從棉子梳到軋花肋條工作點(diǎn)的弧長(zhǎng)上,鋸齒和子棉卷相互接觸。由于子棉性狀、子棉卷密度、軋花機(jī)生產(chǎn)率、鋸片滾筒轉(zhuǎn)速等工作條件的變化,使得鋸齒和子棉卷之間的作用非常復(fù)雜。
到目前為止,尚無建站數(shù)學(xué)模型來描述鋸齒和子棉卷之間的關(guān)系。
(一)鋸齒對(duì)子棉的作用
鋸齒軋花依靠鋸齒穿刺子棉纖維層,使纖維嵌塞在齒凹內(nèi),再設(shè)法從棉子上拉脫。鋸齒軋花必須具備兩個(gè)條件。
(1)子棉卷做旋轉(zhuǎn)休閑;
(2)子棉卷表面的線速度遠(yuǎn)遠(yuǎn)落后于鋸片滾筒表面的線速度。
從棉子梳到軋花肋條排工作點(diǎn)的弧段上,隨著鋸齒表面線速度方向、子棉卷表面線速度方向的變化,鋸齒對(duì)子棉卷、子棉的作用也是變化的。鋸齒對(duì)子棉卷、子棉有三種作用。
(1)鋸齒勾拉子棉上的纖維,使纖維進(jìn)入鋸齒凹口;(2)鋸齒牽引子棉卷,使子棉卷做旋轉(zhuǎn)休閑;(3)鋸齒從棉子上拉脫纖維,使纖維和棉子分別。
研究表明:在丁區(qū),鋸齒對(duì)子棉主要是種作用,第二、第三種作用甚微;在己區(qū),鋸齒對(duì)子棉主要是第三種作用,第二種作用次之,幾乎沒有種作用;在戊區(qū),鋸齒對(duì)子棉具有第二、第三種作用,種作用較小。
(二)鋸齒使纖維進(jìn)入齒凹的分析
從圖8-19中可以看出子棉卷表層各處的休閑方向。在丁區(qū),子棉卷的休閑方向和鋸齒的休閑方向不一致。假設(shè):

(1)丁區(qū)的子棉卷速度為vβ,速度方向和鋸片徑向線成β角;(2)丁區(qū)的鋸齒速度為v。
則,v和vβ 的夾角為(90°-β)。鋸齒和子棉卷的相對(duì)速度W可按下面的向量式求得:

這樣,處在子棉卷中的單粒子棉一旦和鋸齒接觸,子棉上的纖維就以速度W進(jìn)入鋸齒凹口。現(xiàn)在,很簡(jiǎn)單證明鋸齒對(duì)子棉的種作用。在丁區(qū),vβ 的數(shù)值較大,且β角小于90°。v的數(shù)值是個(gè)常量,故W的方向必定指向鋸齒凹口,即在丁區(qū),鋸齒使纖維進(jìn)入齒凹的作用較強(qiáng)烈,鋸齒在此區(qū)的勾棉能力強(qiáng),勾棉數(shù)量多。在戊區(qū),完管vβ 的數(shù)值大,但β角近似90°,使γ角很小,甚至為零,故W的方向就難以指向鋸齒凹口,即在戊區(qū),鋸齒使纖維進(jìn)入齒凹的作用甚微,鋸齒在此區(qū)的勾棉能力很弱。在己區(qū),因β角大于90°,故W的方向必定背離鋸齒凹口,即在己區(qū),鋸齒無法使纖維進(jìn)入齒凹。
在戊區(qū)、己區(qū),子棉卷表層的單粒子棉的β角有時(shí)小于90°,使鋸齒對(duì)子棉的種作用在戊區(qū)、己區(qū)得到了補(bǔ)償。進(jìn)一步的研究發(fā)覺:以上規(guī)律在極個(gè)別情況下可能不精確,主要原因是子棉卷密度變化及操作條件等因素的改變所致。
(三)鋸齒使纖維和棉子分別
鋸齒在丁區(qū)勾住的纖維束,大部分到了工作點(diǎn)處,進(jìn)入軋花肋條排間隙后和棉子分別。
隨鋸齒向工作點(diǎn)移動(dòng)的子棉,碰到軋花肋條排后馬上改變休閑方向和速度,沿著肋條排表面向上休閑。子棉卷在該處的速度慢,為1.1～1.5m/s,但此時(shí)密度大。在軋花肋條工作點(diǎn)處,鋸齒從棉子上拉脫纖維的能力和軋花肋條和鋸片之間的相對(duì)位置有很大關(guān)系。軋花肋條和鋸片相對(duì)位置關(guān)系,一般用壓力角表示。壓力角是軋花肋條工作點(diǎn)處的圓弧切線和鋸片圓周切線之間的夾角,用字母α表示,如圖8-20所示。

