維都在分離鉗口變速，由于分離鉗口對快速纖維的引導(dǎo)力較大，不易被頂梳阻留，精梳落棉就少。因此，給棉羅拉前移，牽伸隔距變小，精梳落棉率降低，有利于節(jié)約用棉。
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2.3.3 給棉羅拉位置對輸出棉網(wǎng)均勻度的影響
給棉羅拉位置靠近分離鉗口時，分離牽伸過程中纖維變速點向分離坩口集中，有利于輸出棉網(wǎng)的均勻，并可減少輸出棉網(wǎng)的破邊、破洞等現(xiàn)象。因此在新機設(shè)計時，合理安排給棉羅拉與上、下鉗板的相對位置，盡可能使給棉羅拉的位置前移。FA266型精梳機與FA26l型精梳機相比，給棉羅拉位置前移了11.2 mm，精梳落棉率降低了1％～2％。
2.4 改進鉗板的鉗唇設(shè)計
2.4.1鉗唇結(jié)構(gòu)應(yīng)滿足對棉叢良好握持的要求在錫林梳理時，鉗板上、下鉗唇應(yīng)牢固地握持棉層，以防止長纖維被錫林抓走。目前，精梳機鉗板鉗唇對棉層的握持有兩種形式，一種是一點握持(或稱單線握持)，如國產(chǎn)A201系列精梳機及FA25l系列精梳機都為此種形式。另一種是兩點握持(或稱雙線握持)，如國產(chǎn)FA266型、FA261型精梳機及瑞士立達(dá)公司的E7/5型、E7/6型精梳機。采用兩點握持，鉗唇對棉叢的握持更加牢固可靠。例如，當(dāng)棉卷出現(xiàn)橫向不勻時，一個握持點握持不足時，另一個握持點可充分發(fā)揮作用。因此，兩點握持優(yōu)于一點握持。
2.4.2 上、下鉗唇的幾何形狀應(yīng)滿足錫林對棉叢充分梳理的要求
為使錫林梳針能順利地刺入棉叢梳理，在開始梳理時，應(yīng)防止棉叢的上翹，否則，后排梳針就很難發(fā)揮梳理作用。因此在鉗板閉合時，上、下鉗唇的幾何形狀應(yīng)使棉叢的彎曲方向正對錫林針齒。由于國產(chǎn)FA266型、FA261型精梳機下鉗板鉗唇的下部切去了腰長為1.5 mm的等腰三角形，當(dāng)鉗板閉合時，由于上鉗板的下壓作用，使棉叢的彎曲方向正對錫林針齒，能滿足錫林對棉叢充分梳理的要求。在鉗唇結(jié)構(gòu)設(shè)計方面，F(xiàn)A266型、FA261型精梳機優(yōu)于A201系列和FA251系列精梳機。
2.4.3 鉗唇的結(jié)構(gòu)應(yīng)使鉗板握持棉叢的死隙長度盡可能短
上、下鉗板的鉗唇結(jié)構(gòu)決定了受梳棉叢的死隙長度，從而影響錫林針齒對棉叢梳理長度和梳理效果。根據(jù)在A201C型精梳機上的試驗結(jié)果，當(dāng)上鉗板鉗唇減短1mm時，精梳棉網(wǎng)中的棉結(jié)雜質(zhì)粒數(shù)減少12.5％~14.8％。A201C型精梳機鉗板鉗唇的死隙長度為7.43 mm，而FA266型、FA261型精梳機鉗唇的死隙長度較短。
2.5 優(yōu)化分離羅拉傳動部件尺寸及差動輪系的齒數(shù)配比
對分離羅拉傳動機構(gòu)的要求是：①分離羅拉的運動量和角加速度要小，以利于精梳機速度的提高；②適當(dāng)縮小分離羅拉的有效輸出長度，以增大棉網(wǎng)的接合長度和接合牢度，防止精梳機高速時棉網(wǎng)破邊、破洞現(xiàn)象的發(fā)生；③分離羅拉的運動速度要滿足分離牽伸的要求(在分離開始時，分離羅拉的運動速度要大于鉗板的運動速度)，以保證新舊棉網(wǎng)接合良好和分離牽伸正常進行。要滿足這些要求，一方面要對連桿尺寸或共軛凸輪的外形曲線進行優(yōu)化設(shè)計；另一方面還要對行星輪系的齒數(shù)配比進行優(yōu)選。瑞士立達(dá)公司生產(chǎn)的E62型、E72型精梳機，利用計算機輔助設(shè)計優(yōu)化技術(shù)對分離羅拉傳動部件的尺寸及差動輪系的齒數(shù)配比進行了全面優(yōu)化，縮短了有效輸出長度，在精梳機速度為400鉗次/min時，分離羅拉的角加速度較原來車速為350鉗次/min時明顯減小。
2.6 牽伸裝置的設(shè)計
2.6.1 牽伸形式及其特點
目前，高效能精梳機的牽伸機構(gòu)有兩種形式：一種是三上五下牽伸裝置，如FA266型、E62、型、E72型精梳機等。另一種是四上五下牽伸裝置，如PX2-J型精梳機。
