高产开棉机的结构特点及应用分析

河南理工大学 郑州宏大新型纺机有限责任公司 郭志杰/文

1 概述

开棉机是清梳联流程中的预开松机器，一般安装在抓棉机和混棉机之间，是开清棉或清梳联流程中不可或缺的重要设备之一，在提高纱线产品性能和质量中起着重要作用。郑州宏大新型纺机有限责任公司开发了FA113、JWF1102 系列等多种规格的开棉设备，为满足纺织厂高质、高效、高产(不低于1500kg/h)及适纺机采棉的需要，公司在多年开清棉纺纱设备技术沉淀，通过科技创新研制出了JWF1104 型高产开棉机。

2 JWF1104 型高产开棉机的结构特点

该机区别于传统轴流开棉机管道喂棉，大棉块自由打击的工作原理，创造性地采用宽幅薄棉箱层式握持给棉，纤维暴露面积更大，打手打击更充分，开棉除杂效率更高。创新设计的除尘气压棉箱、双罗拉喂入、V 形弹性角钉、三角形尘棒及中间吸落棉结构，保证了JWF1104 高产开棉机高质、高产、不伤纤维、高效除杂的性能优势。

2.1 电气混控气压储棉棉箱

为了适应市场对高产开棉机的需求，JWF1104 型开棉机采用气压储棉棉箱（见图1），替代以往制约开棉机产量瓶颈的凝棉器纤维自重给棉方式，提高了开棉机产量，最高达到1600kg/h。该型棉箱由机架、撑挡、罩板及网眼板等组成。棉箱下部由排杂管、排杂软管及罩板组成一个封闭型排风回路与回风管相连，以将喂入原料中的气流排至滤尘系统，从而将原料压密实压均匀，有助于提高储棉量及喂棉的连续性、均匀性。该棉箱装置一方面采用气电混控模式，可靠性强，为纺织厂连续化生产提供了有力保障。另一方面，产量大，并有很强的去除微尘、短绒及细小杂质的能力，克服了现有棉箱装置产量小，不能排除微尘、短绒及细小杂质，不宜适纺机采棉工艺要求的弊端，为现代开清梳流程满足高质、高产、高效的要求提供了一种理想的新装置。

图1 储棉棉箱机构

2.2 大间距给棉罗拉

为了实现大杂先落，早落少碎的工艺目的，JWF1104型高产开棉机采用大幅宽大间距给棉罗拉（见图2），使罗拉对原料起托持转移作用，不损伤纤维。该型给棉罗拉装置由星形给棉罗拉与翼片给棉罗拉组合而成，实现对棉层的握持。并可通过后续机台的反馈实现变频调速，实现均匀给棉。为了防止喂入棉层过厚发生噎车，该型给棉罗拉装置设置了保险销装置，保证了设备的安全性。

图2 给棉罗拉机构

2.3 弹性打手

为实现打手对纤维的柔和打击，减少纤维损伤，该机型开松打手（见图3）采用大直径V 形弹性角钉， V 形角钉呈螺旋状排列分布在打手筒体上。V 形弹性角钉采用40Cr特殊处理圆钢制成,韧性好、强度高,具有对纤维开松柔和，纤维损伤小，棉结、短绒增长率低，除杂效率高的优点。

图3 打手机构

2.4 尘格装置

JWF1104 型高产开棉机采用截面形状为三角形的尘格装置（见图4），尘棒分左右两组，每组尘棒间隔距可通过安装于机器两端的手动调节装置进行调节，方便快捷。使用现场可根据落杂效果,方便的对尘格进行调节。调节时，可转动调节手柄,调节手柄通过偏心轴装置带动调节板转动，调节板带动在其上边安装的调节杆以及尘棒进行旋转，最终达到调节尘棒隔距的目的。调节方便快捷，准确有效，对开棉机除杂能力的提升具有很大意义。

图4 尘格装置

3 JWF1104 型高产开棉机应用分析

国内某著名纺织厂50 万纱锭智能高端纺纱项目采用郑州宏大清梳联设备，其中JWF1104 型高产开棉机于2018 年3 月在该厂进行了工艺优化试验及对比试验，具体情况如下。

3.1 工艺流程

JWF1104 型高产开棉机是一台预开棉机，采用气流除尘棉箱给棉，大幅宽单打手均匀打击，纤维损伤小，可同时实现对大杂及微小短绒、尘杂等的清理。根据“杂质早落少碎”的工艺原则，该机一般安装在抓棉机与混棉机之间。根据该厂实际情况，将其安装在一机一线流程中进行生产试验。试验原棉等级：3.0级。纺纱品种：JMC80S，具体工艺流程如下：

