超大齒距刺輥針布的設(shè)計原理和應(yīng)用

陸榮生

超大齒距刺輥針布的設(shè)計原理和應(yīng)用

陸榮生

（江蘇悅達紡織集團有限公司，江蘇 鹽城 224055）

介紹了超大齒距刺輥針布柔性分梳的原理。大幅降低縱向針尖距可減少纖維損傷，薄尖可提高穿刺能力，弧齒負底角可加強排雜。在實際生產(chǎn)中應(yīng)用于細絨棉、差別化纖維，實現(xiàn)了柔性分梳理念，使紗線質(zhì)量穩(wěn)定，強力得到明顯提高。

超大齒距；刺輥針布；柔性梳理

梳棉機刺輥是梳棉機的主要分梳元件之一，其主要作用是分梳、除雜和轉(zhuǎn)移。實驗證明，刺輥梳理作用實現(xiàn)棉束單纖維程度的70%，棉卷中帶纖維雜質(zhì)和棉結(jié)去除效率的75%左右，因此，刺輥部分在梳棉工序中排除雜質(zhì)、降短絨的作用是十分重要的。在實際梳理過程中，由于是握持分梳，合理設(shè)計刺輥針布的幾何尺寸，減少纖維損傷、加強排雜是柔性分梳高速高產(chǎn)必須解決的問題［1-3］。

1 刺輥分梳度的評價以及柔性分梳原理

1.1 刺棍分梳度的評價分析

刺輥分梳度一般以每根纖維受到的平均作用齒數(shù)來表示。

式中：C——每根纖維受到的平均作用齒數(shù)；

W——棉層定量（g／m）；

nt——刺輥轉(zhuǎn)速 （r／min）；

V——給棉速度（m／min）；

L——纖維的平均長度（m）；

Tt——纖維平均線密度（tex）；

Z——刺輥表面的總齒數(shù)。

Z=Dt×π×b/（ρ×R） （1-2）

式中：Dt——刺輥直徑(mm)；

b——刺輥長度(mm)；

ρ——鋸條的縱向齒距（mm）；

R——鋸條的條距（mm）。

高產(chǎn)梳棉機的刺輥分梳度值一般在0.5～1齒／根纖維之間。從上式中分析，刺輥的分梳度與刺輥轉(zhuǎn)速、刺輥表面總齒數(shù)、纖維平均長度、纖維線密度、刺輥直徑以及刺輥工作長度（分梳工藝長度）成正比，而與喂入棉層的線密度、給棉羅拉線速度、刺輥鋸齒齒距以及刺輥鋸條條距成反比［4-5］。公式只是從接觸的角度上分析，沒有從穿刺的角度上分析。前蘇聯(lián)學(xué)者的研究[1]只考慮了影響棉束開松和除雜的主要參數(shù)，但沒考慮棉卷中的棉束大小、刺輥部分的結(jié)構(gòu)、鋸齒傾角以及齒高和齒距的作用。綜合公式分析，在產(chǎn)量一定的情況下，實現(xiàn)分梳的重點是齒密和速度。由此，提高刺輥分梳度，增加針布齒密是眾多工藝設(shè)計時的一項重要課題，但是纖維損傷的負面問題較為突出。

1.2 減少纖維損傷柔性分梳的原理

柔性分梳是相對于纖維損傷程度而言的，重點體現(xiàn)在纖維損傷的程度上，其實質(zhì)是充分梳理提高平行伸直度和分離度，同時對纖維無傷害或使傷害降低到最小限度。從分梳的理念而言，是貫穿于系統(tǒng)流程的分梳理念；但是就梳理程度而言，重點是以減少握持分梳造成的纖維損傷。

從刺輥分梳原理上分析：鋸齒對棉束的作用力由鋸齒兩側(cè)同棉束間的摩擦阻力與鋸齒前工作面同被它分梳的棉束間的摩擦阻力共同組成。刺輥分梳棉層，相鄰兩鋸齒間的棉束，一方面受到壓縮，另一方面因纖維的彈性而對鋸齒兩側(cè)產(chǎn)生一定的壓力。當鋸齒通過棉束時，這一壓力可使纖維與鋸齒兩側(cè)產(chǎn)生摩擦力。它能使棉束改變位置，順著鋸齒的回轉(zhuǎn)平面平行排列，并可能帶動纖維。強分梳的理論是建立在通過齒密、速度和隔距實現(xiàn)纖維與纖維之間的分離。在這種理論的支持指導(dǎo)下，梳開纖維纖維必須承受一定的力，才能滿足梳理需求。由此，柔性分梳的核心是在充分梳理纖維、伸直纖維和分離纖維的同時不損傷纖維為理想狀態(tài)，其關(guān)鍵是纖維所要承受的分梳次數(shù)要與齒的密度相適應(yīng)。

