機械除雜

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機械除雜

一、打手機械除雜　

機械除雜是伴隨著打手機械的開松作用同時進行的。雜質一般是黏附或包裹于纖維之中，纖維塊的開松使纖維與雜質之間的聯系減弱。在打手打擊力的作用下，雜質獲得的沖量比纖維大，使雜質脫離纖維而逐漸分離出來，并通過打手周圍的塵棒間隙或漏底的網眼落下，如圖（ａ）所示。被松解的纖維塊在打手攜帶過程中受離心慣性力的作用而被拋向塵棒受到撞擊，從而得到進一步的松解與除雜，因此，打手和塵棒是開松除雜的主要機件。

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1.塵棒的形狀和配置對除雜的影響

塵棒的形狀和配置對除雜效果有著顯著的影響。

塵棒截面形狀有三角形和圓形兩種，前者大多用于棉紡，后者大多用于毛紡。三角形塵棒如圖（ｂ）所示，圖中平面ａｂｅｆ為塵棒頂面，起托持棉塊的作用；平面ａｃｄｆ為工作面，雜質撞擊其上，因反射作用而被排出；平面ｂｃｄｅ為底面，與工作面構成排除塵雜的通道，α角為塵棒清除角，一般為４０°～５０°，其大小與開松除雜作用有關，即當α角較小時，塵棒對棉塊運動的阻滯作用強，棉塊在打手室停留時間增加，同時塵棒間距相對增大，開松除雜作用好，但塵棒的頂面托持作用較差。塵棒頂面與底面的交線ｂｅ至相鄰塵棒工作面間的垂直距離稱為塵棒間的隔距。塵棒工作面與打手徑向的夾角θ稱為塵棒的安裝角，如圖（ｃ）所示，調節θ則塵棒間的隔距改變，安裝角θ的變化對落棉、除雜和開松作用都有影響，即在一定范圍內，θ增大，塵棒間隔距減小，頂面對棉塊的托持作用好，塵棒對棉塊的阻力小，則開松作用較差且落雜減少；反之，θ減小，塵棒間隔距增大，頂面托持作用削弱，易落雜和落棉，但塵棒對棉塊的阻力增大，開松作用加強。為了兼顧這兩方面的作用，一般塵棒的安裝要使塵棒頂面與打手對棉塊的打擊投射線接近重合，如圖（ｃ）所示的ＤＥ線為打手打擊的投射線，β為投射線與打手中心和塵棒頂點連線的夾角，即要求θ＝β－α。

圖（ｃ）中Ｒ為打手半徑，ｒ為打手與塵棒間的平均隔距，則：

β＝arcsin（Ｒ/Ｒ＋ｒ）

一般塵棒間隔距由原料入口到出口是由大到小，這是因為原料入口處棉塊較大，當打手對原料開始打擊時，原料向塵棒的沖擊速度大，開松效果明顯，排出的雜質較多且較大。隨著原料的逐步開松，大棉塊逐步松解成小棉塊（束），落雜量也逐步減少且雜質逐步減小，塵棒間的隔距應逐漸減小，以防止好纖維落出。

2.除雜作用分析

雜質在塵棒間排除，有三種不同的情況。

①打擊排雜：如圖所示為打擊排除雜質的情況。當原料受到打手的打擊開松而使雜質與纖維塊分離，則雜質由于體積小、重量大，在打擊力的作用下被拋向塵棒工作面，在其反射作用下被排除。

打擊排雜

②沖擊排雜：如圖所示為沖擊排雜情況。若原料經打手打擊開松后，雜質與纖維未被分離，則共同以速度ｖ沿打手切向被拋向塵棒。當纖維塊撞擊到塵棒上時，雜質因較大沖擊力的作用而沖破松散的纖維塊，從塵棒間排出。有些塵棒在棉塊撞擊時還會產生振動，如彈性扁鋼塵棒，有利于雜質與棉塊的分離而抖落。

沖擊排雜

③撕扯分離排雜：當纖維塊一端受到打手刀片打擊，另一端接觸塵棒而受到阻力時，受到兩者的撕扯而被開松，使雜質與纖維分離，分離后的雜質靠本身重力由塵棒間落下，如圖所示。
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撕扯分離排雜

二、開松除雜機械的氣流對除雜和落纖的影響　

在開松除雜機械上，開松除雜作用除了取決于打手和塵棒的結構及工藝配置外，還在很大程度上受到打手室內氣流的影響。開松機械纖維的輸送，大多靠風扇產生的氣流吸引或吹送，同時打手的高速回轉也產生氣流，空氣的流動狀態和氣流的速度直接影響纖維塊在打手室內和管道內的運動情況。由于氣流對纖維塊和雜質的阻力不同，則促使纖維塊和雜質分離。雜質的相對密度大而體積小，受氣流阻力小，容易從塵棒間落出，而纖維塊體積大且密度小，易受塵棒阻滯和氣流的托持作用而不易落出，即使落出，也還有可能隨流回打手室的氣流再返回打手室，這種現象稱為回收。通常希望形成這樣一種理想的氣流狀態，即能使雜質充分下落，而可紡纖維不會落出。因此，必須了解氣流的基本規律，并對其加以控制，以便發揮機械的效能，從而進一步提高開松除雜作用，減少可紡纖維的損失，達到節約原料、降低成本的目的。

