纺纱学第3章梳理前准备(开松).

第三章梳理前准备（开松除杂与混和）概述一、目的1、开松：将大块（束）纤维松解为小块（束），为梳理的顺利进行创造条件2、除杂：初步除去（大）杂质3、混合：各类纤维间初步混合4、均匀：制成一定规格的均匀度良好的卷装或用气流输送到下一个工序棉：（气流）筵棉或棉卷毛：（气流）散毛麻：麻卷绢：绵张二、各纺纱系统的开松系统棉：开清棉工序；毛：洗毛（开毛、洗毛、烘干）、和毛；麻：脱胶、开松；绢：精练、开绵。三、棉纺系统的开清棉第一节开松、除杂、混合及均匀的原理一、开松分类及其基本原理根据原料喂给方式的不同，开松可分为自由开松和握持开松两种形式。按机械作用的方式可分为扯松、打松和分割开松三种形式。（一）自由开松自由开松：原料在无握持状态下接受开松机件的作用。按对原料的作用方式分为自由撕扯和自由打击。1、自由撕扯自由撕扯包括由一个运动着的角钉或两个相对运动着的角钉机件对处于自由状态下的原料产生撕扯作用。撕扯的先决条件是角钉具有抓取纤维的能力。（1）一个角钉机件对原料的撕扯作用P－棉堆重量T―棉堆水平作用力A―角钉撕扯棉块受到的反作用力α―角钉与帘子间夹角（如：混棉机的角钉帘在抓取和撕扯棉块时的受力情况）TsinαAcosαPcosαSTcosαAsinαPsinαN设三力的合力为W，它可分解为沿着角钉工作面方向的分力S和垂直角钉工作面的分力N。分力S指向钉内，称为抓取力，分力N与角钉及棉块的摩擦系数形成抓取阻力。若角钉工作面与植钉面间的夹角为α，则有：由上二式知：α减小，则S增加，N减小，有利于角钉刺入棉堆。（2）两个角钉对原料产生的撕扯作用（如：棉箱机械的角钉帘和均棉罗拉之间的作用情况）a、b两点分别代表角钉帘与均棉罗拉对棉块的作用点将撕扯力F分解，则可得沿角钉方向的分力S与垂直角钉方向的分力N：S＝Fcosα，N＝Fsinα式中：α为角钉与帘子平面间角；S为使棉块沉入角钉根部的分力，N为使棉块压向角钉产生的摩擦阻力，是阻止棉块向角钉根部移动的分力，其摩擦阻力为：P=μN=μFsinα式中：μ为棉块与角钉间的摩擦系数。要使角钉具有抓取能力，则必须使SP,即：FcosαμFsinα或ctgαμ可见，减小α，可使角钉抓取棉块的作用增强，但α过小，棉块嵌入钉内过深，则影响纤维脱离角钉帘，一般α角采用30。～50。。由于纤维长度和状态的差异，不同纺纱系统中角钉帘子的α角不同，如毛纺系统的自动喂毛机角钉帘子中α角为45。～60。。2、自由打击自由打击：原料在无握持状态下受到高速打击机件（如刀片、角钉等）的打击作用而实现纤维块松解。如轴流开棉机、三锡林开毛机锡林之间的作用以及六辊筒开棉机辊筒之间的作用。通常情况是纤维块在气流中运动，由于打击机件的运动速度远远大于纤维块的速度，因此，产生自由打击作用，引起振荡，使纤维块松解。设纤维块是由彼此相互联系着的两部分组成，质量中心分别在A、B处。P为机件对纤维块的打击力，其方向沿着打击机件运动轨迹的切线方向，可分解为P1与P2，P1在A和B的连线上，对纤维块起到开松的作用。当P1大于纤维块A、B间的联系力时，纤维块被分解成两部分；当P1小于纤维块联系力时，纤维块沿打手速度方向运动或在P2力作用下绕B点旋转，避开打手的作用。自由开松的作用较缓和，纤维损伤少，杂质破碎也少，适用于开松的初始阶段。（二）握持开松握持开松：原料在被握持状态下，受到开松机件的作用。开棉机、清棉机的打手与给棉罗拉之间，开毛锡林与喂毛罗拉之间以及绢纺开绵机的喂绵刺辊与持绵刀之间等均为握持状态下的开松作用。按对原料的作用方式握持开松可分为握持打击和握持分割。1、握持打击（棉纺清棉机上给棉罗拉与打手之间的开松状态）给棉罗拉慢慢将棉层喂入机内，高速回转的打手打击喂给钳口外露的棉层，打击力P沿打手运动轨迹的切线方向。棉层受到打手的打击，使外露纤维须丛获得打击强度而被松解为较小的纤维束，一些杂质被分离出来。打击强度通常用打击冲量和打击次数来衡量。