本文摘要：摘要：為了研究棉紡精梳機(jī)錫林梳理過(guò)程中梳理力的變化規(guī)律，研發(fā)了錫林梳理力測(cè)試裝置，利用扭矩傳感器測(cè)試錫林梳理過(guò)程中錫林軸的動(dòng)態(tài)扭矩及錫林的動(dòng)態(tài)梳理力。在精梳小卷定量75g/m、錫林總齒數(shù)37180齒的條件下,分別對(duì)4檔精梳速度下的錫林梳理力進(jìn)行了測(cè)試,
摘要：為了研究棉紡精梳機(jī)錫林梳理過(guò)程中梳理力的變化規(guī)律，研發(fā)了錫林梳理力測(cè)試裝置，利用扭矩傳感器測(cè)試錫林梳理過(guò)程中錫林軸的動(dòng)態(tài)扭矩及錫林的動(dòng)態(tài)梳理力。在精梳小卷定量75g/m、錫林總齒數(shù)37180齒的條件下,分別對(duì)4檔精梳速度下的錫林梳理力進(jìn)行了測(cè)試,繪制了精梳錫林梳理力變化曲線。認(rèn)為：梳理力隨著梳理時(shí)間的增加而迅速增大至最大值后急劇下降，在后續(xù)梳理過(guò)程中梳理力緩慢減小至零;在精梳機(jī)低速時(shí)，梳理力在開(kāi)始梳理階段呈現(xiàn)鋸齒階梯式上升，隨著精梳機(jī)速度的提高，開(kāi)始梳理階段的梳理力曲線的鋸齒波明顯減小，梳理力曲線的幅度擴(kuò)展，梳理力曲線的峰值略有增加。
關(guān)鍵詞：精梳機(jī);錫林;扭矩傳感器;梳理力曲線;變化規(guī)律;錫林總齒數(shù);測(cè)試裝置
棉紡精梳機(jī)主要是通過(guò)錫林梳理排除短纖維、雜質(zhì)、棉結(jié)，提高纖維的伸直度、平行度和分離度，從而提高紗線質(zhì)量及面料的品質(zhì)，改善面料的風(fēng)格。在錫林對(duì)棉層梳理過(guò)程中，如果梳理力過(guò)太，就會(huì)造成纖維的損傷;若梳理力過(guò)小，會(huì)因梳理效果不良而影響成紗質(zhì)量。
因此弄清錫林對(duì)纖維層梳理過(guò)程中梳理力曲線的變化規(guī)律，對(duì)于合理設(shè)計(jì)與選用梳理部件及精梳工藝參數(shù)、減少纖維損傷、提高精梳質(zhì)量具有重要的意義。早期的對(duì)棉紡精梳機(jī)錫林梳理力的研究是在國(guó)產(chǎn)A201、FA251型精梳機(jī)進(jìn)行的，其方法是將原有的上鉗板改制成帶有應(yīng)變片傳感器的懸臂梁，并與下鉗板形成對(duì)棉層的握持，在錫林對(duì)纖維層梳理時(shí)產(chǎn)生的摩擦力通過(guò)纖維層傳遞至上鉗板，并得到了A201、FA251型精梳機(jī)錫林梳理過(guò)程的梳理力曲線，分別呈現(xiàn)倒“V”及“M”形[1]。
毛紡精梳機(jī)錫林梳理力的測(cè)試也是基于植針式錫林及上鉗板改制成帶有應(yīng)變片傳感器的懸臂梁進(jìn)行的[2-4]�，F(xiàn)代精梳機(jī)與A201、FA251型精梳機(jī)及老式毛紡精梳機(jī)相比，在部件的結(jié)構(gòu)等方面有了很大的變化。第一，采用鋸齒嵌入式錫林取代原來(lái)的植針式錫林，錫林針齒數(shù)量由原來(lái)的不足0.8萬(wàn)針增加到3萬(wàn)針以上[5];第二，鉗板的支撐方式由A201型精梳機(jī)的下支點(diǎn)變?yōu)橹兄c(diǎn)，梳理過(guò)程中梳理隔距變化較小;第三，精梳機(jī)的生產(chǎn)速度由A201型精梳機(jī)的130鉗次/min提高到400鉗次/min以上。
