第三章梳理前准备

第三章梳理前准备1.2.3.开清棉开毛及其它原料开松介绍开松及除杂原理1.开松及除杂原理开松除杂的目的1.1一、开松除杂的目的要求开松除杂的目的是将原料包中压紧的纤维松解，逐渐解除纤维之间以及纤维和杂质之间的联系，通过开松作用，使大块纤维变成小块或小束，为后工序的梳理创造条件。在开松的过程中，应尽量避免损伤纤维，并要求将原料中大部分杂质和疵点清除。在开松过程中，应遵循“先缓和后剧烈、渐进开松、少碎少破”的工艺原则。在排杂过程中应按“早落少碎”的工艺原则进行。1.开松及除杂原理开松1.2一、自由开松按照原料喂给方式的不同，开松可分为自由开松和握持开松两种形式；按机械作用方式的不同，开松可分为扯松、打松和分割开松三种形式。（一）自由撕扯自由撕扯包括由一个运动着的角针机件或者两个相对运动着的角钉机件对处于自由状态下的原料产生撕扯作用。撕扯的先决条件是角钉具有抓取纤维的能力。一个角钉机件对原料的撕扯作用

图4-1所示为混棉机或者自动喂毛机角钉帘上的角钉刺入由水平帘输入的原料堆，破坏原料块间扩纤维的联系力，并且将其撕扯成较小的块或束的受力图。若角钉工作面与植钉平面间的夹角为，则有：由式可知：减小，则S增加，N减小，有利于角钉刺人。

两个钉角机件对原料产生的撕扯作用混棉机或者自动喂毛机的角钉帘子和均棉（毛）罗拉之间的开松作用，为两个相对运动着的角钉对自由状态下原料产生的撕扯作用。如图4-2所示。将力F分解为沿角钉方向的分力S和垂直角钉方向的分力N，其大小为：式中：为角钉与水平帘的夹角。S为使棉块沉入角钉根部的分力，N为使棉块压向角钉产生的摩擦阻力，是阻止棉块向角钉根部移动的分力，其摩擦阻力为：式中：为棉块与角钉之间的摩擦系数。要使角钉具有抓取能力，则必须使S＞P，即：（4-1）由式（4-1）可见，为加强角钉对棉块有抓取作用，就应当减小角a，但角a过小影响纤维脱离角钉，同时由于纤维长度和状态的差异一般棉纺a角采用，毛纺采用1.开松及除杂原理开松1.2（二）自由打击

纤维块在自由状态下受到高速打击机件（如刀片、角钉等）的打击作用而实现纤维块松解的称为自由打击。通常情况是纤维块在气流中运动，由于打击机件的运动速度远远大于纤维块的速度，因此，产生自由打击作用，引起振荡，使纤维块松解。图4-3所示为纤维块受到自由打击时的情况。设纤维块是由彼此相互联系着的质量为m1和m2的两部分纤维块组成，如在A点处有打击力P的作用，其方向是沿打手运动轨迹的切线方向，将该力P分解为P1和P2，P1的方向是沿着A、B之间的连线方向，在P1力作用下，质量为m1的纤维块受到瞬时撕扯，力图将纤维块撕开。由于自由状态下开松作用缓和，纤维损伤和杂质的破碎程度较小，适用于开松的初始阶段。1.开松及除杂原理开松1.2二、握持开松

原料在被握持状态下向机内喂入的同时，受到开松件的作用称为握持开松。

（一）握持状态下的打松采用高速回转的刀片打手对握持的喂入原料进行打击，使原料获得冲量而被开松，叫打松或握持打击。图4-7所示是棉纺清棉机上给棉罗拉与刀片打手间的开松状态1．打击冲量：打击冲量表示打击力与打击时间的乘积。为了破坏纤维之间的联系力，就要有较大的打击冲量。2．打击次数：打击次数是指喂入的单位纤维层上受到刀片的打击次数。随着打击次数的增加。每次扯下的纤维束重量减小，开松作用好。1.开松及除杂原理开松1.2（二）握持状态下的扯松由锯齿或梳针刺入被握持的须丛中，对纤维束进行分割，使纤维束获得较细致的开松即为扯松，又叫握持分割。1．握持分割作用过程

