道夫针布的主要功能分析

刘晓静，邢明杰，倪敬达

（1.青岛大学，山东 青岛266071；2.青岛宏大纺织机械有限责任公司，山东 青岛266000）

为适应新一代梳棉机高速、高产、稳定的发展方向，满足企业节能、降耗、提高质量和效率、增加效益的目的，针布的创新设计显得格外重要。按照针布在梳棉机的位置分布，将针布划分为刺辊针布、（预）分梳板针布、锡林针布、后固定盖板针布、活动盖板针布、前固定盖板针布和道夫针布几大类［1］。梳理的首要目的是将纤维束分离成单纤维，此外，还有除杂、减少棉结、提高纤维的平行度、混合和排除部分短纤维的作用［2］。在梳棉机各部件相互协调运作中，道夫针布所起的作用十分重要，本文将其进行了重点研究阐述。

1 道夫针布的主要功能

为避免将道夫针布所起的作用单一化，因此将梳棉机作为一个整体来分析道夫针布的作用。按照整体和模块式分析相结合的思路，通过分析纤维束或者一根单纤维在任何两个辊筒或其他元件的协作弧段的受力情况及运动过程，明确道夫针布所起的作用，系统了解梳棉机各个部件的协作原理。

1.1 顺向给棉部件刺辊作用区分析

顺向给棉部件结构简单，维护方便，因具有既不会使纤维受到逆向打击而损伤，也不会使罗拉缠绕等优点被国产梳棉机广泛采用。其工作过程是转动的给棉罗拉带动棉层进入给棉板和给棉罗拉之间，在有外力加压的给棉板的握持下，刺辊转动将棉层打击带入刺辊、除尘刀和预分梳板自由分梳区。给棉板上的移感应器能够准确检测出棉层的厚度，进而可以调节给棉罗拉的转速，使棉层均匀喂入刺辊工作区。在给棉喂入和刺辊区，属于典型的握持开松。

因为棉层中有大量棉结、短绒等杂质，所以要求刺辊针布齿高长以便能深入棉层，打击开松棉层，齿密要小，针布表面光滑不刮花不缠花，采用柔性梳理理念，刺辊转速和给棉板握持力不能太大，否则容易损伤纤维。

1.2 刺辊与预分梳板和除尘刀作用区分析

预分梳板、除尘刀都属于近些年兴起的附加分梳组件，与刺辊之间的分梳作用属于典型的自由分梳。棉束在刺辊表层受惯性离心力和气流的作用，在针齿表面呈现单纤维的状态，在梳理过程中，以针面自由分梳为主。在针面分梳的瞬时，因为隔距小，薄纤维层能接触到两侧针布，而刺辊速度大即刺辊的抓取力大，纤维（束）跟着刺辊针布面走，此时也可近似理解为长纤维的一端被刺辊握持，而另一端受到预分梳板的打击分梳。在此过程中，纤维束的两端被两侧针布抓取，纤维中很多的短绒并未接触刺辊针布，在自由分梳纤维被分离的过程中，短绒、棉结等杂质能够被预分梳板清除，被除尘刀剥落进入落杂区。

对此，要求刺辊针布有基本的抓取力，工作角必须小于90°，不能是负角，针齿粗便于挂住纤维，但是要求齿密小，能够暴露纤维杂质，去除纤维短绒。

1.3 刺辊与锡林作用区分析

纤维经过刺辊握持开松和预分梳板、除尘刀的自由开松，纤维层中的大杂质基本落入除尘落杂区，块状纤维变得稍微均匀顺直，然后进入锡林主梳理区。在此梳理区，纤维在刺辊针布的抓取下，由于受到离心力和气流作用，纤维的后端轻轻外扬，并向对方针面移动，能够被锡林针布抓住，纤维从刺辊针布转向锡林针布，完成纤维的转移（瞬时的交替分梳）。在此工作区，属于剥取作用，将刺辊纤维全部转移到锡林。剥取作用的几何条件为：剥取罗拉能接触纤维，隔距小；剥取罗拉的相对运动方向顺着对面针尖的倾斜方向，被剥取罗拉的相对运动方向与剥取罗拉针尖的倾斜方向相反，以便剥取罗拉能抓住纤维，将成块状的棉束进一步开松，棉层变薄铺在锡林针布表面，纤维浮在锡林针布表面不沉入针跟。

