精梳机的结构和作用原理

    第三节　精梳机的结构和作用原理

    一、精梳机的工艺流程

    精梳机虽有多种机型，但其工作原理基本相同，即都是周期性地梳理棉丛的两端，梳理过的棉丛与分离罗拉倒入机内的棉网接合，再将棉网输出机外。

    现以瑞士立达SXF1269A型精梳机为例，简单叙述精梳机的工艺流程，SXF1269A型精梳机外形如图3-4。SXF1269A型精梳机的工艺过程，如图3-5。

    

    

    图3-4　瑞士立达SXF1269A型精梳机

    

    

    图3-5　SXF1269A精梳机的工艺流程

    小卷放在一对承卷罗拉7上，随承卷罗拉的回转而退解棉层，经导卷板8喂入置于钳板上的给棉罗拉9与给棉板6组成的钳口之间。给棉罗拉周期性回转，每次将一定长度的棉层(给棉长度)送入上、下钳板5组成的钳口。钳板作周期性的前后摆动，在后摆中途，钳口闭合，有力地钳持棉层，使钳口外棉层呈悬垂状态。此时，锡林4上的梳针面恰好转至钳口下方，针齿逐渐刺入棉层进行梳理，清除棉层中的部分短绒、结杂和疵点。随着锡林针面转向下方位置，嵌在针齿间的短绒，结杂、疵点等被高速回转的毛刷3清除，经风斗2吸附在尘笼1的表面，或直接由风机吸入尘室。锡林梳理结束后，随着钳板的前摆，逐步靠近分离罗拉11钳口。与此同时，上钳板逐渐开启，梳理好的须丛因本身弹性而向前挺直，分离罗拉倒转，将前一周期的棉网倒入机内，当钳板钳口外的须丛头端到达分离钳口后，与倒入机内的棉网相叠合,而后由分离罗拉输出。在张力牵伸的作用下，棉层挺直，顶梳10插入棉层，被分离钳口抽出的纤维尾端从顶梳片针隙间拽过，纤维尾端黏附的部分短纤、结杂和疵点被阻留于顶梳针后边，待下一周期锡林梳理时除去。当钳板到达最前位置时，分离钳口不再有新纤维进入，分离结合工作基本结束。之后，钳板开始后退，钳口逐渐闭合，准备进行下一个工作循环。由分离罗拉输出的棉网，经过一个有导棉板12的松弛区后，通过一对输出罗拉13，穿过设置在每眼一侧并垂直向下的喇叭口14聚拢成条，由一对导向压辊15输出。各眼输出的棉条分别绕过导条钉16转向90°，进入三上五下曲线牵伸装置17。牵伸后，精梳条通过罗拉18由输送带19托持，再通过圈条集束器及一对检测压辊20圈放在条筒21中。

    二、几种典型精梳机的结构及其作用原理

    （一）F1268A精梳机

    1．F1268A精梳机主要技术规格见表3-4。

    表3-4　F1268A精梳机主要技术规格

    

    2．F1268A精梳机主要机构组成与技术特点

    F1268型精梳机是经纬纺织机械股份有限公司在FA261A型精梳机的基础上，消化吸收国外先进机型，结合国情自行开发研制的国内较为新型的精梳机。F1268A型精梳机在以下四方面有所创新：钳板重量轻、冲量小，采用双点握持，能有效控制纤维；缩短钳板传动曲柄半径、减小摆动惯量与高速时的振动；采用顶梳前移，减少棉结杂质，改善条干质量；改进圈条传动结构，增加传动的稳定性。