图4-4是由喂绵刺辊与持绵刀之间握持状态下的开松。梳针对于纤维束（块）的抓取力P2小于喂给机构对纤维束（块）的控制力P1­，且两者又都小于纤维束的强力时，纤维露出端便受到开绵锡林梳针的作用，使大的纤维束分解为较小的纤维束；当力P2和P1均大于纤维束强力时，纤维束就被扯断，一部分被开绵锡林带走，留下部分继续受喂绵刺辊的作用；当开绵锡林的抓取力和纤维束强大都大于控制力时，该纤维束就从喂绵刺辊中抽出而转移到开绵锡林上。2．锯齿刺入纤维层的条件分析

锯齿能否刺入纤维层，是决定开松效果的首要条件。图4-5为锯齿刺入纤维层是时的受力情况（大圆虚线圆弧轨迹为锯齿），当锯齿刺入纤维层时，纤维层对锯齿有沿刺辊圆周切向的反作用力P，可分为解为垂直于锯齿工作面的分力N和平行于锯齿工作面的分力Q。Q有使纤维沿锯齿工作面向针根推进的趋势，当纤维沿锯齿工作面运动时，分力N便会产生阻止纤维运动的摩擦阻力T。若Q≥T时，纤维沿锯齿工作面向齿根运动，锯齿能刺入纤维层进行撕扯。式中：为锯齿与纤维间的摩擦系数；为锯齿工作面角度。要使锯齿顺利刺入纤维层进行撕扯，必须满足Q≥T。因此：

为锯齿与纤维间的摩擦角。可见，减小工作角，即增大工作面角，对开松有利；反之，则不能产生撕扯作用。3．锯齿握持纤维的条件分析

要实现锯齿携带纤维前进，锯齿必须具有握持纤维的条件。锯齿握持纤维束所受诸力如图4-6所示：F为离心力，沿刺辊半径方向；R为空气阻力，垂直于刺辊半径方向；N为由力R产生的锯齿对纤维的反作用力，方向与齿面工作面；T为摩擦阻力（纤维抛出时，在运动方向上受到的摩擦阻力）其最大值为N。由平衡方程可知：锯齿能握持住纤维的条件为：（4-3）

将T=和N代入式（4-3）得：因为：

则（4-4）此即可为握持纤维的条件。X轴Y轴—综上所述，原料在握持状态下的扯松过程中，纤维束受到撕扯而进一步变小，纤维束受到梳理，部分过长纤维被扯断。过长纤维的扯断在绢、麻纺工艺上是必要的，以获得适合纺纱要求的纤维长度；而扯断在棉纺、毛纺中则须极力避免。1.开松及除杂原理影响开松的因素1.3（一）开松机件的形式开松机件的形式这种形式有角钉滚筒式、刀片式、三翼梳针式与综合式、梳针辊筒式、锯齿滚筒式等。1．角钉滚筒式这种形式的开松机如棉纺和毛纺中使用的梯形开松机，又称为多筒开松机，通常由3~6个角钉滚筒和尘格所组成，各滚筒自上而下呈45­°角依次排列，每个滚筒上装有角钉四排，如图4-8（甲）所示。由于机内纤维块在自由状态下受到开松，作用较缓和，因而纤维损伤小，除杂面积大，且杂质不易破碎，因而除杂效果好。1.开松及除杂原理影响开松的因素1.3