為了研究現(xiàn)代棉紡精梳機(jī)錫林梳理過(guò)程中梳理力的變化規(guī)律，我們?cè)贖C500型精梳機(jī)上利用扭矩傳感器測(cè)定錫林梳理過(guò)程中錫林軸扭矩的大小，并根據(jù)錫林半徑獲得梳理過(guò)程中的梳理力。在精梳小卷定量為75g/m及精梳機(jī)速度分別為50鉗次/min、150鉗次/min、250鉗次/min、400鉗次/min時(shí)，采用錫林總齒數(shù)為37180的五分區(qū)錫林進(jìn)行了梳理力測(cè)試，獲得了不同條件下的錫林梳理力曲線及變化規(guī)律。
1精梳機(jī)錫林梳理力及其主要影響因素
在棉紡精梳機(jī)上，主要是通過(guò)錫林對(duì)棉層進(jìn)行梳理排除短纖、棉結(jié)及雜質(zhì)，并使纖維分離、伸直及平行[6]。棉層在上下鉗板握持狀態(tài)下，錫林針齒刺入棉叢，使纖維快速滑向針齒根部，產(chǎn)生相對(duì)滑動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)纖維的分離、伸直與平行，并使棉結(jié)、雜質(zhì)及短纖嵌入錫林針齒內(nèi)，由高速回轉(zhuǎn)的毛刷清除。在錫林梳理纖維層的過(guò)程中，纖維與錫林鋸齒之間產(chǎn)生的滑動(dòng)摩擦力稱為梳理力。梳理力的大小與以下因素有關(guān)。
(1)纖維結(jié)構(gòu)與性能：纖維的分離度、伸直度及平行度好時(shí)，梳理力小;纖維紊亂時(shí)梳理力大。纖維與針齒之間的摩擦因數(shù)大時(shí)，梳理力大。當(dāng)纖維細(xì)度較細(xì)時(shí)，越易產(chǎn)生彎曲變形，梳理力較大。(2)梳理隔距：梳理隔距是指在精梳錫林的梳理過(guò)程中，上鉗板的下緣與錫林針面間的距離[6]。梳理隔距越小，錫林針齒刺入纖維層的深度越深，針齒與纖維的摩擦力越大，梳理力越大。
(3)針齒規(guī)格：針齒的密度大時(shí)，單位長(zhǎng)度的纖維層接觸的針齒數(shù)量多，梳理力越大。針齒深度大時(shí)，梳理過(guò)程中纖維沉入針齒的長(zhǎng)度越多，纖維與針齒接觸幾率越大，梳理力越大。針齒的前角小時(shí)，纖維在梳理過(guò)程中越易沉入針齒根部，增加纖維與針齒的接觸機(jī)率，梳理力增大。齒片與錫林周向的夾角越大，梳理時(shí)針齒受到的阻力越大，梳理力越大。(4)纖維叢長(zhǎng)度與厚度：鉗口外纖維叢長(zhǎng)度長(zhǎng)時(shí)，在梳理時(shí)針齒接觸的纖維根數(shù)越多，梳理力越大。纖維層的厚度越大時(shí)，梳理時(shí)纖維與針齒之間的擠壓力越大，纖維與針齒間的梳理力越大。
2錫林梳理力測(cè)定的方法
2.1錫林梳理力的測(cè)試方法
在錫林梳理的過(guò)程中，纖維對(duì)錫林針齒的滑動(dòng)摩擦力(即梳理力)通過(guò)錫林齒片及錫林體傳向錫林軸，并使錫林軸產(chǎn)生扭矩。設(shè)P為纖維與錫林針齒之間的梳理力，M為梳理力對(duì)錫林軸軸心產(chǎn)生的扭矩，r為錫林的半徑，則錫林軸所受的扭矩M為：(1)在錫林梳理過(guò)程中，梳理力對(duì)錫林軸產(chǎn)生的扭矩M可利用扭矩傳感器測(cè)得，因此根據(jù)式(1)可求梳理力P值。