    (1)给棉机构及其作用

    给棉机构包括承卷罗拉和给棉机构。

    ①承卷罗拉结构与作用

    承卷罗拉采用连续回转式，此种方式适应精梳机的高速运转。

    承卷罗拉机构由一对承卷罗拉、导卷板、偏心张力辊组成。存放在一对承卷罗拉上，随着承卷罗拉上的小卷回转退绕一定长度的棉层，输送给给棉罗拉。导卷板托持承卷罗拉退绕下来的纤维层，防止意外伸长。由于承卷罗拉连续回转，当给棉罗拉不给棉时，承卷罗拉仍在喂给，加之给棉罗拉随钳板摆动，从而引起棉层张力呈周期性的波动，为了稳定棉层张力，F1268A型精梳机的承卷罗拉与给棉罗拉之间装有一只偏心张力辊，如图3-6所示。偏心张力辊的作用是解决承卷罗拉连续回转退卷与给棉罗拉间歇回转及因钳板摆动造成纤维层传送距离变化的矛盾，即当钳板后摆、给棉罗拉停止给棉时，偏心辊偏心往上摆，使纤维层运动路径长度增大，将多余的纤维层储存起来；相反，当钳板前摆、给棉罗拉给棉时，偏心辊偏心往下摆，将前面储存的纤维层释放出来；确保纤维层张力均匀。

    

    

    图3-6　精梳机棉层张力补偿装置

    ②给棉罗拉机构与作用

    给棉罗拉机构包括给棉罗拉、弧形给棉板及给棉罗拉传动机构。其作用是定时定量喂给棉层。F1268A等新型精梳机均采用单给棉罗拉机构，与双给棉罗拉机构相比，对精梳机的高速、须丛的抬头以及棉网的分离接合有利。在新型精梳机上，有两种给棉方式；一种是钳板在前摆过程中给棉，称为前进给棉；另一种是后摆过程中给棉，称为后退给棉。精梳机的给棉方式不同，则给棉机构亦不同。F1268A型精梳机配有前进给棉机构(见图3-7)和后退给棉机构(见图3-8)供选用，以适应各种精梳产品的不同质量要求和落棉控制。

    精梳机每钳次的给棉长度：

    其中：Z₂——给棉棘轮齿数；

    　　　D——给棉罗拉直径。

    

    

    图3-7　前进给棉机构

    

    

    图3-8　后退给棉机构

    ③钳板机构与作用

    钳板机构由摆轴传动机构、摆动机构和上下钳板组成。

    F1268A型精梳机钳板摆轴的传动机构如图3-9所示。锡林轴1装有法兰盘2，离锡林轴中心70mm处装有滑套3，钳板摆轴5上装有L形滑杆4，滑杆的中心偏离钳板摆轴中心38mm，且滑杆在滑套内。当锡林轴带动法兰盘转过一周时，通过滑套和滑杆使钳板摆轴来回摆动一次。

    F1268A型精梳机的钳板摆动机构如图3-10所示。

    

    

    图3-9　F1268A型精梳机的钳板摆轴传动机构

    

    

    图3-10　F1268A型精梳机的钳板摆动机构

    (2)锡林与顶梳结构及作用

    精梳机的梳理机构主要包括精梳锡林和顶梳机构，是精梳机的最重要组成部分，对精梳质量起到非常重要的作用。

    ①锡林

    锡林是精梳机的主要梳理机件，其主要作用是由浅到深梳理须丛前端和中部纤维丛的大部分长度，使纤维进一步伸直、平行和提高纤维的分离度，并排除须丛中的短绒、棉结和其他杂质疵点形成落棉。

    锡林可分为植针式锡林和锯齿式锡林两大类。F1268A型精梳机采用锯齿锡林。锯齿锡林以金属锯齿代替梳针，无需植针，且强度高，使用寿命长，不嵌纤维，梳理作用强，梳理质量稳定。根据结构和装配方式不同，锯齿锡林可分为粘合式和嵌入式两种，如图3-11和图3-12所示。国外新型精梳机还采用整体梳针式锡林，如图3-13所示。

    

    

    图3-11　粘合式锯齿锡林

    

    

    图3-12　嵌入式锯齿锡林

    

    

    图3-13　梳针式整体锡林

    ②顶梳

    当分离罗拉握持须丛的前端，顶梳刺入须丛中时，由于分离罗拉的顺转运动分离须丛的尾部，这包括钳唇“死隙”部分和钳板钳持线后面的尾部纤维，其从顶梳针齿缝隙中抽过，须丛中后弯钩纤维被顶梳梳理伸直，同时，短绒、棉结和杂质等也被顶梳阻留而得以排除。

