棉精梳錫林總齒數(shù)設(shè)計(jì)方法的探討

劉紅艷， 任家智， 馮清國(guó)， 尚龍飛， 薛 慶

(1.中原工學(xué)院， 鄭州 450007； 2.金輪科創(chuàng)股份有限公司， 江蘇 南通 226009)

棉精梳錫林總齒數(shù)設(shè)計(jì)方法的探討

劉紅艷1， 任家智1， 馮清國(guó)1， 尚龍飛1， 薛 慶2

(1.中原工學(xué)院， 鄭州 450007； 2.金輪科創(chuàng)股份有限公司， 江蘇 南通 226009)

探討了棉精梳錫林總齒數(shù)的設(shè)計(jì)方法，分析了錫林總齒數(shù)與精梳質(zhì)量、纖維類型、精梳工藝參數(shù)之間的關(guān)系。利用錫林梳理度、精梳落棉率、喂入棉層纖維根數(shù)和重復(fù)梳理次數(shù)等參數(shù)，建立了棉精梳機(jī)整體錫林總齒數(shù)的數(shù)學(xué)模型。分析了相關(guān)參數(shù)的確定方法及取值范圍，并根據(jù)梳理度模型分別計(jì)算出了適用于32 s半精梳紗、40 s普通精梳紗、60 s高檔精梳紗的精梳錫林總齒數(shù)。

精梳錫林;齒數(shù);梳理度;設(shè)計(jì)

錫林總齒數(shù)是指整體錫林在棉卷寬度上的針齒數(shù)量，是影響錫林梳理效果的重要參數(shù)?？傹X數(shù)過(guò)大或過(guò)小都會(huì)影響錫林對(duì)纖維的梳理效果。錫林總齒數(shù)過(guò)小，會(huì)使纖維得不到充分的梳理，達(dá)不到精梳質(zhì)量要求；錫林總齒數(shù)過(guò)大，會(huì)造成纖維過(guò)度梳理，可能使纖維損傷甚至斷裂，增加落棉。因此，在實(shí)際生產(chǎn)中，根據(jù)原棉類型和精梳質(zhì)量要求選配合適的錫林總齒數(shù)對(duì)于提高纖維梳理效果具有重要意義。目前，一般是通過(guò)大量的試驗(yàn)，優(yōu)化得到不同原料和不同精梳質(zhì)量要求的錫林總齒數(shù)。但關(guān)于如何根據(jù)原棉類型和精梳質(zhì)量要求設(shè)計(jì)錫林總齒數(shù)還缺乏系統(tǒng)的理論研究[1-6]。

本文通過(guò)分析原棉類型和精梳質(zhì)量要求的相關(guān)參數(shù)與錫林總齒數(shù)之間的關(guān)系，建立錫林總齒數(shù)模型，為精梳錫林總齒數(shù)的設(shè)計(jì)提供一定的理論依據(jù)。

1 錫林總齒數(shù)的設(shè)計(jì)思路

為了評(píng)價(jià)精梳機(jī)錫林作用在纖維上的強(qiáng)度，本文采用了梳理度[7-9]指標(biāo)，即一根纖維從開(kāi)始梳理到被完全分離所受到錫林梳理的針齒數(shù)，指的是精梳機(jī)在一個(gè)工作循環(huán)內(nèi)，一根纖維受梳理的針齒數(shù)和纖維所受到的重復(fù)梳理次數(shù)的乘積。根據(jù)精梳機(jī)的工作原理可知：一根纖維在一個(gè)工作循環(huán)內(nèi)受到梳理的錫林齒數(shù)與錫林總齒數(shù)和棉層纖維根數(shù)(棉層纖維根數(shù)即小卷線密度與棉纖維線密度之比)有關(guān)。由于梳理過(guò)程中的落棉會(huì)造成受梳纖維的根數(shù)減少，因此，梳理度與落棉率有關(guān)。由于錫林梳理時(shí)鉗口外棉叢的梳理長(zhǎng)度大于喂棉羅拉每次的喂棉長(zhǎng)度，因此，須叢要經(jīng)過(guò)錫林的重復(fù)梳理后才能被分離，重復(fù)梳理的次數(shù)與給棉方式、給棉長(zhǎng)度和分離隔距等工藝參數(shù)有關(guān)。