JWF1012 型往复抓棉机→AMP3000 金属火星探除器→FA126 型重物分离器→ZF9104 型输棉风机→TF2201A 型手动间道器→JWF1104 型高产开棉机→TF2201A 型手动间道器→FA051A 型凝棉器+FA113C 型单轴流开棉机→FA028C 型混棉机+JWF1124 型开棉机→JWF1112 型清棉机→（JWF1204A 型梳棉机+TF2513 型圈条器）×16。

在该流程中，通过TF2201A 型手动间道器的不同配置组合，可实现单独使用JWF1104，也可单独使用FA113C，还可同时使用JWF1104 与FA113C。这为开展JWF1104 与FA113C 的对比提供了可能。

3.2 打手转速优化试验

JWF1104 型高产开棉机打手转速变频可调，根据同该纺织厂共同制订的工艺方案，在打手转速分别为400r/min、480r/min、590r/min、750r/min、860r/min 时，采用AFIS 仪及打杂机测定了开棉机的几项工艺性能指标。具体测试结果，见表1。

表1 不同打手转速情况下机器工艺性能指标

通过测试结果，我们发现随着打手转速的提高，除杂效率也随之提高，但在转速超过590 r/min 后，除杂效率提升不明显，棉结、短绒增长率却由负转正，所以通过综合考量，将标准工况下打手转速设定为590r/min。

3.3 对比实验

对比实验分为单机对比和清花流程对比，实验条件均为原棉等级：3.0 级。纺纱品种：JMC80S，打手转速：590r/min，尘棒间隔距：6.5mm。

3.3.1 单机对比试验

单机对比测试结果，见表2。

表2 不同流程下开棉机单机性能指标

FA113C 入口棉取自进棉斗口处，出口棉取自FA028C 棉箱处；JWF1104 进口棉取自FA126 处，出口棉取自FA028C 棉箱处。

从 表2 可 知：JWF1104 除 杂 效 率（22.6%） 高 于FA113C（16.3%）, JWF1104 棉结增长率（-0.04%）低于FA113C（3.4%）, JWF1104 短绒增长率（-1.5%）低于FA113C（0%）, JWF1104 总除杂效率（19.2%）高于FA113C（16.8%）。

3.3.2 流程对比试验

FA113C 流程：JWF1012 型往复抓棉机→AMP3000金属火星探除器→FA126 型重物分离器→FA113C 型单轴流开棉机+FA051A 型凝棉器→FA028C-160 型混棉机+JWF1124 型开棉机→JWF1112 型清棉机→（JWF1204A型梳棉机+TF2513 型圈条器）×16。

JWF1104 流程：JWF1012 型往复抓棉机→AMP3000金属火星探除器→FA126 型重物分离器→JWF1104 型开棉机→FA028C-160 型混棉机+JWF1124 型开棉机→JWF1112 型清棉机→（JWF1204A 型梳棉机+TF2513型圈条器）×16。

FA113C+JWF1104 流 程:JWF1012 型 往 复 抓 棉机→AMP3000 金属火星探除器→FA126 型重物分离器→JWF1104 型开棉机→FA113C 型单轴流开棉机+FA051A 型凝棉器→FA028C-160 型混棉机+JWF1124型开棉机→JWF1112 型清棉机→（JWF1204A 型梳棉机+TF2513 型圈条器）×16。

清花流程测试结果，见表3。

表3 不同流程下清梳联流程工艺性能指标

从表3 可知：

落棉率及落棉含杂率对比：JWF1104 流程清花落棉率（2.8%）略高于FA113C 流程（2.63），二者清花落棉含杂率相当。

除杂效率对比：JWF1104 流程清花理论除杂效率（35.2%）低于FA113C 流程（39.8%），但JWF1104 流程实际除杂效率（34.7%）高于FA113C 流程（32.5%），全流程除杂效率，JWF1104 流程（96.1%）高于FA113C流程（93.5%）。

综上所述，通过单机对比试验及流程对比试验可以看出，JWF1104 型高产开棉机具有开松效果好，除杂效率高，棉结、短绒增长率低的优异工艺性能。

4 结语

JWF1104 型高产开棉机开创性使用的除尘气压棉箱，中间吸落棉方式等新机构、新工艺，使开棉机整机工艺性能得到了大幅提升。根据应用情况来看，该机开松效果好，除杂效率，棉结、短绒增长率等各项指标均有了较大提升，在纺织厂取得了良好的使用效果。FZJX