    顶梳及梳针结构如图3-14所示，顶梳固定在上钳板上。顶梳由顶梳片与梳针组成，梳针焊接在顶梳片内侧的斜板上，在顶梳片上部两端各有一只调节螺钉，用来调节顶梳的高低位置。顶梳片下部为焊接梳针，梳针的平面与顶梳片平面呈6度倾角，便于梳针刺入须丛。顶梳梳针一般采用扁针，与圆针相比，其抗弯刚度大，在保证强度前提下，可适当提高植针密度。顶梳植针密度一般为260根/10cm，当纺纱质量要求高时，也可采用280根/10cm或300根/10cm，植针高度（指伸出顶梳片的长度）一般为5.6mm。

    顶梳机构不仅包括顶梳，还由其传动机构组成。顶梳由钳板摆轴6通过一套四连杆机构传动，如图3-15所示。当钳板轴摆动时，带动四连杆机构5运动，四连杆机构带动顶梳轴1摆动，固定在顶梳轴上的顶梳摆臂3也随顶梳轴摆动，并带动顶梳4一起摆动。由于顶梳和钳板都由钳板轴7传动，所以，两者的摆动方向和摆动到最前、最后位置的定时都相同。

    

    

    图3-14　顶梳及梳针结构

    

    

    图3-15　顶梳传动机构

    (3)分离接合机构及作用

    ①分离接合机构

    精梳机分离接合机构由分离罗拉、分离胶辊及其传动机构组成，其作用是在精梳机每一工作循环中，把锡林、顶梳梳理过的纤维从须丛中分离出来，并与前一工作循环形成的纤维网接合在一起，然后输出一定长度的棉网。为了实现新、旧纤维丛的分离、接合和输出棉网，在一个工作循环中，分离罗拉、分离胶辊不仅要正转、倒转，在锡林梳理阶段还要保持基本静止，而且分离罗拉总的顺转量要大于总的倒转量，以保证有效地输出棉网，总顺转量与总倒转量的差值称为有效输出长度。因此，分离接合的传动机构比较复杂，分离罗拉运动规律为：由动力分配轴的恒速与连杆机构或共轭凸轮滑块机构产生的变速，通过差动行星轮系合成为变速的运动。

    ②分离接合机构的作用

    A．有效输出长度、接合长度和接合率

    由于精梳机呈周期性分离接合的特点，精梳棉条的质量和接合牢度与棉网的接合长度、接合率等密切相关。接合长度G取决于分离须丛长度L和有效输出长度S，它们之间的关系如图3-16所示。

    

    

    图3-16　分离须丛接合形态

    由图可知：

    L＝S＋G或G＝L－S

    其中：L——分离纤维丛长度mm)；

    　　　S——有效输出长度(mm)，即每钳次分离罗拉输出的须丛长度；

    　　　G——接合长度(mm)。

    一般情况下，当有效输出长度S较小时，接合长度G则较长，对提高纤维网的接合质量和条干均匀度有利。

    分离丛纤维的重叠程度可用接合率η表示，即%100S/G×=η，接合率愈大，纤维网的重叠程度愈好，厚度愈厚，减少了接合阴影，提高了条干均匀度。现代精梳机的接合率一般可高达190%以上。

    B．分离罗位顺转定时及开始顺转量

    分离罗拉顺转定时是指分离罗拉开始顺转时的分度值，它必须早于分离接合开始的分度值，以使分离罗拉能有足够的时间由速度为零的开始顺转点逐步加速。当钳板输送的须丛到达分离钳口时应保证分离钳口的速度大于须丛的速度，否则须丛头端就会撞在分离罗拉上造成弯钩，在整个棉网幅度上出现横条弯钩；或者由于分离罗拉表面速度略大于钳板前移速度，虽不致造成弯钩，但因牵伸太小，新须丛前端没有被充分牵开使须丛较厚，而前一循环的棉网尾端又较薄，接合时由于两者厚度差异过大使结合力较弱，在棉网张力影响下，新须丛前端容易翘起，在棉网上形成“鱼鳞斑”。此时，应当提早分离罗拉顺转定时，以延长分离罗拉自顺转至开始分离之间的加速时间，保证开始分离时分离罗拉有较大的表面速度。

