棉纺新型附加分梳系统创新设计分析

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原文刊自：2020年9月

第48卷（总第587期）

摘 要

分析棉纺新型附加分梳系统的创新设计。介绍了梳棉机新型附加分梳系统的作用和原理。对不同组合形式、齿形、材质、链接方式等创新设计进行了分析。认为：合理选配棉纺清洁器组合方式、齿形、齿条排列、角度、齿密等，可发挥对纤维充分开松、杂质清除、短绒排除、梳理整理功能，利于增强纤维的定向伸直、棉结和带纤维籽屑的排除，有利于梳理效果提升。

关键词

梳棉机；固定盖板；棉网清洁器；分梳板；梳理；齿形；纤维

棉纺附加分梳系统是新型梳棉机发展的产物，包括前后固定盖板、棉网清洁器、预分梳器材等，这些附加分梳系统在梳棉机梳理、排除短绒杂质、纤维整理等方面起到了积极的作用。

1 棉纺附加分梳系统的作用和分类

1. 1 棉纺附加分梳系统的作用分类
固定盖板是接触分梳，基本上是一次性分梳；后固定盖板对棉束起到分解作用，为梳理提供良好的纤维取向度，减小棉束，减轻活动盖板的梳理负担，提高梳理质量；前固定盖板整理纤维，有利于纤维向道夫转移，减少棉结形成。
棉网清洁器由控制板或反齿导向盖板、除尘刀和吸尘管等部件组成。装在除尘刀吸口前的导向盖板（部分设计为反齿）使纤维流通过吸口前由锡林针齿握持的纤维尾端扬起，便于杂质被气流分割，在通过吸口和除尘刀时排除。
刺辊分梳板增加开松度，补充刺辊开松不足；改善喂入纤维均匀性，提高棉网清晰度；阻截较大金属杂质进入梳棉机，对梳棉机锡林、盖板和道夫针布起到保护作用。
1. 2 附加分梳系统的分类和作用效果
附加分梳系统的梳理度由梳理元件的针布规格、相对速度、梳棉机台时产量等因素决定。固定盖板的梳理度=锡林梳理度+后固定盖板梳理度+前固定盖板梳理度。固定盖板的增加，增加了梳理的齿密，提升了梳理效果。齿形参数及影响如下。
密度：增加分梳能力。
齿深：增加容纤量，提高纤维转移能力，二者相互结合。
工作角：一般在 90°~70°，控制纤维，但又不让纤维下沉到齿底。后固定盖板针齿角度 90°~85°，前固定盖板针齿角度 70°~85°。
工作面：使纤维停留在针尖部位，便于转移梳理。
齿形：直齿弧面、直齿大圆弧、弧齿工作面、直齿负底齿、直齿大平底齿。
表面处理技术：有机械抛光、等离子、化学处理、镀层处理、表面强化处理、金刚石纳米颗粒涂层处理，重点解决针布的光洁度。
针齿形式：梳针、针齿、齿片。
分梳板形式：弧形板、窄板组合。附加分梳系统的组合分类如下。
梳理组合：主要是发挥梳理作用，形式为单独固定盖板组合，一般用于含杂较少的化学纤维；含杂较大的棉纤维一般用固定盖板加棉网清洁器组合。梳理加排除组合：固定盖板加棉网清洁器组合，实现纤维与杂质、微尘、短绒分离。
预梳理组合：预分梳加除尘刀、吸口组合，实现对纤维束分离和排杂。
2 棉纺附加分梳系统创新设计具体分析

