JWF1109型單軸流開棉機(jī)的技術(shù)特點(diǎn)及生產(chǎn)實(shí)踐

文 | 梁航 閆循斌 任光業(yè)

高含雜機(jī)采棉的廣泛應(yīng)用對于傳統(tǒng)高產(chǎn)清梳聯(lián)提出了新的要求。基于JWF1107型單軸流開棉機(jī)的優(yōu)勢和不足，青島宏大紡織機(jī)械有限責(zé)任公司開發(fā)出了適用于高產(chǎn)高含雜原料的JWF1109型單軸流開棉機(jī)。該機(jī)減少了原料在打手室的旋轉(zhuǎn)次數(shù)，拓寬了棉流通道的橫截面積，提高了單位時(shí)間內(nèi)原料的轉(zhuǎn)移效率。對原棉采用自由打擊模式，確保了纖維長度、彈性和強(qiáng)力等指標(biāo)不受影響，避免了過度打擊而增加棉結(jié)和短纖維，減少了原料的損傷。

1 單軸流開棉機(jī)的基本結(jié)構(gòu)

清梳聯(lián)是紡紗工藝流程中的重要工序，也是成紗的質(zhì)量控制點(diǎn)。其中清花工序的主流理念是精細(xì)抓取，漸進(jìn)開松，大塊雜質(zhì)早落少碎，均勻混合，少傷纖維。單軸流開棉機(jī)在清梳聯(lián)流程中起到首道開松除雜的作用，因此單軸流開棉機(jī)既要滿足高產(chǎn)的要求，又要對抓棉機(jī)抓取的原料進(jìn)行充分開松、除雜。JWF1109型單軸流開棉機(jī)由導(dǎo)流板部件、打手部件、塵棒部件、落棉排雜部件及排風(fēng)部件等組成，基本結(jié)構(gòu)如圖1 所示。

圖1 JWF1109型單軸流開棉機(jī)概圖

2 單軸流開棉機(jī)的工作過程

2.1 原棉的開松

喂入機(jī)內(nèi)的原棉在高速轉(zhuǎn)動的打手和導(dǎo)流板的雙重作用下螺旋前進(jìn)，在此過程中原料反復(fù)經(jīng)由打手角釘?shù)拇驌簟⒊端?，如圖2 所示。包含在纖維內(nèi)部的雜質(zhì)在打擊撕扯的作用下，裸露在外側(cè)的雜質(zhì)在離心力的作用下與塵棒發(fā)生碰撞，致使雜質(zhì)脫離原料并落入正下方的吸雜小車內(nèi)。整個(gè)開松除雜過程作用柔和，對減少纖維損傷和短絨極為有利。

圖2 單軸流開棉機(jī)中棉流運(yùn)動軌跡示意圖

如圖3 所示，當(dāng)棉塊處在打手筒體與導(dǎo)流板之間時(shí)，主要受到兩個(gè)力的作用：其中P是打手對棉塊的打擊力，可以分解為徑向P1和法向P2兩個(gè)分力；F是棉塊與棉流導(dǎo)板間的摩擦力，也可分解為徑向F1和法向F2兩個(gè)分力。從圖3 中可以看出，棉塊在F1和P1的作用下受到瞬間的徑向拉力，當(dāng)F1與P1的合力大于棉塊內(nèi)部纖維間的抱合力時(shí)，棉塊隨即被撕扯成若干體積較小的棉塊，從而達(dá)到開松原料的作用。反之當(dāng)F1與P1的合力小于棉塊內(nèi)部纖維間的抱合力時(shí)，棉塊將在氣流和其他原料與其摩擦力的綜合作用下在導(dǎo)板中翻滾移動，直至受到另一個(gè)角釘?shù)乃查g打擊。上述過程不斷重復(fù)并達(dá)到開松原料的作用。

圖3 單軸流開棉機(jī)棉塊開松示意圖

2.2 原棉的排雜

當(dāng)原棉處在打手筒體與塵棒之間時(shí)，受到打手筒體高速旋轉(zhuǎn)和離心力的雙重作用，原料與三角塵棒發(fā)生碰撞接觸，原料中的雜質(zhì)從塵棒之間的隔距落入吸雜小車內(nèi)并被輸送至濾塵機(jī)組。塵棒機(jī)構(gòu)主要由塵棒、托板以及調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)等組成，全機(jī)共有 4 組塵棒，每組16根，共64根。這 4 組塵棒區(qū)域分別組成了軸流開棉機(jī)的 4 個(gè)落雜區(qū)域，如圖4 所示。

