曾一平，馮喜奎

(浙江錦峰紡織機(jī)械有限公司，浙江 溫州 325041)

附加分梳裝置在新型高產(chǎn)梳棉機(jī)及老式梳棉機(jī)改造中得到越來(lái)越廣泛的應(yīng)用，了解各附加梳理區(qū)分梳裝置的特點(diǎn)、針布齒條形式及其特性、齒條蓋板的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)等，對(duì)選配附加分梳裝置，提高棉網(wǎng)及成紗質(zhì)量十分重要。

1 蓋板針布的起源及發(fā)展

1.1 蓋板針布的起源

早期梳理機(jī)的主要梳理元件之一是針板。早在1804年，彈性針布首先由德國(guó)彼得針布廠制造成功，彈性蓋板針布也首先在早期梳棉機(jī)上應(yīng)用。初期的彈性蓋板是固定的，由于在運(yùn)行中針布充塞纖維、嵌雜和梳針變形嚴(yán)重，需頻繁拆卸及維護(hù)，為解決此難題，出現(xiàn)了回轉(zhuǎn)彈性蓋板。

鋸齒條針布即金屬針布，于1849年由英國(guó)卡爾費(fèi)特首創(chuàng)，1895年由英國(guó)潑拉脫公司實(shí)現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)，1924年實(shí)際應(yīng)用于包覆在錫林和道夫上［1］，此后彈性蓋板和齒條蓋板在梳棉機(jī)上的嘗試應(yīng)用從未停止。

1.2 蓋板針布的發(fā)展

在老型梳棉機(jī)上只有約1/3錫林圓弧面與回轉(zhuǎn)蓋板形成梳理區(qū)，其余2/3由罩板和漏底覆蓋;因此，充分挖掘此區(qū)域以擴(kuò)大梳棉機(jī)梳理能力，一直是梳理研究者探索的重點(diǎn)。20世紀(jì)80年代初，筆者曾參與梳理器材新產(chǎn)品開發(fā)的市場(chǎng)調(diào)研，接觸到不少固定齒條蓋板針布的應(yīng)用樣例。由于彈性蓋板針布的充塞在國(guó)際上也是個(gè)難題，其應(yīng)用(包括在全固定齒條蓋板梳棉機(jī)上的應(yīng)用)受到制約［2］，梳理技術(shù)工作者將著眼點(diǎn)逐步轉(zhuǎn)移到齒條蓋板。江陰五一棉紡廠對(duì)A187型梳棉機(jī)加裝預(yù)分梳輥和固定齒條蓋板做長(zhǎng)期試驗(yàn)，三門峽會(huì)興、上海五棉、十二棉等也作了對(duì)比試用，上海棉紡公司科研所、上海針布廠、上海紡機(jī)針布廠、棉紡三機(jī)配等單位參與了早期固定齒條蓋板的研制開發(fā)［3］。

自20世紀(jì)90年代起，國(guó)外引進(jìn)及國(guó)產(chǎn)新型高產(chǎn)梳棉機(jī)不斷涌現(xiàn)，新型高產(chǎn)梳棉機(jī)為了實(shí)現(xiàn)高產(chǎn)及提高成紗質(zhì)量，普遍采用擴(kuò)大梳理區(qū)的措施:在刺輥下加裝齒條蓋板，在回轉(zhuǎn)蓋板兩側(cè)再加裝固定齒條蓋板，以提高分梳和除雜能力，確保足夠的梳理度，同時(shí)提高梳棉機(jī)的一次分梳能力，改善棉網(wǎng)及成紗質(zhì)量［4］。進(jìn)口梳棉機(jī)、國(guó)產(chǎn)新型梳棉機(jī)附加分梳裝置的配套、老型梳棉機(jī)的附加分梳改造形成了巨大的市場(chǎng)需求。為此，青島紡機(jī)［5］、常州紡器相繼引進(jìn)國(guó)外齒條蓋板制造技術(shù)［6］，浙江錦峰［7］、南通金輪［8］、常州鋼筘、上海遠(yuǎn)東［9］適時(shí)研發(fā)，ECC 在中國(guó)設(shè)廠(常州)，Bekaert并購(gòu)ECC，光山白鯊公司等及時(shí)跟進(jìn)研發(fā)，在經(jīng)過(guò)20多年的不懈努力后，特別是近10年對(duì)國(guó)外先進(jìn)梳理主機(jī)的研究和借鑒，國(guó)產(chǎn)附加分梳裝置在品種、規(guī)格、性能質(zhì)量等方面有了顯著提高，再加上其成本和價(jià)格優(yōu)勢(shì)，逐步形成與德國(guó)特呂茨勒(TRüTZSCHLER)、瑞士格拉夫(GRAF)名牌分庭抗禮的局面。