在不损伤纤维的前提下，提升锡林转速，使锡林速度大于刺辊速度，二者隔距减小使得纤维能够接触到锡林针布，锡林针布针尖方向顺着锡林运动方向，相对运动方向顺着刺辊针布齿背方向，而刺辊的相对运动方向与锡林针布的针尖方向相反，这样能保证纤维实现100%转移率，此工作区的梳理作用比较弱，没有分离纤维束的分梳作用，否则不能全部剥取而失去剥取作用，在刺辊与锡林转移过程中，应当避免反花的发生。纤维从刺辊向锡林的转移以针布剥取为主，依靠离心力转移会使转移后的纤维取向度差，不利于后续的梳理。

1.4 锡林与固定盖板 棉网清洁器 活动盖板主梳理区分析

作为梳棉机主要分梳工作区，在锡林针布上和盖板针布上的纤维束的运动符合平行针面分梳和圆形针面分梳相结合的分梳结构。锡林速度高，其针尖倾斜方向和相对运动方向都符合分梳条件：两针面隔距很小，纤维在运动过程中能够接触到两针面；两个针面的针尖倾斜方向平行，相对运动方向相反，属于针面分梳［1］。对于圆形针面分梳效果分析，由于纤维在运动过程中有离心力的存在，使得纤维向对面针尖方向移动，这样可以实现交替分梳，但是一般的圆形针面交替分梳很快就分开，难以实现这一特点。而平行针面上的纤维没有离心力的作用，很难交替。锡林主分梳区成功将平行针面分梳和圆形针面分梳相结合，分梳效果好。被盖板针布抓取的纤维，或交叉处在纤维束里的纤维会被分梳出来并几乎全部被锡林针布抓取带走，仅剩下部分少量纤维杂质、短绒残留在盖板上。杂质、短绒被棉网清洁器、吸点吸走，盖板刷辊使得盖板不需要额外抄针。

锡林针布需握持良好，带动纤维运动，梳理效果好，同时应该降低梳理面负荷，锡林和盖板针布都有抓取纤维的能力，分梳后，两个针面都能各自握持部分纤维，纤维的另一端被梳直。除了分梳作用，锡林针布还有剥取活动盖板针布纤维，使纤维均匀和混合的作用。因此，锡林针布功能比较重要，既要握持分梳能力好、不嵌花又要有剥取转移能力。

1.5 锡林与道夫工作区分析

在梳棉机工作时，分梳过程中，由于两个针面之间有相对运动，即表面速度不同，所以针面携带的纤维会产生数量上的转移、分配和凝聚。与道夫分梳时，锡林针面上的纤维部分转移到道夫针面上，在转移的过程中，由于锡林的速度比道夫的速度快，所以被转移的纤维被压缩在道夫针面上，以至于道夫针布上的纤维层比锡林针布的纤维层厚，这属于分梳中的凝聚作用［3］。道夫针面上纤维短片段的不匀率由锡林针面上纤维长片段不匀率组成，因此，道夫短片段不匀率等于锡林长片段不匀率。由此可见，凝聚的本身就有均匀和混合作用。如果之前的分梳不好，在锡林道夫的转移过程中，凝聚式的压紧就容易造成纤维再度缠绕打结产生疵点。

图1 道夫和锡林协作弧段示意图

图1 为展示道夫和锡林相继接触的协作弧段。由于前上罩板和气流的作用，使盖板针布上的纤维最终能够顺利地由锡林梳针抓取，一直带到锡林道夫转移三角区。由图1可见，在纤维离心力以及气流作用下（出锡林罩板的气流冲向道夫罩板），被锡林针布抓取的纤维尾部会翘起，在隔距点上方的上协作弧部位，部分纤维被道夫针布抓取［4］。随着锡林快速向下转动a1越来越小，a2越来越大，即纤维越来越不容易被道夫针布抓住。在下协作弧，受到气流影响（锡林速度高，道夫罩板处的气流向锡林区运动），即便是被道夫针布抓住的纤维也可能会被再次带回锡林针布表面。因此，锡林－道夫转移区主要集中在上协作弧。被道夫抓取的纤维，通过最紧的隔距点并通过下协作弧，锡林针布对道夫握持的纤维进行分梳，使得之前由锡林转移过来的前弯钩被梳直，变成后弯钩。在此过程中，道夫的速度和锡林－道夫隔距十分重要。快速的道夫使得纤维层较薄，且很快的通过协作弧，不会容易地被锡林针布带回再分梳，较薄的纤维层也更容易在道夫区被分梳。