根據(jù)梳理度的定義并考慮其相關(guān)影響因素可以得出，錫林總齒數(shù)與錫林梳理度、纖維線密度、小卷線密度、精梳落棉率、給棉長(zhǎng)度和分離隔距等參數(shù)有關(guān)。在實(shí)際生產(chǎn)中，可以根據(jù)精梳紗品種、精梳質(zhì)量及落棉率要求和原棉類型，并結(jié)合實(shí)際生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)，確定錫林總齒數(shù)相關(guān)參數(shù)，進(jìn)而對(duì)錫林總齒數(shù)進(jìn)行個(gè)性化設(shè)計(jì)。

2 錫林總齒數(shù)的數(shù)學(xué)模型及主要參數(shù)確定

2.1 精梳錫林總齒數(shù)數(shù)學(xué)模型

精梳錫林梳理度C是指一根纖維從開(kāi)始梳理到被完全分離所受到錫林梳理的針齒數(shù)。設(shè)：錫林總齒數(shù)為Z；喂入棉層纖維根數(shù)為M；精梳落棉率為a；纖維重復(fù)梳理次數(shù)為N，則：

(1)

則錫林總齒數(shù)Z為：

(2)

由此可知：錫林總齒數(shù)Z與梳理度C和棉層纖維根數(shù)成正比，與錫林重復(fù)梳理次數(shù)成反比，并隨著精梳落棉的減小而增大。

2.2 主要參數(shù)的確定方法

2.2.1 梳理度的確定方法

根據(jù)立達(dá)手冊(cè)[10]推薦的錫林型號(hào)、纖維的馬克隆值，及棉層纖維根數(shù)、給棉方式等參數(shù)的經(jīng)驗(yàn)值范圍，可以推算出錫林梳理度取值范圍：前進(jìn)給棉時(shí)為0.21～0.27齒/根，后退給棉時(shí)為0.41～0.57齒/根。在實(shí)際生產(chǎn)中，錫林梳理度的取值一般取決于精梳紗品種及其質(zhì)量要求。生產(chǎn)的紗支越細(xì)，精梳質(zhì)量要求越高，梳理度應(yīng)偏大取值；反之，則梳理度應(yīng)偏小取值。

2.2.2 精梳落棉率a的確定方法

精梳落棉率a一般根據(jù)精梳紗品種及其質(zhì)量要求確定：精梳紗檔次越高、精梳質(zhì)量要求越高，精梳落棉率應(yīng)偏大取值；反之，則應(yīng)偏小取值。一般情況下，半精梳紗落棉率小于12%，普通精梳紗落棉率在12%～18%之間，高檔精梳紗落棉率在18%～22%之間，超高檔精梳紗落棉率大于22%[11]。

2.2.3 喂入棉層纖維根數(shù)M的確定方法

精梳機(jī)喂入棉層的纖維根數(shù)取決于小卷線密度和纖維線密度。設(shè)小卷線密度為T(mén)y(tex)，纖維線密度為T(mén)x(tex)，則喂入棉層截面纖維根數(shù)M為：

(3)

由式(3)可知，喂入棉層截面纖維根數(shù)M與小卷線密度成正比，與纖維線密度成反比。其中，纖維線密度Tx與原棉類型有關(guān)，長(zhǎng)絨棉的線密度約0.111～0.143 tex；細(xì)絨棉的線密度約0.143～0.222 tex[12]。精梳小卷定量取決于精梳機(jī)的產(chǎn)量及精梳紗質(zhì)量要求，適當(dāng)增加小卷定量不僅可以增加產(chǎn)量，還可以改善嵌板對(duì)棉層橫向握持的均勻性，并能改善棉層的自清潔效果，但小卷定量過(guò)大會(huì)影響梳理效果。新型精梳機(jī)的棉卷定量一般為60～80 g/m[11]。對(duì)于細(xì)絨棉而言，理想的棉卷定量在72～80 g/m之間；對(duì)于長(zhǎng)度大于31 mm的長(zhǎng)絨棉來(lái)說(shuō)，理想的棉卷定量在64～74 g/m之間[10]。

