精梳機(jī)鉗板開口和給棉技術(shù)探討

范忠勇，孫寶菊，翟芳宇

(經(jīng)緯智能紡織機(jī)械有限公司，山西 晉中 030601)

精梳是棉紡工序中的重要環(huán)節(jié)，是棉紡工業(yè)提高紗線質(zhì)量的重要手段。精梳機(jī)主要用于排除一定長(zhǎng)度以下的短纖維、棉結(jié)和雜質(zhì)。筆者通過(guò)對(duì)精梳機(jī)鉗板開口和給棉的情況進(jìn)行理論分析，為精梳機(jī)開車和新機(jī)設(shè)計(jì)提供一定幫助。

1 精梳機(jī)的梳理原理及鉗板開口

圖1為精梳機(jī)梳理原理示意。其中，鉗板擺軸傳動(dòng)鉗板后擺臂，帶動(dòng)下鉗板結(jié)合件前后擺動(dòng)，下鉗板結(jié)合件通過(guò)銷軸連接在鉗板前擺臂上，上鉗板結(jié)合件下部通過(guò)銷軸連接在下鉗板結(jié)合件中間銷軸上，上鉗板結(jié)合件上部經(jīng)過(guò)銷軸和皮老虎連接到張力軸連桿上。當(dāng)鉗板軸后擺時(shí)上下鉗板閉合，鉗板下部的錫林梳針對(duì)上下鉗板夾緊下壓的棉網(wǎng)進(jìn)行梳理，當(dāng)鉗板軸前擺時(shí)上下鉗板打開，這時(shí)分離羅拉倒轉(zhuǎn)回的棉網(wǎng)尾端與鉗板給棉羅拉輸出的棉網(wǎng)頭端進(jìn)行搭接完成1次梳理過(guò)程。每次梳理過(guò)程中鉗板開合1次，給棉羅拉給棉1次，錫林旋轉(zhuǎn)1周，分離羅拉正反轉(zhuǎn)1次[1]。

1—毛刷；2—錫林；3—鉗板擺軸；4—鉗板后擺臂；5，8，18—銷軸；6—下鉗板結(jié)合件；7—下鉗板；9—上鉗板結(jié)合件；10—給棉羅拉；11—皮老虎；12—張力軸；13—上鉗板；14—棉網(wǎng)頭端；15—棉網(wǎng)尾端；16—分離膠輥；17—輸出棉網(wǎng)；19—錫林殼體；20—前擺臂；21—錫林軸。圖1 精梳機(jī)梳理原理示意

鉗板組件作為直接參與梳理的重要組件，起到非常關(guān)鍵的作用，鉗板組件在每鉗次中參與梳理動(dòng)作的準(zhǔn)確性、一致性對(duì)最終生產(chǎn)的精梳條質(zhì)量起到?jīng)Q定性的作用。同時(shí)，鉗板在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中打開和關(guān)閉的時(shí)機(jī)和給棉羅拉給棉的多少，是影響精梳機(jī)開車質(zhì)量的關(guān)鍵因素。筆者從理論上分析鉗板開口在精梳機(jī)梳理環(huán)節(jié)中的重要影響，為精梳機(jī)新機(jī)設(shè)計(jì)和在用戶現(xiàn)場(chǎng)的調(diào)整提供參考。

2 理論分析

精梳機(jī)有前進(jìn)給棉和后退給棉2種給棉方式[2]。

2.1 前進(jìn)給棉

如圖2所示，前進(jìn)給棉中，棘爪較長(zhǎng)，裝配在給棉棘輪上部，在鉗板擺軸帶動(dòng)下鉗板結(jié)合件向前運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，上、下鉗板逐漸打開，鉗板開口喂棉系數(shù)K逐漸加大。此時(shí)，安裝在上鉗板結(jié)合件中的長(zhǎng)棘爪將勾住給棉棘輪，使其逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)，給棉棘輪帶動(dòng)給棉羅拉旋轉(zhuǎn)將所壓棉網(wǎng)向前輸出。當(dāng)鉗板到達(dá)最前位置時(shí)開口K最大，完成1個(gè)鉗次的給棉運(yùn)動(dòng)。鉗板擺軸帶動(dòng)鉗板開始向后運(yùn)動(dòng)，鉗板開口K越來(lái)越小，給棉棘爪沿著給棉棘輪向前運(yùn)動(dòng)直到上、下鉗板完全閉合，棘爪到達(dá)下一個(gè)給棉棘輪齒的位置且能夠完全勾住，為下一個(gè)鉗次循環(huán)做好準(zhǔn)備。