2 附加分梳裝置的特點(diǎn)及要求

2.1 附加分梳裝置的總體要求

a ) 適合特定梳理區(qū)的特殊設(shè)計(jì):不同梳理區(qū)的工作任務(wù)、纖維層狀態(tài)差異較大，分梳裝置需要作針對(duì)性設(shè)計(jì)。

b) 高自潔、免維護(hù):工作中齒尖處于內(nèi)弧面，在離心力作用下纖維易沉積齒根造成充塞，其狀態(tài)難以觀測(cè)且維護(hù)不便，故不充塞、不繞掛纖維是其首要的品質(zhì)要求。自潔能力除了齒型參數(shù)之外，在表面要采取特殊措施，如沖齒無(wú)毛刺，實(shí)施刷磨、拋光等，因?yàn)楣鉂嶍樆凝X部可減少纖維勾掛和損傷。

c) 高耐磨、長(zhǎng)壽命:由于刺輥上/下齒條蓋板針布齒密遠(yuǎn)小于刺輥，錫林—蓋板梳理區(qū)工作蓋板(回轉(zhuǎn)和固定)的總齒數(shù)遠(yuǎn)少于錫林，故梳理中齒條蓋板針布的磨耗要快得多，壽命周期匹配要求齒條蓋板針布具有高耐磨、長(zhǎng)壽命特性。采用高碳細(xì)晶鋼、合金鋼材質(zhì)、特殊熱處理工藝和高耐磨齒型設(shè)計(jì)等措施，可確保產(chǎn)品具有較高的纖維梳理量［10］。

d) 良好的梳理特性:適宜齒密前提下，齒部具有良好的穿刺、握持、容納、均混、釋放纖維的能力。

e) 小工作角釋放性能好:齒前面工作方式，決定了齒條的前角特征。

f) 便于固裝，易于更換，調(diào)節(jié)方便。

g) 蓋板骨架剛性好，齒尖平面度好，精度高。h) 制造工藝成熟，方法可靠，質(zhì)量穩(wěn)定。

2.2 刺輥齒條蓋板的特點(diǎn)及要求

刺輥齒條蓋板的任務(wù)是開松和分解粗大棉束、剝離籽殼，細(xì)化雜質(zhì)，工作中齒部受力強(qiáng)度高且不均衡，雜質(zhì)、粉塵對(duì)齒部的磨耗極大，應(yīng)具有以下特征:

a) 小齒密:齒密接近，但不大于刺輥針布;

b) 大容量:橫向間距大，形成寬松的纖維通道，縱向具有較大齒隙，使針布具有足夠纖維容量(小齒密與大容量力圖產(chǎn)生對(duì)粗大纖維團(tuán)束的握而不塞，釋放自如的效果);

c) 高耐磨:除材質(zhì)和淬火保障之外，可施加表面(層)強(qiáng)化措施，齒部形態(tài)符合高耐磨設(shè)計(jì);

d) 高強(qiáng)度:齒條固裝具有高強(qiáng)度，以應(yīng)對(duì)強(qiáng)大且不均勻的梳理力。

2.3 后固定齒條蓋板的特點(diǎn)

