新型精梳锡林和顶梳的技术进步

陈玉峰

(光山白鲨针布有限公司,河南 光山 465450)

1 精梳锡林和顶梳的问题

随着高效能精梳机向高速高质、智能化、低落棉和低耗能的方向发展,对精梳锡林和顶梳等关键梳理器材提出了高耐磨、梳理效果好、低落棉、不损伤纤维、不嵌杂、免维护等要求。目前,精梳锡林和顶梳在梳理时存在纤维损伤大、长纤维流失多、落棉不易控制、齿隙嵌杂、使用周期短等问题;而高效能精梳梳理器材需要做到:纤维梳理伸直最大化、损伤最小化,低落棉,高韧性,长使用周期,嵌杂少和维护方便。精梳机发展趋势见表1。

表1 精梳机发展趋势

2 新型精梳锡林的技术创新

2.1 梳理原理

精梳锡林是握持拦截梳理,有别于梳棉罗拉和盖板的梳理。当精梳锡林针排转到钳口下面时,才开始对须丛进行梳理,此时钳口完全闭合并握持须丛,上钳唇把须丛压向下方,钳口和锡林隔距较小,锡林梳针向前排倾斜插入须丛进行分割梳理,使钳口外的须丛前端呈悬垂状态,梳针接触须丛时,须丛会翘起。因此,精梳锡林针齿的前几排起拉伸、开松须丛的作用,利于后排针齿进行精细梳理。精梳锡林梳理提高了纤维的平行伸直度,充分排除了短绒和杂质,使成纱质量提高。

2.2 分类和梳理要求

精梳锡林可以分为锯齿式整体锡林、梳针式整体锡林、嵌入式整体锡林和梳针锯齿组合式整体锡林,也可分为粘接式整体锡林和组装加工式整体锡林。其梳理齿面圆心角有81°(四组分),90°(五组分),110°(六组分),130°(七组分),137°(八组分)等;植针方式有齐针式和错位式。

精梳锡林梳理要求:锡林针齿有足够的容纤维量、较强的穿透性和自洁性;能够提高梳理效果,去除短绒,降低棉结,减少对纤维的损伤及长纤维流失,使用寿命长且维护成本低,自洁效果好且不嵌花。

2.3 技术创新

2.3.1 齿密增加,梳理点增加

随着精梳技术不断进步,精梳锡林的总梳理齿数由传统的2.9×104齿和3.2×104齿开始逐步增加。新型精梳锡林总梳理点的增加有2种方式:① 梳理弧面增加,齿密增加,总齿数增加,部分总齿数已达到4.0×104,4.2×104和4.9×104,齿面圆心角为137°精梳锡林的总齿数甚至达到6.0×104,有效提高了锡林对须丛的精细化穿刺梳理,利于梳棉机的高速、高产和重定量;② 在不增加梳理弧面的条件下,增加锡林前区齿密,在有限空间内尽可能多的增加总齿数,同时适当缩小锡林梳理隔距,加强前区锡林对须丛的插入、开松、整理,有利于后区(精梳区)精细化梳理、清除细小棉结,使精梳条的单根纤维程度得到提高。不同齿面圆心角精梳锡林的总齿数及各组齿条规格型号对比见表2。

表2 不同齿面圆心角精梳锡林的总齿数及各组齿条规格型号对比

2.3.2 齿顶宽减小,提高穿透性

精梳锡林在高速状态下能够迅速刺穿棉须丛,使纤维与锡林齿片间有足够摩擦力来完成梳理。如果锡林齿条的穿透性差、梳理效果下降,则精梳条纤维结构会受到影响。齿顶宽决定锡林针布对纤维的穿刺能力,齿顶宽越小,穿刺能力越强;当精梳锡林高速且瞬时加速到2倍以上时,极易造成纤维损伤,新型精梳锡林采用齿尖较薄的新型齿片,结合密度增加,可提高穿刺性、减少纤维损伤。新型粘接式精梳锡林齿尖变化,具体对比见表3。

