本文摘要：摘要：為了研究棉紡精梳機錫林梳理過程中梳理力的變化規(guī)律，研發(fā)了錫林梳理力測試裝置，利用扭矩傳感器測試錫林梳理過程中錫林軸的動態(tài)扭矩及錫林的動態(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4檔精梳速度下的錫林梳理力進行了測試,
摘要：為了研究棉紡精梳機錫林梳理過程中梳理力的變化規(guī)律，研發(fā)了錫林梳理力測試裝置，利用扭矩傳感器測試錫林梳理過程中錫林軸的動態(tài)扭矩及錫林的動態(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4檔精梳速度下的錫林梳理力進行了測試,繪制了精梳錫林梳理力變化曲線。認為：梳理力隨著梳理時間的增加而迅速增大至最大值后急劇下降，在后續(xù)梳理過程中梳理力緩慢減小至零;在精梳機低速時，梳理力在開始梳理階段呈現(xiàn)鋸齒階梯式上升，隨著精梳機速度的提高，開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展，梳理力曲線的峰值略有增加。
關鍵詞：精梳機;錫林;扭矩傳感器;梳理力曲線;變化規(guī)律;錫林總齒數(shù);測試裝置
棉紡精梳機主要是通過錫林梳理排除短纖維、雜質(zhì)、棉結，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)，改善面料的風格。在錫林對棉層梳理過程中，如果梳理力過太，就會造成纖維的損傷;若梳理力過小，會因梳理效果不良而影響成紗質(zhì)量。
因此弄清錫林對纖維層梳理過程中梳理力曲線的變化規(guī)律，對于合理設計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。早期的對棉紡精梳機錫林梳理力的研究是在國產(chǎn)A201、FA251型精梳機進行的，其方法是將原有的上鉗板改制成帶有應變片傳感器的懸臂梁，并與下鉗板形成對棉層的握持，在錫林對纖維層梳理時產(chǎn)生的摩擦力通過纖維層傳遞至上鉗板，并得到了A201、FA251型精梳機錫林梳理過程的梳理力曲線，分別呈現(xiàn)倒“V”及“M”形[1]。
毛紡精梳機錫林梳理力的測試也是基于植針式錫林及上鉗板改制成帶有應變片傳感器的懸臂梁進行的[2-4]�，F(xiàn)代精梳機與A201、FA251型精梳機及老式毛紡精梳機相比，在部件的結構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的植針式錫林，錫林針齒數(shù)量由原來的不足0.8萬針增加到3萬針以上[5];第二，鉗板的支撐方式由A201型精梳機的下支點變?yōu)橹兄c，梳理過程中梳理隔距變化較小;第三，精梳機的生產(chǎn)速度由A201型精梳機的130鉗次/min提高到400鉗次/min以上。
為了研究現(xiàn)代棉紡精梳機錫林梳理過程中梳理力的變化規(guī)律，我們在HC500型精梳機上利用扭矩傳感器測定錫林梳理過程中錫林軸扭矩的大小，并根據(jù)錫林半徑獲得梳理過程中的梳理力。在精梳小卷定量為75g/m及精梳機速度分別為50鉗次/min、150鉗次/min、250鉗次/min、400鉗次/min時，采用錫林總齒數(shù)為37180的五分區(qū)錫林進行了梳理力測試，獲得了不同條件下的錫林梳理力曲線及變化規(guī)律。
1精梳機錫林梳理力及其主要影響因素
在棉紡精梳機上，主要是通過錫林對棉層進行梳理排除短纖、棉結及雜質(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)生相對滑動，從而實現(xiàn)纖維的分離、伸直與平行，并使棉結、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程中，纖維與錫林鋸齒之間產(chǎn)生的滑動摩擦力稱為梳理力。梳理力的大小與以下因素有關。
(1)纖維結構與性能：纖維的分離度、伸直度及平行度好時，梳理力小;纖維紊亂時梳理力大。纖維與針齒之間的摩擦因數(shù)大時，梳理力大。當纖維細度較細時，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，單位長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，梳理過程中纖維沉入針齒的長度越多，纖維與針齒接觸幾率越大，梳理力越大。針齒的前角小時，纖維在梳理過程中越易沉入針齒根部，增加纖維與針齒的接觸機率，梳理力增大。齒片與錫林周向的夾角越大，梳理時針齒受到的阻力越大，梳理力越大。(4)纖維叢長度與厚度：鉗口外纖維叢長度長時，在梳理時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，梳理時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錫林梳理力測定的方法
2.1錫林梳理力的測試方法
在錫林梳理的過程中，纖維對錫林針齒的滑動摩擦力(即梳理力)通過錫林齒片及錫林體傳向錫林軸，并使錫林軸產(chǎn)生扭矩。設P為纖維與錫林針齒之間的梳理力，M為梳理力對錫林軸軸心產(chǎn)生的扭矩，r為錫林的半徑，則錫林軸所受的扭矩M為：(1)在錫林梳理過程中，梳理力對錫林軸產(chǎn)生的扭矩M可利用扭矩傳感器測得，因此根據(jù)式(1)可求梳理力P值。
