全固定蓋板梳棉機的創新設計及實踐

肖建明 戴羨磊 曾一平

（浙江錦峰紡織機械有限公司，浙江溫州，325041）

前幾年我們開發的雙列齒條用于全固定蓋板梳棉機，梳理質量較普通齒條發生了質的飛躍，效果接近活動蓋板梳棉機水平，已基本滿足紡紗要求。全固定蓋板梳棉機主梳區梳理是由錫林和分布在錫林周圍若干獨立的具有分梳功能的固定蓋板和具有排雜功能棉網清潔器來完成的［1?2］。因此，其梳理質量是隨著固定蓋板齒條和棉網清潔器的創新優化在不斷得到提升和改善。本研究對近2年來我們開發的踵趾差齒條和可調吸縫寬度棉網清潔器，就其創新及生產實踐效果進行詳細論述。

1 踵趾差齒條的創新設計

1.1 踵趾差齒條的結構創新

與前幾年開發的雙列齒條結構（如圖1所示）相比較，踵趾差齒條（如圖2所示）依然保留兩個功能區，即梳理區和梳理準備區。在梳理區內，固定蓋板針齒與錫林針齒平行配置，針面有效寬度與活動蓋板植針寬度一致，并設置較小的踵趾差對纖維實現漸進梳理；在梳理準備區（纖維釋放、提升區），固定蓋板為凹陷的光板形成突變空間，錫林隔距（空間）突然變大，錫林上經前面梳理區分梳后下沉的纖維（束）在錫林離心力和氣流的作用下，釋放松弛并迅速向外滑移頭端抬起，被下一分梳單元的分梳齒捕獲抓取梳理（如圖3所示）。這種形式的齒條分梳齒面較寬（與活動蓋板植針寬度一致），梳理面利用率高，兼具梳理和梳理準備功能，因此梳理強度和效果都較雙列齒條更為顯著，道夫輸出的棉網清晰度好，梳理質量略優于或達到活動蓋板梳棉機水平。適紡纖維種類和紗線號數范圍進一步拓寬，試驗數據（見表1和表2）也驗證了這種觀點。

圖1 雙列齒條

圖2 踵趾差齒條

圖3 踵趾差齒條錫林上纖維在梳理區的位置變化

表1 3種蓋板形式紡出100%機采棉9.7 tex紗的梳理質量對比

表2 3種蓋板形式紡出莫代爾11.8 tex賽絡集聚紗的梳理質量對比

1.2 齒形的創新設計

1.2.1 縱疏橫密

縱向大齒距，可增大容留纖維空間；基部薄，橫向齒密增大；縱疏橫密，總作用齒數減少，減小穿刺阻力，更利于針齒劈開棉束并分解成單纖維。纖維的分離度和單纖化程度高，棉結和雜質充分暴露且短絨處于游離狀態而更易被棉網清潔器排除。試驗表明，固定蓋板針布橫縱向較大的齒密比（5.0~7.5）能獲得更好梳理質量［3］。

1.2.2 曲線轉移通道設計

如圖4所示，齒尖設計成鷹嘴，較小的齒尖角，選擇較深的齒深，纖維作用深度下移，更利于穿刺纖維層；微弧頂齒尖能極大提高齒條抗軋能力和使用壽命。大齒距、鷹嘴、深齒，形成較長的纖維運動路徑，曲線轉移擠壓通道加強了對纖維的控制，如圖5所示，圖中被固定蓋板抓取的纖維運動路徑為1→4。它能較好滯留纖維在齒尖的停留時間，容纖空間大，為錫林多轉梳理和混和創造必要的條件。通過染色示蹤纖維的擴散試驗，表明這種齒形對纖維有良好的混和作用。在棉卷中加入等量示蹤纖維，分別喂入活動蓋板梳棉機、無鷹嘴結構齒形全固定蓋板梳棉機、鷹嘴結構齒形全固定蓋板梳棉機，紡出生條后，分別測量含有示蹤纖維的條子長度，即可比較纖維在梳理區的停留時間，一定程度反映梳棉機對纖維的混和作用。試驗結果：當采用活動蓋板、無鷹嘴結構齒形全固定蓋板、鷹嘴結構齒形全固定蓋板時，對應的示蹤纖維擴散長度分別為15.1 m、9.3 m、12.5 m。

圖4 鷹嘴結構齒形

圖5 被固定蓋板抓取（控制）的纖維運動路徑

相對于活動蓋板梳理形式，固定蓋板主要通過阻梳和濾梳兩種方式實現對纖維的梳理。全固定蓋板梳棉機要獲得良好的梳理效果，其固定蓋板齒條須滿足以下要求。

（1）良好的自潔功能，這是全固定蓋板梳棉機必須具有的基本功能。

（2）有踵趾差，纖維通道從齒面進口到出口的梳理隔距逐漸變小，梳理強度逐漸增強，纖維損傷少。整個齒面都參與對纖維的梳理，單根齒條齒面利用率高，梳理效率高。

（3）具備梳理區和梳理準備功能區，在梳理區，纖維在梳理力的作用下逐漸下沉；通過梳理準備區，錫林上下沉的纖維在氣流和離心力共同作用下得到充分的釋放和提升，并滑移至齒尖位置，為被下一梳理單元分梳齒握持做好準備。梳理準備區的存在有效阻止了錫林上的纖維沉入齒底，為發揮每一個梳理單元的梳理作用、提高梳理單元利用率創造了條件。