表3 新型粘接式精梳锡林齿顶宽变化对比

组装加工式精梳锡林的齿顶宽一般设定为0.04 mm～0.06 mm,其齿密通过隔距片的厚度变化调节,因此穿刺能力较粘接式强。

在梳理过程中,由于精梳锡林的前排针(齿)与纤维的接触点不断变化,从针尖接触纤维到纤维离开针齿根部,纤维在针齿上有一个滑移的过程。新型精梳锡林齿片的齿顶宽为0.06 mm～0.12 mm,基部宽为0.25 mm,硬度大于800 HV0.2,表面粗糙度Ra值为0.06 μm,插入棉网穿刺能力和自洁能力强,使精梳条中的短绒率降低0.5%～1.0%[1-2]。

2.3.3 植针形式变化,提升除杂效果

精梳锡林梳理过程中,纤维必须沉入针齿底部,将纤维须丛中的杂质、棉结和短绒拦截在针布表面,与其他梳棉梳理两针面互相作用不同,精梳锡林的植针必须利于纤维沉入针齿间。新型精梳锡林的锯齿呈螺旋交叉、错位排列,齿隙很小(见图1)。梳理过程中,在钳板闭合时,应使钳口外的纤维长度等于落棉隔距+给棉长度,虽然钳板闭合后棉网方向正对锡林圆心,但大齿密、高速旋转的锡林针面和气流,使棉层很容易被托起,难以沉入锡林齿隙,更无力穿透梳理,会造成棉网的棉结和短绒较多。

为了提高对纤维的梳理效果,让纤维沉入针隙,新型精梳锡林采用平行植针的方式,具体见图2和图3,同时为了更好地提高穿刺能力,减少正面穿刺造成的纤维损伤,在组与组之间采用了变角度的植针排列,具体见表4。

图2 新型植针排列

图3 纤维沉入齿隙状态

表4 新型精梳锡林植针排列角度

2.3.4 齿片硬度和韧性增加,延长使用寿命

因成纱棉结随着锡林齿密的增加而显著降低,在梳理面积一定的情况下,增大锡林针齿的齿密已成为高效能精梳机的必然。但是增加前后分梳区的齿密,势必造成精梳锡林齿片越来越薄,使齿片强度大幅降低,难以承受高速梳理负荷,缩短了精梳锡林的使用寿命。因此,在精梳锡林针布齿密增加的基础上,必须相应提高齿条的硬度和韧性,延长精梳锡林使用寿命。精梳锡林的齿条硬度变化见表5。

表5 精梳锡林齿条硬度变化对比 单位:HV0.2

2.3.5 齿密结合角度,实现渐进分梳

精梳锡林针布按功能可分为开松区、粗梳区、梳理区和精细梳理区。整体齿密配置由稀至密,齿条前角小、后角大,梳理点增加的重点是后区齿密增加,有利于棉结和短绒的排除。传统精梳锡林设计受“前稀后密、渐进梳理”理论的影响,前半区齿密设计过小,使精梳锡林轴变速前半区齿片的开松、穿透和分梳效果变差,进而影响后半区的梳理效果,造成成纱棉结增多。

新技术理念,在有限的梳理区间内,合理配置、适当增加精梳锡林前梳理区的齿密,强化前区齿条穿刺、抓取、开松的粗梳效能;精梳锡林针布总梳理点增加不是简单的密度增加,而是结合齿条几何形状、前后区的齿密排列,在有足够容纤空间的前提下优化设计、合理增加总梳理点。根据梳理特点合理分配功能,精梳锡林齿密逐渐增加且集中在后区,提高对纤维的精细梳理;角度逐步加大,增加对纤维的控制能力,减少瞬时高速梳理对纤维的损伤[3]。这是因为精梳锡林前排针能有效抓取须丛中的纤维,拦截其中较大的棉结和杂质,后排高齿密对须丛进一步分梳,去除棉结及杂质并再次排列纤维。不同齿面圆心角精梳锡林的工作角和齿密配置见表6。