1.打手室的氣流和規律

以豪豬式開棉機為例，根據試驗得出，其打手室全部塵棒區縱向氣流壓力分布規律如圖所示。在給棉羅拉附近的２～３根塵棒處，由于打手回轉帶動氣流流動，但因有喂入棉層，形成封閉狀態，因此該處是負壓區，在此處開設后進風補風口，氣流由外向打手室補入。在死箱（呈封閉狀態，與外界沒有氣流交換，即沒有氣流流入或流出）處，由于打手的高速回轉帶動氣流流動，氣壓逐漸增加，并達到最大值，使得該區氣壓為正值，氣流主要是沿塵棒工作面向外流動，也有少量氣流沿塵棒底面補入。在靠近活箱處，因為前方凝棉器吸風的影響，壓力逐漸降低，有些地方會出現負壓，特別在死活箱交界處，氣流壓力非常不穩定。在活箱區，由于凝棉器吸風的作用，越靠近出口處，負壓越大，在該區開設補風口，氣流將不斷補入。根據流體力學定律，氣體在管道內流動時，各截面的流量應相等，因此，對打手機械而言，風扇的吸風量應和打手室的排風量相等。設打手回轉后形成打手風量為Ｑ′１，塵棒間有一部分氣流出，流出量為Ｑ″１，則打手的剩余風量Ｑ１可由下式計算得到：

Ｑ１＝Ｑ′１－Ｑ″１             （３－２）

通常為使原料在打手室出口處均勻地向前輸送，要求風扇的吸風量Ｑ２略大于打手的剩余風量Ｑ１，此時應在打手室塵棒間進行補風，設補風量為Ｑ３，則可得到下列平衡式：

Ｑ２＝Ｑ１＋Ｑ３                    （３－３）

式（３－３）中補風量Ｑ３一般由三部分構成，一部分自塵棒的間隙補入，一部分自打手軸的兩側軸向補入，一部分由不同位置的補風門補入，這些都可以調節和控制。

式（３－２）結合打手室氣流分布規律可以看出，增加Ｑ′１，會使打手室入口附近負壓值增加，導致死箱部分正壓值增加并向前擴展，從而引起其他氣流量的變化，其中，Ｑ″１ 將顯著增加；增加Ｑ２會使打手室出口附近負壓值增加并向后擴展，也會引起其他氣流量的變化，其中Ｑ３將顯著增加。
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豪豬式開棉機打手室縱向氣流壓力分布

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2.落物控制

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在打手機械對原料的開松過程中，塵棒間既有氣流流出又有氣流流入，但在不同部位的流出量和流入量可以進行調節，流出氣流有助于除雜，而流入氣流對纖維有托持、回收作用。運用氣流對落物控制，應該從以下三方面考慮。

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①合理配置打手和凝棉器風扇速度：這兩個機件的轉速直接影響打手室的縱向氣流分布。

通常凝棉器風扇的吸風量應大于打手的剩余風量。風扇轉速增大，吸風量大，使打手室回收區加長，塵棒間補風量增加，回收作用加強，落物減少，除雜作用減弱，特別是減弱了對細小雜疵的排除。打手轉速增加，打手產生的氣流量以及塵棒間流出的氣流量都增加，落物增加。在棉塊密度大、含雜多時，可適當提高打手轉速。若打手轉速不變，在原料正常輸送的情況下，適當降低風扇轉速，則落雜區加長，纖維在打手室內停留的時間延長，開松和除雜作用也會加強。

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②合理調整塵棒間隔距：塵棒間隔距的大小，不但影響對原料的托持作用和落物的排除，而且會使氣流在塵棒間的流動阻力改變。根據除雜原則，塵棒間隔距從入口到出口應該是由大變小。在入口處，因氣流補入作用強及迅速排雜的需要，可以按雜質的大小來調節隔距。因在此處的纖維塊較大且有氣流補入，故隔距放大有利于大雜質的排除，而且氣流易于補入，使以后塵棒間氣流補入量減少而增加落雜。在進口補入區之下是主要落雜區，在此區塵棒間排出的氣流較急，所以一些能落出的雜質多數由此區落出，而以后落下的雜質較少、較小，纖維塊在此區已逐漸開松變小，因此塵棒間隔距應收小，以減少纖維的損失。在出口回收區，纖維塊更小，落下的雜質也更小，故此處塵棒間隔距可更小些。但也可以采用適當加大此處隔距的方法，使補入氣流增多，以減弱主落雜區的氣流補入，充分發揮主除雜區的除雜作用。如果將出口處塵棒反裝，會使塵棒對纖維的托持作用加強，補入氣流增加，纖維回收作用也增強。

③合理控制各處進風方式和路線：根據流體的連續性原理，在保持流量不變的情況下，改變上、下進風量的比例或補風口位置，就會改變縱向氣流分布，從而影響落棉?？刂茐m棒各區補風量，可影響落棉，原則上應是落雜區少補，回收區多補。為此生產中通常將車肚用隔板分隔成兩部分，在主要落雜區，其周圍密封，很少有外界氣流進入，做成“死箱”，其中大多數塵棒間氣流都由打手室流出，因而排出較多的雜質；靠近出棉部分，進風門開啟，做成“活箱”，其中有較強氣流從塵棒間流入，能使落出的部分纖維和細小雜質又回入打手室，成為主要收回區，但仍有少量較大雜質落出。為了更好地排雜，可以再在箱內加裝擋板、氣流導板、開后進風門或前進風門加以調節。

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