楊巧云

卓郎（常州）紡織機械有限公司

摘要：本文重點介紹了不同時期梳棉機后部給棉刺輥的結構特點及工作原理，對梳棉機后部結構以及相應的工藝研究作了歸納和總結。

關鍵詞：給棉部分；刺輥部分；順向給棉；三刺輥

梳棉機臺時產量從原來的5kg/h發展到現在的120kg/h，產品基本框架沒有發生大的變化，仍是由錫林、道夫、刺輥等組成，給棉羅拉、給棉板、活動蓋板等元件的基本功能也沒有發生變化。但梳棉機在具體結構方面發生了非常大的改變：從傳統方式喂棉到*近幾年流行的順向喂棉，從單刺輥到多刺輥，從錫林周圍沒有固定蓋板到增加前后固定蓋板以及棉網清潔器，從幅寬1000mm到1200mm、1500mm，結構的變化使得梳棉機的產量和使用效果發生了巨大的改變。本文歸納總結了不同形式梳棉機后部喂入和刺輥部分的結構及其優缺點，結合使用過程中出現的問題及應對辦法，提高棉紡企業對后部工藝的關注度，為棉紡企業梳棉機后部工藝調整提供一點思路。

1 八十年代到九十年代國內外梳棉機的后部結構和工藝特點

1.1 A186系列、FA201的后部結構和工藝特點

喂棉羅拉直徑：70mm，加壓方式；羅拉兩端加壓，加壓量3.8-5.4kg/cm。結構特點：羅拉為溝槽形式，加工方便；缺點：加工長纖維時易纏繞羅拉，同時撓度會發生變化。給棉板在羅拉的下方，即為傳統逆向喂入方式。給棉板為調換件，可以根據不同的纖維長度使用不同的給棉板，見圖1。

圖1 A186系列、FA201梳棉機的后部結構

刺輥的主要作用是對棉層進行梳理并除去部分雜質、短絨。A186系列梳棉機利用氣流、網眼板和刺輥離心力對纖維進行除雜和開松。除刺輥速度外，除塵刀的安裝角（即除塵刀刀背與機框水平面的夾角）和落雜區長度對落棉和除雜的影響*大。生產含雜較多且雜質較大的原料時，可以采取“低刀大角度”工藝思路。使**區多落、第二區多回收。在生產實際使用中，這種后部結構存在的常見問題是：小漏底弧長、結構形式會影響到刺輥區的除雜；小漏底弧度變形后或隔距調整不當時，會造成小漏底糊塞，導致棉網清晰度不夠，從而影響生條質量。

1.2 FA201B/FA231A梳棉機的后部結構和工藝特點

FA201B/FA231A梳棉機刺輥區下部開始增加預分梳板（見圖2），對纖維進行預分梳。同時落棉的調節也變得相對可控。這種刺輥區結構雖不像現代梳棉機一樣可以實現機外調整，但已實現了落棉的機上自動收集。但由于第二落雜區較短、三角小漏底無網眼，塵雜和短絨的排除作用相對有限，同時，刺輥回轉所造成的氣流不能得到有效的釋放，造成給棉板上的棉層紊亂，后車肚落白，影響刺輥對棉層的分梳作用。同時由于主機廠對刺輥區氣流研究的不完全，在紡不同原料時，羅拉會出現纏繞現象，刺輥泄氣罩吸口會出現短絨擁堵的情況。

圖2 FA201B/FA231A梳棉機的后部結構

1.3 八十年代初進口清梳聯產品的后部結構和工藝特點

八十年代初，國內少部分企業開始引進進口清梳聯產品。當時的進口清梳聯主要是瑞士立達、德國特呂茨施勒爾、日本豐田的產品。其中梳棉機以DK2、DK715，C1/3，C4,C50/C51較多見。瑞士C4、C50/51采用給棉板在給棉羅拉上面的結構形式，即順向喂棉結構，生產不同紡紗品種時，C51刺輥區也可以采用不同的配置，見圖3、圖4；而德國系列仍采用傳統方式，DK715與國產FA201的區別在于具體加壓結構不同（見圖5），DK760刺輥區結構發生了很大變化（見圖6），增加了可以在機外進行落棉調整的機構。

圖3 C51刺輥區的雙預分梳板配置

圖4 C51刺輥區的單預分梳板配置

圖5 DK715梳棉機的后部結構

圖6 DK760梳棉機的后部結構

此時梳棉機給棉羅拉直徑已經加大到100mm，羅拉直徑的增大，較好解決了輥體變形的問題。刺輥直徑以250mm為主。

這一階段隨著清梳聯技術的發展，梳棉機后部結構*大的變化在于為適應自調勻整檢測棉層厚度的需要，給棉部分除完成正常的握持功能外，還要滿足檢測棉層厚度和控制喂棉量均勻性的目的，各種給棉檢測機構應運而生。青島紡機設計了FA231、FA203彈簧直接加壓的給棉加壓方式，使給棉羅拉根據棉層厚度的變化而沿羅拉座上的軌道上下移動，見圖7。