圖4 軸流開棉機(jī)的 4 個(gè)落雜區(qū)

塵棒的旋轉(zhuǎn)支點(diǎn)在中間位置，當(dāng)調(diào)節(jié)塵棒安裝角度Φ時(shí)，可同時(shí)調(diào)節(jié)塵棒與塵棒間的隔距a，塵棒和打手隔距b以及塵棒間的頂面距c，如圖5 所示。

圖5 塵棒調(diào)節(jié)示意圖

安裝角度Φ與其他參數(shù)呈如下關(guān)系：當(dāng)角度Φ＝0時(shí)，塵棒間隔距a與塵棒間的頂面距c均為最小，而塵棒和打手隔距b則為最大，在這種情況下排出的雜質(zhì)是最少的；當(dāng)安裝角度Φ為最大時(shí)，塵棒間隔距a與塵棒間的頂面距c均是最大，而塵棒和打手隔距b是最小，在這種情況下排出的雜質(zhì)是最多的。進(jìn)入開松機(jī)的原棉隨著逐步的開松其體積越來越小，為了防止干凈的原料不被排出，塵棒與打手間的隔距b應(yīng)逐漸增大，而塵棒間隔距a則相應(yīng)減小，即塵棒的角度Φ從第 1 落雜區(qū)到第 4 落雜區(qū)應(yīng)逐漸減小。在工程使用中，第 1 落雜區(qū)由于距離正壓較大的進(jìn)棉口較近，塵棒的角度偏小為宜，以防止不必要的原料損失；對原棉清潔的區(qū)域主要集中在第 2 和第 3落雜區(qū)，塵棒角度可適當(dāng)調(diào)大；第 4 落雜區(qū)由于靠近下道設(shè)備，負(fù)壓作用明顯，為了防止雜質(zhì)和短絨回吸，角度應(yīng)偏小為宜。

3 JWF1109型單軸流開棉機(jī)的技術(shù)特點(diǎn)

（1）為了適應(yīng)高產(chǎn)需求，JWF1109型單軸流開棉機(jī)導(dǎo)流板的焊接螺旋導(dǎo)板減少到 9 塊，如圖6 所示。棉流通道的橫截面積相應(yīng)增大50%，使原料在打手室的螺旋行程為 5 圈，原料轉(zhuǎn)移效率相較原有機(jī)型JWF1107提高了16%。

圖6 導(dǎo)流板排列示意圖

（2）打手筒體采用新型工藝結(jié)構(gòu)，通過連接軸將左右兩側(cè)的鑄鋼法蘭聯(lián)結(jié)，提高筒體整體剛性和一致性，如圖7 所示。18排共計(jì)204個(gè)富有彈性的角釘按雙螺旋曲線在筒體上均勻分布，角釘排列密度提高了40%，以滿足高產(chǎn)量時(shí)的原棉開松和除雜要求。

圖7 軸流開棉機(jī)打手剖視圖

（3）采用自由落雜，連續(xù)吸塵，減少人工維護(hù)頻次，自動化程度高。

4 生產(chǎn)實(shí)踐

JWF1109型單軸流開棉機(jī)主要應(yīng)用于含雜較高的純棉高產(chǎn)清梳聯(lián)流程中，現(xiàn)以山東夏津某紡織企業(yè)純棉普梳環(huán)錠紡紗為例，介紹JWF1109型單軸流開棉機(jī)的生產(chǎn)應(yīng)用。具體配棉情況如表1 所示。

表1 純棉普梳環(huán)錠紡配棉情況 %

4.1 工藝流程

JWF1013型往復(fù)抓棉機(jī)→FT247（B）輸棉風(fēng)機(jī)→AMP3000V5-P金屬火星金屬探除器→FT217-70氣流分離器＋JWF0007-70重物分離器→JWF1109型單軸流開棉機(jī)→JWF1029-160型多倉混棉機(jī)→（JWF1115型精清棉機(jī)→（JWF1173B棉箱＋JWF1211A梳棉機(jī)＋FT209A圈條器）×8）×2。在試驗(yàn)中所取得的數(shù)據(jù)均為取值10次數(shù)據(jù)的平均值。

