现代高产梳棉机及梳理技术的发展趋势

现代高产梳棉机及梳理技术的发展趋势郭东亮董志强（郑州宏大新型纺机有限责任公司）梳棉机是纺纱流程中的核心设备，梳棉机和梳理技术的发展是相辅相成的，梳棉机是各种梳理技术和梳理理论的载体，梳理技术则为梳棉机的快速发展提供动力和方向。1国外梳棉机的发展历程早在500年前，人们已经开始利用简单的工具对纤维进行梳理，19世纪初，先后出现了罗拉式梳棉机和固定盖板梳棉机。1834年英国的斯考脱曼·约翰·斯密斯设计了回转式盖板，1857年首批基于回转式盖板梳棉机出现，许多专家认为这就是现代梳棉机的原型机。在随后一百多年的时间里，梳棉机并没有太大发展，直到20世纪中期才开始迅猛发展。从现代梳棉机的结构特点和发展历程来看，可以将其进行简单划分三个阶段。1.1第一阶段第一阶段是从20世纪50年代末~70年代后期，这一阶段是国外梳棉机的真正起步发展阶段，梳棉机出现百家纷呈的局面。具有代表性的主要有：瑞士立达公司的C1/1、C1/2、C1/3型，德国特吕茨勒公司的DK2、DK3型，日本的CK-7C型和CKW型，意大利马佐里公司的C40型，英国的泼拉脱600型以及Crosrol的MK3-80双联型，法国SACM公司的HP7型，西德因果斯塔脱公司KB-8型以及KB-4008型等。这一时期金属针布开始取代弹性针布，使梳棉机的单台产量从3~5kg/h迅速提升至30~50kg/h，梳棉机在结构上也发生了巨大改变。例如德国特吕茨勒在几年时间内先后推出DK2、DK3型以及DK715型梳棉机，基本结构和基本梳理技术迅速定型，在随后几十年的发展中，特吕茨勒公司一直是在对这些基本机构和梳理技术进行完善和挖掘。1.2第二阶段第二阶段是从20世纪80年初~20世纪末，国外梳棉机进入高速发展阶段。各公司梳棉机的功能和结构在第一阶段的基础不断改进完善，梳棉机产量得到进一步提升，梳棉机的理论产量达到了80kg/h左右。各种先进的梳理技术、梳理理念、控制检测技术纷纷亮相。这一时期有代表性的梳棉机主要有：立达的C4型、C10型、C50型，特吕茨勒的DK760型、DK803型、DK903型，Crosrol公司的MK4型、MK5型，马佐里公司的CX300型、CX400型，霍林沃思的Platt2000型等。1.2.1立达C10/C50型梳棉机瑞士立达C10型和C50型梳棉机采用了多项新型梳理技术，这些当时看来的新技术现在已经成为国内外各大公司的基本技术。（1）C10型梳棉机C10型梳棉机最早采用了倒置式给棉装置（即顺向喂棉技术），如图1所示。给棉罗拉表面采用菱形滚花，可调的小型给棉板反装在给棉罗拉上，可根据不同纤维长度调节给棉板握持点至隔距点的距离；刺辊下加装由一把除尘刀和两块预分梳板组成的小漏底结构。图1C10型梳棉机给棉及刺辊部件示意图采用Φ500mm的小直径道夫，同时抬高锡林中心，使梳理面积相对C1/3增大了16%；锡林前后加装4块固定盖板以增强分梳力，并把由6根固定盖板和一个棉网清洁器组成的TREX系统作为选配件，如图2所示；活动盖板工作根数增加到43根（总数为112根）；活动盖板反转，利用传统摆动抄针方式将剥取的盖板花吸走，C10型全机共有10个吸点(加上TREX共有12个吸点)。图2C10型梳棉机TREX系统结构示意图（2）C50型梳棉机C50型是在C4、C10型的基础上，进一步完善设计，首次提出了模块化概念，使保全保养更加方便，工作效率更高，锡林速度最高可达600r/min(最高)，理论产量80kg/h·台。C50型梳棉机罩壳采用了自行支撑的罩壳设计，具有宽敞的罩门，打开后就能接触到机器的各个地方，保全保养工作方便、省工、提高效率；用传动带代替链条，不需润滑油，可防油污，延长使用寿命；刺辊模块化设计能保证更换刺辊或刺辊锯条后分梳元件与刺辊隔距保持不变，降低换刺辊工时，提高生产效率；盖板用齿形带传动；可选配锡林变频传动，可快速调整速度；车肚落棉与盖板花分开；结合智能集中控制系统，监控所有梳棉机的运行状况和生产数据。