軋花工藝要求軋凈棉子上的長纖維,又不損傷纖維天然的物理性狀。根據(jù)軋花機理可知,要達到這一要求,必須使棉子和長纖維受到不同方向的外力作用。鋸齒軋花機的中箱為其制造了條件,中箱的幾何形狀可以使子棉形成卷體,利用鋸片滾筒在中箱內(nèi)的位置,使鋸齒在勾拉子棉纖維的同時,對子棉卷產(chǎn)生作用力矩,使子棉卷做旋轉(zhuǎn)休閑。正因為子棉卷的轉(zhuǎn)動,鋸齒才能均衡、高效地勾拉纖維;同時軋凈纖維的棉子才能順利排落。由于子棉卷和鋸片滾筒的轉(zhuǎn)動速度、轉(zhuǎn)動方向存在差異,非常是在軋花肋條排工作點處存在較大差異,軋花的力學(xué)條件才得以滿足。
(一)子棉卷休閑的形成過程
軋花前,先在中箱內(nèi)放入肯定數(shù)量的子棉,以便開機后很快形成子棉卷。軋花時,前箱的子棉由鋸齒勾拉著通過阻殼肋條排上部間隙進入中箱,并分布在子棉卷的外表層,如圖8-15所示。

從棉子梳到軋花肋條排工作點的鋸片弧長上,鋸齒繼續(xù)勾拉子棉纖維。被鋸齒勾拉的子棉隨鋸片休閑,但該子棉同時又受到子棉卷的牽制,因此鋸齒勾拉的纖維束中部分纖維從棉子上拉脫下來。在軋花肋條排工作點處,鋸齒勾拉子棉纖維進入肋條間隙,其中的大部分纖維和棉子分別。已被拉脫了部分纖維的子棉被軋花肋條排阻留在中箱內(nèi)。由于后續(xù)鋸齒不斷地將拉脫了部分纖維的子棉留在工作點上方,故此處的子棉擠得很緊,并沿著軋花肋條排的表面向上擠,推動前面的子棉向上移動。結(jié)果甲區(qū)的子棉向乙區(qū)休閑,隨后向丙區(qū)、丁區(qū)休閑,形成子棉卷外層的休閑。當(dāng)子棉休閑到棉子梳附近,和新進入中箱的子棉會合,再次被鋸齒勾拉進入己區(qū)。軋凈纖維的棉子從棉子梳附近排出機外。這種過程周而復(fù)始,不斷地帶走纖維和排落棉子,又不斷地勾入子棉來補充,中箱內(nèi)的子棉始終成穩(wěn)定的卷體狀態(tài),不停地沿著中箱內(nèi)壁休閑。
子棉卷是由子棉、毛子、游離纖維、棉子等組成的混合體。完管子棉卷內(nèi)層子棉沒有和鋸齒接觸,但由于內(nèi)外層子棉間相互牽制、抱和,當(dāng)子棉卷外層轉(zhuǎn)動時,層和層之間的摩擦力牽引了內(nèi)層子棉隨外層一起休閑。這樣,整個子棉卷就圍繞肯定的中心做旋轉(zhuǎn)休閑,也為棉纖維順利地從子棉上被剝下制造了條件。
(二)子棉卷休閑的基本條件
子棉卷正常運轉(zhuǎn)是保證良好軋花狀態(tài)必不可少的條件。為保證鋸齒連續(xù)、均衡地勾拉子棉纖維,子棉卷正常運轉(zhuǎn)必須具備下列條件:
(1)子棉卷應(yīng)具有肯定的密度。具有肯定緊密度的子棉卷,其各個單粒子棉之間才能適當(dāng)?shù)叵嗷D壓,形成肯定的摩擦力以傳遞力矩,使子棉卷內(nèi)外層相互牽引,形成整體休閑。
(2)鋸齒對子棉卷的牽引作用力矩必須大于工作箱壁對子棉卷的摩擦阻力矩。為了增加鋸齒對子棉卷的牽引力矩,可以采取以下措施:
①抬高鋸片滾筒,增整理作箱中鋸片的工作齒數(shù)。
②保持鋸齒的銳利程度;不斷齒、不倒齒;刷棉要潔凈。
③適當(dāng)減小壓力角。
為了減少工作箱壁對子棉卷的摩擦阻力矩,可以采取下列措施:
①提高工作箱內(nèi)壁及軋花肋條表面的完潔度,特別是軋花肋條上部腳踵固定處,要平坦、完滑。
②適當(dāng)加大軋花肋條排工作點以上部分的間隙,擴大頂孔直徑,提高軋花肋條工作點及以上部分側(cè)面、頂孔處的完潔度。
③正確安裝、調(diào)節(jié)棉子梳,預(yù)防梳條錯位而阻礙排子。
④開機肯定時間后,應(yīng)更換或清理子棉卷。因為子棉卷中心常常夾帶著雜質(zhì),它們既不能被鋸齒勾住而拉出,又不易隨棉子排出,并隨著整理時間的延長而越來越多,其中一些雜質(zhì)會堵塞軋花肋條排間隙,造成子棉卷停轉(zhuǎn)。
⑤操縱子棉卷密度,以免子棉卷過緊,使摩擦阻力矩急劇增加,影響子棉卷的運轉(zhuǎn)。
(3)鋸片片距不能太大,一般在20mm以內(nèi)。片距過大,鋸片之間的子棉難于得到牽引力,也就難于隨子棉卷一起休閑。
(三)子棉卷的組成
單粒子棉上的纖維經(jīng)過一次鋸齒勾拉肯定不能拉完,即單粒子棉的軋剝過程都是在肯定時間間隔內(nèi)完成的,故工作箱內(nèi)的子棉卷由處于不同軋剝階段的單粒子棉組成。但子棉卷的組成也不是固定不變的,處于不同軋剝階段的子棉群比例和軋花機的操作過程(非常是喂花速度)有關(guān)。改變喂花速度會改變子棉卷組成成分的比例及其他參數(shù),如子棉卷轉(zhuǎn)速、子棉卷重量、子棉卷密度等。從表8-6可以看出:子棉卷中軋凈纖維的棉子數(shù)量,隨軋花機生產(chǎn)率的提高有規(guī)律地減少;單粒子棉和帶纖維多的棉子,則隨軋花機生產(chǎn)率的提高增加了。其它工作箱內(nèi)還存在著大量完全軋剝過的,應(yīng)該從工作箱內(nèi)排出的棉子。這些棉子滯留在工作箱內(nèi),無疑會降低軋花機的生產(chǎn)率。為此,有一種理論認為:減少棉子在工作箱內(nèi)的逗留時間,是提高軋花機生產(chǎn)率的重要途徑。

