机械除杂

机械除杂

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一、打手机械除杂　

机械除杂是伴随着打手机械的开松作用同时进行的。杂质一般是黏附或包裹于纤维之中，纤维块的开松使纤维与杂质之间的联系减弱。在打手打击力的作用下，杂质获得的冲量比纤维大，使杂质脱离纤维而逐渐分离出来，并通过打手周围的尘棒间隙或漏底的网眼落下，如图（ａ）所示。被松解的纤维块在打手携带过程中受离心惯性力的作用而被抛向尘棒受到撞击，从而得到进一步的松解与除杂，因此，打手和尘棒是开松除杂的主要机件。

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1.尘棒的形状和配置对除杂的影响

尘棒的形状和配置对除杂效果有着显著的影响。

尘棒截面形状有三角形和圆形两种，前者大多用于棉纺，后者大多用于毛纺。三角形尘棒如图（ｂ）所示，图中平面ａｂｅｆ为尘棒顶面，起托持棉块的作用；平面ａｃｄｆ为工作面，杂质撞击其上，因反射作用而被排出；平面ｂｃｄｅ为底面，与工作面构成排除尘杂的通道，α角为尘棒清除角，一般为４０°～５０°，其大小与开松除杂作用有关，即当α角较小时，尘棒对棉块运动的阻滞作用强，棉块在打手室停留时间增加，同时尘棒间距相对增大，开松除杂作用好，但尘棒的顶面托持作用较差。尘棒顶面与底面的交线ｂｅ至相邻尘棒工作面间的垂直距离称为尘棒间的隔距。尘棒工作面与打手径向的夹角θ称为尘棒的安装角，如图（ｃ）所示，调节θ则尘棒间的隔距改变，安装角θ的变化对落棉、除杂和开松作用都有影响，即在一定范围内，θ增大，尘棒间隔距减小，顶面对棉块的托持作用好，尘棒对棉块的阻力小，则开松作用较差且落杂减少；反之，θ减小，尘棒间隔距增大，顶面托持作用削弱，易落杂和落棉，但尘棒对棉块的阻力增大，开松作用加强。为了兼顾这两方面的作用，一般尘棒的安装要使尘棒顶面与打手对棉块的打击投射线接近重合，如图（ｃ）所示的ＤＥ线为打手打击的投射线，β为投射线与打手中心和尘棒顶点连线的夹角，即要求θ＝β－α。

图（ｃ）中Ｒ为打手半径，ｒ为打手与尘棒间的平均隔距，则：

β＝arcsin（Ｒ/Ｒ＋ｒ）

一般尘棒间隔距由原料入口到出口是由大到小，这是因为原料入口处棉块较大，当打手对原料开始打击时，原料向尘棒的冲击速度大，开松效果明显，排出的杂质较多且较大。随着原料的逐步开松，大棉块逐步松解成小棉块（束），落杂量也逐步减少且杂质逐步减小，尘棒间的隔距应逐渐减小，以防止好纤维落出。

2.除杂作用分析

杂质在尘棒间排除，有三种不同的情况。

①打击排杂：如图所示为打击排除杂质的情况。当原料受到打手的打击开松而使杂质与纤维块分离，则杂质由于体积小、重量大，在打击力的作用下被抛向尘棒工作面，在其反射作用下被排除。

打击排杂

②冲击排杂：如图所示为冲击排杂情况。若原料经打手打击开松后，杂质与纤维未被分离，则共同以速度ｖ沿打手切向被抛向尘棒。当纤维块撞击到尘棒上时，杂质因较大冲击力的作用而冲破松散的纤维块，从尘棒间排出。有些尘棒在棉块撞击时还会产生振动，如弹性扁钢尘棒，有利于杂质与棉块的分离而抖落。

冲击排杂

③撕扯分离排杂：当纤维块一端受到打手刀片打击，另一端接触尘棒而受到阻力时，受到两者的撕扯而被开松，使杂质与纤维分离，分离后的杂质靠本身重力由尘棒间落下，如图所示。

撕扯分离排杂

二、开松除杂机械的气流对除杂和落纤的影响　

在开松除杂机械上，开松除杂作用除了取决于打手和尘棒的结构及工艺配置外，还在很大程度上受到打手室内气流的影响。开松机械纤维的输送，大多靠风扇产生的气流吸引或吹送，同时打手的高速回转也产生气流，空气的流动状态和气流的速度直接影响纤维块在打手室内和管道内的运动情况。由于气流对纤维块和杂质的阻力不同，则促使纤维块和杂质分离。杂质的相对密度大而体积小，受气流阻力小，容易从尘棒间落出，而纤维块体积大且密度小，易受尘棒阻滞和气流的托持作用而不易落出，即使落出，也还有可能随流回打手室的气流再返回打手室，这种现象称为回收。通常希望形成这样一种理想的气流状态，即能使杂质充分下落，而可纺纤维不会落出。因此，必须了解气流的基本规律，并对其加以控制，以便发挥机械的效能，从而进一步提高开松除杂作用，减少可纺纤维的损失，达到节约原料、降低成本的目的。