1.2.2特吕茨勒DK760/DK903型梳棉机特吕茨勒DK760型和DK903型梳棉机分别是上世纪80年代中后期和本世纪初期具有代表性的两款经典机型，这两种型号的梳棉机对当时世界梳棉机的发展和特吕茨勒公司自身的发展壮大都有着特殊的意义。（1）DK760型梳棉机（单刺辊梳棉机）DK760型梳棉机是DK740型梳棉机的改善型，也可以将其认为是DK740的“plus”版。DK760型梳棉机的机框由高强度钢板焊接而成，具有良好的抗扭曲变形性能；锡林、刺辊及盖板采用交流电机驱动（锡林也可选用变频无级调速），给棉罗拉和道夫采用交流变频电机；刺辊下装有两块预分梳板、二组吸风除尘刀和两组活动阀门，可以通过调整活动阀门的角度来调整落棉；锡林前后各装三根固定盖板，并在后部装一只、前部装二只棉网清洁器，锡林底部用罩板及二个吸风除尘管代替大漏底，环绕锡林有五个连续吸风的除尘管，能有效地把锡林纤维层中的尘杂清除，使棉网清洁；整个清洁器及锡林罩壳均用铸铝制成；回转盖板总数为80根，其中工作盖板30根；盖板采用同步齿形带替代过去的链条传动，盖板反转；能够实现机上磨盖板；采用三罗拉剥棉，并采用弧形板棉网集束导棉装置；全机共12个吸点，机上两侧设有专门形状的注塑吸落棉部件与吸口相连，代替原来多根塑料软管吸尘。（2）DK903型梳棉机（三刺辊梳棉机）DK903型梳棉机1999年在巴黎国际纺机展首次展出，该机是在DK803基础上改进而来，采用多项新技术，出条速度最高可达500m/min以上，理论产量为140kg/h。DK903型采用Sensofeed顺向给棉机构，该机构包括给棉罗拉、给棉板由基座和10块钢板弹簧片组成，反装在给棉罗拉上方，具有分段握持和加权检测全宽度棉层的功能。利于改善对喂入棉层的握持控制和厚度检测，可有效改善分梳质量和生条均匀度。DK903型高产梳棉机配置了新型三刺辊系统“wedfeed”，包括三只分梳除杂刺辊，每个刺辊都配有一块分梳板和一个带吸风管的除尘刀组合件，这三只刺辊包覆三种不同的针布，速度逐步增加，第一刺辊为短梳针型，第二、第三刺辊为锯齿形针布。三个刺辊均为172.5mm的小直径刺辊，各刺辊表面线速度逐步增大，各刺辊的齿密依次逐渐增加。DK903型梳棉机活动盖板的总根数为84根，其中工作盖板30根，盖板反转，盖板花由单独电机传动的新型清洁装置剥取吸走。盖板骨高度加大，由铝材制成，盖板两端各固装有两根轴销式踵趾棒代替传统盖板加工而成的踵趾面，由两组齿形带连接传动，沿着一个特制的工程塑料轨道导带滑动，盖板装拆方便，不用使用工具，可无级调整盖板速度，不需维修、加油。DK903型梳棉机还采用了多项精确检测控制装置，包括FCT电子式盖板隔距测量装置、PFS精确盖板隔距调节装置、PGS精细盖板磨针装置、复式盖板和清洁吸口装置组成的WEBCLEAN装置、WEBSPEED三罗拉剥棉和导棉装置、NCT在线棉结检测装置、IDF预牵伸装置等。1.2.3Crosrol公司的MK5/CST梳棉机早期的Crosrol公司以专业开发和生产梳棉机闻名，该公司的MK系列梳棉机在结构上有设计者独特的理解。（1）MK5系列梳棉机Crosrol公司的MK5系列梳棉机有MK5型和MK5D型两种。MK5系列梳棉机的四根立柱组成一坚固的刚性底框，每个立柱上端由钢珠支撑着刚性的侧面机框；锡林钢轴上套着四只深槽球面轴承，轴承座与半圆形曲轨为一整体，使曲轨弧面与锡林轴心保持很高的同心度，既使梳棉机产生走动，曲轨与锡林弧面的同心平行度也不会改变；刺辊与道夫墙板、锡林侧架用支轴联结，调节隔距方便准确，刺辊墙板上装配着可调节的除尘刀组合件；MK5型梳棉机锡林漏底保留着传统的尘格，以加强尘屑和短绒的排除能力。MK5系列梳棉机每根活动盖板的两侧都装有球面轴承，轴承在曲轨上运行，每根盖板及垫片在上机前逐根测量，使其高度一致，新盖板上车不用磨针。由于活动盖板的轴承结构极大减小了摩擦，因此盖板速度理论上可提高至1200mm/min，增强了梳理作用。