1—棘輪；2—棘爪；3—鉗板。圖2 前進(jìn)給棉示意

2.2 后退給棉

如圖3所示，后退給棉中，棘爪較短，在鉗板軸帶動(dòng)下鉗板結(jié)合件向后運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，上、下鉗板逐漸閉合，鉗板開口K逐漸減小。此時(shí)，裝在上鉗板結(jié)合件中的短棘爪將撐住給棉棘輪，使其逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)，給棉棘輪帶動(dòng)給棉羅拉旋轉(zhuǎn)將所壓棉網(wǎng)向前輸出。當(dāng)鉗板到達(dá)最后位置時(shí)上、下鉗板完全閉合，棘輪不再轉(zhuǎn)動(dòng)，完成1次給棉。此時(shí)，鉗板軸將帶動(dòng)下鉗板結(jié)合件向前運(yùn)動(dòng)，上、下鉗板逐漸打開，給棉棘爪沿著給棉棘輪運(yùn)動(dòng)，當(dāng)鉗板到達(dá)最前位置時(shí)給棉棘爪到達(dá)給棉棘輪下一個(gè)齒的位置且能夠完全勾住，為下一個(gè)鉗次循環(huán)做好準(zhǔn)備。

1—棘輪；2—棘爪；3—鉗板。圖3 后退給棉示意

2.3 給棉分析

分析給棉方式可以得出，給棉棘輪的齒數(shù)決定每鉗次給棉量的多少。目前，大部分精梳機(jī)的給棉棘輪有16齒、18齒、20齒和22齒4種。

以18齒棘輪計(jì)算：鉗板每前進(jìn)或后退1次，則棘爪帶動(dòng)棘輪轉(zhuǎn)動(dòng)1齒，那么每齒轉(zhuǎn)動(dòng)角度α為：

α=360°/18=20°

在未考慮齒溝槽系數(shù)的理想情況下，當(dāng)給棉羅拉直徑d為30 mm時(shí)，則每鉗次給棉羅拉的給棉長(zhǎng)度L為：

L=(πd/360)×α=5.23 mm

上述給棉長(zhǎng)度是當(dāng)鉗板開口K設(shè)置到最合適情況下的理論值。

3 現(xiàn)狀分析

根據(jù)實(shí)際鉗板運(yùn)動(dòng)狀態(tài)分析，無(wú)論前進(jìn)給棉還是后退給棉，鉗板在閉合狀態(tài)時(shí)棘爪位置是固定不變的。鉗板開口正常狀態(tài)下給棉羅拉的給棉應(yīng)該是每鉗次轉(zhuǎn)動(dòng)1個(gè)給棉棘輪齒，在臺(tái)面上形成均勻棉網(wǎng)。但在實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中，在調(diào)整落棉隔距后，由于工藝變化，鉗板開口調(diào)整不精確，會(huì)造成鉗板的開口比標(biāo)準(zhǔn)值或大或小，從而出現(xiàn)問(wèn)題。

3.1 鉗板開口比標(biāo)準(zhǔn)值小

3.1.1 前進(jìn)給棉

如圖4a)所示，前進(jìn)給棉時(shí)鉗板向前運(yùn)動(dòng)到與分離膠輥?zhàn)钚∥恢?即24分度)時(shí)，開口K最大，但比正常值小。由于給棉棘爪(長(zhǎng)棘爪)每鉗次的位置是固定的，因而給棉棘輪與其接觸的齒位置也固定。此時(shí)，給棉羅拉給棉結(jié)束，鉗板運(yùn)行到與分離羅拉距離最小位置。當(dāng)鉗板向后運(yùn)動(dòng)時(shí)，見圖4b)，鉗板逐漸閉合，給棉棘爪向前移動(dòng)、給棉棘輪停止，當(dāng)鉗板完全閉合后棘爪達(dá)到最前位置，由于鉗板開口小于標(biāo)準(zhǔn)值，給棉棘爪的移動(dòng)角度未能達(dá)到1個(gè)齒的標(biāo)準(zhǔn)要求，給棉長(zhǎng)度小于1個(gè)齒。由于給棉棘輪的制造誤差，出現(xiàn)時(shí)而給棉時(shí)而不給棉的問(wèn)題，導(dǎo)致給棉不勻、棉網(wǎng)時(shí)疏時(shí)密，在條干儀上會(huì)有機(jī)械波出現(xiàn)，棉網(wǎng)外觀變差，未能達(dá)到質(zhì)量要求。

隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)、芯片技術(shù)和軟件技術(shù)為核心的數(shù)字化技術(shù)取得了長(zhǎng)足的發(fā)展，使得控制技術(shù)與互聯(lián)網(wǎng)結(jié)合的步伐加快，嵌入式技術(shù)再度成為研究的熱點(diǎn)。

a) 前進(jìn)給棉時(shí)鉗板向前運(yùn)動(dòng) b) 前進(jìn)給棉時(shí)鉗板向后運(yùn)動(dòng)圖4 前進(jìn)給棉時(shí)鉗板開口比標(biāo)準(zhǔn)值小的狀態(tài)

3.1.2 后退給棉

如圖5a)所示，后退給棉時(shí)鉗板向后運(yùn)動(dòng)到鉗板完全閉合位置時(shí)，給棉棘爪(短棘爪)每鉗次的位置是固定的，對(duì)應(yīng)的給棉棘輪齒也固定，此時(shí)給棉羅拉給棉結(jié)束。當(dāng)鉗板向前運(yùn)動(dòng)時(shí)鉗板開口逐漸增大，見圖5b)，給棉棘輪停止轉(zhuǎn)動(dòng)，給棉棘爪沿著給棉棘輪向上移動(dòng)，當(dāng)鉗板到達(dá)與分離羅拉最小位置(即24分度)后棘爪達(dá)到最上位置，由于鉗板開口小于標(biāo)準(zhǔn)值，給棉棘爪的移動(dòng)高度未達(dá)到1個(gè)齒。另外，由于給棉棘輪的制造誤差，出現(xiàn)時(shí)而給棉時(shí)而不給棉的問(wèn)題，造成給棉不勻和給棉長(zhǎng)度不勻、棉網(wǎng)時(shí)疏時(shí)密，在條干儀上會(huì)有機(jī)械波出現(xiàn)，棉網(wǎng)外觀變差，未能達(dá)到質(zhì)量要求。

a) 后退給棉時(shí)鉗板向后運(yùn)動(dòng) b) 后退給棉時(shí)鉗板向前運(yùn)動(dòng)圖5 后退給棉時(shí)鉗板開口比標(biāo)準(zhǔn)值小的狀態(tài)

3.2 鉗板開口比標(biāo)準(zhǔn)值大

3.2.1 前進(jìn)給棉

和3.1.1原理類似，當(dāng)鉗板開口大于標(biāo)準(zhǔn)值時(shí)，給棉棘爪(長(zhǎng)棘爪)在鉗板完全閉合后所移動(dòng)的角度將大于標(biāo)準(zhǔn)值。當(dāng)鉗板開口足夠大時(shí)，給棉棘輪每鉗次的給棉網(wǎng)長(zhǎng)度將有可能達(dá)到2齒或更大給棉長(zhǎng)度，造成棉網(wǎng)不均勻和質(zhì)量嚴(yán)重下降等問(wèn)題。

3.2.2 后退給棉

和3.1.2原理類似，當(dāng)鉗板開口大于標(biāo)準(zhǔn)值時(shí)，給棉棘爪(短棘爪)在鉗板完全打開后所抬高的高度將大于標(biāo)準(zhǔn)值。當(dāng)鉗板開口足夠大時(shí)，給棉棘輪每鉗次的給棉網(wǎng)長(zhǎng)度將有可能達(dá)到2齒或更大給棉長(zhǎng)度，造成棉網(wǎng)不均勻和質(zhì)量嚴(yán)重下降等問(wèn)題。

4 鉗板開口補(bǔ)償調(diào)整裝置計(jì)算方法

4.1 齒輪傳動(dòng)方式

如圖6所示，鉗板擺軸通過(guò)扇形齒輪傳動(dòng)過(guò)橋齒輪與張力軸齒輪，使張力軸帶動(dòng)偏心輪產(chǎn)生擺動(dòng)。在下鉗板前后擺動(dòng)時(shí)，通過(guò)偏心輪的擺動(dòng)調(diào)整鉗板開閉時(shí)間，同時(shí)鉗板閉合后通過(guò)偏心輪使皮老虎對(duì)上、下鉗板的壓力進(jìn)行控制。