2. 1 固定盖板齿形创新设计分析

2. 1. 1 固定盖板齿形创新设计
固定盖板存在的问题：固定盖板嵌杂挂花，致使分梳作用下降；存在部分纤维损伤；角度大，梳理效果差。为了解决以上问题，创新设计为：小角度，从 85°~90°减少到 75°~80°，提升了对纤维的控制能力；浅齿深，早期的固定盖板齿深为1. 3 mm~2. 0 mm，齿深深容易嵌杂，改用浅齿使纤维容易转移，减少嵌杂 ，一般齿深改为0. 60 mm~0. 90 mm；高齿密，其密度有大幅 度的增加 ，梳理效果明显提升，传 统 齿 密 140 齿 /（25. 4 mm）2~450 齿 /（25. 4 mm）2，现在增加到140 齿/（25. 4 mm）2~960 齿/（25. 4 mm）2；直线负角大容量齿形设计，附加分梳板针布相对于刺辊针布而言齿深要浅些，便于转移。
2. 1. 2 分梳系统创新设计优势分析
新型固定盖板齿形优势：浅齿深、小角度、高齿密、大容量；高自洁、免维护；高耐磨、长寿命、梳理和提升组合，做到柔且不嵌杂，注意梳理、转移、保护纤维三者兼顾。分梳板齿形设计的优势：稀齿密、大容量、高耐磨、高强度，能够分解粗大棉束、剥离籽壳、细化杂质。
2. 2 组合形式创新设计分析

2. 2. 1 附加分梳系统组合形式
附加分梳系统最初是在 DK715 型梳棉机上推出，其组合形式为固定盖板+棉网清洁系统，该系统在前罩板处。此后，固定盖板加棉网清洁系统就成为高产梳棉机设计的重要组成部分。
目前组合形式设计有以下几种：一是固定盖板→棉清组合，先预分梳再棉网清洁器除杂，下泄气流和排除相结合，使进入锡林盖板梳理区前的杂质及时排除，减少杂质进入梳理区；二是固定盖板→棉清→固定盖板组合，先预分梳后，再棉网清洁器除杂，然后再进行整理分梳；三是固定盖板→棉清→固定盖板→棉清→固定盖板组合，多道清除，使棉纤维经过固定盖板的反复分梳，利用除尘刀充分除杂，利于高含杂的原料梳理；四是棉清→固定盖板组合，先排后梳，避免把大杂变成小杂；五是单一组合，只有预分梳不配固定盖板，或者只有棉清没有固定盖板，发挥其整理或者除杂的功能。

2. 2. 2 附加分梳系统组合创新设计优势分析
梳棉机产量提升主要得益于固定盖板和棉网清洁器数量的增多。固定盖板加棉清系统的作用可概括为开、清、吸、整 4 个层次。经过锡林和分梳板、除尘刀等元件的作用，可有效地去除杂质、短绒和灰尘。固定盖板对锡林表面纤维层还具有良好的整理作用，提高了纤维的伸直度和平行度。在高产梳棉机上固定盖板的分梳作用表现突出，只不过其分梳作用必须与棉网清洁器结合起来才能达到理想效果。固定盖板和棉网清洁器组合配置，低产梳棉机前部棉网清洁器作用大于后部棉网清洁器作用，主要是排除细小杂质；高产梳棉机前部棉网清洁器和后部棉网清洁器同等重要，速度越高配置的棉网清洁器数量越多，高等级化学纤维可以不配，低等级化学纤维适当配置；含杂大的原料棉网清洁器的配置数量多，含杂小的纤维棉网清洁器数量可适度减少。
2. 3 材质和链接方式创新设计分析

2. 3. 1 材质和链接方式
固定盖板包覆形式分为包夹式和吊装式 。包夹式采用专用包夹设备，对固定盖板进行包覆，技术难度高；吊装式采用嵌入式，维护方便，制作时的选材和精度要求较高。材质分为铝合金和铸铁两种。
根数连接方式：单联式、双联式、三联式。单联式安装方便，组合较为灵活，但高速运转时隔距容易走动，梳理效果受到影响；双联式或者多联式，结构较为复杂，但是高速运转时走动小，梳理效果受到的影响小。三联式固定盖板高速运转稳定，安装维护方便，隔距受到一定的影响。
棉网清洁器系统有导板组合式和导板除尘刀组合式两种。导板组合式采用上下导板的隔距位差进行气流控制和引导，排除杂质和短绒。导板加除尘刀式，借用除尘刀除杂质和排除短绒，利于小杂的排除和质量的稳定；其排风量大小由管径决定，直径有 650 mm 和 800 mm 两种；材质有透明和铝合金两种。
2. 3. 2 棉纺附加分梳系统链接方式创新优势
目前随高速高产梳棉机的发展，组合方式以吊装式为主，方便维修和维护。链接式以双联为主，棉网清洁以透明可视为发展趋势，能够很直观地看到短绒和棉尘的排除情况。棉网清洁的结构主要是除尘刀加导板式，主要是解决导板材质磨损，不利于排除杂质。三联窄幅齿条宽度减窄，在相同的宽度区域内增加固定盖板根数，增加了固定盖板与锡林间分梳次数，可以有效增加分梳齿条的数量，解决锡林继续抬高后无效分梳区增加的瓶颈问题。单联固定盖板一般采用铸铁基体，其特点是结构简单、价格低廉、调整方便，缺点是外观相对粗糙，铸件精度较难保证。相比铸铁盖板，铝合金盖板骨热变形大，冷热车时稍不注意容易出现接针问题。在梳棉机产量和锡林速度越来越高的情况下，盖板骨的温升更加明显。三联盖板的调节不如双联盖板方便。
2. 4 固定盖板针齿排列形式创新设计分析