（4）有足夠寬的梳理齒面，使阻梳和濾梳效果增強，保證對纖維有足夠的分梳度。

（5）有足夠容留、接納纖維的空間，利于錫林上纖維向固定蓋板轉移；增加齒隙容纖量，加大纖維混和程度（時差和路程）。較大的橫縱向齒密比、較少的總作用齒數減小了固定蓋板穿刺阻力。

2 棉網清潔器的創新設計

2.1 結構創新

棉網清潔器是全固定蓋板梳棉機主梳理區排雜和氣流平衡的裝置，它是全固定蓋板梳棉機不可或缺的關鍵部件。通過切割錫林表面氣流附面層，及時去除棉網中經固定蓋板和錫林充分梳理而分離的雜質、棉結、粉塵和短絨等有害疵點，并穩定錫林周圍氣流。曾對全固定蓋板梳棉機棉網清潔器排除物和活動蓋板的蓋板花（純棉）成分進行分析，表明棉網清潔器清除效率較活動蓋板高。其吸縫寬度由固定式（7.6 mm）改為可調式（12.2 mm，8.2 mm，5.2 mm）結構更為合理，僅需更換不同規格的鑲塊，即可根據原料和產品質量要求更方便地控制排除量，如圖6所示。紡化學纖維或新型纖維可以做到零工藝排放，而采用目前的活動蓋板是無法實現的。

圖6 可調式棉網清潔器結構示意圖

2.2 工藝配置創新

1臺全固定蓋板梳棉機可根據原料和產品質量要求配置4個~8個棉網清潔器，固定蓋板和棉網清潔器安裝位置可以互換。

紡純棉：全機可配置5個~7個棉網清潔器，靠機后（刺輥側）可布置吸縫寬度12.2 mm的棉網清潔器，以及時較早清除大的疵點；機前（道夫側）可布置吸縫寬度8.2 mm的棉網清潔器，以排除細小疵點，控制落棉，確保制成率。

紡化學纖維：全機可配置4個~6個棉網清潔器，靠機后（刺輥側）可布置吸縫寬度8.2 mm的棉網清潔器，以及時較早清除大的疵點（并絲和僵塊）；機前（道夫側）可布置吸縫寬度5.2 mm的棉網清潔器，以排除細小疵點，也可根據原料情況和質量要求，紡化學纖維或新型纖維全配置吸縫寬度5.2 mm的棉網清潔器，能更好控制落棉（甚至做到工藝上零排除），確保制成率。

3 全固定蓋板梳棉機的生產實踐

3.1 應用實例1

國內某廠采用FA 231A型梳棉機，用0.8 dtex的莫代爾纖維生產莫代爾5.9 tex賽絡集聚紡針織紗。2019年為活動蓋板梳棉機生產，2020年為同機型全固定蓋板梳棉機生產。全固定蓋板梳棉機工藝配置如圖7所示，梳棉機有關運行參數如表3所示。采用兩種蓋板形式梳棉機生產的成紗十萬米A 1紗疵、+140%棉結和+200%棉結對比如圖8、圖9和圖10所示。全固定蓋板梳棉機加工纖維素纖維，落棉率減少1.0個百分點以上，產量提高30%，能耗降低15%，成紗十萬米A 1紗疵、+140%棉結、+200%棉結優于或與活動蓋板梳棉機持平。

圖7 FA 231A型全固定蓋板梳棉機工藝配置

表3 梳棉機有關運行參數

圖8 莫代爾5.9 tex賽絡集聚紡針織紗十萬米A 1紗疵對比

圖9 莫代爾5.9 tex賽絡集聚紡針織紗+140%棉結對比

圖10 莫代爾5.9 tex賽絡集聚紡針織紗+200%棉結對比

3.2 應用實例2

國內某廠采用100%機采棉在FA 203A型梳棉機生產C 14.6 tex集聚紗。全固定蓋板梳棉機工藝參數配置如圖11所示。

兩種蓋板形式梳棉機的錫林速度均為435 r/min，出條速度140 m/min，出條定量21 g/5 m。為了更為準確地評定成紗質量，共進行了3次質量指標測試，其平均試驗結果如下。

圖11 全固定蓋板FA 203A型梳棉機工藝配置

從試驗結果來看，采用全固定蓋板梳棉機加工100%機采棉，半成品和成紗質量均與活動蓋板梳棉機持平或略優。

4 結論

踵趾差齒條和棉網清潔器的創新設計，顯著改善和提升了全固定蓋板梳棉機的梳理質量。紡莫代爾紗時，在落棉率（降低1.0個百分點以上）、產量、質量、能耗方面有明顯優勢；紡棉紗時，其產質量達到或略優于活動蓋板梳棉機的生產水平，落棉率降低約0.5個百分點。相對于活動蓋板梳棉機，全固定蓋板梳棉機結構簡單，在設備維修、品種翻改和運轉操作等方面省事省時，極大降低了工人勞動強度；全機密封性好，改善了工人勞動環境。隨著其適用范圍的不斷拓寬，優勢凸顯，全固定蓋板梳棉機將被更多的棉紡廠用戶關注并接受。