2.2錫林梳理力測(cè)試裝置
在錫林梳理過(guò)程中，根據(jù)錫林軸扭矩與梳理力的關(guān)系，在原有精梳機(jī)的基礎(chǔ)上自制的棉紡精梳機(jī)錫林梳理力測(cè)試裝置。該裝置取精梳機(jī)的一個(gè)工作單元(即一個(gè)眼)為研究對(duì)象，由驅(qū)動(dòng)單元、連接單元、測(cè)試單元、負(fù)載單元組成。驅(qū)動(dòng)單元包括驅(qū)動(dòng)電機(jī)1、齒形帶2、驅(qū)動(dòng)軸3;連接單元4、7為兩個(gè)聯(lián)軸器;測(cè)試單元由扭矩傳感器5、數(shù)據(jù)采集器10及計(jì)算機(jī)11組成;負(fù)載單元由錫林軸8、錫林體9組成。精梳機(jī)在工作過(guò)程中，錫林梳理棉叢時(shí)產(chǎn)生的梳理力，通過(guò)錫林體9使錫林軸8產(chǎn)生扭矩，由扭矩傳感器5產(chǎn)生扭矩信號(hào)，并由扭矩傳感器輸出口6傳遞至數(shù)據(jù)采集器進(jìn)行信號(hào)采集，經(jīng)過(guò)轉(zhuǎn)換處理計(jì)算后反饋至智能終端顯示結(jié)果。
3測(cè)試條件與數(shù)據(jù)處理方法
3.1工藝條件
原料為新疆細(xì)絨棉，棉卷定量為75g/m，給棉方式為前進(jìn)給棉，給棉長(zhǎng)度為4.3mm，落棉隔距為9mm，錫林定位為37分度，頂梳插入深度為0，頂梳齒密28齒/cm，搭接刻度為0。
3.2錫林的結(jié)構(gòu)及參數(shù)
共5個(gè)梳理區(qū)，各梳理區(qū)周向長(zhǎng)度均為20.28mm，錫林總齒數(shù)為37180齒。各梳理區(qū)針齒排數(shù)、齒片前角、齒片數(shù)量及齒深;各梳理區(qū)齒片的排列方式，其中第1區(qū)齒片與錫林周向垂直，第2區(qū)、4區(qū)齒片為左傾，第3區(qū)、5區(qū)齒片為右傾。從第一梳理區(qū)至第五梳理區(qū)針齒密度逐漸增大，其增加率分別為167%、87.6%、19.9%、43%。
3.3梳理隔距及梳理開(kāi)始結(jié)束定時(shí)
根據(jù)實(shí)際觀測(cè)，在36分度時(shí)錫林梳理開(kāi)始，其梳理隔距為0.55mm;約在0.6分度時(shí)，鉗板擺至最后位置，梳理隔距最小，其值為0.3mm;在5分度時(shí)錫林末排針到達(dá)鉗板鉗口，其梳理隔距為0.5mm;在8分度錫林末排針脫離纖維叢。
3.4數(shù)據(jù)處理方法
在錫林梳理力測(cè)試過(guò)程中，由于錫林體難以做到完全平衡而存在偏心，對(duì)錫林軸產(chǎn)生附加力矩，并對(duì)錫林梳理力曲線產(chǎn)生干擾。為了排除錫林體偏心附加力矩產(chǎn)生的影響，在精梳機(jī)速度相同時(shí)，分別測(cè)試空車(沒(méi)無(wú)纖維層喂入)及正常生產(chǎn)(有纖維層喂入)時(shí)一個(gè)工作周期內(nèi)錫林軸扭矩的變化曲線及相關(guān)數(shù)據(jù)，再利用對(duì)比法得到一個(gè)工作周期內(nèi)梳理力的變化曲線。