图4-9为毛纺系统中的三锡林开毛机，原毛在洗毛前经过该机的开松，并在此基础上落掉部分砂土、杂质。1.开松及除杂原理影响开松的因素1.32．刀片式采用刀片式开松机的有豪猪式开棉机，该机打手轴上装有多个圆盘，每个圆盘上有若干把矩形刀片。打手与给棉罗拉之间的开松作用属于握持打击，作用剧烈，并且在打手周围有尘格，分布面积大，因此开松除杂效果显著，通常用于开清棉工程的早期。1.开松及除杂原理影响开松的因素1.33．三翼梳针式、综合式三翼梳针式打手和综合式打手均用于清棉机上，三翼梳针式打手的三翼在圆周上均匀分布。三翼梳针式打手的每一翼上装有一块梳针板，梳针刺入棉层，对棉层进行分割、撕扯，打击冲量较小，故其开松效果好，而除杂作用较弱。加工化学纤维时，宜采用此种打手。1.开松及除杂原理影响开松的因素1.33．三翼梳针式、综合式如图4-12所示，综合式打手是在三翼打手的每一翼上都装上有刀片和梳针板，刀片装在前面，梳针装在后面，它结合了两者的优点。它是利用刀片对棉层整个横向施以较大的冲量之后，再利用梳针较强的分割作用进行开松除杂，故其开松效果好，杂质破碎和纤维损伤少，目前加工棉时使用较多。1.开松及除杂原理影响开松的因素1.34．梳针滚筒式：梳针辊筒式开松机件广泛用于麻、绢和化纤等开松。梳针滚筒式开松机件对纤维的开松作用细致、缓和，对纤维损伤较小5．锯齿滚筒式（刺辊式）：

主要用于棉纺刺辊开棉机，刺辊数量从1-11个不等。如图3-8所示为典型的4刺辊开棉机，该机箱内有上下平行排列的两个开棉刺辊1，间距约3mm左右，在两个开棉刺辊前有一个清棉辊3，其下方有尘格，各辊上都包覆锯齿条。在开棉刺辊上方，有一个回击辊（又称剥棉辊）2，其作用是开松和清除上开棉刺辊上的剩余纤维。该机开松作用强烈，开松后棉束很小，这样就在开松良好的基础上又提高了混棉均匀度，并有利于细小杂质的清除。1.开松及除杂原理影响开松的因素1.3（二）开松机件的速度随着开松机件速度的增加，喂入原料单位长度上受到开松作用（撕扯、打击等）的次数将增加，开松作用力也相应增大，因而开松作用增强，同时除杂作用也加强。（三）工作机件之间的隔距工作机件之间的隔距减小，开松作用增强。因工件不同、机型不同，各类工件间的隔距也不同。（四）开松机件的角钉、刀片、梳针、锯齿等的配置角钉、刀片、梳针、锯齿等和植列方式对开松也有影响，合理的植列方式应能保证喂入纤维层在宽度方向上各处都均匀地得到开松，并且角钉、梳针、刀片等在滚筒表面应均匀分布。植列方式通常有平纹排列、斜纹排列、缎纹排列等数种。植针密度大、开松作用强，但密度过大，易损伤纤维。如图4-14所示，其中单螺纹、双螺纹排列易产生轴向气流，造成喂入纤维的横向流动，为防止纤维的移动，一般采用双轴向人字排列；缎纹排列较为均匀，通常用于梳针打手。植针密度对于开松的影响也很显著，密度加大，开松作用加强。1.开松及除杂原理开松效果评定1.4纤维开松的实质是减小单位体积纤维的重量，把大纤维块松解为较小的纤维块。目前对原料的开松程度还没有较理想的统一评定方法，一般采用下列方法。1．重量法：从开松原料中拣出纤维块进行称重，求出纤维的平均重量，计算最大和最小纤维块所占重量的比例，进行比较分析。2．比容法：在一定容积的容器内放入一定高度的开松原料，加上一定重量的压板，经一定时间压缩后测定其压缩高度，并测量试样重量，计算单位重量的体积（cm3/g），即比容。3．速度法：测定纤维块在静止空气中自由下降的终末速度。纤维块在静止空气中初速为零，然后垂直下落，纤维块逐渐加速，经过一段时间或一定距离后速度不再增加，以等速下降，此速度为终末速度。终末速度决定于纤维块的重量和形状、开松程度等因素。4．气流法：将一定重量的开松原料放在气流内，在同样气流下观察其压力，压力值高，开松度好；或在同样气压下观察透气量，透气量小，开松度好，开松度好的原料对气流阻力大。1.开松及除杂原理除杂原理1.4原料内的般质和疵点因纤维的种类们异，经过初步加工后的纤维内仍然含有不适宜纺纱加工和影响纱线质量的植物件或矿物性杂质及疵点。在开松过程中，原料除杂方法主要为物理法，即依靠机械部件的作用、气流的作用，或者两者相结合的作用除去原料中的杂质。（一）机械除杂1打手机械除杂机械除杂是伴随着打手机械的开松作用同时进行的。杂质一般是黏附或包覆在纤维之中，纤维块的开松使纤维和杂质之间的联系减弱。在打手打击力作用下，杂质获得的冲量比纤维大，使杂质脱离纤维而逐渐分离出来，并通过打手周围的尘棒间隙或尘格落下。尘棒顶面，握持棉块底面，构成排杂通道尘棒清除角安装角工作面，撞击杂质排出（1）尘棒形状和配置对除杂的影响1.开松及除杂原理除杂原理1.4（2）除杂作用分析①打击排杂②冲击排杂③撕扯分离除杂1.开松及除杂原理除杂原理1.4（一）机械除杂2开松除杂中的气流对除杂和落纤的影响打手室中的气流流动是前方凝棉器风扇和打手高速回转共同造成的，气流流动状态和气流速度直接影响打手机械的除杂作用。根据试验得出，如图3-13所示。在棉罗拉附近的2~3根尘棒处，由于打手回转带动气流流动，但因有喂入棉层，形成封闭状态，困此，该处是负压区，在此处开设后进风补风口，气流由外向打手室补入。在死箱处，由于打手的高速回转带动气流流动，气压逐渐增加，并达到最大值，使得该区气压为正值，气流主要是沿尘棒工作面向外流动，有利落杂。在活箱区，由于凝棉器风扇的作用，越靠近出口处，负压愈大，在该区开设补风口，气流将不断补入。1.开松及除杂原理除杂原理1.4（一）机械除杂运用打手室气流规律进行落纤率控制