圖7 彈簧直接加壓的給棉加壓方式

1.4 九十年代初鄭紡機清梳聯產品的后部結構和工藝特點

鄭紡機九十年代初開始與特呂茨勒合作開發清梳聯用梳棉機，其**代產品FA221系列即為DK760國產化產品。由于當時鋁合金型材的發展不能盡如人意，因此，一些鋁合金結構零件只能用鋼板焊接結構代替。FA221B后部結構中采用給棉板加壓方式，即給棉羅拉固定，給棉板隨棉層厚度的變化而繞后部支點轉動，給棉檢測部分在給棉羅拉握持點前部，見圖8。

圖8 FA221B的后部結構

隨著人們生活水平的提高，人們逐漸認識到刺輥區落棉、蓋板花的清理以及車上飛花給工人勞動強度和生產環境帶來的負面影響。刺輥區的落棉清除和落棉調整也成為梳棉機生產企業和紡織企業共同關注的問題。因此，連續吸落棉系統以及簡單的機外調整刺輥區落棉方法開始得到應用。如圖6中給棉板下部的調節板就可以用來調整刺輥區的**落雜區長度等。

1.4 意大利馬佐里的C501梳棉機的后部結構和工藝特點

意大利馬佐里C501梳棉機的刺輥直徑是至今為止*大的，達到了350mm。由于刺輥直徑的加大，使得刺輥周圍吸口和分梳板的排列很從容。同時，刺輥區三個吸口的排列更充分發揮了刺輥區的除雜功能（見圖9）。遺憾的是，國內進口C501梳棉機的企業較少，無法進行詳細的調研和對比試驗。

圖9 C501梳棉機的后部結構

逆向喂棉形式*常發生的問題就是給棉羅拉的纏繞。即使采用滾花羅拉形式，纏繞的情況相對少些，但刺輥區短絨飛花卻很常見。飛花的增加與刺輥區的氣流有關，羅拉纏繞也與刺輥區的氣流有關。國內較早對刺輥罩蓋內氣流運動進行系統研究的是梅自強先生^[1]，他系統地測定了刺輥罩殼內的壓力分布，分析了罩蓋壓力對落棉和除塵的影響^[2]。沈天飛^[3]分析了在刺輥罩殼上加吸塵罩對刺輥下落棉的影響，認為加吸塵罩蓋具有排除短絨；降低車間含塵量；降低刺輥三角區及小漏底出口處的氣壓三個方面的作用。我們經過試驗發現：造成刺輥區飛花的主要原因在于：

（1）高速刺輥打擊棉層時，刺輥針布對纖維的沖擊使棉層中的短絨飛出。

（2）刺輥上的纖維不能****轉移給錫林，有少量返花隨著刺輥的高速旋轉而飛出罩板區。

（3）錫林后下罩板隔距大小影響刺輥區飛花。隔距小，刺輥轉移過來的氣流和錫林回轉產生的氣流在此交匯時阻力較大，不利于刺輥氣流的釋放。

解決飛花的辦法是在刺輥區增加吸口。吸口的位置和風量大小很關鍵，如果吸口位置不恰當或風量不合適，就會造成羅拉纏繞或吸口堵塞。該吸口風量250m³/h左右較為合適。圖10，圖11是兩種不同形式的刺輥上罩吸口形式。由于此處的吸口是以排除短絨為主的，增加此吸口后，生條短絨也會隨之降低。

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圖10 刺輥上罩吸口形式之一牋 牋牋牋牋牋牋圖11牋 圖10 刺輥上罩吸口形式之二

生條短絨問題直接涉及到成紗毛羽、強力和強力不勻率等質量指標，一直是紡織企業較為關注的重點指標。為減少梳棉機短絨的產生，八十年代立達公司**進行順向給棉方式的研究（見圖3，圖4），目前順向給棉結構已得到了廣泛的應用。但由于人們認識能力的局限，作為突破傳統的一種結構，順向給棉在走向成熟的過程中，也遇到過這樣那樣的問題。

在實際生產中，立達公司C51型梳棉機曾遇到后車肚落棉少、除雜效率低等問題，導致生條棉結雜質較高，影響成紗質量。

1.5 C51梳棉機

曾有客戶針對C51梳棉機后部刺輥區除雜不好的問題，將除塵刀反裝，其原理在于增加了兩個落雜區的長度，如圖12所示。據相關資料介紹，更改后棉結總數由61粒/克減少到 44粒/克，重量短絨率(≤16 mm)由17.48%減少到15.57%^[4]。

