给棉板、刺辊部分的作用和工艺过程分析

给棉板、刺辊部分的作用和工艺过程分析

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给棉刺辊部分各机构示意如图所示，其主要作用是喂棉、开松、除杂和排除短绒。

一、刺辊分梳作用及影响因素　

刺辊的分梳属于握持分梳，它与锡林部分的分梳不同，实质上是开松。刺辊分梳时，给棉板工作面托持的棉层形成自上而下逐渐变薄的棉须，锯齿从棉须上层插入，并逐渐深入中下层分割棉须丛，锯齿尖及其侧面接触纤维进行摩擦分梳。当锯齿对纤维或纤维束的摩擦力大于该纤维或纤维束所受的握持力时，纤维或纤维束就从棉须丛中分离而被锯齿带走。

刺辊部分的分梳效果，一般用棉束百分率和短绒率进行评定，分梳后纤维中棉束少而小，或棉束重量百分率较小时，表明分梳效果较好。但在分梳过程中应尽量避免纤维的损伤，以降低短绒百分率。生产中一般控制此处棉束重量百分率为１５％ ～２５％，大部分纤维呈单纤状，短绒比喂入增加３％ ～５％，可见刺辊在整个梳棉分梳作用中占有重要地位。充分发挥刺辊的开松作用可减轻锡林、盖板的负担。影响刺辊分梳作用的主要因素有锯条规格、刺辊转速、给棉握持、给棉板分梳工艺长度、刺辊、给棉板隔距及给棉板形式等。

1.锯条规格

锯条规格如图（http://www.cuzhiwang.com/thread-2930-1-2.html，二楼）所示，其中以工作角α、齿距Ｔ和齿尖厚度ｂ对分梳作用影响最大。

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（１）工作角α：其大小直接影响锯齿对须丛的穿刺力，α较小时，有利于锯齿对须丛的穿刺，但α的大小还应结合除杂等问题加以考虑，α过小不利于除杂。一般梳棉时α取７５°～ ８０°，梳理易缠绕的化学纤维时α取８０°～９０°。

（2）齿距：当刺辊上锯齿横向密度相同时，齿距Ｔ即反映锯齿密度，Ｔ小则分梳齿数多，效果好，但其影响力小于工作角α。

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（3齿尖厚度ｂ：齿厚分为厚型（0.3ｍｍ以上）和薄型（0.3ｍｍ以下）两种。薄齿易刺入须丛，分梳效果好，纤维损伤少，落棉率低，落棉含杂率高，但强度低，易倒齿。

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2.刺辊转速和分梳度

刺辊转速直接影响梳棉机的预分梳程度和后车肚气流及落棉（除杂）。在一定范围内增加刺辊转速，握持预分梳作用增强，棉束的分率降低；但转速增加过多，会加大纤维损伤，短绒率增大，且使后车肚的气流和落棉难以控制。同时还需考虑其与锡林的速度关系，锡林与刺辊的速比影响纤维由刺辊向锡林的转移，不良的转移对棉结、除杂等梳理效果有影响。

如图所示，长度为Ｌ的纤维从刺辊向锡林的转移在Ｓ区域内完成，则保证纤维顺利转移的速比为：

ＶＣ/ＶＴ＝（Ｓ＋Ｌ）/Ｓ

式中：———锡林的线速度；

ＶＴ———刺辊的线速度。

纤维从刺辊向锡林的转移

生产上产量较高时，国产梳棉机纺棉时，此速比宜在１．７～ ２．０之间。纺化学纤维时，宜在２．０以上。国外梳棉机锡林与刺辊的速比多在２．０以上。部分国内外梳棉机的锡林与刺辊转速及速比见表。

分梳度即每根纤维上受到的平均作用齿数。分梳度过大，对纤维损伤大；若其过小，则分梳作用不足。一般，梳棉机上刺辊的分梳度控制在０．５～１齿／每根纤维。刺辊的分梳度Ｃ（齿／每根纤维）可由下式表示：

Ｃ＝ｎ×ｚ×Ｌ１×Ｔｔ/(Ｗ×ｖ×１０００)

式中：ｎ———刺辊的转速，ｒ／ｍｉｎ；

ｚ———刺辊上的总齿数；

Ｌ１———纤维平均长度，ｍ；

Ｔｔ———喂入纤维平均线密度，ｔｅｘ；

Ｗ———棉卷定量，ｇ／ｍ；

ｖ———给棉速度，ｍ／ｍｉｎ。

3.喂入装置结构与喂入方式

棉层在给棉罗拉和给棉板共同握持下喂入，且受到刺辊的作用，这就要求对棉层的握持逐步加强，并在最后握持点Ｂ（即给棉板鼻尖）达到最强握持，故给棉板和给棉罗拉之间应形成一段隔距逐渐减小的圆弧ＡＢ，这是它们的相互位置关系所决定的，给棉板的圆弧（以Ｏ为圆心）直径（ψ７２）大于给棉罗拉（以Ｏ′为圆心）的直径（ψ７０），如图（ａ）所示。

给棉板可以在给棉罗拉下方或上方，给棉板与给棉罗拉位置的相对变化，形成了不同的喂给方式，如图（ｂ）、（ｃ）所示。

顺向给棉，可以使纤维须丛从给棉罗拉和给棉板形成的握持钳口中抽出时更顺利，从而减少纤维损伤；逆向给棉，则可以更有利地握持纤维须丛，保证对纤维的开松和梳理。

给棉板与给棉罗拉的相互位置关系

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4.给棉握持力

喂入罗拉和给棉板形成强有力而横向均匀的钳口是刺辊实现良好开松和分梳的必要条件之一。钳口的握持力是用加压方法实施的，一般当喂入棉层厚，定量重，或纤维与给棉罗拉、给棉板的摩擦系数小时，加压量应大些。

