轧花机轧花部影响棉纤维原生品质的研究

■苗才华 郝桂兰 翟鸿鹄

〔邯郸金狮棉机有限公司，河北邯郸 056046〕

随着棉花体制改革的深化和棉纺织工业的快速发展，巨大的市场潜力带动了我国棉花加工产业飞速发展，棉花加工技术水平不断提高。但是，与发达国家相比，我国棉花加工产业发展相应的技术储备较为薄弱。目前，我国棉花加工设备对棉花纤维损伤大，导致高等级棉花少。随着棉纺织行业的发展，市场对棉花质量提出了更高的要求，迫切要求棉花加工企业更加注重棉纤维的原生品质。

邯郸金狮棉机有限公司在实施国家科技支撑项目“保持棉纤维原生品质的轧花关键技术研究”课题过程中，分析确定了轧花部影响棉纤维原生品质的主要因素，并对其进行了研究分析。

一、确定研究方向

对于“保持棉纤维原生品质的轧花关键技术研究”来说，也就是要确定轧花过程中那些轧花因素对保持棉纤维原生品质起到了关键作用。根据以往研究设计轧花机经验，轧花部对棉纤维原生品质的影响主要有以下几个方面：工作箱几何形状、肋条形状、锯片线速度、锯片间距和锯片齿形。

1.工作箱几何形状的研究。

棉纤维和棉籽的分离是在工作箱中完成的，工作箱的几何形状关系到籽棉卷转动时的受力情况，决定了籽棉卷能否转动、转动速度及其转动是否顺畅。保持棉纤维的原生品质就是要使籽棉卷在工作箱中转动顺畅、自然。因此，研究工作箱的几何形状对保持棉纤维的原生品质是十分必要的。工作箱是由4个曲率半径不同的非同心圆弧组成的，分别是：轧花肋条工作点部分的圆弧，其曲率半径为R1；后抱合板部分的圆弧，其曲率半径为R2；前抱合板部分的圆弧，其曲率半径为R3；活动页板部分的圆弧，其曲率半径为R4。如图1所示。

图1 工作箱结构示意图

工作箱各曲率半径的值顺棉卷的运动方向，从R1至R4是逐渐变大的，因而籽棉卷表面密度从R1到R4逐渐变小，工作箱对棉卷的磨擦阻力也随着由大变小，籽棉卷运转更加顺畅。R1肋条工作点处籽棉的密度最大，可以对锯齿保持局部较大的压力，有利于锯齿对棉纤维进行有效的钩拉。在R4活动页板处籽棉卷的密度最小，单粒籽棉间的粘连作用减弱，有利于棉籽排出工作箱。所以说，工作箱几何形状的研究就是对R1、R2、R3和R4的各个大小和安装位置及其组合方式的研究。通过改变R1、R2、R3和R4的各个大小和安装位置来改变籽棉卷在工作箱中的受力情况，尽量减小籽棉卷切向阻力，使籽棉卷转动更加顺畅。

2.肋条形状的研究。

市场上肋条种类众多，形状各异。主要表现在肋条工作点处弧度和肋条中部弧度各不相同。肋条工作点处弧度R1大小影响籽棉卷的运转和棉纤维的勾拉效率，主要配合工作箱几何形状的其他3个弧度R2、R3、R4一起研究。而肋条中部弧度影响排籽和棉籽的毛头率，其曲率半径越大排籽越慢，毛头率越小，产量低，皮棉短纤维含量高。反之，排籽顺畅，毛头率越大，产量高，皮棉短纤维含量低，但皮棉损耗大。所以说，肋条的形状对皮棉的产量和质量均有影响。

3.锯片线速度的研究。

锯片的作用力是棉卷转动的动力，它对棉卷产生转动力矩，锯片的线速度决定着单位时间通过工作箱籽棉卷锯齿的数量，决定着轧花机的产量。线速度高，产量高。但是，锯片在钩拉棉纤维的同时对籽棉卷产生强烈的冲击，过高的线速度会使冲击增大，使得锯齿勾拉的棉纤维断裂，破坏棉纤维的原生品质。

现在市场上使用的轧花机锯片线速度从12 m/s到15.5 m/s不等，按锯片线速度分析轧花机机型类别：线速度在13.5 m/s以下轧花机大多为保质型轧花机，多用于种子棉，破籽少、皮棉质量好；线速度在13.5 m/s以上轧花机多为高产型轧花机，片时产量高。课题组选用锯片线速度从12 m/s到14 m/s作为研究范围。

4.锯片间距的研究。

蓬松的籽棉直径一般为16～20 mm，因此两锯片之间的间距一般在16到20 mm之间。片间距减小，籽棉在工作箱中会被更多的锯齿勾拉，产量增加，但棉纤维被拉断的几率增加。片间距过大，则两锯片之间可能有不被锯齿作用的籽棉存在，这一方面影响锯齿钩拉棉纤维的效率；另一方面，这些籽棉将不能被有效地传递到牵引力，影响籽棉卷的转动。

现有轧花机锯片间距有15.7 mm、16 mm、17 mm、18 mm和19.4 mm等几种。课题组选用16 mm、17 mm、18 mm和19.4 mm为研究对象。

5.锯片齿形的研究。

锯齿的主要作用就是勾拉棉纤维。而锯齿的锯角大小直接影响锯片勾拉棉纤维的效率。锯齿锯角大，齿尖的方向更接近其运动方向，而且使齿凹内面积扩大，因此穿刺钩拉纤维的能力和效率均提高。但当齿距确定之后，锯角增大意味着齿尖减小，齿身细长，影响锯齿的强度和刚度，锯角过大还会造成刷棉困难。锯齿锯角过小，锯齿穿刺及钩拉纤维的效率低，提前角也比较小，影响产量。从刷棉上考虑，锯角过小，纤维尚未运动到刷棉部位，就会离开锯齿，并且锯角小的锯齿在工作箱内易滑脱纤维，索丝、棉结等增加，影响皮棉质量。

二、结论

通过对工作箱几何形状、肋条形状、锯片线速度、锯片间距和锯片齿形等关键轧花技术的理论研究分析，课题组对保持棉纤维原生品质的加工关键技术有了明确的研究方向，为课题组下一步进行关键技术试验设计和轧花试验台设计提供了有力的理论支持和参考。