在軋花肋條工作點(diǎn)處,鋸齒從棉子上拉脫纖維的剎那,鋸片的運(yùn)轉(zhuǎn)力P可以分解為兩個(gè)相互垂直的分力R和T。三者的關(guān)系如下:
R=Psinα
T=Pcosα
其中,P的方向和鋸齒在工作點(diǎn)處的休閑方向一致;R垂直于軋花肋條,是工作點(diǎn)處鋸齒從棉子上拉脫纖維的力;T平行于軋花肋條,是工作點(diǎn)處鋸齒推動(dòng)子棉卷運(yùn)轉(zhuǎn)的力。在垂直于軋花肋條的分力R的作用下,子棉和肋條表面之間產(chǎn)生摩擦力F,F的方向和T的方向相反,其數(shù)值為:

以上計(jì)算表明:隨著壓力角的增大,工作點(diǎn)處的鋸齒從棉子上拉脫纖維的作用力逐漸增強(qiáng),但推動(dòng)子棉卷運(yùn)轉(zhuǎn)的作用力逐漸減弱;當(dāng)壓力角增至74°時(shí),工作點(diǎn)處鋸齒的運(yùn)轉(zhuǎn)力P幾乎全部用于拉脫子棉纖維,對(duì)子棉卷的推力幾乎為零。但子棉卷是依靠伸入工作箱內(nèi)的全部鋸齒的推動(dòng)而運(yùn)轉(zhuǎn),故這種情況下,子棉卷未必停轉(zhuǎn)。
鋸齒凹口內(nèi)的纖維能否全部進(jìn)入軋花肋條排間隙,在很大程度上取決于鋸齒工作邊和軋花肋條之間的相對(duì)位置。若齒尖先于齒根進(jìn)入肋條排間隙,軋花肋條對(duì)纖維起的作用是將它們壓向齒根,齒凹內(nèi)的纖維能順利進(jìn)入肋條排間隙;反之,若使齒根先于齒尖進(jìn)入肋條排間隙,軋花肋條將齒凹內(nèi)的纖維推向齒尖,齒凹內(nèi)的纖維不能進(jìn)入肋條排間隙。鋸齒工作邊和軋花肋條之間的相對(duì)位置關(guān)系,一般用提前角表示。提前角是位于工作點(diǎn)處的鋸齒工作邊和軋花肋條工作點(diǎn)圓弧切線之間的夾角,用字母λ表示,如圖8-21所示。提前角是指齒尖比齒根提前進(jìn)入工作點(diǎn)間隙的角度.

