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探討精梳機變速梳理與恒速梳理的技術特點?對比分析了兩種梳理技術的優(yōu)缺點?指出:采用錫林軸瞬時變速技術使大齒面角錫林的使用成為可能?分離羅拉順轉定時?錫林定位和鉗板閉合定時三項工藝參數(shù)調節(jié)范圍的擴大并不會造成有效纖維的流失,具有節(jié)棉優(yōu)勢?其缺點是錫林產(chǎn)生的加速度大,機器振動大?耗電量大?不利于高速?恒速梳理的精梳機不產(chǎn)生加速度,具有機器振動小?耗電少?有利于高速的優(yōu)勢,由于錫林恒速梳理區(qū)間較大,使上述三項工藝參數(shù)調整的空間相對較小,調節(jié)不當往往會造成落棉率增加?有效纖維流失,增加紡紗成本?認為,恒速梳理可采用同時兼容齒面角為90°和110°的錫林托架,以大幅度提高梳理效果,增強排除短絨和結雜質的能力,可借鑒變速梳理實現(xiàn)高速穩(wěn)定運行的技術措施,實現(xiàn)進一步的改進和優(yōu)化?所具有的節(jié)棉優(yōu)勢使變速梳理技術仍然是精梳機生產(chǎn)廠商今后的重點研發(fā)方向?

自2008年起,國內精梳機生產(chǎn)廠家相繼開發(fā)了變速梳理精梳機,認為變速梳理技術是將縮短的錫林梳理分度時間讓給了分離前的準備時間,即為增加分離接合工作創(chuàng)造了條件,較好地解決了分離結合棉須叢抬頭不足的問題,為精梳機車速的進一步提升創(chuàng)造了條件,但近幾年恒速梳理精梳機又得到一定重視,并且恒速梳理精梳機的速度高達600鉗次/min,如新一代數(shù)字化伺服多軸驅動車速高達600鉗次/min的TCO12型精梳機就是恒速梳理精梳機,并且輸出棉網(wǎng)的清晰度也較好,究竟是等速梳理好還是變速梳理好呢?筆者就變速梳理精梳機與恒速梳理精梳機技術特點進行分析探討,僅供讀者參考?

錫林變速梳理技術特點

1.節(jié)約用棉的優(yōu)勢

E80型?E65型?E62(90°)型(括號內數(shù)字表示錫林齒面角,下同)和E62(111°)型精梳機齒面角?錫林梳理?鉗板開口?閉合的對應關系。

現(xiàn)代高效能精梳機采用錫林軸瞬時變速技術,使纖維層經(jīng)過錫林梳理的時間明顯縮短?以表1中齒面角為90°的錫林為例,錫林梳理時間由9.5個分度縮短到6個分度,錫林開始梳理時間向后推遲而結束時間提早,完全可以確保錫林在開始梳理到梳理結束時的梳理區(qū)間范圍內,鉗板鉗唇能夠牢固而有效地握持住棉須叢而不被錫林梳針梳掉,在分離羅拉傳動機構的設計中采用了倒轉開始階段分離羅拉倒轉小的傳動變化規(guī)律,同時配合錫林變速梳理的末排針可提前到達分離羅拉最近點,兩種優(yōu)化設計有機相結合,使得分離羅拉順轉定時?錫林定位和鉗板閉合定時的三項工藝參數(shù)調節(jié)范圍擴展,且不會造成有效纖維的流失,也不會對精梳落棉質量產(chǎn)生任何影響?這也正是高效能變速梳理精梳機可節(jié)約用棉1%~2%的關鍵技術之所在?