三上五下牽伸裝置與四上五下牽伸裝置相比各有其特點。
① 三上五下牽伸裝置與四上五下牽伸裝置都為曲線牽伸，在牽伸區(qū)內(nèi)都能利用羅拉包圍弧使中后部的摩擦力界向前方擴展，有利于對浮游纖維的控制，使纖維變速點向前鉗口中，對提高精梳條的條干均勻度有利；
②三上五下牽伸裝置的后區(qū)仍為曲線牽伸，摩擦力界分布合理，有利于精梳條的條干均勻度和彎鉤纖維的伸直，且后區(qū)牽伸倍數(shù)可以適當(dāng)放大。而四上五下牽裝置后區(qū)為簡單羅拉牽伸，后區(qū)牽伸倍數(shù)不宜過大，否則，對精梳條條干均勻度不利。因此，三上五下牽伸裝置的預(yù)牽伸區(qū)(后區(qū)牽伸區(qū))優(yōu)于四上五下牽伸裝置；
③四上五下牽伸裝置在主牽伸區(qū)前設(shè)有一個整理區(qū)，有一定的張力牽伸，可防止纖維經(jīng)過高倍牽伸后產(chǎn)生回縮現(xiàn)象(因纖維經(jīng)牽伸后產(chǎn)生急彈性變形)，有利于纖維的伸直及精梳條的條干均勻；但由于整理區(qū)的存在，牽伸機構(gòu)較為復(fù)雜。
2.6.2 后區(qū)(預(yù)牽伸區(qū))羅拉隔距
為了使?fàn)可旌缶釛l的條干均勻，牽伸區(qū)內(nèi)的羅拉隔距要適當(dāng)。因為，羅拉隔距的大小影響牽伸區(qū)內(nèi)的摩擦力界分布。如果隔距太大，牽伸區(qū)內(nèi)中部的摩擦力界薄弱，對浮游纖維的控制能力差，纖維變速點分散，紡出的精梳條條干均勻度差。如果隔距太小，牽伸區(qū)內(nèi)的摩擦力界強度太大，牽伸力大，會出現(xiàn)牽伸不開的現(xiàn)象，牽伸過程中牽伸力的大小與纖維長度有關(guān)。牽伸力隨纖維長度的增加而增大。因此在生產(chǎn)過程中，當(dāng)纖維長度變化時，一般通過改變羅拉隔距的辦法使?fàn)可炝Ψ€(wěn)定。對于后牽伸區(qū)(預(yù)牽伸區(qū))來說，羅拉握持距一般等于纖維的主體長度加上12 mm～13 mm。但目前我國的高效能精梳機(如FA266型與PX2-J型精梳機)預(yù)牽伸區(qū)(后牽伸區(qū))的羅拉位置都為固定式，羅拉隔距不能調(diào)整，紡長纖維(如紡35mm)與紡短纖維(如紡27mm)采用同一羅拉隔距，工藝上不合理。建議預(yù)牽伸區(qū)(后牽伸區(qū))羅拉隔距設(shè)計成可調(diào)式，以滿足不同長度纖維的紡紗要求。
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2.7 圈條形式的選用
精梳機的速度提高后，為了減少棉條的換筒與接頭次數(shù)、降低工人的勞動強度，提高產(chǎn)：品質(zhì)量，國產(chǎn)高效能精梳機的棉條簡直徑已增大到600mm。在這種情況下，是選用大圈條還是選用小圈條，有必要進行認(rèn)真研究。在進行圈條形式選用時，應(yīng)考慮下列四個條件：
①滿足精梳機高速的要求；②有利于增大棉條筒的容量；③有利于減小棉條圈放過程中的離心力；④方便操作及加工。根據(jù)計算和比較分析可以認(rèn)為：采用小圈條時，可大幅度地減小圈條盤的轉(zhuǎn)動慣量，有利于減小開、關(guān)車時的沖擊、提高機件壽命和產(chǎn)品質(zhì)量；并有利于提高棉條筒的容量、降低機器的操作高度、降低加工成本。采用小圈條時，棉條在圈放過程中離心力大，在中部成形時棉條甩出棉條筒的可能性較大。建議在開發(fā)新型高效能精梳機時，圈條器配備大、小圈條兩種方式，以供工廠選用.FA266型精梳機已配備了小圈條機構(gòu)。
3 高效能精梳機的工藝創(chuàng)新
高效能精梳機的工藝性能與一般精梳機(如A201系列精梳機)不同。例如，一般精梳機采用輕定量、慢速度，而高效能精梳機一般采用較重的棉卷和精梳條定量。因此，有必要對高效能精梳機的工藝進行深入研究。
3.1 采用重定量棉卷
3.1.1 采用重定量棉卷的優(yōu)越性
