軋花機軋花部影響棉纖維原生品質的研究

■苗才華 郝桂蘭 翟鴻鵠

〔邯鄲金獅棉機有限公司，河北邯鄲 056046〕

隨著棉花體制改革的深化和棉紡織工業(yè)的快速發(fā)展，巨大的市場潛力帶動了我國棉花加工產業(yè)飛速發(fā)展，棉花加工技術水平不斷提高。但是，與發(fā)達國家相比，我國棉花加工產業(yè)發(fā)展相應的技術儲備較為薄弱。目前，我國棉花加工設備對棉花纖維損傷大，導致高等級棉花少。隨著棉紡織行業(yè)的發(fā)展，市場對棉花質量提出了更高的要求，迫切要求棉花加工企業(yè)更加注重棉纖維的原生品質。

邯鄲金獅棉機有限公司在實施國家科技支撐項目“保持棉纖維原生品質的軋花關鍵技術研究”課題過程中，分析確定了軋花部影響棉纖維原生品質的主要因素，并對其進行了研究分析。

一、確定研究方向

對于“保持棉纖維原生品質的軋花關鍵技術研究”來說，也就是要確定軋花過程中那些軋花因素對保持棉纖維原生品質起到了關鍵作用。根據(jù)以往研究設計軋花機經驗，軋花部對棉纖維原生品質的影響主要有以下幾個方面：工作箱幾何形狀、肋條形狀、鋸片線速度、鋸片間距和鋸片齒形。

1.工作箱幾何形狀的研究。

棉纖維和棉籽的分離是在工作箱中完成的，工作箱的幾何形狀關系到籽棉卷轉動時的受力情況，決定了籽棉卷能否轉動、轉動速度及其轉動是否順暢。保持棉纖維的原生品質就是要使籽棉卷在工作箱中轉動順暢、自然。因此，研究工作箱的幾何形狀對保持棉纖維的原生品質是十分必要的。工作箱是由4個曲率半徑不同的非同心圓弧組成的，分別是：軋花肋條工作點部分的圓弧，其曲率半徑為R1；后抱合板部分的圓弧，其曲率半徑為R2；前抱合板部分的圓弧，其曲率半徑為R3；活動頁板部分的圓弧，其曲率半徑為R4。如圖1所示。

圖1 工作箱結構示意圖

工作箱各曲率半徑的值順棉卷的運動方向，從R1至R4是逐漸變大的，因而籽棉卷表面密度從R1到R4逐漸變小，工作箱對棉卷的磨擦阻力也隨著由大變小，籽棉卷運轉更加順暢。R1肋條工作點處籽棉的密度最大，可以對鋸齒保持局部較大的壓力，有利于鋸齒對棉纖維進行有效的鉤拉。在R4活動頁板處籽棉卷的密度最小，單粒籽棉間的粘連作用減弱，有利于棉籽排出工作箱。所以說，工作箱幾何形狀的研究就是對R1、R2、R3和R4的各個大小和安裝位置及其組合方式的研究。通過改變R1、R2、R3和R4的各個大小和安裝位置來改變籽棉卷在工作箱中的受力情況，盡量減小籽棉卷切向阻力，使籽棉卷轉動更加順暢。

2.肋條形狀的研究。

市場上肋條種類眾多，形狀各異。主要表現(xiàn)在肋條工作點處弧度和肋條中部弧度各不相同。肋條工作點處弧度R1大小影響籽棉卷的運轉和棉纖維的勾拉效率，主要配合工作箱幾何形狀的其他3個弧度R2、R3、R4一起研究。而肋條中部弧度影響排籽和棉籽的毛頭率，其曲率半徑越大排籽越慢，毛頭率越小，產量低，皮棉短纖維含量高。反之，排籽順暢，毛頭率越大，產量高，皮棉短纖維含量低，但皮棉損耗大。所以說，肋條的形狀對皮棉的產量和質量均有影響。

3.鋸片線速度的研究。

鋸片的作用力是棉卷轉動的動力，它對棉卷產生轉動力矩，鋸片的線速度決定著單位時間通過工作箱籽棉卷鋸齒的數(shù)量，決定著軋花機的產量。線速度高，產量高。但是，鋸片在鉤拉棉纖維的同時對籽棉卷產生強烈的沖擊，過高的線速度會使沖擊增大，使得鋸齒勾拉的棉纖維斷裂，破壞棉纖維的原生品質。

現(xiàn)在市場上使用的軋花機鋸片線速度從12 m/s到15.5 m/s不等，按鋸片線速度分析軋花機機型類別：線速度在13.5 m/s以下軋花機大多為保質型軋花機，多用于種子棉，破籽少、皮棉質量好；線速度在13.5 m/s以上軋花機多為高產型軋花機，片時產量高。課題組選用鋸片線速度從12 m/s到14 m/s作為研究范圍。

4.鋸片間距的研究。

蓬松的籽棉直徑一般為16～20 mm，因此兩鋸片之間的間距一般在16到20 mm之間。片間距減小，籽棉在工作箱中會被更多的鋸齒勾拉，產量增加，但棉纖維被拉斷的幾率增加。片間距過大，則兩鋸片之間可能有不被鋸齒作用的籽棉存在，這一方面影響鋸齒鉤拉棉纖維的效率；另一方面，這些籽棉將不能被有效地傳遞到牽引力，影響籽棉卷的轉動。

現(xiàn)有軋花機鋸片間距有15.7 mm、16 mm、17 mm、18 mm和19.4 mm等幾種。課題組選用16 mm、17 mm、18 mm和19.4 mm為研究對象。

5.鋸片齒形的研究。

鋸齒的主要作用就是勾拉棉纖維。而鋸齒的鋸角大小直接影響鋸片勾拉棉纖維的效率。鋸齒鋸角大，齒尖的方向更接近其運動方向，而且使齒凹內面積擴大，因此穿刺鉤拉纖維的能力和效率均提高。但當齒距確定之后，鋸角增大意味著齒尖減小，齒身細長，影響鋸齒的強度和剛度，鋸角過大還會造成刷棉困難。鋸齒鋸角過小，鋸齒穿刺及鉤拉纖維的效率低，提前角也比較小，影響產量。從刷棉上考慮，鋸角過小，纖維尚未運動到刷棉部位，就會離開鋸齒，并且鋸角小的鋸齒在工作箱內易滑脫纖維，索絲、棉結等增加，影響皮棉質量。

二、結論

通過對工作箱幾何形狀、肋條形狀、鋸片線速度、鋸片間距和鋸片齒形等關鍵軋花技術的理論研究分析，課題組對保持棉纖維原生品質的加工關鍵技術有了明確的研究方向，為課題組下一步進行關鍵技術試驗設計和軋花試驗臺設計提供了有力的理論支持和參考。