2. 4. 1 固定盖板针齿排列形式
固定盖板针齿有三种排列形式：平行排列、斜纹排列、齿序错位排列。
2. 4. 2 固定盖板针齿排列形式创新优势分析
（1）平行排列梳理：针齿排列有序，能够发挥拦截作用，对纤维损伤大，同时存在漏梳现象。
（2）斜纹排列：前后排之间不仅有垂直通道，同时纵向齿距大，对纤维控制能力弱，排杂较好，但纤维梳理效果差。
（3）齿序错位排列：斜纹交叉排列型固定盖板，针齿纵横向排列设计较为合理，减少漏梳，对纤维的控制能力强，梳理效果好。
2. 5 针齿形式创新设计分析

2. 5. 1 针齿形式创新设计
针齿形式有梳针、针齿两种。针齿式固定盖板采用针布几何尺寸设计，减少角度，发挥固定盖板的有效梳理；浅齿深，改用浅齿使纤维容易转移，减少嵌杂；高齿密，提高梳理效果。一般齿深改为 0. 60 mm~0. 90 mm；高齿密：现在增加到140 齿/（25. 4 mm）2~860 齿/（25. 4 mm）2，梳理效果明显提升。
梳针的特点：针齿锐度高、穿刺能力强，分梳纤维好，一般锯齿针尖角在 30°~40°，梳针针尖在10°，工作角在 70°~82°，露针高度 1 mm 左右，自洁能力强，梳针尖圆锥状，圆滑，纤维损伤少，表面高光洁，实现柔性梳理。齿密一般 在220 齿/（25. 4 mm）2~640 齿/（25. 4 mm）2。
2. 5. 2 针齿形式创新设计优势分析
（1）针齿式固定盖板穿刺能力强，梳理强烈，对纤维损伤大。针片式可以全齿热处理，利于采用涂层、抛光等技术，是今后发展的方向。
（2）梳针固定盖板，锥体针尖锐利而光滑，穿刺能力强，损伤纤维少，梳理效果好，但是制作精度要求高，制作成本高。同时针齿间易夹纤维，植针方式多为平行式，容易产生漏梳。

2. 6 固定盖板齿片排列方式的创新设计分析

2. 6. 1 固定盖板齿片排列方式的创新
固定盖板的齿片排列方式有两种：一组齿条内单列齿排列，主要与棉网清洁配合，加大排杂；双列组合排列，一组齿条内两列齿形排列，一组为 正 齿 一 组 为 反 齿 ，或 者 一 组 为 稀 齿 一 组 为密齿。
2. 6. 2 固定盖板齿片排列方式的创新分析
（1）互为提升齿双列固定盖板：采用针齿齿面一半为梳理区另一半为提升区，使纤维在分梳区内经过反复的梳理，对清除杂质、棉结、短绒有明显效果。
（2）采用稀密齿，渐进梳理，缓解剧烈分梳造成的纤维损伤，增加梳理效果。
（3）单齿正反齿，主要是为了是进入棉网清洁器前的纤维和杂质分离，起到提升纤维和杂质的作用，利于排杂。
2. 7 固定盖板踵趾差创新设计分析