4.2 開棉機(jī)塵棒角度設(shè)置

JWF1109單軸流開棉機(jī)塵棒主要工藝參數(shù)如表2 所示。

表2 JWF1109型單軸流開棉機(jī)塵棒主要工藝參數(shù)

4.3 開棉機(jī)生產(chǎn)過程中的主要技術(shù)指標(biāo)

JWF1109型單軸流開棉機(jī)主要技術(shù)指標(biāo)如表3 所示。從表3 可以看出，在產(chǎn)量900 kg/h左右，打手速度為450 r/min時(shí)，重量除雜效率為43.78%，落棉含雜率為75%，數(shù)量除雜效率為38.15%，短絨增長率為0.6%，棉結(jié)增長率為8.78%；在產(chǎn)量900 kg/h，打手速度為540 r/min時(shí)，重量除雜效率為46.91%，落棉含雜率為68%，數(shù)量除雜效率為40.38%，短絨增長率為0.9%，棉結(jié)增長率為10.47%。

表3 JWF1109型單軸流開棉機(jī)主要技術(shù)指標(biāo)

由以上數(shù)據(jù)可以看出，在相同的產(chǎn)量條件下，隨著打手速度的提高，重量除雜率雖然有所增加，但落棉含雜率有所降低，短絨和棉結(jié)的增長率也有不同幅度的提高。綜合各方面的因素，各紡織企業(yè)在實(shí)際生產(chǎn)中開棉機(jī)的打手轉(zhuǎn)速通常在450 ～ 500 r/min范圍內(nèi)進(jìn)行調(diào)整。

4.4 梳棉機(jī)的主要技術(shù)指標(biāo)

JWF1211A梳棉機(jī)的主要技術(shù)指標(biāo)如表4 所示。由表4 可知，JWF1211A梳棉機(jī)的生條棉結(jié)去除率為81.5%，籽皮棉結(jié)去除率為87.5%，雜質(zhì)去除率為95.9%，重量短絨率負(fù)增長0.5%，生條的指標(biāo)都達(dá)到了較高水平。

表4 JWF1211A梳棉機(jī)的筵棉、生條各項(xiàng)主要技術(shù)指標(biāo)對比

4.5 成紗指標(biāo)

該生產(chǎn)線的最終產(chǎn)品是30S普梳純棉環(huán)錠紡紗線，主要成紗指標(biāo)如表5 所示。從2018版烏斯特公報(bào)中的純棉普梳環(huán)錠紡30S機(jī)織紗管紗指標(biāo)來考量，紡制成的管紗CV值為13.42%，烏斯特公報(bào)水平為12%；-50%細(xì)節(jié)為5 個(gè)/km，烏斯特公報(bào)水平為7%；＋50%粗節(jié)為66個(gè)/km，烏斯特公報(bào)水平6%；＋200%棉結(jié)為118個(gè)/km，烏斯特公報(bào)水平為7%；斷裂強(qiáng)力為414 cN，烏斯特公報(bào)水平為10%。成紗的各個(gè)指標(biāo)均達(dá)到了較高水平，滿足下游客戶的需求。

表5 30S普梳紡純棉環(huán)錠紡主要成紗指標(biāo)

5 結(jié)語

JWF1109型單軸流開棉機(jī)可減少原料在機(jī)內(nèi)的旋轉(zhuǎn)次數(shù)，拓寬棉流通道橫截面積，提高單軸流開棉機(jī)單位時(shí)間對原料的轉(zhuǎn)移率。采用高效的開松除雜結(jié)構(gòu)，既能提高開棉機(jī)本身的競爭力，又能優(yōu)化整個(gè)清梳聯(lián)流程，真正做到“精細(xì)抓棉、充分開松、均勻混合、高效除雜”的高產(chǎn)短流程工藝，是單軸流開棉機(jī)的未來發(fā)展趨勢之一。