    C．总顺转量和总倒转量

    分离机构的运动量决定于分离罗拉的总顺转量和总倒转量，有效输出长度即为总顺转量与总倒转量的差值。设计新机时，在缩短有效输出长度的同时应设法减小总顺转量和总倒转量，以此减少震动和噪音，利于提高车速。

    (4)其他机构及作用

    ①车面输出部分：从分离罗拉经车面到后牵伸罗拉为止称为车面输出部分。

    ②牵伸机构：F1268A型精梳机的牵伸机构采用三上五下曲线牵伸型式。

    ③圈条机构：防止出牵伸区的棉条产生意外牵伸，采用输送带将棉条送入圈条器。F1268A型精梳机采用单筒单圈条，且配有自动增容装置和自动换筒装置。F1268A通过往复横动圈条底盘，使气孔硬心区圈条的重叠部分错开而达到增容效果，通过此法增容，其容量可增加15%～20%。

    ④落棉排除部分：F1268A采用集体排棉机构，集体排棉机构是在单独排棉的基础上，将尘笼剥下的精梳落棉由风机通过吸风管道进入滤尘室，在尘室中由滤尘设备将落棉与气流分离、收集落棉，并将过滤后的空气送入空调室。集体吸落棉的机台数量可根据滤尘设备的过滤风量来确定。SXF1268A型精梳机落棉经毛刷刷下，经气流作用由管道输送，集体排除。

    （二）JSFA288精梳机

    1．主要技术规格

    JSFA288精梳机主要技术规格见表3-5。

    表3-5　JSFA288精梳机主要技术规格

    

    

    2．主要结构和技术特征

    (1)喂给机构

    ①小卷采用300mm宽度，备用小卷放在工作小卷后方。采用倾斜式备卷架，换卷时只须按动操作按钮，小卷即向前滚到棉卷罗拉上。

    ②采用单根给棉罗拉和弧形给棉板，罗拉沟槽较深，给棉滑溜减少。

    ③采用曲折导卷板，有利于生头操作，并且可以补偿因钳板前后摆动而造成棉层长度的变化。

    ④棉卷分段：棉卷分段指棉卷罗拉上的八只小卷，分两组按大、中、较小、小顺序排列，可减少换卷过程中的接头不匀现象，可使棉卷的大、中、小克重差异通过合理分段，来减少重量不匀率。棉卷分段方法如图3-17所示。

    

    

    图3-17　棉卷分段

    (2)钳板

    ①通过直径为60mm的钳板摆轴带动双摇杆机构，使钳板作前后的摆动，同时带动七连杆机构，使上、下钳板作开启及闭合的运动。

    ②钳板摆轴传动机构

    钳板摆轴的动力仍然来自锡林轴，锡林轴上固装着法兰盘，法兰盘上又固装一小轴，滑套装在小轴上，可绕小轴转动。滑套的另一个孔内装有滑杆，滑杆的另一端通过哈夫结构的滑杆结合件，固装在钳板摆轴上，组成曲柄—摇杆机构。锡林轴在143Z齿轮的带动下，回转一周，钳板摆轴来回摆动一次，由于滑套的运动，一方面带动滑杆来回摆动，同时不断改变着滑套与摆轴之间的距离，滑套与摆轴之间的距离的改变，相应地改变着摆轴的摆动角速度，实现钳板前摆慢、后摆快以及钳板在最前位置与最后位置摆动最慢的使用要求。

    (3)锡林：采用整体锯齿锡林。

    (4)顶梳：采用固定式，顶梳安装在上钳板顶梳托架上。

    (5)分离机构

    分离罗拉传动机构由平面连杆机构、外差动轮系和定轴轮系组成，具有传动平稳、噪声低、磨损小等优点。其全部集中在车头箱内，油浴润滑，适应高速运转。锡林净输出,即有效输出长度为26.67mm。

