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梳棉机道夫转移率影响因素探析

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摘要:探讨影响梳棉机道夫转移率的因素。分析了梳棉机道夫转移率对于生条质量及成纱指标的影响,通过相关试验数据分析,阐述了锡林和道夫规格、针布参数、工艺参数等因素对道夫转移率的影响情况。认为:梳棉机道夫转移率的优化分析有助于梳理工艺设计的改进和梳棉机产量的提高。

关键词:转移率;道夫针布;梳理;棉网质量;梳棉机

梳棉机在整个纺纱流程中占有极其重要的地位,锡林与道夫三角区是梳棉机最关键的工艺区域之一,此区域影响纤维的转移、凝聚、均匀、混和和分梳效果。道夫转移率完整的含义应属于锡林与道夫间纤维的转移与凝聚作用的范畴,是研究梳棉工艺的重要基础理论[1]。20世纪60年代之前,由于当时梳棉机设备机械、电气、工艺配置存有很大的局限性,其产量、速度都很低,且梳棉机锡林针布、道夫针布以弹性针布为主,所以梳棉机道夫转移率普遍很低,在5%左右;20世纪60年代到20世纪90年代,随着金属针布全面推广使用及梳棉机整体工艺结构的优化调整,梳棉机道夫转移率提升至10%左右;20世纪90年代至今,高速、高产梳棉机百花齐放,梳棉机道夫转移率又提高到了一个新的层次。国内外研究专家、梳棉机主机制造商及针布制造商在各自的领域极力提作者简介:刘晓静(1993—),女,在读硕士研究生;邢明杰,通信作者,教授,xmjqdu@126.com收稿日期:2018-07-07升梳棉机道夫针布的转移率,通过对市面上主流高产梳棉机的道夫转移率测试,梳棉机道夫转移率已经达到了15%~25%。梳棉机道夫转移率对梳棉机的整机性能意义重大,必须从梳棉工艺角度出发,分析梳理度和道夫转移率之间的关系,加强对梳棉机道夫转移率的理论认识和试验探究,进而分析总结出影响道夫转移率的因素,并针对梳棉机结构优化和纺纱生产实践提出有借鉴指导性的建议。

1梳棉机道夫转移率和梳理度

1.1梳理度

提出梳理度概念,目的在于表达梳棉机及其工艺部件对喂入品加工的工作强度,包括对纤维丛的分解、清洁和伸直程度[2]。现有高速梳棉机设备状态和配套针布较好,其梳理力强度较大,所以适当提高道夫转移率至30%以上,减少纤维在梳棉机主分梳区的作用时间即减少针齿作用于纤维的次数,可以满足梳棉机提高分梳度的要求。

1.2道夫转移率

梳棉机道夫转移率是指锡林每转一圈交给道夫的纤维量q占锡林接近道夫时其针面携带的纤维(包括沉积层)总量Q的比值,然而在实际生产过程中,由于Q难测,转移率并不容易测出,本文涉及试验测量的道夫转移率数据均采用统计数学计算方法,按照如下公式所测。式(1)中,r为梳棉机道夫转移率,ti为第i个样本点锡林转数,yi=lgQdi为重量样本点,n为转数。在梳棉机分梳过程中,应该遵循柔性梳理的设计理念,少损伤、多伸直,以实现降低棉结、减少短绒率、充分梳理这一目标。柔性梳理的设计理念不应该仅仅体现在锡林与盖板区域,锡林与道夫三角区应该受到格外重视。在锡林与道夫转移的过程中,由于锡林与道夫两者表面线速比极大,两针面针布齿尖相反,所以转移至道夫针布上的纤维层比锡林针布的纤维层厚,这属于分梳中的凝聚作用。道夫转移凝聚的本身就有均匀和混和作用[3]。凝聚也意味着压缩塞紧,若道夫转移率过高,纤维在锡林表面的重复梳理次数太少,分梳作用不充分,过多的纤维凝聚在道夫针布表面,导致棉层过厚容易再度产生新的棉结,影响纤维的分离度、平行度、伸直度和取向度;若道夫转移率过低,即有过多纤维再次进入锡林与盖板主分梳区,经过过多重复梳理会造成纤维过度损伤,短绒率增多,盖板花增加,设备温度升高,严重影响生条、成纱质量指标。

2梳棉机道夫转移率的试验及其结果分析

2.1梳棉机道夫转移率的试验

试验条件:JWF1203型梳棉机,纺C19.7tex纱。(1)分别测试同一试验机台,锡林速度为390r/min、435r/min,出条速度A1为105m/min、A2为130m/min、A3为180m/min及生条定量B1为20g/5m、B2为24g/5m、B3为28g/5m时不同工艺条件下,普通针布(1#针布)和新型针布(2#针布)的道夫转移率试验结果见表1。(2)控制梳棉机刺辊速度890r/min、锡林速度400r/min、出条定量25g/5m不变,在不同的产量下,比较同种形状道夫针布,将齿密加大,由普通针布(3#针布)的360齿/(25.4mm)2增加至加密针布(4#针布)的520齿/(25.4mm)2,转移率试验结果见表2。