可见，梳棉机的分梳作用应该尽量集中在锡林道夫作用区之前，即锡林盖板是梳棉机的主分梳作用区，锡林道夫作用区的分梳作用是针对于多数未完成转移的纤维和一部分转移不充分的纤维（纤维一端被道夫握持并留住）。在此作用区域应该注重凝聚比例和转移率，以达到最好的分梳结果。道夫针齿作用性质为梳理凝聚作用，经道夫输出棉网以后弯钩居多，因此消除或减少道夫形成的纤维弯钩，保证合理的转移率是提高质量的保证［5］。

1.6 道夫与剥棉罗拉工作区分析

道夫针面的纤维经过前段流程的分梳作用已经凝聚成相互交织的纤维网，在此工作区剥取罗拉卸下道夫针布表面的纤维网，并在上下轧辊集束器的作用下凝聚成纤维条，并储入条筒中。因此，道夫针布还要具有使纤维容易被剥取的特点。

1.7 道夫针布主要功能总结分析

锡林和盖板的针布表面作用在纤维上的强度确定了纤维的分解程度、清洁程度和伸直程度［6］。但是不能完全以锡林－回转盖板间的分梳作用来代表梳棉机分梳工作的好坏，忽略了刺辊的预分梳、刺辊落棉、刺辊－锡林剥取分梳、锡林－固定盖板、锡林－棉网清洁器、锡林－道夫凝聚作用的分梳，同时也有气流、车间环境等对梳棉机工作情况的影响。纤维经过锡林工作区之后，基本完成了初步的分梳流程，在锡林－道夫工作区，道夫针布对纤维的转移、凝聚、控制、释放作用显得极其重要。转移率过低容易造成纤维再次进入主分梳区，分梳力度过大容易造成短绒率增高，纤维性能变差，现在市场上道夫针布转移率多数集中在12%～20%左右，甚至有不足10%的情况。同时道夫和锡林之间转速的关系、道夫针布齿型对于道夫针布的凝聚作用也至关重要。在道夫运转的过程中，针布对于纤维的握持和控制性能严重影响纤维落网程度和后期剥棉罗拉的剥取效果。

2 道夫针布对梳棉质量的影响

梳棉机锡林道夫间纤维转移和凝聚能力的大小，直接影响到纤维的分梳、均匀和混合质量，对梳棉机的成条质量指标有很大的影响。在道夫运转过程中，道夫针布对纤维的握持控制能力对落网影响较大。同时，在与剥棉罗拉协作运转过程中，纤维能否及时顺利地被剥取对梳棉机的分梳质量也极其重要。在梳棉机分梳过程中，道夫转移率与锡林分梳强度和成纱质量有密切的关系。若道夫转移率过高 ，分梳强度太弱，纤维梳理不充分，凝聚时因棉层过厚产生棉结，同时混和不均匀，成纱的强力和条干、千米粗节数会明显恶化；若道夫转移率过低，多次反复梳理，分梳强度过强，会造成纤维损伤，短绒剧增，同样也会影响成纱条干和强力、千米细节数等［7］。

3 结语

道夫针布在梳棉机中具有十分重要的功能。近些年来，针对道夫针布研究越来越深入，例如为提高梳棉机锡林－道夫转移率，改善棉网质量和最终成纱指标，可改变道夫针布齿形；齿条总高小，可提高道夫针布的抗轧性能，延长使用寿命；齿条的工作角大，可改善道夫针布的转移、凝聚作用［8］。提高道夫针布对不同纤维的转移、凝聚、控制、释放能力，以解决梳理过程中转移率低、落网、嵌杂、短绒率增长等问题，对提高产品质量，提升生产效率，实现企业效益增长具有重要现实意义。