(四)工作箱的幾何形狀
子棉卷表層各個區(qū)域的休閑速度和工作箱的幾何形狀有關(guān)。不僅如此,工作箱的大小、形狀被公認為是影響軋花機生產(chǎn)率的主要因素。一般情況下,鋸齒軋花機工作箱的軋花肋條排上部、胸板、活動蓋板和抱和板由四段曲率半徑逐漸增大的圓弧組成,這使得子棉卷的周向密度、工作箱箱壁對子棉卷表層的摩擦阻力均由大到小變化;子棉卷表層的休閑速度逐漸加快。工作箱的這種幾何形狀對軋花有利,它使得軋花肋條排工作點處的子棉卷密度大、速度慢;棉子梳處的子棉卷密度小、速度快。工作點處的子棉對鋸齒保持了較大的局部壓力,有利于鋸齒對子棉纖維進行高效率的勾拉,并使充塞于齒間內(nèi)的纖維不易滑脫。棉子梳處的子棉卷疏松,有利于軋凈長纖維的棉子排出機外。
(五)子棉卷的密度和速度
子棉卷休閑時呈筒狀。若棉子梳的自由端降得很低,則子棉卷橫截面的下部擴大成錐形。
子棉卷休閑時產(chǎn)生的離心作用,使子棉卷中心的密度較小,呈疏松狀態(tài)或管狀的空心。當(dāng)子棉卷密度較小時,子棉卷中心的管狀空心就不顯著,呈疏松狀態(tài);當(dāng)子棉卷密度適中時,子棉卷中心的管狀空心很明顯;當(dāng)子棉卷密度較大時,整個子棉卷擠壓緊實,子棉卷中心的管狀空心縮小,以至消逝,而此時的子棉卷難于運轉(zhuǎn)。
子棉卷密度的變化直接導(dǎo)致子棉卷重量的變化。如圖8-16所示:子棉卷的重量取決于鋸片滾筒的轉(zhuǎn)速和軋花機的生產(chǎn)率。如果鋸片滾筒的轉(zhuǎn)速是固定的,則子棉卷重量增加,會提高軋花機的生產(chǎn)率,當(dāng)鋸片滾筒轉(zhuǎn)速較低時,這種關(guān)系尤為明顯。當(dāng)軋花機的產(chǎn)量達到9～10kg/(片-h)以上時,提高鋸片滾筒的轉(zhuǎn)速幾乎不能改變子棉卷的重量,有時反而使子棉卷的重量降低。

