給棉板、刺輥部分的作用和工藝過程分析

給棉板、刺輥部分的作用和工藝過程分析

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給棉刺輥部分各機構示意如圖所示，其主要作用是喂棉、開松、除雜和排除短絨。

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一、刺輥分梳作用及影響因素　

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刺輥的分梳屬于握持分梳，它與錫林部分的分梳不同，實質上是開松。刺輥分梳時，給棉板工作面托持的棉層形成自上而下逐漸變薄的棉須，鋸齒從棉須上層插入，并逐漸深入中下層分割棉須叢，鋸齒尖及其側面接觸纖維進行摩擦分梳。當鋸齒對纖維或纖維束的摩擦力大于該纖維或纖維束所受的握持力時，纖維或纖維束就從棉須叢中分離而被鋸齒帶走。

刺輥部分的分梳效果，一般用棉束百分率和短絨率進行評定，分梳后纖維中棉束少而小，或棉束重量百分率較小時，表明分梳效果較好。但在分梳過程中應盡量避免纖維的損傷，以降低短絨百分率。生產中一般控制此處棉束重量百分率為１５％ ～２５％，大部分纖維呈單纖狀，短絨比喂入增加３％ ～５％，可見刺輥在整個梳棉分梳作用中占有重要地位。充分發揮刺輥的開松作用可減輕錫林、蓋板的負擔。影響刺輥分梳作用的主要因素有鋸條規格、刺輥轉速、給棉握持、給棉板分梳工藝長度、刺輥、給棉板隔距及給棉板形式等。
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1.鋸條規格

鋸條規格如圖（http://www.35722aa.com/thread-2930-1-2.html，二樓）所示，其中以工作角α、齒距Ｔ和齒尖厚度ｂ對分梳作用影響最大。

（１）工作角α：其大小直接影響鋸齒對須叢的穿刺力，α較小時，有利于鋸齒對須叢的穿刺，但α的大小還應結合除雜等問題加以考慮，α過小不利于除雜。一般梳棉時α?。罚怠恪?font face="Calibri"> ８０°，梳理易纏繞的化學纖維時α?。福啊恪梗啊?。

（2）齒距：當刺輥上鋸齒橫向密度相同時，齒距Ｔ即反映鋸齒密度，Ｔ小則分梳齒數多，效果好，但其影響力小于工作角α。

（3齒尖厚度ｂ：齒厚分為厚型（0.3ｍｍ以上）和薄型（0.3ｍｍ以下）兩種。薄齒易刺入須叢，分梳效果好，纖維損傷少，落棉率低，落棉含雜率高，但強度低，易倒齒。

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2.刺輥轉速和分梳度

刺輥轉速直接影響梳棉機的預分梳程度和后車肚氣流及落棉（除雜）。在一定范圍內增加刺輥轉速，握持預分梳作用增強，棉束的分率降低；但轉速增加過多，會加大纖維損傷，短絨率增大，且使后車肚的氣流和落棉難以控制。同時還需考慮其與錫林的速度關系，錫林與刺輥的速比影響纖維由刺輥向錫林的轉移，不良的轉移對棉結、除雜等梳理效果有影響。

如圖所示，長度為Ｌ的纖維從刺輥向錫林的轉移在Ｓ區域內完成，則保證纖維順利轉移的速比為：

ＶＣ/ＶＴ＝（Ｓ＋Ｌ）/Ｓ

式中：———錫林的線速度；

ＶＴ———刺輥的線速度。

纖維從刺輥向錫林的轉移

生產上產量較高時，國產梳棉機紡棉時，此速比宜在１．７～ ２．０之間。紡化學纖維時，宜在２．０以上。國外梳棉機錫林與刺輥的速比多在２．０以上。部分國內外梳棉機的錫林與刺輥轉速及速比見表。