即齒尖后于齒根10°進(jìn)入軋花肋條排間隙,鋸齒凹口內(nèi)的大部分纖維在進(jìn)入軋花肋條排間隙時(shí),滑出齒凹。因此,提前角不能小于等于零。但提前角也不宜過大,否則,齒凹內(nèi)的纖維在軋花肋條作用下嵌入齒根,會(huì)給后箱刷棉帶來困難。
由此可見,壓力角是個(gè)很重要的工作參數(shù)。在確定壓力角參數(shù)時(shí),要綜合考慮子棉等級(jí)、鋸齒銳利程度等因素。整理高等級(jí)子棉,鋸齒較鈍時(shí),壓力角取大值,以保證皮棉質(zhì)量;整理低等級(jí)子棉,鋸齒較銳利時(shí),壓力角取小值,以提高軋花產(chǎn)量。壓力角的取值在55°～65°。
(四)影響鋸齒勾拉(拉脫)子棉纖維的其他因素
鋸齒勾拉、拉脫子棉纖維的能力直接影響軋花生產(chǎn)率。首先,子棉的成熟度和含水率對(duì)鋸齒的勾拉能力有很大影響。成熟好、含水率低的子棉,表面松散、彈性較大,有利于鋸齒穿刺,鋸齒的勾拉能力較高。成熟差、含水量高的子棉,含有較多僵瓣棉,其表面不松散、彈性小,不利于鋸齒穿刺,鋸齒的勾拉能力降低。因此整理含水率高的低等級(jí)棉時(shí),鋸齒的勾拉效率低下,軋花產(chǎn)量明顯降低。從工藝的角度分析,除了壓力角、工作箱的形狀、鋸齒表面線速度等因素影響鋸齒勾拉纖維以外,還有以下因素。
1.子棉卷的密度
子棉卷適當(dāng)緊一些,可增大對(duì)鋸齒的壓力,迫使纖維進(jìn)入齒凹,并使鋸齒凹口內(nèi)的纖維和鋸齒之間有足夠大的摩擦力,便于鋸齒從棉子上拉脫纖維。反之,子棉卷疏松,被鋸齒勾住的子棉和子棉卷之間的抱和力小,鋸齒和被勾住子棉之間的相對(duì)速度小,鋸齒難于拉脫其上的纖維。
但子棉卷過于緊實(shí),或使齒凹內(nèi)纖維受到兩側(cè)緊壓子棉的摩擦而離開齒凹,形成子棉卷中的游離纖維;或使齒凹內(nèi)的纖維勒緊在鋸齒根部,造成刷棉困難;甚至造成子棉卷停轉(zhuǎn)而無法生產(chǎn)。
2.鋸片齒形參數(shù)
鋸片齒形參數(shù)中的齒傾角的取值直接影響鋸齒勾拉纖維的能力。由λ=α+β-90°可知,齒傾角的取值也影響提前角的大小,從而影響纖維進(jìn)入軋花肋條排間隙。齒傾角大,鋸齒工作邊傾斜度大,鋸齒穿刺子棉纖維的作用力強(qiáng),勾住的纖維也不易滑出齒凹;齒傾角小,鋸齒工作邊傾斜度小,即鋸齒變得直站,鋸齒穿刺子棉纖維的作用弱,且在壓力角肯定時(shí),提前角因此而減小。但是齒傾角過大,還會(huì)造成刷棉困難。因此,齒傾角的選擇很重要。軋花鋸片的齒傾角規(guī)定為40°。
鋸齒齒距大,鋸齒凹口的容積也大,齒凹內(nèi)可填積的纖維較多,則鋸齒在丁區(qū)勾拉的纖維較多。但是,齒距過大,會(huì)夾破棉子,甚至使棉子嵌入齒凹,使鋸齒難于勾拉纖維。故齒距的尺寸大不能超過棉子的腰徑。
軋花鋸片的齒距有3.3mm和4.5mm兩種,前者用在直徑為320mm的軋花鋸片上,后者用在直徑為406mm的軋花鋸片上。
鋸片齒形參數(shù)除齒傾角、齒距以外,還有齒高、齒根角(或齒尖角)等,在鋸片直徑確定的情況下,這些參數(shù)之間是互相制約的。一般而言,選擇這些參數(shù)時(shí)應(yīng)滿足鋸齒本身的強(qiáng)度、剛度、穩(wěn)定性等力學(xué)要求,還應(yīng)考慮軋花質(zhì)量的要求。
3.鋸齒狀態(tài)
鋸齒狀態(tài)指鋸齒的完潔程度、銳利程度和缺損程度等。鋸齒狀態(tài)對(duì)于鋸齒勾拉、拉脫子棉纖維的能力有很大影響。鋸齒銳利,表面完潔度高,鋸齒對(duì)子棉棉纖維的穿刺作用就強(qiáng),刷棉也簡(jiǎn)單。鋸片缺齒少,則從齒數(shù)上保證了對(duì)纖維的勾拉。因此,鋸齒越完潔越好,殘缺越少越好。
而對(duì)鋸齒銳利程度卻有限制,因?yàn)殇忼X過于銳利簡(jiǎn)單刺破棉子,增加皮棉中的帶纖維子屑和破子,且鋸齒棱邊簡(jiǎn)單啃下棉子上的短絨。一般整理等級(jí)高、成熟度好、含水率低的子棉,鋸齒不宜銳利。解決鋸齒過于銳利的方法是將鋸片滾筒裝在砂箱中砂磨。新沖制的鋸片,齒表面棱角多,有毛裂口,完潔度很差,裝成鋸?fù)埠?需砂磨之后才能用于整理。鋸?fù)策M(jìn)行砂磨既可以提高鋸齒的完潔度,也可以解決鋸齒過于銳利的問題,所以鋸?fù)采澳ナ卿復(fù)舶惭b檢修過程中不可缺少的一個(gè)環(huán)節(jié)。
工藝上對(duì)鋸齒狀態(tài)的要求是,銳利而完潔,沒有歪齒、倒齒,每張鋸片上的殘缺齒數(shù)不超過規(guī)定值。

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