表6 不同齿面圆心角精梳锡林的工作角和齿密配置

2.3.6 梳理弧面增加,提高梳理强度

梳理强度和梳理度的提高,是高效能精梳机的优势所在。梳理度越大,精梳锡林对棉丛的梳理效果越好,但是梳理强度越大,会造成纤维损伤。高效精细梳理的重点是增加后区精细梳理区,彻底清除棉层中的短绒、棉结和杂质。目前,精梳锡林的齿面圆心角有90°,110°,130°和137°,随着梳理弧面的增加,梳理度、梳理强度急剧增加,但由于锡林针布结构的优化,即锡林前、中、后梳理区的齿密、工作角、针齿容纤维量的优化,仍可以实现柔性梳理和均匀抓取,纤维清除效率高且平行伸直度好。精梳锡林弧面针(齿)分布见图4和表7。

图4 精梳锡林弧面针(齿)分布

表7 精梳锡林弧面针(齿)分布对比 单位:(°)

2.3.7 齿条表面粗糙度好,实现柔性梳理

针布齿条表面处理主要是去除冲切齿的棱角和毛刺,以减少纤维损伤和锡林表面嵌花。目前,主要采用等离子强化、镀层等表面处理方法消除小棱边和机械冲切边,实现锥齿化,使齿条表面更光洁,做到柔性分梳并减少落棉。表面强化镀层处理后,精梳锡林齿部的表面粗糙度Ra值为0.08 μm,锡林嵌花消除,落棉率降低,精梳条中短绒减小1.0%～2.5%。

2.3.8 结构创新,实现隔距可调

传统粘接式和植针式整体锡林损伤后无法修复,间距无法调节、齿片不易更换。新型精梳整体锡林,通过结构的改变,利用偏心调节原理,通过调节齿片间距实现多种梳理功能,针对性强,梳理效果更好、效率更高,且原料损耗小;通过换齿机构能够快速高效地更换磨损的齿片,减少人工,提高效率。

3 新型精梳顶梳的技术创新

3.1 梳理原理

顶梳梳理是对自由状态纤维的被动拦截梳理。当钳口握持的须丛头端经过精梳锡林梳理后,由钳板送向分离钳口,当须丛头端到达分离钳口时,由分离胶辊握持输出,同时顶梳插入须丛,随分离钳口运动的纤维尾部从顶梳梳针间通过,完成对纤维的梳理。因此,顶梳梳理的是分离须丛的后端,即梳理钳板钳唇的死隙部分。顶梳只有一排针,但其不仅能梳理纤维尾端,还能在分离过程中通过相互摩擦过滤棉结和杂质。因为在分离过程中,从顶梳中抽出的纤维层很薄,这层纤维被分离钳口握持并快速运动,而嵌在顶梳梳针间的大量纤维仍以慢速运动,这两部分纤维速度相差很大,当快速纤维从慢速纤维抽出时,慢速纤维对快速纤维尾端的摩擦将其中的短绒、棉结及杂质等过滤下来,由毛刷清理。

3.2 分类及梳理要求

新型顶梳可分为:标准型顶梳、双排顶梳、自清洁顶梳、吹气顶梳和新型加密顶梳。

顶梳的梳理要求:齿片耐磨、抗弯曲,具有足够强度和弹性,针尖有持久的锋利度,在高速度、重定量梳理过程中排短除杂能力强,不嵌杂、自洁性能好,确保精梳过程顺畅[4]。

3.3 技术创新

3.3.1 楔形齿尖,提高锐度

新型顶梳采用楔形齿尖设计,新型顶梳齿顶宽为(0.06±0.002) mm,基部宽为0.25 mm,硬度大于700 HV0.2,表面粗糙度Ra值为0.4 μm,穿刺能力强,插入棉丛效果好,其特殊的齿形轮廓设计,减少了棉纤维缠绕的可能性,形成优良的自清洁效果。清洁周期与普通顶梳相比,可延长 4 倍以上,减少了多次停车清洁顶梳的时间,提高了劳动生产率,减轻了工人的劳动强度。