在打手机械对原料开松过程中，尘棒间既有气流流出又有流入，但在不同部位的流出量和流入量可以进行调节，流出气流有助于除杂，而流入气流对纤维有托持作用。（1）合理配置打手和风扇速度。（2）合理调整尘棒间隔距。（3）合理控制各处进风方式和路线1.开松及除杂原理除杂原理1.4（二）气流除杂1尘笼的除杂作用在开清棉机、开毛机、和毛机中，可以利用凝聚器和管道将各单机相互连接，组成一套连续的加工系统。凝聚器（即凝棉器）由尘笼、风扇等机构组成如图3-14所示。风扇回转时，向除尘室排风，在尘笼表面形成一定负压，吸引打手室中的气流向尘笼流动。纤维被吸附在尘笼表面形成纤维层，而沙土、细小杂质和短绒等则随气流通过小孔或网眼进入尘笼，经风扇排入尘道。1.开松及除杂原理除杂原理1.4（二）气流除杂2气流喷口的除杂作用

气流喷口除杂主要应用于棉纺工程，其作用原理是在纤维原料输送管道中设置一段气流喷口管道，其截面逐渐减小，使纤维流逐渐加速当流速达到一定数值时，管道突然转折120°角，气流发生急转弯，管道在转弯处开有喷口，如图3-15所示。杂质与纤维相比，体积小、密度大、惯性大，在高速气流中不易改变方向而从喷口逸出，达到了气流喷口的除杂作用。纤维体积大、密度小、惯性小，会随高速气流向前输送。（一）落物率它反映开松除杂机的落物数量。通过试验称出落物的重量，按下式计算：落物率=（落物重量/喂料重量）.100%（二）落物含杂率它反映落物的质量。用锡莱分析机把落物中的杂质分离出来进行称重，按下式计算：落物含杂率=（落物中杂质质量/落物质量）100%（三）落杂率它反映喂入原料中杂质被去除的数量，也称绝对除杂率，按下式计算：落杂率=（落物中杂质重量/喂入原料重量）100%（四）除杂效率它反映除去杂质的效能大小，与原料含杂率有关，可按下式计算：除杂效率=（落物中杂质重量/喂入原料中杂质重量）100%除杂效率=（落杂率/喂入原料含杂率）100%（五）落物含纤维率为了分析落物中好纤维的数量，有时要算出落物含纤维率，可按下式