分梳度即每根纖維上受到的平均作用齒數。分梳度過大，對纖維損傷大；若其過小，則分梳作用不足。一般，梳棉機上刺輥的分梳度控制在０．５～１齒／每根纖維。刺輥的分梳度Ｃ（齒／每根纖維）可由下式表示：

Ｃ＝ｎ×ｚ×Ｌ１×Ｔｔ/(Ｗ×ｖ×１０００)

式中：ｎ———刺輥的轉速，ｒ／ｍｉｎ；

ｚ———刺輥上的總齒數；

Ｌ１———纖維平均長度，ｍ；

Ｔｔ———喂入纖維平均線密度，ｔｅｘ；

Ｗ———棉卷定量，ｇ／ｍ；

ｖ———給棉速度，ｍ／ｍｉｎ。

3.喂入裝置結構與喂入方式

棉層在給棉羅拉和給棉板共同握持下喂入，且受到刺輥的作用，這就要求對棉層的握持逐步加強，并在最后握持點Ｂ（即給棉板鼻尖）達到最強握持，故給棉板和給棉羅拉之間應形成一段隔距逐漸減小的圓?。粒?，這是它們的相互位置關系所決定的，給棉板的圓?。ㄒ裕蠟閳A心）直徑（ψ７２）大于給棉羅拉（以Ｏ′為圓心）的直徑（ψ７０），如圖（ａ）所示。

給棉板可以在給棉羅拉下方或上方，給棉板與給棉羅拉位置的相對變化，形成了不同的喂給方式，如圖（ｂ）、（ｃ）所示。

順向給棉，可以使纖維須叢從給棉羅拉和給棉板形成的握持鉗口中抽出時更順利，從而減少纖維損傷；逆向給棉，則可以更有利地握持纖維須叢，保證對纖維的開松和梳理。

給棉板與給棉羅拉的相互位置關系

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4.給棉握持力

喂入羅拉和給棉板形成強有力而橫向均勻的鉗口是刺輥實現良好開松和分梳的必要條件之一。鉗口的握持力是用加壓方法實施的，一般當喂入棉層厚，定量重，或纖維與給棉羅拉、給棉板的摩擦系數小時，加壓量應大些。

5.給棉板分梳工藝長度

分梳工藝長度是指握持點與刺輥到給棉板間隔距點之間的長度，即給棉板鼻尖寬度與隔距點以上的給棉板工作面長度之和。

如圖所示，給棉板托持須叢的整個斜面長度Ｌ稱為工作面長度；給棉板鼻尖寬度為ａ，刺輥與給棉板間的隔距點Ａ以上一段工作面長度為Ｌ１，Ｌ２為隔距點Ａ以下一段工作面長度（又稱托持長度），Ｌ３為刺輥軸心水平線以上一段工作面長度，Ｒ為刺輥半徑，Δ為刺輥與給棉板之間隔距，α為給棉板工作角，Ｂ為表層纖維的開始梳理點，即始梳點，Ｃ為里層纖維的開始梳理點?？梢?，表層纖維的梳理開始得早，故其受到的梳理比里層纖維充分，因此梳棉中的未梳透的棉束等多來自于里層纖維，而在刺輥下采用分梳板則有利于改善這種情況。則分梳工藝長度Ｓ＝ａ＋Ｌ１，或Ｓ＝ａ＋Ｌ２＋（Ｒ＋Δ）ｔａｎα。

給棉板分梳工藝長度

給棉板的分梳工藝長度與刺輥分梳質量關系密切，分梳工藝長度越小，則纖維被梳理的長度越長，纖維被梳理的次數越多，因此，刺輥分梳后的棉束百分率越小，但短絨率增大。分梳工藝長度相同時，加工纖維長度越長，纖維的損傷越大，故分梳工藝長度須與加工纖維長度相適應，一般掌握在主體長度與品質長度之間，加工的纖維越長，給棉板的工作長度應越長。