后固定齒條蓋板是預(yù)分梳的推進(jìn)，為主分梳創(chuàng)造條件，進(jìn)一步開松和分解纖維束，分離雜質(zhì)和短絨，均混纖維。工作中齒部受力強(qiáng)度仍較大且不均衡，應(yīng)具有以下特征:

a) 齒密遞增:從上游的刺輥預(yù)分梳齒條蓋板到下游的回轉(zhuǎn)蓋板，齒密有巨大的跳躍(從預(yù)分梳板的60齒/(25.4 mm)2～90 齒/(25.4 mm)2至回轉(zhuǎn)蓋板400 針/(25.4 mm)2～550 針/(25.4 mm)2，單一齒密規(guī)格不利于纖維的漸進(jìn)梳理，以幾種齒密遞增的梳理效果更好;

b) 上下銜接:刺輥預(yù)分梳齒條蓋板針布齒條幾何尺寸具有較大的規(guī)格，回轉(zhuǎn)蓋板針布的針高也較大，處于兩者之間的后固定齒條蓋板，其總高要充分考慮上、下游的銜接，齒深不應(yīng)過(guò)小，否則會(huì)引起纖維流的擁堵而影響梳理效果;

c) 不充塞、不繞掛:該梳理區(qū)存在較大束狀纖維，且分布不勻，瞬間擁堵時(shí)有發(fā)生，極易充塞繞掛。

以上特點(diǎn)決定了后固定齒條蓋板是一組(三種或兩種規(guī)格)齒部幾何尺寸較大、齒密遞增、分級(jí)銜接的組合。

2.4 前固定齒條蓋板的特點(diǎn)

前固定齒條蓋板梳理區(qū)是主梳理的補(bǔ)充，重點(diǎn)彌補(bǔ)回轉(zhuǎn)蓋板因出、入端兼顧所造成的出口端針密不足的缺憾，在齒密遞增條件下完成精細(xì)分梳、整理分梳、順直纖維，進(jìn)一步清除殘余雜質(zhì)、微塵及短絨，達(dá)到改善棉網(wǎng)及成紗品質(zhì)的目的。

a) 具有銜接性:齒密及梳理度與上游的回轉(zhuǎn)蓋板相銜接(略高于回轉(zhuǎn)蓋板);

b) 具有延伸性:向高齒密精細(xì)分梳、整理分梳方向延伸，進(jìn)一步提升纖維的伸直度。

以上特點(diǎn)決定了前固定齒條蓋板是一組(兩種或一種規(guī)格)齒形較小、齒密大于回轉(zhuǎn)蓋板且遞進(jìn)加密的組合。

3 附加分梳齒條蓋板針布齒條特性

3.1 針布類別

梳理針布誕生200多年以來(lái)盡管不斷地發(fā)展和演變，根據(jù)其結(jié)構(gòu)形式仍然可以歸并為兩大類，即齒條類和梳針類。

3.2 齒條類針布的特性

齒條類針布特性:① 強(qiáng)度高，剛性好;② 不易充塞;③ 齒密適應(yīng)范圍廣;④ 適紡性能好;⑤ 精度高;⑥ 握持纖維能力強(qiáng);⑦ 調(diào)控纖維能力強(qiáng);⑧ 易損傷纖維。

3.3 梳針類針布的特性

梳針類針布特性:① 梳針排列可調(diào)性好;② 穿刺能力強(qiáng);③ 纖維損傷小;④ 梳理作用好;⑤ 纖維容量大，均混效果好;⑥ 分離短絨及雜質(zhì)效果好;⑦易充塞，嵌雜;⑧ 強(qiáng)度低，易倒針;⑨ 大針密受限;⑩ 握持能力弱。