2.大齒面角錫林的使用

錫林變速梳理為精梳機在高速條件下采用大齒面角錫林創(chuàng)造了條件?瑞士立達公司率先在E65型精梳機上采用了變速梳理技術,當錫林定位為36分度?分離距為13.5mm時,鉗板閉合區(qū)間為34.6分度~8.8分度,占據(jù)了14.2個分度,其錫林梳理區(qū)間為35.8分度~1.8分度,僅占了6個分度,僅為E62(111°)型精梳機的一半?經(jīng)筆者計算,E65型精梳機潛在的錫林齒面角增加范圍可達130°~150°,錫林梳理面積可以增加44.4%~66.7%,極大拓展了新型精梳錫林齒面角的梳理區(qū)間,在不增加齒條密度的前提下,為大幅度提高精梳機的梳理度及錫林梳理時的容纖量提供了理論依據(jù)?國內外新型高品質精梳錫林的齒面角為130°,其梳理區(qū)增加了44.4%,錫林的總梳點數(shù)增加了60%,總梳理點可達4.7萬點~6萬點,可以更徹底的從棉層里清除短絨和棉結雜質?

3.130°齒面角錫林的梳理隔距和給棉方式分析

E80型?E65型?E62(90°)型和E62(111°)型精梳機梳理隔距曲線。

以E80型精梳機為例,對130°齒面角錫林梳理隔距和給棉方式分析如下：

130°齒面角錫林始梳點隔距偏大,E80型精梳機始梳點的錫林梳理隔距高達0.9mm,在34.5分度~36.5分度區(qū)間內,梳理隔距都在0.55mm以上,隨后又急劇縮小,其最緊點的梳理隔距也僅為0.35mm?偏大的梳理隔距區(qū)間約占整個錫林梳理區(qū)的25%,始梳點隔距偏大,既不利于前區(qū)錫林齒片對須叢的穿刺?開松及整理,也不利于后區(qū)錫林針布對棉須叢的梳理及對細小棉結雜質?短絨的排除?尤其是采用重定量的棉卷工藝時,棉須叢不能完全被錫林齒片插入,部分棉須叢仍浮游在錫林針布表面,非常不利于纖維單根化程度的提高?

采用130°齒面角錫林較90°齒面角錫林的精梳落棉率高1.7個百分點~3.0個百分點,通常只能采用前進給棉工藝?前進給棉工藝在每一重復循環(huán)梳理中較后退給棉工藝的錫林梳理長度少了一個給棉長度,而前進給棉工藝中頂梳的梳理負荷較大,其中有50%~60%的精梳落棉率是由僅有一排梳針的頂梳來承擔的,在排除小卷中的短絨?棉結上發(fā)揮了較大作用,并非是傳統(tǒng)技術理念所認為的頂梳只影響精梳落棉率的2個百分點~5個百分點?同時我們也注意到在前進給棉中,頂梳梳理起到了極其重要的作用,而這顯然非常不利于130°超大齒面角錫林梳理效能的充分發(fā)揮?因此,只有在長絨棉紡紗中?采用后退給棉工藝?紡制細號及特細號紗線?要求較高的落棉率時,130°超大齒面角錫林才能發(fā)揮較大作用?

4.變速梳理對分離接合時棉須叢抬頭的影響

精梳機采用錫林軸瞬時變速技術,即使纖維層經(jīng)過錫林梳理的時間大大縮短?以齒面角為90°的錫林為例,錫林梳理時間由9.5個分度縮短到6個分度,并將縮短的錫林梳理分度時間分別讓給梳理前準備及分離前的準備時間,而分離結合工作階段所用時間沒有改變?通常,分離前的準備階段是從梳理結束到開始分離接合為止,這一階段中的1.8分度~8分度,鉗板處在閉合狀態(tài),在8分度~18分度,上?下鉗板才由閉合到逐漸開啟,但開口量極小,只有在分離結合階段18分度~24分度,上?下鉗板的開口量才逐漸放大,因此,縮短的錫林梳理分度時間讓給了分離前的準備時間,其分離前的準備時間對鉗板內棉須叢的充分抬頭沒有幫助,因此也就談不上較好地解決分離接合棉須叢抬頭不足的問題,對提高車速沒有幫助?