采用高速回转的刀片打手对握持状态下的原料进行打击，使原料获得冲量而被开松，称为握持打击。（1）打击冲量打击冲量表示打击力与打击时间的乘积。为了破坏纤维间的联系力，就要有较大的打击冲量。设作用在纤维层宽度方向任意小段纤维丛上的打击冲量为，则：式中：Pj--作用在任意小段纤维层上的打击力，其方向沿着打手运动轨迹切线方向；Δt--发生打击作用的极短时间。jjIPt那么在整个喂入须丛上的的打击冲量I等于作用于须丛上所有部分冲量的和：jIPtPt由式上可知，打击冲量I随打击力P的增加而增大。随着打手速度的提高，打击力将增加，开松作用加强，但易损伤纤维并且杂质容易破碎。（2）打击次数打击次数是指单位重量纤维层上接受刀片的打击次数。因此，打击次数多，每次扯下的纤维束质量小，则开松作用好。其计算式为：式中：S──打击次数,次/g；K──打手刀片数；n──打手转速,r/min；Vn──纤维层每分钟喂入长度,cm/min；W──喂入纤维层每厘米重量,g/cm。WnVnKS可以看出，打击次数与打手转速、刀片数成正比，与纤维层每分钟喂入长度成反比。握持打击对原料作用剧烈，开松与除杂作用比自由开松强，但纤维损伤与杂质破碎比自由开松严重。2、握持分割握持分割是靠锯齿或梳针刺入被握持的纤维层内，对纤维束进行分割，使纤维束获得较细的开松。分割机件常采用表面包有金属锯条或植有梳针的打手或滚筒。（三）影响开松作用的因素影响开松作用的主要因素有：开松机件的形式，开松机件的速度，工作机件之间的隔距，开松机件的角钉、刀片、针、齿等的配置。1、开松机件的形式开松机件的形式有：角钉滚筒式，刀片式，三翼梳针式与综合式，梳针滚筒式，锯齿滚筒式等。（1）角钉滚筒式这种形式的开松机多用于棉纺和毛纺，如梯形开松机，又称多滚筒开松机，通常由3～6个角钉滚筒和下部的尘格组成。原料由机器下方进料口进入，受角钉滚筒的自由打击。由于机内纤维块在自由状态下受到开松，作用较缓和，因而纤维损伤小，除杂面积大，且杂质不易碎裂，因此除杂效果较好。（2）刀片式采用刀片式开松机的有豪猪式开棉机，该机打手轴上装有多只圆盘，每个圆盘上有若干把矩形刀片。打手和给棉罗拉间的开松作用属握持打击，作用剧烈。在打手周围有尘格(由尘棒组成)，分布面积大，因此开松除杂效果显著。（3）三翼梳针式、综合式三翼梳针式打手和综合式打手，均用于清棉机上，三翼在圆周上均匀分布。三翼梳针打手的每一翼上都装有一块梳针板，梳针刺入棉层，对棉层进行分割、撕扯，但打击冲量较小，故其开松效果好，而除杂作用较弱。加工化学纤维时，宜采用梳针打手。三翼综合式打手的每一翼上都装有刀片和梳针板，刀片装在前面，梳针装在后面，它是利用刀片对棉层整个横向施以较大的冲量之后，再利用梳针较强的分割作用进行开松除杂，故其开松效果好，杂质破碎和纤维损伤少，目前加工棉时使用较多。（4）梳针滚筒式梳针滚筒式开松机件广泛应用麻、绢和化纤等纤维的开松。梳针滚筒式开松机件对纤维的开松作用细致、缓和，对纤维的损伤较少。（5）锯齿滚筒式(刺辊式)主要用于棉纺刺辊开棉机，刺辊数量从1～11个不等。下图所示为典型四刺辊开棉机。该机开松作用强烈，开松后棉束很小，在开松良好的基础上又提高了混棉均匀度，并有利于细小杂质的清除。（四刺辊开棉机）开松机件形式一般根据所加工原料的性质、紧密程度、含杂情况以及开松流程中开松机所处的位置等而定。原料开松的原则是逐渐进行，尽量减少纤维的损伤和杂质的破碎。2、开松机件的速度开松机件速度增加，喂入原料单位长度上受到开松作用(撕扯、打击等)的次数增加，开松作用力也相应增大，因而开松作用增强，同时除杂作用也加强，但纤维易受到损伤，杂质也可能被打碎。因此，纤维块较大，开松阻力较大时，开松机件速度不宜过高。3、工作机件之间的隔距喂给罗拉与角钉滚筒或打手等开松机件之间隔距越小，角钉、打手等深入纤维层的作用越强烈，因而开松作用越强烈，但易于损伤纤维。因此，当纤维层较厚、纤维间紧密和纤维较长时，开松机件间隔距不宜过小。