开松作用的原理和形式：自由开松和握持开松、撕扯、打击和分割开松

开松作用的原理和形式：自由开松和握持开松、撕扯、打击和分割开松

开松作用就是利用表面带有角钉、锯齿、梳针或刀片的运动机件对纤维块进行撕扯、打击、分割，将大的纤维块逐步松解成小的纤维块、纤维束的作用。

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开松过程中要注意可纺纤维的损伤问题，因为开松过程中的机械作用不可避免地会造成纤维的断裂，需要在开松过程中合理配置工艺，在实现原料充分开松的基础上，尽可能减少纤维损伤。

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根据原料喂给方式的不同，开松可分为自由开松和握持开松两种形式；按机械作用方式的不同可分为三种形式。

一、自由开松

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原料在无握持状态下受到开松机件的作用称自由开松，按对原料的作用方式分为自由撕扯和自由打击。

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1.自由撕扯

自由撕扯包括由一个运动着的角钉机件或两个相对运动着的角钉机件对处于自由状态下的纤维块进行撕扯作用。撕扯的先决条件是角钉具有抓取纤维的能力。

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（1）一个角钉机件对原料的撕扯作用。如图1（b）所示为自动混棉机的角钉帘在抓取和撕扯棉块时的受力情况，图1(b)中P为棉堆压向角钉的垂直压力，与植钉平面平行；A为角钉帘向上运动时周围棉块的阻力，也与植钉平面平行；T为水平帘输送的原料对角钉帘的水平推力，与植钉平面垂直。设三力的合力为W，它可分解为沿着角钉工作面方向的分力S和垂直角钉工作面的分力N，分力S指向钉内，称为抓取力，分力N与角钉及棉块的摩擦作用形成抓取阻力。若角钉工作面与植钉面间的夹角为角钉工作角α，则有：

S=Pcosα+Acosα+Tsinα

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N=Psinα+Asinα-Tcosα

由以上两式知：α减小，则抓取力S增加，N减小，有利于角钉刺入棉堆抓取纤维块 。

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图1角钉帘的结构及一个角钉抓取和撕扯棉块时的受力情况

（2）两个角钉机件对原料产生的撕扯作用。如图2所示为自动混棉机的角钉帘和均棉罗拉之间的作用情况。由于两个机件间隔距较小，所以它们之间能形成对棉块的撕扯作用。图2中a、b两点分别代表角钉帘与均棉罗拉对棉块的作用点。将角钉对棉块的撕扯力F分解，则可得沿角钉方向的分力S（抓取力）与垂直角钉方向的分力N（正压力），其大小为：

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S=Fcosα

N=Fsinα

式中：α──角钉与帘子平面间夹角，即角钉的工作角。

图2两个角钉的扯松作用

S为使棉块沉入角钉根部的分力，N为棉块压向角钉产生的正压力，P是由N引起的摩擦阻力，阻止棉块向角钉根部移动，其值为：

P=μN=μFsinα

  F, j' v3 s6 k- _  k. s

式中：μ──棉块与角钉间的摩擦系数。

要使角钉具有抓取能力，则必须使S>P，即：

Fcosα>μFsinα

或cotα>μ                                          （3-1）

由式（3-1）可见，减小角钉工作角α，可使角钉抓取棉块的作用增强，但α过小，棉块被抓入钉内过深，则影响纤维脱离角钉帘。棉纺中，α一般采用30°～50°。由于纤维长度和状态的差异，不同纺纱系统中角钉帘子的α角不同，如毛纺系统的自动喂毛机角钉帘子中α为45°～60°。
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2.自由打击

原料在无握持状态下受到高速打击机件（如带有刀片、角钉等的回转机件）的打击作用而实现纤维块松解的过程，称为自由打击。如轴流开棉机打手的作用及三锡林开毛机锡林之间的作用。通常情况是纤维块在气流中运动，由于打击机件的运动速度远远大于纤维块的运动速度，因而产生自由打击（撞击）作用，引起振荡，使纤维块松解。

如图3所示为纤维块受到自由打击时的受力情况。设纤维块是由彼此相互联系着的两部分组成，质量中心分别在A、B处。P为机件对纤维块的打击力，其方向沿着打击机件运动轨迹的切线方向，可分解为P1与P2，P1在A和B的连线上，对纤维块起到开松的作用。当P1大于纤维块A、B间的联系力时，纤维块被分解成两部分；当P1小于纤维块联系力时，纤维块沿打手速度方向运动或在P2力作用下绕B点旋转，避开打手的作用，因而可减少纤维损伤。