5.錫林變速梳理的不利因素

錫林變速梳理的線速度呈快速加速梳理的過程?用N錫表示精梳機錫林速度,經(jīng)過錫林梳理起始非圓齒輪嚙合傳動計算,錫林變速梳理過程的瞬時轉速為1.387 N錫~2.2N錫?在500鉗次/min的速度下,錫林梳理時的線速度相當于精梳機恒速梳理區(qū)間的690鉗次/min~1 100鉗次/min,錫林加速變速梳理過后直至毛刷清潔錫林時,錫林的速度迅速下降至0.25 N錫,此時的錫林速度相當于精梳機恒速500鉗次/min的25%即為125鉗次/min?因此,在變速梳理區(qū)間,錫林產(chǎn)生的加速度大,機器的振動大?耗電多?不利于高速?號稱500鉗次/min的國產(chǎn)變速梳理精梳機實際生產(chǎn)速度仍在350鉗次/min~380鉗次/min水平徘徊?其原因:錫林變速傳動,錫林產(chǎn)生的加速度大,機器的振動大,不利于高速,尤其非圓齒輪材料的選擇不當?熱處理工藝不佳,會導致非圓柱橢圓齒輪損壞,造成鉗板?錫林損壞,甚至出現(xiàn)錫林軸斷裂和齒輪箱損壞等嚴重機械故障?

6.實現(xiàn)高速穩(wěn)定變速梳理的技術措施

為了降低錫林變速產(chǎn)生加速度導致機器振動大?耗電多的不利因素,實現(xiàn)變速梳理精梳機的高速穩(wěn)定運行,使用計算機輔助工藝設計手段,優(yōu)化傳動機構零部件尺寸,以降低其傳動機構的加速度,減少運動慣量,特別是往復運動傳動機構?主要有以下技術措施：

6.1 鉗板曲柄半徑由65mm改變?yōu)?5mm,使鉗板擺角由36.6°變?yōu)?0.8°,最大角加速度由19.17rad/s2減少到15.1rad/s2,由于鉗板軸擺動幅度的大幅度減少,降低了鉗板擺軸的角加速度和加速度,有效地降低了機器的振動和噪聲?

6.2 優(yōu)化連桿尺寸和行星輪系齒輪配比,盡量降低分離羅拉的角加速度并減少角位移,使分離羅拉順轉瞬時速度降低,遏制分離羅拉在高速順轉?倒轉的扭振現(xiàn)象?

6.3 優(yōu)化行星輪系的齒側間隙,對行星輪系的齒形進行齒形修緣,并優(yōu)化了行星輪內部軸承潤滑油路,減少磨損降低車頭箱內的溫度,提高車頭箱內潤滑油的清潔度,在行星輪的正反轉中進一步降低噪聲?

6.4 采用鈦合金鉗板結合件,使鉗板具有較高的強度?彈性和韌性,質量由2.9kg減少到2.6kg,有的廠家甚至達到2.1kg,更適應于高速度,增加了整機運行的穩(wěn)定性?同時將錫林軸的錫林托架改用鋁合金或鈦合金材料,使錫林托架質量減輕80%以上?

6.5 對車頭箱?機中墻板?底板進行增強加厚優(yōu)化設計,并優(yōu)化鑄造?機加工?裝配等生產(chǎn)過程中的各個環(huán)節(jié)及進行嚴格的工藝監(jiān)管?控制,以確保機器高速運行時的平穩(wěn)性?

以上這一系列的技術創(chuàng)新有效降低了梳理組件的運動慣量,減輕了機器振動,降低了噪聲,為高效能變速梳理精梳機的高速運轉創(chuàng)造了條件?