從刺輥分梳纖維受力的角度上分析：作用在纖維上的各力中，梳理力是直接進行梳理的力，其大小可反映梳理的強弱，因而它和梳理、除雜、纖維伸直度均有一定關(guān)系［6］。梳理力是由于纖維在被給棉羅拉和給棉板相互握持喂給的同時，接受刺輥針齒穿刺和打擊受力情況。當纖維或纖維束與針齒的接觸，纖維與針齒、纖維與纖維間的摩擦系數(shù)較小以及纖維層的預(yù)開松程度較好時，梳理力均會減小。梳理力過小往往不能獲得較好的梳理質(zhì)量；但梳理力過大，也會局部地損傷纖維。因此，在實際工藝設(shè)計時，圍繞適度控制分梳力，減少纖維損傷的設(shè)計較為多見。

綜合分析可知，分梳的強與弱、纖維損傷的多與少，是在工藝、設(shè)備、流程的開松程度上綜合而來。但是，梳棉刺輥后部的分梳在產(chǎn)量、速度、機型、喂入棉卷或筵棉一定的情況下，實現(xiàn)柔性分梳的空間有限，只有從針布的基礎(chǔ)設(shè)計方面進行研發(fā)，才能更有效地實現(xiàn)柔性分梳。

2 超大齒距刺輥針布的設(shè)計理念和相關(guān)工藝參數(shù)

2.1 刺輥針布損傷纖維的機理分析

刺輥針布的作用是預(yù)分梳，重點是消除纖維間的橫向聯(lián)系，把纖維小塊、小束進一步松解成單根狀態(tài)，從而去除細小雜質(zhì)、疵點及部分短纖維。由于梳理的特性是握持分梳，除基礎(chǔ)件的控制能力之外，刺輥針布的的密度、刺輥針齒的幾何尺寸、針齒角度控制適紡纖維的能力、纖維動態(tài)在工作面梳理過程中的運動控制等均是針布損傷纖維的關(guān)鍵。

圖1 刺輥針布基本規(guī)格示意圖

刺輥損傷纖維的機理是：針布密度大，分梳度提高，分梳強度增加，但是超過臨界點會造成纖維損傷；刺輥的齒頂面積越大與纖維的接觸面積越大，對纖維的開松梳理作用越強，但過大會造成對纖維的損傷，特別是在始梳點握持刺入纖維時，更為明顯；刺輥針布的角度小，穿刺能力增加，但是必須與齒頂面積相互結(jié)合，如果齒頂面積大，穿刺強會造成纖維損傷，同時角度小釋放能力弱，不能完全轉(zhuǎn)移到錫林上，返花同樣會造成纖維損傷棉結(jié)增加；工作面的設(shè)計，齒底深、橫向齒尖距小會造成對纖維在橫向梳理中的強打擊，進而損傷纖維。為減少纖維的損傷必須將針布的縱向齒距拉大，同時又不能影響梳理效果。

2.2 刺輥針布減少損傷纖維的途徑

梳棉機在梳理度和梳理強度方面的控制是減少纖維損傷和保證梳理效果的關(guān)鍵點。為了提高梳理強度，刺輥速度有向高速發(fā)展的趨勢，在高速情況下能夠滿足分梳度的需要，但是梳理強度又需要速度來完成，兩者同時增加會帶來對纖維的損傷，此外也要兼顧排雜的功能。

刺輥針布減少纖維損傷的主要途徑是：縱向齒距加大，減少縱向沖擊始梳點時的損傷；齒密和刺輥速度結(jié)合，適度齒密；齒頂面積減少。滿足減少刺輥損傷纖維的三個條件：纖維間橫向向聯(lián)系少，纖維彎鉤少，縱向接觸齒數(shù)多。

2.3 超大齒距刺輥設(shè)計理念和相關(guān)幾何尺寸對比

超大齒距刺輥設(shè)計理念：齒頂面積減少，增加穿刺能力減少在始梳點的強分梳造成的損傷；縱向齒距加大并且是超常規(guī)加大，在橫向齒密不變的情況下，橫向梳理強度不變，減少纖維橫向聯(lián)系被梳解時的纖維損傷；加強表面光潔度減少毛刺造成的纖維損傷，保證針布的穿刺能力和鋒利度。在除雜方面縱向齒加大，本身就是除雜效果增加的一個方面，同時將工作面設(shè)計成為負底角，更利于雜質(zhì)在運動中的拋出，增強了排雜效果。

