開松作用的原理和形式：自由開松和握持開松、撕扯、打擊和分割開松

開松作用的原理和形式：自由開松和握持開松、撕扯、打擊和分割開松

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開松作用就是利用表面帶有角釘、鋸齒、梳針或刀片的運動機件對纖維塊進行撕扯、打擊、分割，將大的纖維塊逐步松解成小的纖維塊、纖維束的作用。

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開松過程中要注意可紡纖維的損傷問題，因為開松過程中的機械作用不可避免地會造成纖維的斷裂，需要在開松過程中合理配置工藝，在實現原料充分開松的基礎上，盡可能減少纖維損傷。

根據原料喂給方式的不同，開松可分為自由開松和握持開松兩種形式；按機械作用方式的不同可分為三種形式。

一、自由開松

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原料在無握持狀態下受到開松機件的作用稱自由開松，按對原料的作用方式分為自由撕扯和自由打擊。

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1.自由撕扯

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自由撕扯包括由一個運動著的角釘機件或兩個相對運動著的角釘機件對處于自由狀態下的纖維塊進行撕扯作用。撕扯的先決條件是角釘具有抓取纖維的能力。

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（1）一個角釘機件對原料的撕扯作用。如圖1（b）所示為自動混棉機的角釘簾在抓取和撕扯棉塊時的受力情況，圖1(b)中P為棉堆壓向角釘的垂直壓力，與植釘平面平行；A為角釘簾向上運動時周圍棉塊的阻力，也與植釘平面平行；T為水平簾輸送的原料對角釘簾的水平推力，與植釘平面垂直。設三力的合力為W，它可分解為沿著角釘工作面方向的分力S和垂直角釘工作面的分力N，分力S指向釘內，稱為抓取力，分力N與角釘及棉塊的摩擦作用形成抓取阻力。若角釘工作面與植釘面間的夾角為角釘工作角α，則有：

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S=Pcosα+Acosα+Tsinα

N=Psinα+Asinα-Tcosα

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由以上兩式知：α減小，則抓取力S增加，N減小，有利于角釘刺入棉堆抓取纖維塊 。

圖1角釘簾的結構及一個角釘抓取和撕扯棉塊時的受力情況
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（2）兩個角釘機件對原料產生的撕扯作用。如圖2所示為自動混棉機的角釘簾和均棉羅拉之間的作用情況。由于兩個機件間隔距較小，所以它們之間能形成對棉塊的撕扯作用。圖2中a、b兩點分別代表角釘簾與均棉羅拉對棉塊的作用點。將角釘對棉塊的撕扯力F分解，則可得沿角釘方向的分力S（抓取力）與垂直角釘方向的分力N（正壓力），其大小為：

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S=Fcosα

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N=Fsinα

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式中：α──角釘與簾子平面間夾角，即角釘的工作角。

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圖2兩個角釘的扯松作用

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S為使棉塊沉入角釘根部的分力，N為棉塊壓向角釘產生的正壓力，P是由N引起的摩擦阻力，阻止棉塊向角釘根部移動，其值為：

P=μN=μFsinα

式中：μ──棉塊與角釘間的摩擦系數。

要使角釘具有抓取能力，則必須使S>P，即：

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Fcosα>μFsinα

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或cotα>μ                                          （3-1）

由式（3-1）可見，減小角釘工作角α，可使角釘抓取棉塊的作用增強，但α過小，棉塊被抓入釘內過深，則影響纖維脫離角釘簾。棉紡中，α一般采用30°～50°。由于纖維長度和狀態的差異，不同紡紗系統中角釘簾子的α角不同，如毛紡系統的自動喂毛機角釘簾子中α為45°～60°。

內容很詳細，慢慢學習吸收。

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（2）鋸齒握持纖維的條件。鋸齒不僅對纖維層進行分割，而且還要求鋸齒能攜帶纖維向前輸送，避免纖維束脫離鋸齒而成為落纖。要實現鋸齒攜帶纖維前進，鋸齒必須滿足握持纖維的條件。

鋸齒握持的纖維束所受的力有沿鋸齒滾筒半徑方向的離心力F、垂直于鋸齒滾筒半徑方向的空氣阻力R、鋸齒對纖維的作用力N（方向與鋸齒工作面垂直）和阻止纖維被拋出的摩擦力T（圖6）。