2. 7. 1 固定盖板踵趾差创新设计
踵趾差固定盖板借助弹性盖板分梳原理设计，踵趾差主要实现梳理过程中的渐进分梳，踵趾逐步减少，早期 0. 79mm，过渡到 0. 56mm，近一步发展到 0. 40 mm，使参与梳理的面积增加。采用踵趾差固定盖板，加强渐进式梳理，分梳由“弱→强→弱”转变为“弱→强”的形式，避免锡林和固定盖板间的气流紊乱。采用斜五度结构，后部是光板形状，在梳理过程中梳理齿条前后排列不一样，后部光板起气流托持作用，加强梳理。踵趾差 0. 20 mm 可让梳理由大到小，进行一次渐紧式的梳理。
2. 7. 2 固定盖板的踵趾差创新优势分析
固定盖板齿条设计为控制平直度，保证隔距，一般是平面设计。在梳理时存在隔距最紧点，在中间部位，形成不了面梳理，不利于质量的提升。借助固定盖板的踵趾差组合，实现对纤维的渐进开松，减少了纤维的损伤，同时扩大了渐进开松的空间。与常规齿条同等条件下对比，成纱效果更明显，尤其是对 A1 纱疵的改善。

2. 8 固定盖板数量和齿密创新优势分析

2. 8. 1 固定盖板数量和齿密创新设计
固定盖板根数逐步增加，活动盖板根数继续增加。齿密越来越密，增加梳理效果。根数配置，数量越多越好，梳理参与齿数增加；齿数加密梳理效果越强，齿密选型前大于后，前要大于活动盖板，后要大于预分梳板，且保持渐密配置；针齿角度前小于后，且有一定的差距，控制能力要稳定，后小于前，角度和齿密相结合。
2. 8. 2 固定盖板数量和齿密创新分析
（1）针齿密度其变化规律是伴随着纤维束的细化、分解、顺直，针布的齿距和齿深减小、齿密增大，利于分梳 。密度由140 齿/（25. 4 mm）2~240 齿/（25. 4 mm）2发展到 160 齿/（25. 4 mm）2~940 齿/（25. 4 mm）2。
（2）数量增加以加强分梳除杂作用，提高排除籽壳屑、细微尘杂、短绒等功能。由传统前三后三，发展到目前固定盖板12 根、后固定盖板12根。
（3）固定盖板前后配置的棉网清洁系统能调节锡林与盖板分梳区的气流，使锡林在高速回转情况下，纤维较好地保留在锡林针面上，同时使纤维容易向道夫转移，有利于道夫成网，并可改善生条中纤维长度的分布。
2. 9 固定盖板功能调节创新设计分析

2. 9. 1 固定盖板的功能创新设计
原固定盖板为生铁材质，容易变形，隔距需垫纸调节，工艺隔距不稳定易走动且不能保证工艺隔距均匀一致。新型可调固定盖板为铝合金材质，不易变形，且为固定盖板中间增加了 10 个可调隔距点，可以分段区域性调节隔距，确保整根固定盖板隔距的稳定均衡，达到精细分梳，提高纤维的梳理度。压紧方式有三角形轧边和矩形轧边。三角形压边式比较方便，单抗拉能力有限，容易拉出，造成针齿脱落。矩形结构采用压边式，结构稳定，不容易脱出。
2. 9. 2 固定盖板的功能创新优势分析
固定盖板功能调节分为可调式和不可调节两种。可调式固定盖板采用横向多点调节，可对横向隔距差异处进行微调；不可调节式采用两端调节的措施，中间不能微调。可调式固定盖板结构是对针布平整度的一种事后补偿，虽然能够起到局部微调的效果，但是对横向气流运动有一定的影响。压紧方式上，矩形轧边优于三角形轧边，减少梳理力大时固定盖板条拉出，尤其适用于高速高产机台的齿条组装。
2. 10 预分梳板创新设计分析