5.给棉板分梳工艺长度

分梳工艺长度是指握持点与刺辊到给棉板间隔距点之间的长度，即给棉板鼻尖宽度与隔距点以上的给棉板工作面长度之和。

如图所示，给棉板托持须丛的整个斜面长度Ｌ称为工作面长度；给棉板鼻尖宽度为ａ，刺辊与给棉板间的隔距点Ａ以上一段工作面长度为Ｌ１，Ｌ２为隔距点Ａ以下一段工作面长度（又称托持长度），Ｌ３为刺辊轴心水平线以上一段工作面长度，Ｒ为刺辊半径，Δ为刺辊与给棉板之间隔距，α为给棉板工作角，Ｂ为表层纤维的开始梳理点，即始梳点，Ｃ为里层纤维的开始梳理点。可见，表层纤维的梳理开始得早，故其受到的梳理比里层纤维充分，因此梳棉中的未梳透的棉束等多来自于里层纤维，而在刺辊下采用分梳板则有利于改善这种情况。则分梳工艺长度Ｓ＝ａ＋Ｌ１，或Ｓ＝ａ＋Ｌ２＋（Ｒ＋Δ）ｔａｎα。

给棉板分梳工艺长度

给棉板的分梳工艺长度与刺辊分梳质量关系密切，分梳工艺长度越小，则纤维被梳理的长度越长，纤维被梳理的次数越多，因此，刺辊分梳后的棉束百分率越小，但短绒率增大。分梳工艺长度相同时，加工纤维长度越长，纤维的损伤越大，故分梳工艺长度须与加工纤维长度相适应，一般掌握在主体长度与品质长度之间，加工的纤维越长，给棉板的工作长度应越长。

6.刺辊与给棉板间隔距

刺辊与给棉板间隔距Δ对分梳效果影响很大。如上所述，在其他因素不变时，Δ直接决定梳理长度的大小。隔距大则分梳工艺长度长，纤维被梳理的长度就短，棉束百分率较多，短绒率较少。一般，（清梳联）棉层（较厚）喂入时Δ多为略大于１ｍｍ的隔距，棉卷喂入时Δ多为０．１８～０．３０ｍｍ。

二、除杂作用及影响因素　

刺辊部分的除杂作用主要发生在给棉板到除尘刀间的第一落杂区Ａ，第一分梳板中导棉板到第二分梳板中除尘刀间的第二落杂区Ｂ，以及第二分梳板中导棉板到三角小漏底入口间的第三落杂区Ｃ中，如图所示。

　刺辊落杂区

刺辊除杂主要是利用纤维和杂质的物理性质及它们在高速旋转的锯齿上及周围气流中受力的不同。锯齿上的纤维和杂质在刺辊高速回转时会受到空气阻力和离心力的作用。其中的杂质因离心力大而空气阻力小，易脱离锯齿落下，长而轻的纤维正相反，不易落下。在通过除尘刀时，露出锯齿的纤维尾部受刀的托持，杂质被刀挡住而下落。进入分梳板后，由于分梳板与刺辊针面的分梳配置，加强了对纤维的梳理（弥补了刺辊对棉层里层分梳的不充分），使得细小杂质和短绒在第二落杂区及第三落杂区更好地排出。由于刺辊部分有着良好的分梳作用，纤维与杂质得到充分分离，为刺辊除杂创造了极为有利的条件，一般刺辊部分能除去棉卷含杂的５０％～６０％，落棉含杂率达４％左右。但是，分离后的单纤维或小棉束，其运动也易受气流的影响。若控制不当会产生后车肚落白花、落杂少等不良情况，必须掌握刺辊部分的气流规律，加以控制，使之有利于除杂和节约用棉。

1.刺辊部分的气流

刺辊转速很高，回转时会带动其周围的空气流动，由于空气分子间的摩擦和黏性，里层空气带动外层空气，层层带动，在刺辊周围形成气流层即附面层，如图所示。附面层中的各层气流速度形成一种分布，同锯齿直接接触的一层，气流速度最大，等于刺辊的表面速度ｕ，设受它带动的其余各层气流速度为ｕｆ，由于受到空气黏性阻力的影响，其由里到外逐层减小，最外层流速为零。δ为附面层厚度，它随附面层长度增加而增加。设δｙ为附面层中任一点与刺辊表面距离，ｎ为与附面层性质有关的系数，则：

附面层示意图

　　　　１—刺辊　２—第一分梳板　３—第二分梳板

　　　　　　　　４—除尘刀　５—导棉板

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运用附面层理论可以简单方便地说明刺辊部分的气流运动情况。如图所示，刺辊与给棉板隔距很小，且有纤维须丛，故该隔距点可看作是刺辊带动的附面层的起点。在给棉板与除尘刀间的第一落杂区，刺辊带动的气流逐渐增加，附面层厚度也随着增加。附面层的形成与增厚，要求从给棉板下补入一定向气流，这对刺辊上的纤维有托持作用。增厚的附面层至除尘刀处，因刀与刺辊间的隔距很小，大部分气流被刀背挡住，形成沿刀向下的气流。部分气流进入第一分梳板，顺导棉板流出后，附面层又开始逐渐增厚，至第二分梳板处（第二落杂区）其间气流情况与第一落杂区情况类似，附面层开始处的导棉板背有气流补入，在第二分梳板入口除尘刀处，部分气流沿刀向下，小部分气流进入第二分梳板。由于位于第二分梳板与三角小漏底间的第三落杂区长度很短，附面层厚度很小，此处落出的细小杂质和短绒比第二落杂区量少。

刺辊下气流示意图

１—喂给罗拉　２—给棉板　３—气流　４—刺辊

５—分梳板　６—三角漏底　７—吸尘罩　８—锡林