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6.刺輥與給棉板間隔距

刺輥與給棉板間隔距Δ對分梳效果影響很大。如上所述，在其他因素不變時，Δ直接決定梳理長度的大小。隔距大則分梳工藝長度長，纖維被梳理的長度就短，棉束百分率較多，短絨率較少。一般，（清梳聯）棉層（較厚）喂入時Δ多為略大于１ｍｍ的隔距，棉卷喂入時Δ多為０．１８～０．３０ｍｍ。

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二、除雜作用及影響因素　

刺輥部分的除雜作用主要發生在給棉板到除塵刀間的第一落雜區Ａ，第一分梳板中導棉板到第二分梳板中除塵刀間的第二落雜區Ｂ，以及第二分梳板中導棉板到三角小漏底入口間的第三落雜區Ｃ中，如圖所示。

　刺輥落雜區

刺輥除雜主要是利用纖維和雜質的物理性質及它們在高速旋轉的鋸齒上及周圍氣流中受力的不同。鋸齒上的纖維和雜質在刺輥高速回轉時會受到空氣阻力和離心力的作用。其中的雜質因離心力大而空氣阻力小，易脫離鋸齒落下，長而輕的纖維正相反，不易落下。在通過除塵刀時，露出鋸齒的纖維尾部受刀的托持，雜質被刀擋住而下落。進入分梳板后，由于分梳板與刺輥針面的分梳配置，加強了對纖維的梳理（彌補了刺輥對棉層里層分梳的不充分），使得細小雜質和短絨在第二落雜區及第三落雜區更好地排出。由于刺輥部分有著良好的分梳作用，纖維與雜質得到充分分離，為刺輥除雜創造了極為有利的條件，一般刺輥部分能除去棉卷含雜的５０％～６０％，落棉含雜率達４％左右。但是，分離后的單纖維或小棉束，其運動也易受氣流的影響。若控制不當會產生后車肚落白花、落雜少等不良情況，必須掌握刺輥部分的氣流規律，加以控制，使之有利于除雜和節約用棉。

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1.刺輥部分的氣流

刺輥轉速很高，回轉時會帶動其周圍的空氣流動，由于空氣分子間的摩擦和黏性，里層空氣帶動外層空氣，層層帶動，在刺輥周圍形成氣流層即附面層，如圖所示。附面層中的各層氣流速度形成一種分布，同鋸齒直接接觸的一層，氣流速度最大，等于刺輥的表面速度ｕ，設受它帶動的其余各層氣流速度為ｕｆ，由于受到空氣黏性阻力的影響，其由里到外逐層減小，最外層流速為零。δ為附面層厚度，它隨附面層長度增加而增加。設δｙ為附面層中任一點與刺輥表面距離，ｎ為與附面層性質有關的系數，則：

附面層示意圖

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運用附面層理論可以簡單方便地說明刺輥部分的氣流運動情況。如圖所示，刺輥與給棉板隔距很小，且有纖維須叢，故該隔距點可看作是刺輥帶動的附面層的起點。在給棉板與除塵刀間的第一落雜區，刺輥帶動的氣流逐漸增加，附面層厚度也隨著增加。附面層的形成與增厚，要求從給棉板下補入一定向氣流，這對刺輥上的纖維有托持作用。增厚的附面層至除塵刀處，因刀與刺輥間的隔距很小，大部分氣流被刀背擋住，形成沿刀向下的氣流。部分氣流進入第一分梳板，順導棉板流出后，附面層又開始逐漸增厚，至第二分梳板處（第二落雜區）其間氣流情況與第一落雜區情況類似，附面層開始處的導棉板背有氣流補入，在第二分梳板入口除塵刀處，部分氣流沿刀向下，小部分氣流進入第二分梳板。由于位于第二分梳板與三角小漏底間的第三落雜區長度很短，附面層厚度很小，此處落出的細小雜質和短絨比第二落雜區量少。

刺輥下氣流示意圖

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