3.4 齒條蓋板針布的特點(diǎn)與展望

根據(jù)齒條蓋板針布的結(jié)構(gòu)型式，分為齒條式和齒片式兩類;而齒片式又可細(xì)分為基部齒片式和隔距齒片式兩種，如圖1所示。

圖1 齒條蓋板針布齒條片

3.4.1 基部齒片式蓋板針布

基部齒片式蓋板的齒片設(shè)計(jì)有雙臺(tái)型基部，在基部中區(qū)設(shè)置串排用板銷孔;圖1a)的上圖屬于壓條式固裝，下圖屬于邊夾式固裝，其具有以下特點(diǎn):

a) 抗軋能力強(qiáng):齒部呈楔形，自齒頂至齒底逐漸加寬，不易彎倒;

b) 自潔能力好:縱、橫向齒間不易嵌夾纖維束團(tuán)及雜質(zhì)，即使有瞬間充塞發(fā)生，也不易夾死，在纖維流滑擦和拖帶作用下可自動(dòng)解脫;

c) 以邊夾式或壓條式固裝;

d) 制造工藝為:成品鋼絲→多道軋制→沖淬卷→截切→串排→固裝;

需要注意的是，軋制時(shí)雙臺(tái)的形態(tài)規(guī)整有難度，臺(tái)側(cè)平面不足或?qū)挾炔灰恢乱矔?huì)影響排列精度，坯條彎度控制有一定難度;齒片成形與淬火可由現(xiàn)有沖淬卷生產(chǎn)線完成，但板銷孔與總高非一次加工，串排固裝后易產(chǎn)生齒片的高低不一致而影響齒尖平面度;符合棉紡廠的現(xiàn)有條件和生產(chǎn)習(xí)慣。

3.4.2 隔距齒片式蓋板針布

隔距齒片式蓋板針布將齒片的基部分離為隔距片，具有以下特點(diǎn):

a) 齒片整體淬火，全齒硬化，強(qiáng)度高;

b) 齒尖鋒利，雙平面齒側(cè)，穿刺能力好;

c) 拋光處理的表面粗糙度好，單片裁切成形后，采用了拋光處理，使齒棱及片棱微圓角，齒片平面光滑;

d) 可用隔距片齒密調(diào)整齒密，增減隔距片厚度及片數(shù)后，使同一齒片獲得不同齒密;

e) 拋光處理后不易繞掛;

f) 齒尖平面長(zhǎng)為34 mm，與同齒密相比的工作齒數(shù)多。

隔距齒片式蓋板針布在保持其特有風(fēng)格的前提下，需要在齒片形態(tài)、固裝結(jié)構(gòu)、抗軋強(qiáng)度、機(jī)械化裝排等方面尋求創(chuàng)新與突破。

3.4.3 齒條式蓋板針布

齒條式蓋板針布具有以下特點(diǎn):

a) 固裝精度高——齒尖平面度好:齒條總高尺寸規(guī)格小，嵌鑲固排時(shí)更直立，更穩(wěn)定，其固裝基準(zhǔn)為齒條片的底面，兩端嵌鑲部位經(jīng)過(guò)優(yōu)化設(shè)計(jì)(考慮到強(qiáng)度、擠壓變形、定位、露齒程度、易裁切、排列等)，再經(jīng)特別設(shè)計(jì)的工裝擠壓變形，實(shí)現(xiàn)各齒條以底面定位的一致性，其固裝精度高，齒條針布與骨架合體后的齒尖平面度不大于0.03 mm，見圖2。

圖2 齒條式嵌鑲及精度

b) 不易嵌雜充塞:齒條金屬針布固有特性。

c) 齒條工藝先進(jìn):齒條可由新型金屬針布齒條生產(chǎn)線完成，加工工藝先進(jìn)，精度高。

d) 抗軋強(qiáng)度高:齒部呈楔形，自齒尖至齒底逐漸加寬，不易彎倒。

e) 以座板嵌鑲固裝。

f) 制造效率高:所用齒條及其裁排在生產(chǎn)線上自動(dòng)化連續(xù)完成，生產(chǎn)效率高、成本低，可實(shí)現(xiàn)規(guī)模化制造。

由于具備上述優(yōu)勢(shì)，齒條式已逐步成為固定蓋板的發(fā)展趨勢(shì);固定蓋板上的針布齒條在不同梳理區(qū)所面臨的纖維狀態(tài)、分梳特點(diǎn)、梳理要求不同而需要不同的齒型規(guī)格參數(shù)，纖維特性、成紗品質(zhì)、梳棉機(jī)機(jī)型、工藝配置等也要求與固定蓋板針布相適應(yīng);因此，齒條蓋板針布齒條的優(yōu)化設(shè)計(jì)，對(duì)附加分梳功能至關(guān)重要。