自由开松的作用较缓和，纤维损伤少，杂质破碎也少，适用于开松的初始阶段。

图3纤维块受自由打击时的受力情况

二、握持开松

原料在被握持状态下，受到开松机件的作用称握持开松。开棉机、清棉机的打手与给棉罗拉之间，开毛锡林与喂毛罗拉之间以及绢纺开绵机的喂绵刺辊与持绵刀之间等，均为握持状态下的开松作用。按对原料的作用方式，握持开松可分为握持打击和握持分割。

1.握持打击

采用高速回转的刀片打手对握持状态下的原料进行打击，使原料获得冲量而被开松，称为握持打击。

如图4所示为棉纺清棉成卷机上给棉罗拉与打手之间的开松状态。给棉罗拉慢速将棉层喂入机内，高速回转的打手打击给棉罗拉钳口外露的棉层，打击力P沿打手运动轨迹的切线方向。棉层受到打手的打击，使外露纤维须丛获得打击强度而被松解为较小的纤维束，一些杂质被分离出来。打击强度通常用打击次数来衡量。

图4握持状态下打手打击力分析

打击次数是指单位重量纤维层上接受刀片的打击次数。打击次数多，则开松作用好。其计算式为：

S=(K×n)/(vn×W)

式中：S──打击次数，次/g；

K──打手刀片数；

n──打手转速，r/min；

vn──纤维层每分钟喂入长度，cm/min；

W──喂入纤维层每厘米重量，g/cm。

由上可以看出，打击次数与打手转速、刀片数成正比，与纤维层每分钟喂入长度成反比。每次喂入的定量轻、长度短，则扯下的纤维束小，也有利于开松，但产量会降低。

握持打击对原料作用剧烈，开松与除杂作用比自由开松强，但纤维损伤与杂质破碎比自由开松严重。握持打击时，刀片不能深入纤维层内部，打击后纤维块重量差异较大，故握持打击后还需进行细致的开松。

2.握持分割

握持分割是靠锯齿或梳针刺入被握持的纤维层内，对纤维层进行分割，使纤维束获得较细致的开松。分割机件常采用表面包有金属针布或植有梳针的打手或滚筒。

（1）锯齿刺入纤维层的条件。锯齿能否顺利刺入纤维层，是决定开松效果的首要条件。如图3-5所示为锯齿刺入纤维层时受力情况，当锯齿刺入纤维层时，纤维层对锯齿有沿滚筒圆周切向的反作用力P，可分解为垂直于锯齿工作面的分力N和平行于锯齿工作面的分力Q。分力Q有使纤维沿锯齿工作面向针根运动的趋势，当纤维沿锯齿工作面运动时，分力N便会产生阻止纤维运动的摩擦阻力T，方向与Q相反。若Q≥T时，纤维沿锯齿工作面向齿根运动，锯齿能刺入纤维层进行分割。锯齿刺入纤维层时的具体分析如下。

图5锯齿刺入纤维层时的受力情况

N=Pcosβ

Q=Psinβ

T=μN

式中：β──锯齿工作角的余角，即锯齿工作面与锯齿顶点至锯齿滚筒轴心连线间夹角，α+β=90°；

μ──锯齿与纤维间的摩擦系数。

要使锯齿顺利刺入纤维层进行撕扯，必须满足Q≥T。即：

Psinβ≥μPcosβ

tanβ≥μ

tanβ≥tanφ

β≥φ

式中：φ──纤维与锯齿摩擦角。

可见，减小工作角α（即增大β），对锯齿刺入纤维层进行开松有利；但α过小，对锯齿排杂和纤维转移不利，易造成返花（即纤维随着打手的回转又回到喂入处）。

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（2）锯齿握持纤维的条件。锯齿不仅对纤维层进行分割，而且还要求锯齿能携带纤维向前输送，避免纤维束脱离锯齿而成为落纤。要实现锯齿携带纤维前进，锯齿必须满足握持纤维的条件。

锯齿握持的纤维束所受的力有沿锯齿滚筒半径方向的离心力F、垂直于锯齿滚筒半径方向的空气阻力R、锯齿对纤维的作用力N（方向与锯齿工作面垂直）和阻止纤维被抛出的摩擦力T（图6）。

图6锯齿握持纤维的受力情况

由力的平衡可知：

Fsinβ+Rcosβ=N

Rsinβ+T=Fcosβ

且T=μN

故锯齿能握持住纤维束的条件为：

Rsinβ+T≥Fcosβ

Rsinβ+μFsinβ+μRcosβ≥Fcosβ

又由于μ=tanφ

则tan（β+φ）≥F/R

β≥arctanF/R-φ

因此，当锯齿工作角α≤90°-arctanF/R+φ时，有利于针齿握持住纤维束。

内容很详细，慢慢学习吸收。