圖2 超大齒距刺輥針布實物圖

傳統(tǒng)刺輥的設(shè)計存在工作角度大、齒深深、分梳握持纖維能力強。但存在損傷纖維、雜質(zhì)排除困難、成紗疵點多等問題。超大齒距刺輥針布有關(guān)工藝尺寸設(shè)計：（1）相鄰兩個齒之間的齒距P由傳統(tǒng)的5～7 mm增加到10～12 mm； （2） 齒頂面積L×B凡1.0 mm×0.22 mm改為1.0 mm×0.15 mm； （3） 總高保持不變；（4）夾角保持不變；（5）工作面齒底有圓形齒底設(shè)計成為負底齒提高排雜能力。綜合以上超大齒距刺輥使得在增大容納纖維的同時，保證足夠的齒距和齒深，達到增強釋放、加強落雜、減少小雜嵌塞、增強排雜的效果。這種結(jié)構(gòu)能夠加大落雜、減少小雜嵌塞和纖維損傷。具體實物圖見圖2，原刺輥針布設(shè)計圖見圖3，具體的幾何尺寸對比見表1。

由表2可知：超大齒距刺輥在相同的梳理條件

圖3 傳統(tǒng)刺輥設(shè)計圖

表1 超大齒距刺輥針布與傳統(tǒng)刺輥針布幾何尺寸對比

3 超大齒距刺輥在實踐中的應(yīng)用體會

3.1 超大齒距刺輥在細絨棉中的應(yīng)用效果

刺輥型號：AT5610×1211；原料為328B細絨棉，含雜率1.6%，長度28.3 mm，強力29 cN；FA231梳棉機主要工藝參數(shù)：錫林速度360 r/min，刺輥速度710 r/min，出條速度100 m/min，品種：CJ14.6 tex。具體使用效果見表2。下，提高穿刺能力，保護了纖維，在穩(wěn)定質(zhì)量的同時，提高了成紗強力。

表2 超大齒距刺輥細絨棉應(yīng)用質(zhì)量對比 品種：CJ14.6tex

3.2 超大齒距刺輥在纖維素纖維上的應(yīng)用效果

刺輥型號：AT5610×1211，原料為粘膠纖維，R1.33×38 mm;機型FA201，主要工藝參數(shù)：錫林速度330 r/min，刺輥速度780 r/min，出條速度90 m/min，品種RSJ14.8 tex。具體指標見表3。

表3 超大齒距刺輥細絨棉應(yīng)用質(zhì)量對比 品種：R14.8tex

由表3可知：粘膠纖維強力偏低，在梳理時極易造成纖維損傷，采用超大齒距刺輥針布，通過縱向齒距拉大實現(xiàn)了對纖維的保護，保證質(zhì)量穩(wěn)定，強力提高。

4 結(jié)語

超大齒距刺輥針布設(shè)計的原理是：在針布設(shè)計上縱向針尖距采取超出常規(guī)的增加，以薄尖弧齒大齒距為基礎(chǔ)，提高穿刺能力減少纖維損傷；具體采取幾何尺寸縱向由5.6 mm增加到12 mm，齒尖厚度由0.22 mm減少到0.15 mm，齒形采用負底角設(shè)計梳理排雜以及減少纖維損傷兼顧；實踐中應(yīng)用于細絨棉、差別化纖維，實現(xiàn)質(zhì)量穩(wěn)定的同時，明顯提高紗線強力。

［1］ （蘇） И.Г.鮑爾茹諾夫，著.梅自強，譯.棉與化纖紡紗工程（上冊） ［M］.北京：紡織工業(yè)出版社，1989：90-96.

［2］LAWRENCEC，著.郭昕，高麗麗，譯.刺輥部分的開松作用及錫林-蓋板間的梳理作用［J］.遼東學(xué)院學(xué)報（自然科學(xué)版），2016，23(1)：11-15.

［3］孫鵬子.高產(chǎn)梳棉機工藝技術(shù)理論的研究 ［M］.上海：東華大學(xué)出版社，2002：20-26.

［4］費青.梳理針布的工藝特性制造和使用 ［M］.北京：中國紡織出版社，2007：460-480.

［5］張曙光，耿玉琴，張治，等.現(xiàn)代棉紡技術(shù)［M］.上海：東華大學(xué)出版社，2012：112-119.

［6］費青.高產(chǎn)梳棉機提高除雜作用的研究與分析［J］.棉紡織技術(shù)，2007，35(8)：1-5.

Design principle and application of taker-in clothing with oversized tooth pitch

LU Rong-sheng
（Jiangsu Ydtex Group，Ltd，Yancheng 224055，China）

The soft carding mechanism of taker-in clothing with oversized tooth pitch is introduced.By greatly reducing the longitudinal needle point distance,the fiber can be less damaged.The thin tips can improve the impalement ability of the clothing.The minus base angle of the curved tooth can help to remove the impurities.The practical results on carding fine staple cotton and differential fiber show that this clothing can fulfill the soft carding,and theyarn quality isstable and itsstrength isimproved remarkably.

oversized tooth pitch；taker-in clothing；soft carding

TS103.22

A

1673-4939（2017）04-0235-04

10.14168/j.issn.1673-4939.2017.04.02

2017-05-23

陸榮生（1967—），男，江蘇鹽城人，高級工程師，研究方向：新型紡紗和梳理工藝。

（責(zé)任編輯：鞠衍清）