A201系列精梳機加工的棉卷定量為39g/m～50g/m，F(xiàn)A25lA型精梳機棉卷定量為45 g/m～65g/m，而高效能精梳機為60g/m～80g/m。在其他條件不變的情況下，采用重定量的棉卷有以下優(yōu)越性：①精梳機的產(chǎn)量高；②棉叢的彈性大，鉗板開口時棉叢易抬頭，在分離接合過程中有利于新、舊棉網(wǎng)的搭接；③每鉗次分離出的棉網(wǎng)厚，纖維抱合力大，棉網(wǎng)接合牢度大，不易出現(xiàn)棉網(wǎng)破邊、破洞及纖維纏繞膠輥現(xiàn)象。因此，棉卷采用重定量是精梳機高速、高產(chǎn)的要求。
3.1.2 棉卷重定量對梳理的影響
精梳錫林對棉卷梳理作用的強弱，可用梳理度表示，即為棉卷中每根纖維所受到錫林針齒的作用齒數(shù)；梳理度越大，錫林對棉叢的梳理效果越好。為了保證梳理效果，和一般精梳機相比，采用重定量時，不應(yīng)使梳理度降低。一般梳片式植針錫林表面總齒數(shù)為7944枚，而現(xiàn)代鋸齒式整體錫林的總齒數(shù)一般在15000枚～22000枚。設(shè)一般精梳機的棉卷定量為50 g/m，高效能精梳機的棉卷定量為70g/m，棉纖維的長度為30mm，棉纖維細(xì)度為1.67 dtex，精梳機的給棉長度為6mm，由有關(guān)計算式算得：采用梳片式植針錫林的一般精梳機的梳理度為0.13齒/每根纖維；采用鋸齒式整體錫林的高效能精梳機的梳理度為0.18齒/每根纖維～0.24齒/每根纖維。由此可知：在高效能精梳機上，由于采用了齒密大的鋸齒式整體錫林，即使棉卷定量加重，和采用梳片式植針錫林的一般精梳機相比，錫林梳理度并沒有降低，反而有所增加。因此，高效能精梳機采用重定量棉卷后，梳理強度并沒有減弱。
3.2 采用較重的精梳條定量
精梳條的定量應(yīng)根據(jù)紡紗品種、纖維性能，精梳前后工序機器的牽伸倍數(shù)及產(chǎn)品定量而定。對于高效能精梳機而言，在進行紡紗工藝設(shè)計時，應(yīng)使精梳條的定量偏大為好，紡中特紗時一般掌握在22 g/5m～27 g/5m。其原因是：當(dāng)精梳條的定量大時，精梳機牽伸裝置的牽伸倍數(shù)可以降低，由于牽伸造成的附加不勻會減小，精梳條的條干CV值降低，這已經(jīng)生產(chǎn)試驗證實，另外，還可以降低牽伸羅拉、壓輥及圈條裝置的速度，有利于降低噪聲，提高機件壽命和精梳條的質(zhì)量。
3.3 給棉方式的選用
在A201系列精梳機上，給棉方式只有前進給棉一種；而在高效能精梳機上，配備有前進給棉和后退給棉兩種給棉方式。選用不同的給棉方式，梳理效果、精梳落棉率及精梳條質(zhì)量有很大差別。
3.3.1 給棉方式對梳理效果的影響
錫林對棉叢的梳理效果與棉叢受到的重復(fù)梳理次數(shù)有關(guān)，重復(fù)梳理次數(shù)大時，錫林對棉叢的梳理效果好；而重復(fù)梳理次數(shù)的大小與精梳機的給棉方式有關(guān)。在FA266型精梳機上，死隙長度為5mm；在落棉刻度為8時，前進給棉的喂棉系數(shù)為0.6，后退給棉的喂棉系數(shù)為1，分離隔距為21.9 mm；設(shè)給棉長度都為5.9 mm，算得前進給棉時的重復(fù)梳理次數(shù)為3.26、后退給棉時的重復(fù)梳理次數(shù)為3.86。由此可知：采用后退給棉時錫林對棉叢的梳理強度比前進給棉時大。因此，采用后退給棉對降低棉結(jié)雜質(zhì)、提高纖維伸直平行度更有利。實踐證明：在其他條件相同的情況下，采用后退給棉比采用前進給棉棉結(jié)、雜質(zhì)總粒數(shù)可降低15％左
右。
3.3.2 給棉方式對精梳落棉的影響
經(jīng)理論分析可知：精梳落棉率的大小和分界纖維長度有關(guān)。分界纖維長度越長，則精梳落棉率越大。在FA266型精梳機上，算得前進給棉時的分界纖維長度為21.31 mm、后退給棉時的分界纖維長度為24.85 mm(計算條件與計算重復(fù)梳理次數(shù)時相同)。由此可知，采用后退給棉時比前進給棉精梳落棉多。在其他條件相同的情況下，采用后退給棉比采用前進給棉精梳落棉率高4％8％。因此，采用后退給棉有利于提高梳理效果、降低棉結(jié)雜質(zhì)粒數(shù)、排除棉卷中的短絨及提高精梳條的條干均勻度。
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