2.2梳棉机道夫转移率的试验结果分析

由表1试验数据可知,同一试验机台控制其他条件相同,提高生条定量,道夫转移率相应提高;提高出条速度,道夫转移率相应提高;提高锡林速度,道夫转移率不一定提高。在试验误差允许范围内,相同条件下,2#针布的道夫转移率要高于1#针布,即试验道夫针布要高于普通道夫针布,特别是在高产量时,试验道夫针布要明显高于普通道夫针布。由此可见,道夫针布的形状规格对道夫转移率有着极其重要的作用。由表2试验数据可知,合理增加道夫针布齿密,可有效提高道夫转移率。

3影响梳棉机道夫转移率的因素影响

梳棉机道夫转移率的因素很多,而且影响因素之间也存在密切复杂的关系。为此,基于理论研究和试验相关数据对影响道夫转移率的因素进行分析。

3.1产量保持

梳棉机上机工艺不变,适当增加产量,不论采用提高出条速度,还是增加生条定量,虽然锡林与盖板间纤维负荷增加,但锡林表层纤维量Q增加的倍数小于单位时间内转移至道夫表层的纤维量q增加的倍数,因此道夫转移率都是加大的。

3.2出条速度

梳棉机产量不变,提高出条速度(道夫速度),由于道夫速度加快对于道夫针布的握持能力会有改善提高,道夫转移率增加。梳棉机产量不变,降低出条速度,单位时间内转移至道夫针布纤维量减少,道夫转移率降低。

3.3锡林速度

虽然随着锡林速度提高,锡林表面自由纤维减少,且纤维的离心力以锡林速度二次方的幅度提高,但事实上道夫转移率不是一直随着锡林速度提高而提高的,存在临界锡林速度。即道夫转移率随着锡林速度的提高先降低后增加再降低,此临界速度与梳棉机设备本身、针布、产量、工艺条件等有关。

3.4锡林直径

在相同表面线速度下,随锡林直径减小,离心力大大增加,被转移至道夫的纤维数量多,故道夫转移率增加。一般认为,锡林直径小,道夫转移率大,但不宜过小,避免因“分梳不足,转移有余”而影响梳理质量。

3.5锡林与道夫隔距

减小锡林与道夫隔距,道夫转移率增加。随着隔距减小,锡林表面纤维更容易转移至道夫表面,道夫转移率增加;道夫针面握持接触纤维的针数增加,提高了道夫针布对纤维的握持抓取能力,减少了锡林与道夫间的悬浮纤维,因而道夫转移率增加。

3.6锡林与道夫隔距点位置

随着高速高产梳棉机的发展,锡林抬高,刺辊、道夫降低,增加分梳弧长,锡林与道夫隔距点位置下移,其主要目的是增加梳理区面积,提高梳理度。从道夫转移率角度来看,隔距点位置下移,锡林与道夫三角区的气流会更大,利于纤维转移;但纤维经过更充分的分梳后,伸直度更好,纤维间抱合力变差,会造成道夫转移率变低。所以在合理控制引导气流下,促进纤维转移至道夫针布表面才能更有效地提高道夫转移率。3.7道夫速度关于道夫速度这一因素,一般不单独分析,都是和产量、生条定量一起做试验总结,即与出条速度影响道夫转移率这一因素保持一致。

3.8道夫直径

道夫直径大小直接影响锡林道夫转移区面积,对锡林道夫三角区转移气流的影响是决定性的,道夫直径不宜过小。道夫直径变小会造成锡林、道夫转移区面积减小,造成道夫转移率低,生条和成纱质量指标差,并可引起道夫掉棉网等严重问题。但是道夫直径大小和道夫速度能够影响锡林与道夫间的凝聚比,进而影响道夫转移率。锡林与道夫间的凝聚比,是指锡林表面线速度与道夫表面线速度的比值。锡林与道夫间的凝聚比越小,道夫转移率越高[4]。

3.9锡林前下罩板与锡林漏底进口位置及隔距

图1为道夫和锡林相继接触的协作弧段工作原理图。图1道夫和锡林相继接触的协作弧段工作原理图由图1可见,在纤维离心力以及气流作用下,被锡林针布抓取的纤维尾部会翘起,在隔距点上方的上协作弧部位,部分纤维被道夫针布抓取。随着锡林快速向下转动α1越来越小,α2越来越大,即纤维越来越不容易被道夫针布抓住。在下协作弧,因为锡林速度高,道夫表面的气流向锡林区运动,即便是被道夫针布抓住的纤维也可能会被再次带回锡林针布表面。所以适当调整锡林前下罩板隔距及位置,有利于纤维更好地转移至道夫针布表面,同时,调整锡林漏底进口位置和隔距,以便阻止纤维返回锡林针布表面。