4測(cè)試結(jié)果分析
4.1低速時(shí)梳理力變化曲線
為了探討精梳機(jī)低速時(shí)錫林梳理力的變化規(guī)律，利用自制的錫林梳理力測(cè)試裝置，在工藝條件相同的情況下，在精梳機(jī)速度50鉗次/min時(shí)測(cè)得梳理力的變化曲線，現(xiàn)分析如下。(1)在一個(gè)工作周期內(nèi)，錫林36分度時(shí)錫林第一排針接觸纖維叢，梳理開(kāi)始;錫林最后一排針在8分度脫離纖維叢，整個(gè)錫林梳理過(guò)程為12個(gè)分度。在梳理過(guò)程中，纖維叢同時(shí)由兩個(gè)梳理區(qū)針齒梳理的現(xiàn)象稱為交互梳理。根據(jù)錫林線速度及鉗板的擺動(dòng)速度測(cè)算得到第二、三、四、五梳理區(qū)第一排針接觸纖維的時(shí)間分別為37.8分度、39.8分度、2.1分度及4.7分度。
在梳理過(guò)程中，梳理力曲線的特征是：開(kāi)始梳理時(shí)隨著錫林針齒刺入纖維層數(shù)量的增多，梳理力迅速增大，梳理力曲線呈鋸齒式階梯上升，在1分度時(shí)到達(dá)最大值后急劇減小;從2分度至8分度梳理力平緩下降，直至為零。因此梳理力曲線可分為三個(gè)區(qū)域，即迅速增大區(qū)、急劇下降區(qū)及緩慢減小區(qū)。
紡織論文投稿刊物：《棉紡織技術(shù)》(月刊)創(chuàng)刊于1973年，是由陜西省紡織科學(xué)研究所和中國(guó)紡織信息中心主辦、全國(guó)棉紡織科技信息中心和《棉紡織技術(shù)》期刊社編輯出版的科技期刊，國(guó)內(nèi)外公開(kāi)發(fā)行。在紡織生產(chǎn)、教學(xué)、科研單位擁有廣泛的讀者群，發(fā)行量一直居紡織行業(yè)之首。
5結(jié)論
(1)應(yīng)用扭矩傳感器研制的梳理力檢測(cè)裝置，可以精準(zhǔn)檢測(cè)精梳機(jī)一個(gè)工作周期中錫林梳理力變化規(guī)律，并實(shí)現(xiàn)了精梳機(jī)錫林梳理力的在線檢測(cè)。(2)棉紡精梳機(jī)錫林梳理力隨著梳理時(shí)間的增加而迅速增大，到最大值后急劇下降，在后續(xù)梳理過(guò)程中梳理力緩慢減小至零;錫林梳理力曲線可分為三個(gè)區(qū)域：迅速增大區(qū)、急劇下降區(qū)及緩慢減小區(qū)。
(3)在精梳機(jī)低速時(shí)，在開(kāi)始梳理階段梳理力呈現(xiàn)鋸齒階梯式上升，隨著精梳機(jī)速度的提高，開(kāi)始梳理階段梳理力曲線的鋸齒波明顯減小，梳理力曲線的幅度擴(kuò)展，梳理力曲線的峰值略有增加。(4)纖維層結(jié)構(gòu)、梳理隔距、針齒密度、針齒深度的變化是引起梳理力波動(dòng)的關(guān)鍵因素;提高精梳小卷中纖維的分離、伸直及平行度，減少梳理隔距、針齒密度、針齒深度的差異可以減少梳理力的突變。
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作者：賈振飛任家智陳宇恒常昊雨
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