    分离罗拉运动，其一是由锡林轴传动差动轮系转臂产生的正向恒速运动，其二是多连杆机构传动差动轮系中心轮产生的正反向的变速运动，也就是在恒速正转运动基础上再增加一个正向或反向的变速运动，最后使分离罗拉的运动产生正向或反向的变速运动及相对静止的阶段。从机构上观察，摇杆摆向锡林轴时，分离罗拉产生反向转动，若摇杆摆向相反，即远离锡林轴，分离罗拉产生正向转动，两种速度（恒速、变速）同向叠加，产生合成的较快的正向变速运动，分离罗拉的正向转动完成棉网的分离与输出，反向转动完成分离时与钳板钳口棉网的搭接。

    从分离罗拉传动机构可以看出，如果改变定时调节盘上的曲柄销与143齿齿轮的安装位置，也就改变了此点与车头箱锡林轴上分度盘的相对位置关系,相应地改变了分离罗拉反转定时的迟早、分离罗拉顺转定时的迟早，决定了棉网搭节的长度。在使用中根据纤维的长度，须调节定时调节盘的位置，即改变点的位置，才能得到均匀的棉网。

    (6)牵伸机构

    ①牵伸机构：采用三上五下，曲线双区牵伸形式，中后部摩擦力向前扩展。

    ②皮辊加压采用气动加压，压力恒定一致。

    (7)圈条机构

    单筒单圈条成形，当棉条筒内的棉条长度达到设定值时，机器自动停车，并将满筒条筒推出，换入空筒，然后机器自动启动运行。

    (8)运动的相互配合

    精梳机上各运动机件，在锡林轴旋转一圈(既每一钳次)内相互以一定的关系协调配合，锡林轴外端装有分度盘，沿全周划分成40等分，每个等分为9°，称之为一个分度。根据分度盘所指示的分度，组成运动机件间的运动配合关系。

    （三）E62精梳机

    1．主要技术规格

    E62精梳机主要技术规格表3-6。

    表3-6　E62精梳机主要技术规格

    

    

    2．E62精梳机主要结构和技术特征

    (1)承卷罗拉喂给机构

    ①E62型精梳机承卷罗拉直径70mm，齿顶显凹弧形，这样使承卷罗拉与棉卷表面接触面增大，握持效果好，不易打滑，张力均匀。

    ②导棉采用托板式结构，消除棉丛边部挂花，减少棉网破边，避免了钳板摆动所产生气流对棉丛张力的影响。

    (2)给棉罗拉喂给机构

    ①E62型精梳机采用前进或后退给棉方式，外棘轮传动，配有长短不同的棘爪，结构简单，故障率少，操作方便。

    ②喂棉张力过大将会导致棉丛横向拉伸，造成棉网云斑。当给棉量发生变化时，喂棉张力应随之变化。E62型精梳机给棉张力一般控制在8%～12%之间。

    ③前进给棉可达到较小的落棉率，有利于机器运转状态的稳定；后退给棉可获得较大的落棉率，对提高精梳棉条条干有利。当选用前进给棉时，给棉量与落棉率成反比；选用后退给棉时，给棉量与落棉率成正比。给棉量标准值设定为5.2mm，在其他条件不变的情况下，给棉量大能够提高产量，但会降低精梳条的质量。给棉量小则会产生相反的效果。

    (3)钳板机构

    精梳机速度的提高，标志着产量增加。而钳板机构的设计，则是精梳机能否适应高速的关键之一。因此减轻钳板重量、降低运动惯量是提高精梳机速度的根本所在。

    ①E62型精梳机采用了轻型钳板结构，较E7/5型精梳机减轻了18.5%(不含给棉罗拉)。

    ②上下钳板啮合曲线化设计，采用两点握持，钳唇对棉丛的握持更加牢固可靠，增强对纤维的握持控制能力，提高小卷重量，增加产量。

    ③E62精梳机缩短传动钳板曲轴长度，经计算钳板曲轴总摆角度为36.97°，降低钳板的运动惯量，有利于提高车速。

    ④偏心轮转动角度和钳板前后摆动初始位置，是决定钳板开口时间早迟与开口大小的主要因素。为此，E62型精梳机设计了钳板开启机构，根据前进和后退给棉的特点，分别配置38齿和45齿的变换齿轮，结合落棉隔距的调整，达到钳板开启一致，均匀给棉的目的。