在實(shí)際生產(chǎn)中，小卷線密度、纖維線密度均取決于原棉類型和精梳質(zhì)量要求。精梳紗支較高且精梳質(zhì)量要求較高時(shí)，原棉纖維細(xì)度宜偏小選取，小卷線密度宜偏輕。對(duì)于細(xì)絨棉，常見(jiàn)纖維線密度為0.15 tex、0.17 tex、0.19 tex和0.21 tex，常用的棉卷線密度為72 ktex、74 ktex、76 ktex和78 ktex，對(duì)應(yīng)的喂入棉層纖維根數(shù)M值范圍為34萬(wàn)根～52萬(wàn)根。對(duì)于長(zhǎng)絨棉，常見(jiàn)的纖維線密度為0.12 tex、0.13 tex和0.14 tex，常用的棉卷線密度為64 ktex、66 ktex、68 ktex和70 ktex，對(duì)應(yīng)的喂入棉層纖維根數(shù)M值范圍為46萬(wàn)根～58萬(wàn)根之間。

2.2.4 重復(fù)梳理次數(shù)N的確定方法

由于梳理時(shí)鉗口外棉叢梳理長(zhǎng)度大于喂棉羅拉每次喂棉的長(zhǎng)度，因此，鉗口外的須叢要經(jīng)過(guò)錫林的重復(fù)梳理后才被分離。自須叢受到錫林梳理開(kāi)始到完全分離為止，所受到錫林梳理的次數(shù)為重復(fù)梳理次數(shù)。設(shè)A為給棉長(zhǎng)度(mm)，B為分離隔距(鉗板最前位置時(shí)下鉗板至分離鉗口的距離mm)。

根據(jù)立達(dá)手冊(cè)[10]可知：

采用前進(jìn)給棉時(shí)，錫林梳理階段鉗口外受梳棉叢平均長(zhǎng)度為：

(4)

采用后退給棉時(shí)，錫林梳理階段鉗口外受梳棉叢平均長(zhǎng)度為：

(5)

由于精梳機(jī)在每個(gè)工作周期內(nèi)的給棉長(zhǎng)度為A，前進(jìn)給棉時(shí)纖維受到的重復(fù)梳理次數(shù)N1和后退給棉時(shí)纖維受到的重復(fù)梳理次數(shù)N2[11]分別為：

(6)

(7)

由式(6)和式(7)可知，纖維受到的重復(fù)梳理次數(shù)與給棉方式、分離隔距和給棉長(zhǎng)度有關(guān)，其值取決于分離隔距與給棉長(zhǎng)度的比值。后退給棉比前進(jìn)給棉的重復(fù)梳理次數(shù)多；當(dāng)給棉長(zhǎng)度增大時(shí)，重復(fù)梳理次數(shù)減少；當(dāng)梳理隔距增大時(shí)，重復(fù)梳理次數(shù)增大。

(1)分離隔距B的確定方法

分離隔距隨精梳機(jī)落棉率要求的增大而增大，具體應(yīng)根據(jù)精梳機(jī)鉗板傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的尺寸及落棉刻度的大小確定，落棉刻度與分離隔距的關(guān)系如表1所示[13]。

表1 落棉刻度和分離隔距的關(guān)系

(2) 給棉方式和給棉長(zhǎng)度A的確定方法

給棉方式一般根據(jù)精梳落棉率要求而定，當(dāng)精梳落棉率要求大于17%時(shí)，采用后退給棉；當(dāng)精梳落棉率要求小于17%時(shí)，采用前進(jìn)給棉。給棉長(zhǎng)度的取值一般為4.3 mm、4.7 mm、5.2 mm、5.9 mm，精梳紗支較高時(shí)，給棉長(zhǎng)度應(yīng)偏小取值[11]。