1—張力軸；2—張力軸齒輪；3—張力軸偏心調(diào)整裝置；4—過(guò)橋齒輪；5—扇形齒輪；6—鉗板擺軸；7—螺母；8—偏心輪。圖6 齒輪傳動(dòng)方式示意

當(dāng)調(diào)整落棉隔距時(shí)，鉗板軸帶動(dòng)扇形齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)一個(gè)角度α，那么張力軸轉(zhuǎn)動(dòng)角度β則為：扇形齒輪齒數(shù)乘以α除以張力軸齒輪齒數(shù)，即為65α/40。

同時(shí)，使鉗板后擺臂也轉(zhuǎn)動(dòng)相同角度α，通過(guò)下鉗板傳動(dòng)四連桿計(jì)算或計(jì)算機(jī)模擬運(yùn)動(dòng)可以計(jì)算出鉗板開口的變化。這時(shí)通過(guò)張力軸偏心輪的相關(guān)尺寸，可以計(jì)算出為補(bǔ)償開口變化的張力軸偏心旋轉(zhuǎn)角度θ，最終此變化角度反映到張力軸偏心調(diào)整裝置，即張力軸和張力軸齒輪，通過(guò)調(diào)整張力軸齒輪和張力軸的偏心旋轉(zhuǎn)角度θ使鉗板開口得以保證。實(shí)際計(jì)算時(shí)，應(yīng)當(dāng)根據(jù)落棉隔距以8分度～13分度每一分度間隔計(jì)算，最終得出偏心裝置上的刻度值，見圖7。

圖7 偏心裝置的刻度值

4.2 連桿傳動(dòng)方式

如圖8所示，鉗板軸通過(guò)連桿使張力軸帶動(dòng)偏心輪產(chǎn)生擺動(dòng)，使鉗板開閉時(shí)間得以控制，并使皮老虎對(duì)上下鉗板壓力進(jìn)行控制。

1—張力軸；2—張力軸偏心齒輪；3—張力軸偏心調(diào)整裝置；4，5—連桿；6—鉗板軸；7—偏心輪。圖8 連桿傳動(dòng)方式示意

當(dāng)調(diào)整落棉隔距時(shí)，鉗板軸帶動(dòng)連桿轉(zhuǎn)動(dòng)角度α，可以通過(guò)連桿計(jì)算或計(jì)算機(jī)模擬計(jì)算出張力軸轉(zhuǎn)動(dòng)角度β。

同時(shí)，鉗板后擺臂轉(zhuǎn)動(dòng)相同角度α，通過(guò)下鉗板傳動(dòng)四連桿的計(jì)算或計(jì)算機(jī)模擬運(yùn)動(dòng)可以計(jì)算出鉗板開口的變化。這時(shí)通過(guò)張力軸偏心輪的相關(guān)尺寸，可以計(jì)算出張力軸偏心旋轉(zhuǎn)角度θ，以補(bǔ)償此開口變化，最終此變化角度反映到張力軸偏心調(diào)整裝置上，通過(guò)調(diào)整張力軸偏心齒輪和張力軸的相對(duì)角度偏移θ使鉗板開口得以保證。實(shí)際計(jì)算時(shí)，應(yīng)當(dāng)根據(jù)落棉隔距，以8分度～13分度每一分度間隔計(jì)算，最終得出偏心裝置上的刻度值。

5 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)分析可知，鉗板開口對(duì)精梳機(jī)棉網(wǎng)的均勻度影響很大，不管是前進(jìn)給棉還是后退給棉都應(yīng)重視。目前，立達(dá)精梳機(jī)后退給棉開口普遍為17 mm～18 mm，前進(jìn)給棉開口為16 mm～17 mm。設(shè)計(jì)和調(diào)整精梳機(jī)時(shí)，應(yīng)該根據(jù)鉗板棘輪、棘爪的位置關(guān)系和實(shí)際情況，詳細(xì)計(jì)算、調(diào)整鉗板開口K的大小，并設(shè)計(jì)相應(yīng)調(diào)整落棉隔距后的鉗板開口調(diào)整裝置，保證調(diào)整后鉗板開口的一致性，從而使給棉羅拉每鉗次均能精確給棉，從根本上保證精梳棉條的質(zhì)量。