錫林恒速梳理技術特點

1.錫林恒速梳理的速度優(yōu)勢

恒速梳理精梳機在錫林梳理時,由于錫林不產(chǎn)生加速度,具有機器振動小?耗電少?有利于高速的優(yōu)勢?將實現(xiàn)變速梳理精梳機高速穩(wěn)定運行的技術措施嫁接到恒速梳理精梳機上來,可起到優(yōu)勢互補的效果?利用計算機輔助工藝設計手段,對恒速梳理精梳機的分離羅拉?鉗板擺動及開啟閉合運動軌跡相關聯(lián)的參數(shù)進行優(yōu)化,實現(xiàn)精梳機全系統(tǒng)的低負荷設計,達到短纖維的可紡性增強?機器運轉振動低?噪聲小?能耗低?車速高?溫升低?輸出棉網(wǎng)清晰的目的?如果錫林定位?鉗板閉合定時及分離羅拉順轉定時工藝參數(shù)調節(jié)得當,輸出棉網(wǎng)不易看出搭接痕?同時恒速梳理精梳機的車速突破600鉗次/min也并非遙不可及?

2.特細號紗生產(chǎn)的優(yōu)勢

恒速梳理精梳機同時兼容齒面角為90°和110°的錫林托架?采用110°錫林,在不增加齒條密度的前提下,可大幅度提高精梳機的梳理度,梳理區(qū)間較長,錫林針布對纖維作用柔和,排除短絨?棉結雜質能力增強,提高了單纖化程度,改善了成紗質量,由于拓展了梳理區(qū)間,使錫林梳理分度更趨于合理,梳理隔距過渡緩和平坦有利充分梳理,總針數(shù)高達4萬點~5.5萬點,可滿足長絨棉7.4tex(80s)~1.97tex(300s)特細號紗梳理質量要求?

3.有效纖維流失上的弊端

由于錫林恒速梳理區(qū)間較大,使錫林定位?鉗板閉合定時及分離羅拉順轉定時工藝參數(shù)調整的空間相對較小,甚至E62(90°)型精梳機錫林梳理區(qū)間要比E80(130°)型大1.5個分度,過分延遲錫林定位工藝,則錫林末排針在通過分離羅拉表面最緊點處會觸及分離叢尾端纖維,以致錫林針會將分離叢內的纖維抓走?而齒面角為111°的錫林梳理階段長達12.5個分度,較齒面角為90°錫林梳理推遲了約3個分度,因此分離羅拉倒入機內的棉網(wǎng)被錫林末排針抓走的幾率大大增加,錫林定位工藝采用36分度可以滿足錫林及棉網(wǎng)不被錫林末排針抓走的條件?但是由于鉗板閉合定時早,鉗板開口就遲,開口量小;反之,閉合定時遲開口就早,開口量大,因而鉗板的閉合定時應早于錫林梳理開始定時,否則鉗板鉗口內的有效棉須叢會被錫林的前排針抓走,形成精梳落棉?若采用高速度?重定量工藝,使錫林對棉須叢的梳理力急劇加大,鉗板的閉合定時又晚于錫林梳理開始閉合,鉗板不能有效握持棉須叢,鉗板鉗口內的有效棉須叢就會被錫林的前排針抓走,形成精梳落棉?與此同時,如果搭接刻度調節(jié)不當,尤其是采用111°錫林時,在其末排針通過錫林與分離羅拉最近點的那一刻,分離羅拉倒入機內的棉網(wǎng)長度隨著搭接刻度的增大而增大,錫林末排針抓走有效纖維的幾率大大增加,既便是優(yōu)化車頭連桿長度以減緩分離羅拉倒轉速度,仍然不能解決錫林末排針抓走有效纖維的問題,搭接刻度調節(jié)不當往往會造成精梳落棉率的急劇增加,落棉質量下降,而E65型和E66型變速梳理精梳機就不會出現(xiàn)上述問題?兩種梳理方式落棉比較見表2?

兩種梳理方式下,精梳條短絨率基本相當,變速梳理的落棉率較低,落棉短絨率較高,說明有效纖維損失較少,有利于節(jié)棉?