2. 10. 1 预分梳板创新设计
刺辊下加装分梳板最初 1969 年应用于 C1/2型梳棉机上。目前几乎所有的高产梳棉机均取消了传统小漏底，采用分梳板。早期的预分梳板一般采用弧形较宽的 60 mm~80 mm 的弧形分梳板，安装维护较为繁琐，后改为窄幅25 mm~30 mm 的预分梳板，安装调试较为方便。
2. 10. 2 预分梳板创新设计优势分析
预分梳板采用新型窄幅设计，方便安装，简化维护，同时预分梳板预开松的作用效果较为明显。一般纺化纤采用 60 齿 /（25. 4 mm）2，纺 棉纤 维 采 用 90 齿 /（25. 4 mm）2。随着梳棉机产量愈来愈高，预分梳板在机后棉流输送方面产生了影响，容易造成棉流拥堵，部分机型的预分梳板已经取消，主要是为了减少纤维流的拥堵，使棉流比较通畅。
2. 11 全机固定盖板的创新分析
活动盖板梳棉机上大量应用了固定盖板分梳单元和棉网清洁器，有效提高了产量和质量。在此基础上产生了全机固定盖板梳棉机，其分梳和排除功能分别由固定盖板和棉网清洁器完成，两者相互独立，相互影响，是附加分梳系统的极致组合。全固定盖板梳棉机具有以下优势：没有复杂的盖板传动机构，结构简单无传动动力和机件磨损，后续维修维护、更换齿条简便；梳理强度逐渐加强，梳理隔距可实现单根渐变，固定盖板针布齿形几何参数渐变，齿密度可由稀到密（渐密）配置；运行梳理隔距不易变动，没有活动盖板针布的充塞过程，纺纯棉时棉网清洁器排除物比活动盖板梳棉机盖板花少 0. 5 个百分点~1 个百分点，纺化纤和差别化纤维可做到零排除；可以适度提高产量。存在问题：由于没有除杂的空间，加上针布齿条的容纤量不如弹性针布，梳理效果存在一定的差异，重点是排杂问题阻碍了全固定盖板梳棉机的发展。部分研究者把活动盖板增加成为固定盖板进行了尝试，效果差，主要原因容纤量小，交换梳理次数降低，影响梳理效果。
3 棉纺附加分梳系统创新优势和不足

3. 1 棉纺附加分梳系统创新优势
（1）增加梳理度，减小纤维束，为盖板分梳区充分细致梳理创造条件。
（2）充分开松纤维束，有利尘杂暴露被棉网清洁器清除，改善了进入盖板分梳区的纤维状态，有利均匀混和。
（3）改善生条质量，有利提高产量，延长活动盖板针布的使用寿命。
（4）阻截较大的金属杂质进入梳棉机，可以对梳棉机锡林、盖板和道夫针布起到保护作用。
3. 2 棉纺附加分梳系统存在的不足
（1）附加分梳元件在梳理中处于从属地位，对高品质高产量的分梳起到一种助推作用，但并不能起到决定性的作用。在主体梳理元件状态不佳的情况下，附加分梳元件对质量提升空间有限。
（2）固定盖板嵌杂挂花，致使分梳作用下降。
（3）固定盖板的梳理作用不明显，棉网清洁器在新型纤维应用中效果不明显。
（4）固定盖板与锡林隔距工艺配合不当，会造成大杂变为小杂，部分存在纤维损伤的问题。在隔距设定时，由于固定盖板的针面为直面，两针面最紧点在中间位置，隔距过紧时，存在渐开隔距，不利于梳理质量的提高。
（5）刺辊下预分梳板处棉流拥堵，一部分高产设备取消了预分梳板，但是取消后对开松有一定的影响，是取消还是保留值得进一步研究。
（6）梳针固定盖板制造精度和齿密是阻碍发展的空间。齿密太稀，制造较为繁琐，其功能方面是齿密稀保护纤维，还是齿型保护纤维存在商榷，近年来有研究，但是没有市场化。
3. 3 新型附加分梳系统的发展趋势
固定盖板的数量随梳棉机产量的提高会不断增加；棉网清洁器在高含杂纤维上的运用会更广阔；智能化的固定盖板会走向市场，通过对固定盖板进行设计，赋予更多的检测、分梳功能；固定盖板的齿形设计发展方向为增加梳理效果，减少嵌杂。
4 结语
随梳棉机高产技术的进步，棉纺附加分梳系统成为提高梳理质量的重要措施之一。附加分梳系统的创新和技术进步，能够解决高速梳棉机排杂排短绒、气流泄导等问题。实践中采取有效棉网清洁器组合、针齿配置、增加梳理根数、合理齿密、渐进梳理工艺、选配合理针形角度等措施，能够提高梳理效果，增加排杂能力，减少盖板嵌杂，对成纱质量提高有明显效果，为高速高产高质提供基础。

资料来源：棉纺织技术

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