3.3.2 柔性几何尺寸设计,增强梳理功效

传统精梳顶梳的梳针一般设计为上尖下宽的形式,这种针形对穿刺不利,被顶梳梳下来的短纤维和结杂容易嵌塞在针隙中。新型顶梳的梳针为瘦长型,设计齿密达35齿/cm,更利于针齿对纤维层的穿刺,顶梳插入深度可以设置为+1;由于针形改变,在齿密加大的情况下,齿隙没有减小,下部通道宽畅利于纤维进入,上部通道小利于拦截杂质、短绒及棉结,使顶梳效能得到增强,尤其在前进给棉中顶梳排除落棉达50%以上,同时减少嵌杂。此外,新型顶梳通过增加齿片宽度来增加强度和韧性,齿身采用消除棱角处理,延长寿命,拦截梳理效果好,可有效抓取棉结、杂质和短绒,防止梳下来的棉结、杂质和短绒上窜并积聚在齿片上。与普通顶梳相比,新型顶梳可减少棉结 20%～30%。传统顶梳与新型顶梳梳针齿形,见图5。

a) 传统顶梳 b) 新型顶梳图5 顶梳梳针齿形

3.3.3 密度增加,提高拦截功能

顶梳梳针密度增加,对纤维梳理能力加强,对小棉结去除效果好。对于顶梳梳针齿密,一般稀型为24齿/cm,标准型为26齿/cm,密型为28齿/cm,加密型为30齿/cm,特密型为33齿/cm～40齿/cm。新型顶梳由单排针改为双排针,密度由26齿/cm增加到50齿/cm,梳针密度增加了92.3%,梳理效果增强,减少了锡林绕花和顶梳嵌花。不同顶梳参数对比见表8。

表8 不同顶梳参数对比

3.3.4 齿尖硬度及粘接平直度提高

高速精梳机要求顶梳针条隔距均匀、自洁效果好、不嵌杂。新型顶梳用金属齿片替代圆锥形梳针结构,齿尖硬度提高到800 HV0.2以上,强度高,耐磨性能好;采用粘结工艺,齿尖直线度与刃口平面度均不大于0.08 mm,清洁能力提高,使用寿命延长。

3.3.5 排列形式改变,利于维护

梳针采用弯角设计,用压板压装在顶梳板面向钳板的一侧,顶梳板在前后摆动的工作过程中不会与钳板或后分离胶辊相碰撞。针条直线度好,针尖锋利,穿刺性强,刚性好,无并针,分梳质量稳定可靠;无需锡焊,维修方便,可以局部修补或整条调换针条,顶梳板或压板可长期使用。

4 结语

4.1新型精梳整体锡林的齿密增加,梳理点增加;齿顶宽减小,穿透性提高;齿片硬度、韧性增加,延长使用寿命;大齿密结合角度,实现渐进分梳;梳理弧面增大,提高梳理强度;表面更光洁,实现柔性梳理;结构创新实现可调节隔距等。这些创新点解决了精梳锡林易嵌花、穿透性差、易损伤纤维、落棉多等问题,实现了梳理的高质、高效和高产。

4.2新型顶梳采用楔形齿尖,提高了锐度;柔性几何尺寸设计,提高了自洁性能;梳针密度增加,提高了拦截功能;排列形式改变,有利于维护,解决了传统顶梳易损伤、嵌花严重、性能差的问题,提升了梳理效果,减少了维护成本。

4.3新型精梳梳理器材的创新和技术进步的前提是精梳机速度、给棉方式、梳理变速与恒速、隔距渐变与等隔距等精梳机技术进步,能够适应精梳高钳次、高质量、智能化、低落棉、低耗能、免维护的发展需求。