1.打手室的气流和规律

以豪猪式开棉机为例，根据试验得出，其打手室全部尘棒区纵向气流压力分布规律如图所示。在给棉罗拉附近的２～３根尘棒处，由于打手回转带动气流流动，但因有喂入棉层，形成封闭状态，因此该处是负压区，在此处开设后进风补风口，气流由外向打手室补入。在死箱（呈封闭状态，与外界没有气流交换，即没有气流流入或流出）处，由于打手的高速回转带动气流流动，气压逐渐增加，并达到最大值，使得该区气压为正值，气流主要是沿尘棒工作面向外流动，也有少量气流沿尘棒底面补入。在靠近活箱处，因为前方凝棉器吸风的影响，压力逐渐降低，有些地方会出现负压，特别在死活箱交界处，气流压力非常不稳定。在活箱区，由于凝棉器吸风的作用，越靠近出口处，负压越大，在该区开设补风口，气流将不断补入。根据流体力学定律，气体在管道内流动时，各截面的流量应相等，因此，对打手机械而言，风扇的吸风量应和打手室的排风量相等。设打手回转后形成打手风量为Ｑ′１，尘棒间有一部分气流出，流出量为Ｑ″１，则打手的剩余风量Ｑ１可由下式计算得到：

Ｑ１＝Ｑ′１－Ｑ″１             （３－２）

通常为使原料在打手室出口处均匀地向前输送，要求风扇的吸风量Ｑ２略大于打手的剩余风量Ｑ１，此时应在打手室尘棒间进行补风，设补风量为Ｑ３，则可得到下列平衡式：

Ｑ２＝Ｑ１＋Ｑ３                    （３－３）

式（３－３）中补风量Ｑ３一般由三部分构成，一部分自尘棒的间隙补入，一部分自打手轴的两侧轴向补入，一部分由不同位置的补风门补入，这些都可以调节和控制。

式（３－２）结合打手室气流分布规律可以看出，增加Ｑ′１，会使打手室入口附近负压值增加，导致死箱部分正压值增加并向前扩展，从而引起其他气流量的变化，其中，Ｑ″１ 将显著增加；增加Ｑ２会使打手室出口附近负压值增加并向后扩展，也会引起其他气流量的变化，其中Ｑ３将显著增加。

豪猪式开棉机打手室纵向气流压力分布

2.落物控制

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在打手机械对原料的开松过程中，尘棒间既有气流流出又有气流流入，但在不同部位的流出量和流入量可以进行调节，流出气流有助于除杂，而流入气流对纤维有托持、回收作用。运用气流对落物控制，应该从以下三方面考虑。

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①合理配置打手和凝棉器风扇速度：这两个机件的转速直接影响打手室的纵向气流分布。

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通常凝棉器风扇的吸风量应大于打手的剩余风量。风扇转速增大，吸风量大，使打手室回收区加长，尘棒间补风量增加，回收作用加强，落物减少，除杂作用减弱，特别是减弱了对细小杂疵的排除。打手转速增加，打手产生的气流量以及尘棒间流出的气流量都增加，落物增加。在棉块密度大、含杂多时，可适当提高打手转速。若打手转速不变，在原料正常输送的情况下，适当降低风扇转速，则落杂区加长，纤维在打手室内停留的时间延长，开松和除杂作用也会加强。

②合理调整尘棒间隔距：尘棒间隔距的大小，不但影响对原料的托持作用和落物的排除，而且会使气流在尘棒间的流动阻力改变。根据除杂原则，尘棒间隔距从入口到出口应该是由大变小。在入口处，因气流补入作用强及迅速排杂的需要，可以按杂质的大小来调节隔距。因在此处的纤维块较大且有气流补入，故隔距放大有利于大杂质的排除，而且气流易于补入，使以后尘棒间气流补入量减少而增加落杂。在进口补入区之下是主要落杂区，在此区尘棒间排出的气流较急，所以一些能落出的杂质多数由此区落出，而以后落下的杂质较少、较小，纤维块在此区已逐渐开松变小，因此尘棒间隔距应收小，以减少纤维的损失。在出口回收区，纤维块更小，落下的杂质也更小，故此处尘棒间隔距可更小些。但也可以采用适当加大此处隔距的方法，使补入气流增多，以减弱主落杂区的气流补入，充分发挥主除杂区的除杂作用。如果将出口处尘棒反装，会使尘棒对纤维的托持作用加强，补入气流增加，纤维回收作用也增强。

③合理控制各处进风方式和路线：根据流体的连续性原理，在保持流量不变的情况下，改变上、下进风量的比例或补风口位置，就会改变纵向气流分布，从而影响落棉。控制尘棒各区补风量，可影响落棉，原则上应是落杂区少补，回收区多补。为此生产中通常将车肚用隔板分隔成两部分，在主要落杂区，其周围密封，很少有外界气流进入，做成“死箱”，其中大多数尘棒间气流都由打手室流出，因而排出较多的杂质；靠近出棉部分，进风门开启，做成“活箱”，其中有较强气流从尘棒间流入，能使落出的部分纤维和细小杂质又回入打手室，成为主要收回区，但仍有少量较大杂质落出。为了更好地排杂，可以再在箱内加装挡板、气流导板、开后进风门或前进风门加以调节。

纤维除杂方法、原理及效果评定见http://www.cuzhiwang.com/thread-2800-1-1.html
气流除杂见http://www.cuzhiwang.com/thread-2801-1-1.html