3.10附加分梳元件及其针布规格

附加分梳元件及其针布规格等会对道夫转移率有较小的影响。前固定盖板及其工艺隔距对道夫转移率的影响。高速高产梳棉机普遍配置一定数量的固定盖板。如果前固定盖板齿密过大,与锡林针布隔距过小,会将纤维挤压在锡林针布表面,不利于纤维转移至道夫表面。因此,要提高道夫转移率,必须选择合适的前固定盖板针布,并控制其与锡林针布的隔距不能太小。棉网清洁器对道夫转移率的影响。棉网清洁器吸口对于梳棉机内的气流影响较大,在前固定盖板处,棉网清洁器不仅仅排除短绒和杂质,更能有效疏导气流,使得纤维层不完全压在锡林针布底部,利于纤维转移至道夫针布表面。

3.11锡林针布影响

道夫转移率的锡林针布规格主要有针齿形状、齿密、工作角(前角)、齿深、针齿隙容量、纵横齿密比等。锡林针布总齿高和齿深。锡林针布使用浅齿、矮齿将大大提高纤维的转移率,在锡林与盖板主分梳区,其分梳、均匀混和性能也会有不同程度的增强。锡林总齿高减少,会引起锡林针布容纤量变小、锡林与道夫纤维容量比发生改变,道夫转移率将成倍地增加[5]。锡林针布总齿高和齿深越小,纤维越易处于针尖,露出针面的纤维即增加了道夫针布对纤维的作用齿数和握持剥取力,道夫转移率增加,梳理作用加强,生条质量改善。一般来说,接触长度接近纤维长度的一半时,道夫就能有效抓取纤维,当锡林齿深减小时,纤维的握持深度减小,抓取接触长度增加,道夫转移率也增加。若齿密小、工作角大、齿深小、针齿隙容量小,道夫转移率就相对更高些。针布表面处理和加工工艺质量对道夫转移率影响也很大,针布状态和制造质量不良时,道夫转移率下降,针布容易刮花嵌杂,造成锡林针布绕花甚至发生噎车。

3.12道夫针布道夫针布的技术规格

能够影响其对纤维的抓取、握持和释放能力,直接影响梳棉机道夫转移率[6]。道夫针布的技术规格对于道夫转移率的影响与锡林针布的规格影响恰好相反,即齿密小、工作角大、齿深小、针齿隙容量小,道夫转移率就相对更低些。为了满足高速高产梳棉机的需要,解决道夫针布出现的各种问题,提高道夫针布的品种适应性,道夫针布齿形变化较大,先后出现了香蕉齿形、弧背齿形、折线齿形、鹰嘴齿形和各种组合齿形,同时还有道夫针布斜侧面带横纹的齿形,提高了梳棉机道夫转移率,改善了棉网质量和最终成纱指标。

3.13原料特性

一般情况下,纤维长度长,摩擦因数大的纤维不利于转移。

4结语

影响道夫转移率的因素有:锡林和道夫针布的种类、规格、针齿形态、工作角、齿高等技术参数以及两者的配合,锡林与道夫隔距,锡林速度及产量,生条定量,锡林与道夫隔距点的位置以及附加分梳元件的配置情况,道夫速度等。提高梳棉机道夫转移率对提高梳棉机产量,提高生条和成纱质量有着十分重要的作用。针对提高梳棉机道夫转移率这一课题,还应该解决的重点问题有:提高梳棉机道夫转移率的工艺结构优化;针对纺纱原料和纺纱品种,配置好梳棉机上机工艺;合理选择各部位分梳器材,配置好附加分梳、转移器材;继续研发能够更好提高道夫转移率的新型道夫针布。

参考文献:

[1]王兟,崔萍,张建平.道夫转移率的测定和计算研究[J].棉纺织技术,2004,32(4):17-19.

[2]贺福敏.梳理度与道夫转移率及其实用意义[J].辽东学院学报,2007,14(1):36-38.

[3]张文赓,郁崇文.梳理的基本理论[M].上海:东华大学出版社,2011:36-42.

[4]王学元.道夫转移率简易测算方法探讨[J].纺织器材,2013,40(3):39-41.

[5]王迎,童步章.梳棉机锡林道夫针齿容量的计算[J].大连轻工业学院学报,2010,20(3):225-228.

[6]陈玉峰.道夫针布齿形设计的进步和应用[J].纺织器材,2017,44(2):63-66.

作者:刘晓静 邢明杰 倪敬达 任光业 单位:青岛大学

棉纺织技术杂志责任编辑:张雨    阅读:人次