    ⑤给棉罗拉位置较E7/5型精梳机前移了11.2mm。因此，钳口牵伸隔距变小，浮游纤维动程相应缩短，在分离接合时，增强了给棉罗拉对棉丛的控制能力。同时，降低精梳落棉1%～2%。

    (4)梳理机构

    ①精梳机锡林型号的优选

    锡林是精梳机的关键元件。因此，立达公司对其作了进一步的研究。在E62型精梳机上配置了7015型新型锡林，其性能优于5014型，与5015型效果相当，适纺纤维长度为26～38mm，精梳落棉率范围为14%～22%。

    ②精梳机锡林定位

    E62型精梳机锡林定位为36分度。梳理时间提前，意味着锡林前排针齿负荷的增加和后部针齿负荷的减轻，对纤维的梳理作用更加柔和。

    ③E62型精梳机钳板采用中支点结构，绕精梳锡林作近似等隔距运动，梳理隔距为0.3±0.05mm(39分度时测量)。实践证明，梳理隔距越小，其分梳效果越好，短绒及结杂越少。

    (5)分离接合机构

    分离接合是实现前后纤维层周期性结合、分离和连续不断输出棉网的过程，良好的接合质量是提高产品质量的有效保证。

    ①E62型精梳机分离罗拉有效输出长度为26.48mm，比E7/5型精梳机减少了5.23mm(相当于187棘轮的给棉长度)。由于有效输出长度的减少，增加了棉丛接合长度，提高了接合率，增强了棉网强度。减少输出棉网在曲线板上往复运动所造成的意外牵伸，避免了棉网破裂的产生，改善了条干均匀度。

    ②E62型精梳机后分离皮辊(直径为24.5mm)比E7/5型精梳机后移4mm，即握持距相应后移2.02mm。分离隔距的缩小，使得分离时间提前。如果结束分离时间不变，提前分离就表示增加分离接合工作时间，使分离纤维丛长度增加，接合长度也随之增加，对棉网的接合质量非常有利。

    (6)牵伸机构

    E62型精梳机后区牵伸由E7/5型精梳机固定牵伸1.33倍改为可调式牵伸，分1.14、1.36和1.5倍三档。适用范围广，能够有效地加强后区摩擦力对后部纤维的控制。同时，有利于总牵伸倍数的合理分配。

    (7)气流控制

    精梳机每个分梳单元的气流流动量不一样，合理控制流动量，是提高纤维丛接合质量和保证分梳区域良好清洁的有效措施。

    ①飞花通道后盖上端与下钳板底面之距离由E7/5型精梳机15mm增到38mm。在纤维丛接合时，由于机后的补风量增大，抵制了从分离钳口A处的进风量，有利于梳理后纤维丛的抬头，防止纤维发生涌头现象。

    ②为了保证各飞花通道真空度一致，降低落棉眼差，总风道真空度设定为14～16毫米水柱(短纤维)，即负压为137Pa～157Pa。

    (8)创新设计

    ①牵伸系统缠绕自停装置。当牵伸罗拉或牵伸皮辊发生缠绕时，牵伸皮辊支架向上移动，触动自停点，发出停车信号，杜绝了机件损伤。

    ②停车定位装置。机器接到停车信号时，以蠕动速度向前运行，停在24分度位置上，便于换卷，提高了生产效率。

    ③圈条器变速装置。动力从车头传递到圈条变速器上，然后通过V型皮带驱动圈条器，改变圈入条筒内精梳条的张力，消除了精梳棉条堵塞起波现象的发生。