圖6鋸齒握持纖維的受力情況

由力的平衡可知：

Fsinβ+Rcosβ=N

Rsinβ+T=Fcosβ

且T=μN

故鋸齒能握持住纖維束的條件為：

Rsinβ+T≥Fcosβ

Rsinβ+μFsinβ+μRcosβ≥Fcosβ

又由于μ=tanφ

則tan（β+φ）≥F/R

β≥arctanF/R-φ

因此，當鋸齒工作角α≤90°-arctanF/R+φ時，有利于針齒握持住纖維束。

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2.握持分割

握持分割是靠鋸齒或梳針刺入被握持的纖維層內，對纖維層進行分割，使纖維束獲得較細致的開松。分割機件常采用表面包有金屬針布或植有梳針的打手或滾筒。

（1）鋸齒刺入纖維層的條件。鋸齒能否順利刺入纖維層，是決定開松效果的首要條件。如圖3-5所示為鋸齒刺入纖維層時受力情況，當鋸齒刺入纖維層時，纖維層對鋸齒有沿滾筒圓周切向的反作用力P，可分解為垂直于鋸齒工作面的分力N和平行于鋸齒工作面的分力Q。分力Q有使纖維沿鋸齒工作面向針根運動的趨勢，當纖維沿鋸齒工作面運動時，分力N便會產生阻止纖維運動的摩擦阻力T，方向與Q相反。若Q≥T時，纖維沿鋸齒工作面向齒根運動，鋸齒能刺入纖維層進行分割。鋸齒刺入纖維層時的具體分析如下。

圖5鋸齒刺入纖維層時的受力情況

N=Pcosβ

Q=Psinβ

T=μN

式中：β──鋸齒工作角的余角，即鋸齒工作面與鋸齒頂點至鋸齒滾筒軸心連線間夾角，α+β=90°；

μ──鋸齒與纖維間的摩擦系數。

要使鋸齒順利刺入纖維層進行撕扯，必須滿足Q≥T。即：

Psinβ≥μPcosβ

tanβ≥μ

tanβ≥tanφ

β≥φ

式中：φ──纖維與鋸齒摩擦角。

可見，減小工作角α（即增大β），對鋸齒刺入纖維層進行開松有利；但α過小，對鋸齒排雜和纖維轉移不利，易造成返花（即纖維隨著打手的回轉又回到喂入處）。

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二、握持開松

原料在被握持狀態下，受到開松機件的作用稱握持開松。開棉機、清棉機的打手與給棉羅拉之間，開毛錫林與喂毛羅拉之間以及絹紡開綿機的喂綿刺輥與持綿刀之間等，均為握持狀態下的開松作用。按對原料的作用方式，握持開松可分為握持打擊和握持分割。

1.握持打擊

采用高速回轉的刀片打手對握持狀態下的原料進行打擊，使原料獲得沖量而被開松，稱為握持打擊。

如圖4所示為棉紡清棉成卷機上給棉羅拉與打手之間的開松狀態。給棉羅拉慢速將棉層喂入機內，高速回轉的打手打擊給棉羅拉鉗口外露的棉層，打擊力P沿打手運動軌跡的切線方向。棉層受到打手的打擊，使外露纖維須叢獲得打擊強度而被松解為較小的纖維束，一些雜質被分離出來。打擊強度通常用打擊次數來衡量。

圖4握持狀態下打手打擊力分析

打擊次數是指單位重量纖維層上接受刀片的打擊次數。打擊次數多，則開松作用好。其計算式為：

S=(K×n)/(vn×W)

式中：S──打擊次數，次/g；

K──打手刀片數；

n──打手轉速，r/min；

vn──纖維層每分鐘喂入長度，cm/min；

W──喂入纖維層每厘米重量，g/cm。

由上可以看出，打擊次數與打手轉速、刀片數成正比，與纖維層每分鐘喂入長度成反比。每次喂入的定量輕、長度短，則扯下的纖維束小，也有利于開松，但產量會降低。

握持打擊對原料作用劇烈，開松與除雜作用比自由開松強，但纖維損傷與雜質破碎比自由開松嚴重。握持打擊時，刀片不能深入纖維層內部，打擊后纖維塊重量差異較大，故握持打擊后還需進行細致的開松。

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2.自由打擊

原料在無握持狀態下受到高速打擊機件（如帶有刀片、角釘等的回轉機件）的打擊作用而實現纖維塊松解的過程，稱為自由打擊。如軸流開棉機打手的作用及三錫林開毛機錫林之間的作用。通常情況是纖維塊在氣流中運動，由于打擊機件的運動速度遠遠大于纖維塊的運動速度，因而產生自由打擊（撞擊）作用，引起振蕩，使纖維塊松解。

如圖3所示為纖維塊受到自由打擊時的受力情況。設纖維塊是由彼此相互聯系著的兩部分組成，質量中心分別在A、B處。P為機件對纖維塊的打擊力，其方向沿著打擊機件運動軌跡的切線方向，可分解為P1與P2，P1在A和B的連線上，對纖維塊起到開松的作用。當P1大于纖維塊A、B間的聯系力時，纖維塊被分解成兩部分；當P1小于纖維塊聯系力時，纖維塊沿打手速度方向運動或在P2力作用下繞B點旋轉，避開打手的作用，因而可減少纖維損傷。

自由開松的作用較緩和，纖維損傷少，雜質破碎也少，適用于開松的初始階段。

圖3纖維塊受自由打擊時的受力情況