MK5系列梳棉机刺辊名义直径为254mm，锡林直径为1016mm，道夫直径为508mm，锡林与道夫直径比为2：1，Crosrol公司通过大量研究认为该直径比能够最大提升道夫的一次转移率，减少纤维损伤；给棉罗拉直径放大至100mm，给棉罗拉上包覆刺条，使给棉罗拉由面控制变为点控制，并由刚性控制变为弹性控制，这样纤维经过刺辊开松时不易被损伤，大大减少了短绒的产生。（2）CST型双锡林梳棉机双锡林梳棉机有两个锡林。Crosrol的CST型双锡林梳棉机继承了MK3-80型和MK5的优点，在第一台梳棉机的道夫与第二台梳棉机的刺辊间，用一套包括一个剥棉罗拉、一个高速清洁辊、一对轧碎辊和两个转移辊组成的棉网转移组件相联。第一锡林采用较粗的针布和较低的速度；第二锡林采用较细的针布和较高的速度。双联梳棉机除杂效率高(最高可达96％)，分梳、均匀混和作用好，棉结少，成纱条干好，粗细节少，纱线光洁、毛羽少、强力高。对于转杯纺纱，纺杯积尘少，延长了纺杯的寿命，减少了断头，提高了转杯纱的结构均匀度和强力。对于普梳纱有“半精梳”的效果，用于精梳纱可减少精梳落棉，既使采用等级较差的原棉，仍可纺出品质较好的纱线。国内有些专家至今认为双锡林梳棉机在加工气流纺时产量和质量的优越性能是单锡林梳棉机难以比拟的。1.2.4马佐里的CX400型梳棉机20世纪80年代，马佐里公司推出了C300型梳棉机，根据资料反映，梳棉机的实际产量约为35~50kg/h。1992年前后，推出了CX300型梳棉机，1996~1998年推出了CX400型梳棉机。CX400型梳棉机的喂棉刺辊部分由给棉板、给棉罗拉和一只直径为350mm的刺辊组成，刺辊下装有4块分梳板和2把除尘刀，分梳板的齿密逐渐增加。CX400型梳棉机的活动盖板为52根，工作盖板20根，由一单独电机传动，正向回转。铸铁制成的盖板加大了尽寸，以防弯曲；曲轨表面覆有特制的低摩擦导棒，以减少盖板磨损，且无需润滑；盖板清洁机构由一把斩刀和一根毛刷组成。后固定盖板14根，针布密度逐渐增加，前固定盖板9根，中间装有一个带吸风的除尘刀。CX400型梳棉机的锡林直径1290mm，最高旋转速度600r/min。锡林主电机通过5根三角带和离合器传动锡林，装有刹车装置，可以使锡林在30s内停止。道夫直径为706mm，由变频电机单独传动，可在22~95r/min内无级调速。采用由剥棉罗拉、一对倾斜轧辊和一个毛刷组成的三罗拉剥棉装置，并配两相对回转胶圈组成的胶圈导棉装置，最大出条速度可达350m/min。CX400型梳棉机装有预牵伸机构，牵伸倍数为1~1.5倍之间。1.3第三阶段第三阶段是从本世纪初至今，国外梳棉机进入成熟时期，梳棉机的功能和产量被进一步挖掘，梳棉机的理论产量甚至达到了260~280kg/h。但是梳棉机在整体结构上没有太大的创新和突破，基本延续了第二阶段梳棉机的特点。进入21世纪以来，中国纺织工业的快速崛起和市场环境的恶化，致使国外生产销售清梳联设备的企业急剧减少。这一时期生产梳棉机的国外公司仅剩德国特吕茨勒公司、瑞士立达、Crosrol公司、意大利马佐里公司，印度朗维公司等，其中马佐里公司的梳棉机在国内市场上已经销声匿迹。1.3.1特吕茨勒TC系列梳棉机2000年以后，特吕茨勒在DK903型梳棉机的基础上陆续推出了TC系列梳棉机，型号有TC03、TC5-1/TC5-3、TC06、TC07、TC08、TC11等。特吕茨勒公司的TC系列梳棉机共同的主要技术特点有：（1）不再将喂棉箱作为一个独立的单元，而是将其作为梳棉机的一个部分；（2）锡林中心位置抬高200mm，使锡林梳理弧长由原来的2.17米增加到2.82米，梳棉机的预分梳区域和再分梳区域较原来分别增长了48%和63%，从而在保证质量的前提下进一步提升产量，其示意图如图3所示；图3特吕茨勒梳棉机梳理弧长示意图（3）TC系列梳棉机三刺辊喂入系统在DK903的基础上进一步优化，由原来的直线型排列方式，更改为倾斜排列方式，第二刺辊略高于其余两刺辊，使