當(dāng)給棉長(zhǎng)度分別取4.3 mm、4.7 mm、5.2 mm、5.9 mm，落棉隔距分別取6 mm、8 mm、10 mm、12 mm時(shí)，根據(jù)表1和式(6)、式(7)可計(jì)算得出，前進(jìn)給棉的重復(fù)梳理次數(shù)N1的范圍為2.8～5.5次，后退給棉的重復(fù)梳理次數(shù)N2的范圍為3.9～6.5次。

3 棉精梳錫林總齒數(shù)設(shè)計(jì)實(shí)例

設(shè)計(jì)用于紡制32 s半精梳紗、40 s普通精梳紗、60 s高檔精梳紗的精梳錫林總齒數(shù)。

根據(jù)錫林梳理度、精梳落棉率、喂入棉層纖維根數(shù)、重復(fù)梳理次數(shù)等參數(shù)的確定方法，分別確定紡制32 s半精梳紗、40 s普通精梳紗、60 s高檔精梳紗時(shí)的錫林梳理度、精梳落棉率、喂入棉層纖維根數(shù)和重復(fù)梳理次數(shù)等參數(shù)的取值。將相應(yīng)參數(shù)代入式(2)中計(jì)算便得到對(duì)應(yīng)的錫林總齒數(shù)，如表2所示。

表2 常規(guī)精梳紗支錫林總齒數(shù)及其相應(yīng)參數(shù)

由表2可知，32 s半精梳紗、40 s普通精梳紗和60 s高檔精梳紗對(duì)應(yīng)的錫林總齒數(shù)分別為21 800 齒、27 000 齒、30 100 齒。

4 結(jié) 語(yǔ)

(1)精梳錫林總齒數(shù)取決于錫林梳理度、精梳落棉率、棉纖維線密度、小卷線密度、給棉方式、給棉長(zhǎng)度和分離隔距等因素。

(2)精梳錫林梳理度和精梳落棉率取決于精梳紗品種、質(zhì)量要求以及原棉質(zhì)量，喂入棉層纖維根數(shù)取決于纖維線密度和精梳棉卷定量，重復(fù)梳理次數(shù)由給棉方式、給棉長(zhǎng)度和分離隔距等因素確定。

(3)根據(jù)棉精梳錫林總齒數(shù)模型及相關(guān)參數(shù)的確定方法，設(shè)計(jì)得到了適用于32 s半精梳紗、40 s普通精梳紗、60 s高檔精梳紗的精梳錫林總齒數(shù)。

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(責(zé)任編輯：姜海芹)

The Design Method of Total Number of Cotton Combing Cylinder Tooth

LIU Hong-yan1, REN Jia-zhi1, FENG Qing-guo1, SHANG Long-fei1, XUE Qing2

(1.Zhongyuan University of Technology， Zhengzhou 450007；2. GERON CO.，LTD.， Nantong 226009，China)

The design method of total number of cotton combing cylinder tooth is discussed.The relationship between total number of cylinder tooth and combing quality, type of fiber and parameters of combing process is analyzed. Mathematical model of total number of cotton combing cylinder tooth is established, using the parameters such as cylinder carding degree, combing noil rate, number of feeding cotton fibers, and times of repeat combing. Among the parameters, number of feeding cotton fibers depends on fiber linear density and lap weight; and times repeat combing are related to way to feed cotton, feeding length and separation distance. The method of determination and ranges of the related parameters are analyzed. The total numbers of combing cylinder tooth, which are suitable for 32s semi-combed yarn, 40s common combed yarn and 60s high-grade combed yarn respectively, are calculated according to mathematical model of total number of cotton combing cylinder tooth.

combing cylinder; total number of tooth; carding degree;design

2016-07-08

劉紅艷(1988-)，女，河南商丘人，碩士生，主要研究方向?yàn)榫徨a林齒密與針齒排列。

1671-6906(2016)06-0048-04

TS112.2

A

10.3969/j.issn.1671-6906.2016.06.010