圖12 C51梳棉機后除塵刀反裝

無獨有偶，筆者曾遇到過一個棘手的問題，當時我們的新產品（順向喂棉形式）在用戶廠調試時，除短絨外其余指標均滿足客戶要求，而客戶對生條短絨的要求又比較高，滿足不了正常生產的需要。針對整個流程設備進行工藝優化，生條短絨仍然時好時壞，波動較大。為徹底分析生條短絨是產生問題還是排除問題，我們應用單獨設計的落棉測試裝置將梳棉機每一部分落棉單獨收集、稱重、計算落棉率，發現刺輥**落雜區的落棉含雜率很高，基本達到了70%，而落棉率卻較低，只有0.8%。而紡同樣原料的進口機型刺輥區落棉率達到2.56%。為此，調整刺輥區尤其**落雜區的落棉量，使落棉率由0.8%調整到1.8%，短絨指標達到了客戶要求。

2 二十一世紀國內外梳棉機后部結構變化和工藝適應性

2000年以來，處于清梳聯技術領導地位的瑞士立達和特呂茨勒梳棉機又有了很大的改進。他們先后分別推出革命性產品：DK803/DK903系列（見圖13^[5]），TC03/TC5/6等系列產品；C60/C601及C70產品。DK803/DK903系列給棉部分的變化相當大：一是取消了棉箱與梳棉機連接的出棉羅拉，使棉箱與梳棉機直接相連，減少意外牽伸，同時，由于梳子板放置方向的不同，輸出棉層的結構發生了變化；二是給棉檢測板采用十塊結構，檢測的棉層厚度為十塊檢測板檢測棉層的平均值，檢測到的棉層厚度值更準確；三是給棉板放在了給棉羅拉的上面。即開始應用順向喂入的理念。TC03之后的產品基本沿用DK903給棉部分結構。多塊檢測板從理論上說是**技術，實際應用下來，優勢并不十分明顯。主要原因在于現代開清技術和控制技術的發展，輸出的筵棉本身均勻性很好，因此TC5之后，特呂茨勒公司簡化了給棉部分結構，將十塊檢測板簡化為一塊安裝于給棉板上，并與給棉板合成一體。

圖13 DK803/DK903系列梳棉機后部結構

DK803**將三刺輥結構用于梳棉機（見圖14^[6]）。三只刺輥直徑均為172.5mm。分別由梳針、粗鋸齒、細鋸齒形式組成，速度以一定的比例遞增，這樣既利用密度差、速度差進行自由開松和轉移，又利用預分梳板進行分梳；每個刺輥周圍根據纖維運動的方向分別設置了預分梳板、除塵刀和吸口。預分梳板的齒向與刺輥齒向相對，當棉束通過預分梳板和刺輥隔距點時，棉束被撕扯開。由于預分梳板和刺輥之間隔距較小，當通過其間的纖維多時，纖維被預分梳板阻擋，使纖維在此均勻并混合，經過三刺輥后，纖維層的均勻得到*大改善。

圖14 DK803三刺輥梳棉機后部結構

TC03也采用三刺輥結構（圖15 ^[7]），但已改變原來三個刺輥在同一水平面排列的方式，而是將**刺輥降低位置。除了增加落棉識別功能外，其*大改變在于落雜區長度可以機外調整并能自動調節。同時，由于刺輥位置的降低，錫林區分梳面積可以增加。隨著技術的發展，用工問題日益突出，梳棉機在向著無人化，自動化方向發展。TC03無疑是這一方面的倡導者。

圖15 TC03三刺輥梳棉機后部結構

C60給棉部分（見圖16^[8]）加壓方式由一般彈簧加壓改為扭桿彈簧加壓之外，目的是根據羅拉的擺動情況，使扭簧的施力方向與加壓方向相同。給棉板結構在C51基礎上，作了較大的結構改進。給棉板置于羅拉上部，同時握持點到刺輥打擊點的長度（分梳長度）可以根據原料情況予以調整。

圖16 C60單刺輥梳棉機后部結構

C60產品刺輥區的結構為模塊化設計，可以單刺輥、三刺輥互換。單刺輥采用梳針形式，直徑253mm，密度為24齒/英寸² ，主要用于生產精梳環錠紗。當生產普梳環錠紗和轉杯紡紗時，C60采用三刺輥時，三刺輥均為鋸齒針布。**、二刺輥的直徑均為180mm，采用如此小的直徑既有利于纖維的轉移，也有利于雜質的去除，第三刺輥直徑為253mm，與單刺輥相同（見圖17^[9]）。刺輥上的纖維向錫林轉移兩者沒有大的區別，可以方便地直接在單刺輥與三刺輥之間進行轉換時，而不需要改變其他零件。C60梳棉機的模塊化設計的理念和意識較為超前。比如紡織企業可以在買了單刺輥產品后，若隨著紡紗品種或原料的變化想改用三刺輥，可以再購買三刺輥部分。由于三刺輥中的第三刺輥與單刺輥直徑相同，更換起來相對容易。