3.5 梳針類蓋板針布的特點(diǎn)與展望

梳針類蓋板針布可分為底布植針式，如圖3a)和底板植針式，如圖3b)。

3.5.1 底布植針式蓋板針布

如文首所述，底布植針式蓋板針布在梳棉機(jī)上應(yīng)用最早，起因是將回轉(zhuǎn)蓋板的植針式蓋板針布借用到固定蓋板上十分方便，但由于此種在底布上植針的彈性蓋板的充塞十分嚴(yán)重，很快遭到淘汰。筆者認(rèn)為，如果能在化解充塞、植針基體材料、磨針等方面有所創(chuàng)新和突破，此種蓋板應(yīng)有一定的市場(chǎng)前景，畢竟其成熟的底布植針工藝及設(shè)備具有較高的生產(chǎn)效率。

圖3 梳針類蓋板針布

3.5.2 底板植針式蓋板針布

近十幾年來(lái)底板植針蓋板的研究和使用有一定進(jìn)展，克服了底布植針式固有的弱點(diǎn)，在刺輥、刺輥齒條蓋板、固定蓋板等分梳元件上的試驗(yàn)效果明顯優(yōu)于齒條蓋板，其特點(diǎn)如下［11-13］:

a) 鋼針表面光滑對(duì)纖維損傷少;

b) 鋼針穿刺能力強(qiáng)，有利于梳理功能的發(fā)揮，針體光滑不掛纖維、不易扭結(jié)纖維而生成棉結(jié)，分梳效果優(yōu)于同齒密的金屬針布;

c) 梳針的針尖角約為10°，穿刺能力強(qiáng)不充塞;

d) 鋼針強(qiáng)度高，符合力學(xué)懸臂梁結(jié)構(gòu)。

底板植針的鋼針鋼號(hào)高，全針淬火的鋼針硬度高，耐磨性能好，壽命長(zhǎng)。

底板植針式梳理元件作為新一代分梳元件有廣闊前景，但其在梳棉機(jī)上的應(yīng)用和完善尚需以下創(chuàng)新和突破。

3.5.2.1 梳針截面與強(qiáng)度

梳棉機(jī)附加分梳裝置不同于清花開松工序用針板，前者針密遠(yuǎn)大于后者，高針密條件下梳針占用空間與針隙空間(纖維容納空間)的矛盾凸顯，圓形截面梳針的強(qiáng)度不足，此即為底布植針式蓋板針布針密受限制和采用異形截面鋼絲的原因。唯有采用扁平形截面的梳針才可實(shí)現(xiàn)較高針密且保障梳針強(qiáng)度，針密在200針/(25.4 mm)2以上時(shí)應(yīng)考慮改用扁平形梳針截面。

3.5.2.2 梳針底板選材及結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

由于梳針底板不僅需對(duì)梳針具有足夠的握持強(qiáng)度，還需滿足梳針排列變化，所以底板應(yīng)為實(shí)體。采用鋁合金成本過(guò)高且限制植針工藝方法，試選新型材料(如復(fù)合材料、非金屬板材等)十分重要，其材質(zhì)選用及結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)應(yīng)兼顧成本、植針、握持強(qiáng)度、便于加工、易與蓋板骨架裝配等。

3.5.2.3 生產(chǎn)效率

高針密針板制作的工作量大，效率低，不但制約其成本，也影響其可行性;雖然，制針有成熟技術(shù)做支撐，但單針的植針技術(shù)還是難點(diǎn)，有待化解。

3.5.2.4 針密適用全覆蓋

中、高針密存在梳針與針隙占用空間的矛盾，當(dāng)針密在650針/(25.4 mm)2以上時(shí)更是難題;扁平形截面梳針高效率制作，方能保障梳針在高針密蓋板上的應(yīng)用，也唯有針密適用的全覆蓋，方能保障梳針式蓋板在附加分梳系統(tǒng)上的推廣和認(rèn)可。