子棉卷休閑時,其表層和內(nèi)層的線速度不同,表層的線速度大,卷體旋轉(zhuǎn)中心的速度為零。一般情況下,從表層到旋轉(zhuǎn)中心,線速度呈線性變化,如圖8-17所示。若鋸片直徑為320mm,當(dāng)鋸片滾筒的轉(zhuǎn)速為720r/min(即鋸片滾筒表面線速度為12m/s)時,子棉卷表層的線速度在3m/s以下。
隨子棉卷休閑的單粒子棉在丁區(qū)遇到鋸齒,受到鋸齒的勾拉,休閑速度突然加快。因此,丁區(qū)的子棉卷是疏松的。從丁區(qū)到己區(qū),子棉卷逐漸由松變緊。工作箱的幾何形狀決策了子棉卷在己區(qū)是緊的,且從己區(qū)順次到甲區(qū)、乙區(qū)、丙區(qū)、丁區(qū),子棉卷逐漸由緊變松。
子棉卷休閑時,表層各處的線速度不同。子棉卷表層線速度在己區(qū)慢,從己區(qū)順次到甲區(qū)、乙區(qū)、丙區(qū)、丁區(qū)、戊區(qū),子棉卷表層線速度逐漸加快。單粒子棉在丁區(qū)遇到鋸齒,休閑速度突然加快,在丁區(qū)50～70mm的弧段內(nèi),隨鋸齒做等速休閑。子棉卷表層速度在戊區(qū)快,為2１4～3.0m/s,和鋸齒的線速度相差9m/s。根據(jù)蘇聯(lián)的試驗研究,對于直徑為320mm的鋸片而言,當(dāng)鋸片滾筒的轉(zhuǎn)速為720r/min時,在正常生產(chǎn)條件下,如果甲區(qū)的子棉卷速度是100%,則乙區(qū)的子棉卷速度是102%～103%,丙區(qū)的子棉卷速度是104%～105%,丁區(qū)的子棉卷速度是130%～160%,戊區(qū)的子棉卷速度約是甲區(qū)的2.2倍,即達220%。
(六)影響子棉卷休閑速度的因素
子棉卷休閑速度的變化及分布規(guī)律,主要取決于工作箱的幾何形狀。除此之外,子棉卷密度也是很重要的影響因素,而子棉卷的密度又和下列因素有關(guān)。
1.喂花速度
只增加喂花量而不改變其他工作條件時,子棉卷的密度必定增加。在肯定范圍內(nèi),子棉卷的密度增加,子棉卷對鋸片滾筒的壓力也增加,鋸齒對子棉卷的勾拉牽引作用也得以加強,子棉卷速度增加。但若子棉卷過于緊實,則工作箱壁對子棉卷休閑所產(chǎn)生的阻力矩迅速增加,使子棉卷速度降低,甚至停轉(zhuǎn)。
2.棉子梳位置
只改變棉子梳位置而不改變其他工作條件時,棉子梳調(diào)高升至水平,使子棉卷底部近似呈圓形,則丁區(qū)的子棉卷密度增加,從而影響棉子的排出。延長棉子在工作箱內(nèi)的逗留時間,子棉卷的密度隨之增加,休閑速度加快。反之,棉子梳向下傾斜,子棉卷下部擴大成為錐形,排子通暢,子棉卷密度隨之減小,休閑速度也因此降低。

3.鋸片滾筒轉(zhuǎn)速和軋花機生產(chǎn)率
子棉卷的休閑速度和鋸片滾筒轉(zhuǎn)速、軋花機生產(chǎn)率之間的關(guān)系,如圖8-18所示。在生產(chǎn)率相同的條件下,提高鋸片滾筒轉(zhuǎn)速,會使子棉卷變松,休閑速度降低;在鋸片滾筒轉(zhuǎn)速相同的條件下,提高軋花機生產(chǎn)率,會使子棉卷變緊,休閑速度加快。
4.軋花肋條排的位置
軋花肋條排位置的變動,將引起以下變化:
(1)R 1 (棉卷中心到肋條的距離)發(fā)生變化,從而引起子棉卷形狀、周向密度的變化;
(2)排子道寬度發(fā)生變化,從而影響排子快慢;
(3)軋花肋條排和鋸片滾筒的相對位置發(fā)生變化,從而改變工作點處鋸齒對子棉卷作用力的大小。

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