2.2錫林梳理力測試裝置
在錫林梳理過程中，根據(jù)錫林軸扭矩與梳理力的關系，在原有精梳機的基礎上自制的棉紡精梳機錫林梳理力測試裝置。該裝置取精梳機的一個工作單元(即一個眼)為研究對象，由驅(qū)動單元、連接單元、測試單元、負載單元組成。驅(qū)動單元包括驅(qū)動電機1、齒形帶2、驅(qū)動軸3;連接單元4、7為兩個聯(lián)軸器;測試單元由扭矩傳感器5、數(shù)據(jù)采集器10及計算機11組成;負載單元由錫林軸8、錫林體9組成。精梳機在工作過程中，錫林梳理棉叢時產(chǎn)生的梳理力，通過錫林體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，并由扭矩傳感器輸出口6傳遞至數(shù)據(jù)采集器進行信號采集，經(jīng)過轉(zhuǎn)換處理計算后反饋至智能終端顯示結果。
3測試條件與數(shù)據(jù)處理方法
3.1工藝條件
原料為新疆細絨棉，棉卷定量為75g/m，給棉方式為前進給棉，給棉長度為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錫林的結構及參數(shù)
共5個梳理區(qū)，各梳理區(qū)周向長度均為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梳理隔距及梳理開始結束定時
根據(jù)實際觀測，在36分度時錫林梳理開始，其梳理隔距為0.55mm;約在0.6分度時，鉗板擺至最后位置，梳理隔距最小，其值為0.3mm;在5分度時錫林末排針到達鉗板鉗口，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
在錫林梳理力測試過程中，由于錫林體難以做到完全平衡而存在偏心，對錫林軸產(chǎn)生附加力矩，并對錫林梳理力曲線產(chǎn)生干擾。為了排除錫林體偏心附加力矩產(chǎn)生的影響，在精梳機速度相同時，分別測試空車(沒無纖維層喂入)及正常生產(chǎn)(有纖維層喂入)時一個工作周期內(nèi)錫林軸扭矩的變化曲線及相關數(shù)據(jù)，再利用對比法得到一個工作周期內(nèi)梳理力的變化曲線。
4測試結果分析
4.1低速時梳理力變化曲線
為了探討精梳機低速時錫林梳理力的變化規(guī)律，利用自制的錫林梳理力測試裝置，在工藝條件相同的情況下，在精梳機速度50鉗次/min時測得梳理力的變化曲線，現(xiàn)分析如下。(1)在一個工作周期內(nèi)，錫林36分度時錫林第一排針接觸纖維叢，梳理開始;錫林最后一排針在8分度脫離纖維叢，整個錫林梳理過程為12個分度。在梳理過程中，纖維叢同時由兩個梳理區(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速度測算得到第二、三、四、五梳理區(qū)第一排針接觸纖維的時間分別為37.8分度、39.8分度、2.1分度及4.7分度。
在梳理過程中，梳理力曲線的特征是：開始梳理時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分度時到達最大值后急劇減小;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》(月刊)創(chuàng)刊于1973年，是由陜西省紡織科學研究所和中國紡織信息中心主辦、全國棉紡織科技信息中心和《棉紡織技術》期刊社編輯出版的科技期刊，國內(nèi)外公開發(fā)行。在紡織生產(chǎn)、教學、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結論
(1)應用扭矩傳感器研制的梳理力檢測裝置，可以精準檢測精梳機一個工作周期中錫林梳理力變化規(guī)律，并實現(xiàn)了精梳機錫林梳理力的在線檢測。(2)棉紡精梳機錫林梳理力隨著梳理時間的增加而迅速增大，到最大值后急劇下降，在后續(xù)梳理過程中梳理力緩慢減小至零;錫林梳理力曲線可分為三個區(qū)域：迅速增大區(qū)、急劇下降區(qū)及緩慢減小區(qū)。
(3)在精梳機低速時，在開始梳理階段梳理力呈現(xiàn)鋸齒階梯式上升，隨著精梳機速度的提高，開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展，梳理力曲線的峰值略有增加。(4)纖維層結構、梳理隔距、針齒密度、針齒深度的變化是引起梳理力波動的關鍵因素;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。
參考文獻:
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[3]王樹惠,楊敏壯.精梳機圓梳結構的分析與研究[J].毛紡科技,1988(6):44-50.
[4]王樹惠,徐春葉,等.新型裝配式整體圓梳頂梳結構及其梳理性能的研究[J].西北紡織工學院學報,1994(1):16-22.
作者：賈振飛任家智陳宇恒常昊雨
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