3.5.2.5 針尖平面度

目前，梳棉機(jī)普遍采用緊隔距工藝，對(duì)蓋板針/齒平面度的要求更加嚴(yán)格;底布植針式回轉(zhuǎn)蓋板針布的針尖平面度靠磨針保障，齒條蓋板針布的齒尖平面度靠成熟的高精度聯(lián)合生產(chǎn)線保障，而具有約為10°針尖角的單針式蓋板同樣需要具備保障針尖平面度的技術(shù)措施。

4 固定蓋板結(jié)構(gòu)與附加分梳裝置

4.1 齒條蓋板結(jié)構(gòu)與裝置

齒片或齒條組裝成針布有兩種方式:一是嵌鑲于鋁合金座板形成針布，二是以板銷或軸銷串排形成針布，前者針布則以座板吊裝式或無(wú)座板吊裝式、后者以壓條式的方式與蓋板骨架結(jié)合。蓋板一般以單根、兩根或三根等組合方式應(yīng)用，安裝于刺輥下稱為刺輥下齒條蓋板，安裝于錫林的刺輥一側(cè)時(shí)為后固定齒條蓋板，安裝于錫林的道夫一側(cè)時(shí)為前固定齒條蓋板，圖4～圖9是常見蓋板結(jié)構(gòu)形式。相對(duì)于梳棉機(jī)的錫林—回轉(zhuǎn)蓋板主分梳區(qū)而言，它們都屬于梳棉機(jī)附加分梳裝置。

隨著梳棉技術(shù)的進(jìn)步，分梳與除雜的結(jié)合更加緊密和完善，刺輥齒條蓋板與除塵刀、吸風(fēng)管、偏轉(zhuǎn)刀(或托板)等組件優(yōu)化融合構(gòu)成完整的刺輥預(yù)分梳裝置。齒條蓋板則與除塵刀、吸風(fēng)管、控制板(或倒齒蓋板)等組成的棉網(wǎng)清潔器融合，構(gòu)成錫林前、后固定齒條蓋板裝置。

4.2 梳針蓋板結(jié)構(gòu)與裝置

梳針蓋板是以散針規(guī)律分布在底板上形成針板，針板同樣可以多種方式固裝到蓋板骨架上。鋼針蓋板的試用已顯示出令人滿意的效果，但底板選材、植針結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、高針密等尚需完善，其應(yīng)用暫不多見。

5 結(jié)語(yǔ)

5.1 附加固定蓋板在工作中無(wú)法像回轉(zhuǎn)蓋板一樣清潔抄針，不充塞、不掛花的自潔能力既是高效分梳的前提，又是此類梳理元件的首要質(zhì)量特性。

5.2 與附加的蓋板針布對(duì)應(yīng)的刺輥、錫林、道夫針布在總齒數(shù)上具有優(yōu)勢(shì)，考慮到產(chǎn)品壽命周期的匹配，要求附加蓋板針布應(yīng)具有高耐磨、長(zhǎng)壽命特性。

5.3 主分梳的梳理副是錫林金屬針布與彈性蓋板針布，附加分梳的梳理副則多是金屬針布，不同梳理副在分梳中針齒與纖維的相互作用必然不同，兩者在轉(zhuǎn)移分梳效果和纖維吸放功能上有較大差異;因此，蓋板梳理的研究和發(fā)展需要新的梳理理論來(lái)支撐，對(duì)不同蓋板梳理機(jī)制的深入探討將有助于附加分梳裝置產(chǎn)品的創(chuàng)新。

5.4 附加分梳裝置是對(duì)梳棉機(jī)分梳除雜功能的補(bǔ)充和完善，其選擇和配置應(yīng)與整機(jī)相輔相成，在充分考慮纖維性質(zhì)、成紗品質(zhì)、主機(jī)特性、梳棉工藝與其它分梳件的交互協(xié)同諸因素后優(yōu)化配置，才能獲得滿意的梳理效果。

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