4.減少恒速梳理精梳機有效纖維流失的方法

如表1所示,在E62(111°)型恒速梳理精梳機錫林定位工藝為36分度時,鉗板閉合定時為34.7分度,錫林第一排針到達鉗板鉗口下緣時為34.2分度,而鉗板在最前位置時的開口量為21mm,顯然不能滿足錫林第一排針到達鉗板鉗口下緣時鉗板應處于完全閉合狀態(tài)的梳理工藝要求,而當鉗板閉合定時在33.7分度時,始梳點位置仍為34.2分度,所對應的鉗板最前位置的開口量則為19.5mm,完全可以滿足錫林開始梳理時不被錫林前排針抓走的條件,因此在使用齒面角為111°錫林且錫林定位在36分度的情況下,適當減少鉗板開口量可減少有效纖維的流失,降低精梳落棉率,提高落棉質量,但開口量也不能太小,否則將導致分離叢過早地脫離頂梳梳針,影響頂梳的梳理效能及分離結合時纖維的抬頭,因此鉗板的開口量可控制在19.0mm~20mm范圍內,若精梳機沒有鉗板開口控制機構,其開口量可以逐眼調節(jié)?筆者認為:分離羅拉順轉定時越遲,其前段倒轉量的絕對值越小,分離羅拉倒入機內的棉網(wǎng)長度越短,易滿足棉網(wǎng)不被錫林末排針抓走的條件,因此,從降低精梳落棉率,減少有效纖維流失的角度考慮,分離羅拉順轉定時應遲一些,車頭內的搭接刻度值應向-2方向調節(jié),以確實減少有效纖維流失?

結語

1、高速精梳機采用錫林軸瞬時變速技術,將纖維層經(jīng)過錫林梳理的時間大大縮短,由于錫林開始梳理時間向后推遲而結束時間提早,很好地解決了錫林末排針對分離羅拉倒入機內棉網(wǎng)的干擾問題,使落棉中有效纖維數(shù)量極少,錫林定位?鉗板閉合定時和分離羅拉順轉定時三項工藝可調范圍較大,并不會使有效纖維流失及對精梳落棉質量產(chǎn)生影響,這也正是高效能變速梳理精梳機可節(jié)約用棉1%~2%的關鍵技術之所在?

2、變速梳理技術的應用,使大齒面角錫林的應用成為可能,國內外新型高品質精梳錫林的齒面角為130°,其梳理區(qū)增加了44.4%,錫林的總梳點數(shù)增加了60%,總梳理點可達4.7萬點~6萬點,可以更有效地清除短絨和棉結雜質?

3、錫林變速梳理的加速度大,機器振動大?不利于高速,尤其在非圓齒輪材料選擇不當?熱處理工藝不佳時,會導致非圓柱橢圓齒輪損壞造成損壞鉗板?錫林的現(xiàn)象,甚至會造成錫林軸斷裂和齒輪箱損壞等嚴重機械故障?這也正是國產(chǎn)變速梳理精梳機實際生產(chǎn)速度仍在350鉗次/min~380鉗次/min水平徘徊的原因?

4、錫林恒速梳理不產(chǎn)生加速度,具有機器振動小?耗電少?有利于高速的優(yōu)勢,可采用同時兼容齒面角為90°和110°的錫林托架,大幅度提高梳理效果,增強排除短絨和結雜的能力;可借鑒變速梳理實現(xiàn)高速穩(wěn)定運行的技術措施,實現(xiàn)進一步的改進和優(yōu)化,其車速有望突破600鉗次/min?

5、錫林恒速梳理區(qū)間較大,使錫林定位?鉗板閉合定時及分離羅拉順轉定時工藝參數(shù)調整的空間相對較小,如果這三項工藝調節(jié)不當,往往會造成落棉率增加及大量有效可紡纖維的流失,增加紡紗成本?因此,恒速梳理精梳機沒有節(jié)棉的優(yōu)勢?精梳機變速梳理技術仍然是精梳機生產(chǎn)廠商今后的重點研究和發(fā)展方向?