圖17 C60三刺輥梳棉機后部結構

C60刺輥區落雜區長度也與TC03一樣可以機外調節。這一技術的*主要優點在于可以根據原料含雜的不同，不必抬刺輥就可以直接旋轉吸口位置，減輕了維修工的勞動強度，提高了工作效率。同時在吸口旋轉過程中，除塵刀與機框水平面的夾角也發生變化，達到了根據落棉要求實現自動調節除雜效率的目的。

該機構的缺點在于除塵刀與除塵刀座相互位置的**性，使除塵刀角度不能隨意調整，消弱了除塵刀對除雜效率的調節作用。在圖2所示的梳棉機上，除塵刀角度為95°和除塵刀角度為102°時的落棉差異很大，對帶纖維籽屑的清除效果上，除塵刀采用大角度的效果更為明顯。兩種角度相比，在同樣的流程中，同等刺輥速度、同樣配棉的條件下，刺輥落雜量相差1.5%。而C60梳棉機的除塵刀與刀座之間的相對位置無法改變，除塵刀與刺輥之間的隔距調節量也很有限，落雜效果的控制基本上只能依靠落雜區長度的變化來實現。這就使得落雜區長度必須有足夠的調節量才能滿足刺輥區除雜變化的要求。

同時期國內青紡機FA203系列梳棉機仍以傳統形式出現。青紡機作為國內生產梳棉機歷史*為悠久的企業，前期一直堅持自主創新之路。經濟大潮的沖擊使得這個老國企在走過一段彎路之后，轉身投入國內外潮流技術的研究之中。近兩年來，JWF1211/1213梳棉機已經成熟，采用順向給棉結構，刺輥區的結構也是**除塵刀可繞刺輥中心旋轉的形式。

鄭紡機開始推出的FA221D產品也采用順向喂棉結構形式，由于順向喂給結構相對簡單，紡織企業調整較為方便，很快成為該公司的主導產品（見圖18）。同時鄭紡機借鑒DK803、DK903結構而設計的FA225也開始推向市場。喂棉部分采用順向方式，通過不同的零件結構來實現檢測與給棉握持。之后的JWF1204系列產品也是在FA221D的基礎上，在錫林區的設計上進行了較大的改變。JWF1206其喂入結構采用順向結構，分單刺輥和三刺輥兩種形式，其中三刺輥結構中第三刺輥直徑為250mm，與單刺輥直徑相同。

圖18FA221D梳棉機后部結構

卓郎（常州）作為起步晚、進步快的外資企業，近年來以迅猛發展之勢迅速成為清梳聯的前三甲設備供應商。2010年推出順向給棉的JSC228梳棉機，2014年推出的加大幅寬的JSC326梳棉機，采用順向喂棉、單刺輥與三刺輥可選配形式，刺輥落雜區長度可以機外調節，該機在2014年紡機展中曾被中國紗線網評選為*具創新特色的五十項新看點之一。

近幾年機采棉的應用越來越多，機采棉的含雜率和疵點均較人工采棉要高得多，三刺輥結構在除雜效率方面的功效優于單刺輥，短絨方面稍差于單刺輥。我們做過對比試驗，單刺輥的除雜效率比三刺輥低10%（AFIS雜質數量測試），生條短絨率少1%（15.5mm短絨）。未來在一定范圍的高產條件下，三刺輥的應用或許會上一個臺階。

3 結束語

梳棉機給棉刺輥部分的結構和工藝一直是各主機廠研究的重點。從傳統方式的逆向給棉到目前幾乎所有主機均采用的順向給棉結構，經歷了幾十年的時間，研究的思路主要在于減少纖維損傷；適應不同纖維長度；調整維護方便等三個方面；刺輥部分主要是從單刺輥到三刺輥的演變和發展，其重點在于落棉的機外調整，節約用棉，減少工藝調整工作量，單刺輥與三刺輥的適紡性等方面。結構功能的趨同性是目前主流梳棉機的特點。梳棉機的創新離不開基礎理論的突破、紡織企業的支持。紡紗原料的不斷推陳出新、工人工作條件改善的需求等推動著設備和工藝的進步。隨著技術的不斷深入研究，希望梳棉機給棉刺輥區的結構功能會有突破性的發展。

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