4、开松机件的角钉、梳针、刀片、锯齿等的配置角钉、梳针、刀片、锯齿等的植列方式对开松也有影响，合理的植列方式应能保证喂入纤维层在宽度方向上各处均匀地得到开松，并且角钉、梳针、刀片、锯齿等在滚筒表面应均匀分布。植针密度加大，开松作用加强。植针密度应根据逐步开松的原则来选择，纤维块大时植针密度要小，随着开松的进行，密度逐渐加大，但密度过大，易于损伤纤维。（四）开松效果的评定开松的实质是降低纤维原料单位体积的重量，把大纤维块松解成小纤维块或纤维束。目前对原料的开松程度还没有较理想的统一评定方法，一般采用下列方法。1、重量法23、速度法4、气流法二、除杂原理与方法在开松过程中，原料除杂方法主要为物理法，即依靠机械部件的作用、气流的作用，或者二者相结合的作用除去原料中的杂质。（一）机械除杂1、打手机械除杂机械除杂是伴随着打手机械的开松作用同时进行的。杂质一般是粘附或包裹于纤维之中，纤维块的开松使纤维与杂质之间的联系减弱。开松除杂的主要机件是打手与尘格，尘格是在打手周围由许多彼此平行且具有一定间距的尘棒组成。尘棒结构：三角形，圆形，半圆形，扁形；棉多用三角形，毛纺多用圆形（1）尘棒的形状和配置对除杂的影响•顶面（abef）——托持面，托持纤维作用•工作面（acdf）——撞击棉块与杂质，反射作用•底面（bcde）——与工作面构成排杂通道•清除角α——与开松除杂及顶面托持作用有关，清除角α↓，开松除杂作用↑•安装角θ——影响开松除杂•隔距——与开清作用密切相关•θ↑尘棒阻力↓，尘棒间D↓，尘棒托持作用↑，开松除杂↓，落棉↓•θ↓尘棒阻力↑，尘棒间D↑，尘棒托持作用↓，开松除杂↑，落棉↑•一般安装角大小，应调节使尘棒顶面与打手投射切线重合•θ=β-αsinβ=R/（R+r）、θ=sin-1R/（R+r）-α一般尘棒间隔距由原料入口到出口是由大到小。打手对原料开始打击时，原料向尘棒的冲击速度大，开松效果明显，排出的杂质较多且较大，应充分发挥开始一组尘棒的除杂作用。随着原料的逐步开松，落杂逐步减少及减小，尘棒间的隔距逐渐减小，以防止好纤维的落出。（2）除杂作用分析杂质在尘棒间排除，有三种不同的情况。①打击排杂：如下图所示为打击排除杂质的情况。当原料受到打手的打击开松而使杂质与纤维块分离，则杂质由于体积小、重量大，在打击力的作用下被抛向尘棒工作面，在其反射作用下被排除。打击排除杂质②冲击排杂：如下图所示为冲击排杂情况。若原料经打手打击开松后，杂质与纤维未被分离，则共同以速度V沿打手切向被抛向尘棒。当纤维块撞击到尘棒上时，尘棒的冲击使纤维块静止，而杂质在较大冲击力的作用下，冲破松散的纤维块，从尘棒间排出。冲击排杂③撕扯分离排杂：当纤维块一端受到打手刀片打击，另一端接触尘棒而受到阻力时，受到两者的撕扯而被开松，使杂质与纤维分离，分离后的杂质靠本身重力由尘棒间落下，如下图所示。撕扯分离排杂2、开松除杂机械的气流对除杂和落纤的影响开松机械纤维的输送，大多靠风扇产生的气流吸引或吹送纤维块向前运动，同时打手的高速回转也产生气流，空气的流动状态和气流的速度直接影响纤维块在打手室内和管道内的流动情况。由于气流对纤维块和杂质的阻力不同，促使纤维块和杂质分离。杂质的比重大而体积小，受气流阻力小，容易从尘棒间落出，而纤维块体积大而比重小，易受尘棒阻滞和气流的托持作用而不易落出，即使落出，也还有可能随补入的气流再返回打手室。(1)打手室的气流和规律根据流体力学定律，气体在管道内流动时，各截面的流量应相等，因此对打手机械而言，风扇的吸风量应和打手室的排风量相等。设打手回转后形成打手风量为Q’1,尘棒间有一部分气流出，流出量为Q’’1，则打手的剩余风量Q1=Q’1-Q’’1。通常为使原料在打手室出口处均匀地向前输送，要求风扇的吸风量Q2略大于打手的剩余风量Q1，此时应在打手室尘棒间进行补风，设补风量为Q3，则可得到下列平衡式：Q2=Q1+Q3以豪猪式开棉机为例，根据试验得出，其打手室全部尘棒区纵向气流压力分布规律如图所示。上式中补风量Q