開(kāi)棉機的工作原理和工藝參數設計

開(kāi)棉機的共同特點(diǎn)是利用打手（角釘、刀片或針齒）對原棉進(jìn)行打擊，使之繼續開(kāi)松和除雜。開(kāi)棉機的打擊方式有兩種，即自由打擊和握持打擊。合理選用打手形式、工藝參數和運用氣流，對充分發(fā)揮打手機械的開(kāi)松與除雜作用、減少纖維損傷和雜質(zhì)破碎有重要意義。開(kāi)棉機是清梳聯(lián)工藝流程中的主要設備之一，它將抓棉機抓取的纖維束進(jìn)一步開(kāi)松成更小的纖維束，使塵雜、籽屑等能夠充分暴露在纖維束的表面，在打手、塵格、氣流及其他輔助元件的共同作用下，使部分塵雜、籽屑等被除去，尤其是較大、較重的雜質(zhì)在此被除去，達到大雜早落少碎的目的，并為均勻混和與精細開(kāi)松、除雜奠定了基礎。開(kāi)棉機要求能夠實(shí)現“自由打擊、大雜早落少碎、少傷纖維”的工藝原則。
1.打手形式和特點(diǎn)
, b& i& j/ {" z& P各種開(kāi)棉機的目的與要求不同，其采用的打手形式也各不相同，可以分別使用刀片式打手、梳針式打手、鋸齒打手、綜合打手等。

2.打手機械的工藝設計
（1）自由打擊開(kāi)棉機
7 W0 N3 l5 b; p, H& e自由打擊的開(kāi)棉機有軸流開(kāi)棉機、多刺輥開(kāi)棉機和多滾筒開(kāi)棉機。
六滾筒開(kāi)棉機的除雜作用以第一、第二、第三只滾筒最強，第四、第五只滾筒較弱，具體內容見(jiàn)下表。第六只滾筒近出口端，由于下臺機器凝棉器的吸引，此部分有氣流補入，在滾筒下方采用托板代替塵格，因此第六只滾筒幾乎沒(méi)有除雜作用。調整六滾筒開(kāi)棉機的工藝參數，要結合各只滾筒的除雜特點(diǎn)，充分發(fā)揮各只滾筒的開(kāi)松、除雜效能。影響六滾筒開(kāi)棉機開(kāi)松與除雜作用的工藝因素主要有以下幾個(gè)方面。

六滾筒開(kāi)棉機的除雜作用   單位：%

& c& A% f, U1 Q8 B+ _: e' j/ {①各只滾筒的轉速
為使開(kāi)松與除雜作用逐漸加強，有利于棉塊輸送，并減少滾筒返花，一般六只滾筒的轉速依次遞增，相鄰兩滾筒線(xiàn)速比約為1∶1.1。滾筒轉速增加，開(kāi)松、除雜作用增強，但過(guò)高易造成滾筒返花而產(chǎn)生束絲，也使落棉含雜率降低。滾筒轉速應根據原棉品級和纖維線(xiàn)密度決定，一般紡中、粗特紗使用的原棉品級比紡細特紗的差，為增加除雜作用，滾筒轉速可快些；加工紡特細特紗的原棉時(shí)，滾筒轉速應降低。
9 W$ U* S/ a4 u" ~5 m. H②滾筒與塵棒間隔距
+ K2 I3 C+ m4 o  N& V6 T2 |, E減小此隔距可增強開(kāi)松與除雜作用，但當喂入原棉較多時(shí)，隔距過(guò)小，易造成阻塞和打壞塵棒。
由于塵棒的曲率半徑大于打手半徑，滾筒與塵格的進(jìn)、出口隔距比中部都大，因此滾筒與塵棒隔距以中部最小處表示。該隔距從第一到第六只滾筒隨原棉的逐步松解應逐漸增大，第一至第三只滾筒隔距為8mm，第四、第五只滾筒為12mm，第六只滾筒為18mm。滾筒與塵棒隔距可利用升降滾筒軸承的方法進(jìn)行調節，調整后應校核滾筒與剝棉刀的隔距，此處隔距過(guò)大易造成返花，但隔距過(guò)小易碰剝棉刀。因此，要求滾筒角釘與剝棉刀的隔距以小為宜，一般為1.5mm左右。
③塵棒間隔距
塵棒間隔距增大，落棉增加，除雜作用加強，但過(guò)大會(huì )造成落白花，除雜效率降低。為實(shí)現先落大雜、后落小雜的工藝要求，塵棒間隔距配置應由大到小，一般第一、第二、第三只滾筒下塵棒間的隔距采用10mm，第四、第五只滾筒下塵棒間的隔距采用8mm。

（2）握持打擊開(kāi)棉機和清棉機：
1 z) S7 Y; `7 C- f2 ]4 x% f①打手轉速
0 P$ c. N& B  v0 n+ q9 c0 ~打手轉速的高低直接影響打手對棉層的打擊或分割強度。當給棉量一定時(shí)，打手轉速高，開(kāi)松、除雜作用強，落棉多，但打手轉速增加到一定程度后，落棉率增加幅度減小。打手轉速過(guò)高會(huì )造成長(cháng)纖維損傷增多，雜質(zhì)破碎增多，落棉含雜率降低，輸出的纖維中絲束增多。打手轉速的選擇要視加工原料的性能、采用打手的形式以及在開(kāi)清棉流程中所處的位置進(jìn)行綜合考慮。加工纖維長(cháng)度長(cháng)、含雜少或成熟度較差的原棉，為減少纖維損傷，應采用較低的打手轉速；加工化纖比加工同線(xiàn)密度原棉的轉速要低，這不僅能減少纖維損傷，而且還會(huì )避免因化纖開(kāi)松過(guò)度而造成纖維層的粘連。豪豬式開(kāi)棉機打手轉速一般為500～600r/min。加工棉時(shí)，清棉機打手的轉速一般為900～1000r/min；加工化纖時(shí)，采用梳針滾筒時(shí)的轉速為600r/min左右，采用鋸齒滾筒則應控制在400～500r/min。
②打手至給棉羅拉的隔距
此隔距小，受打擊的棉塊被給棉羅拉握持的多，棉層被擊落的阻力大，開(kāi)松作用加強，但較長(cháng)纖維易損傷或擊落后易扭結，特別是彈性伸長(cháng)大的纖維更易造成扭結現象，因此在理論上此隔距最大限度應小于棉層厚度，最小限度應使打擊點(diǎn)距棉層握持線(xiàn)的距離大于纖維主體長(cháng)度。當喂入棉層內纖維較短、含雜較多、棉層較薄時(shí)，隔距宜小，反之宜大。豪豬式開(kāi)棉機加工不同長(cháng)度纖維時(shí)，打手至給棉羅拉的隔距見(jiàn)下表。清棉機打手至天平羅拉表面的隔距一般在8.5～10.5mm內調節。隔距確定后，一般不常改變。
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豪豬式開(kāi)棉機加工不同長(cháng)度纖維時(shí)打手至給棉羅拉隔距      單位：mm

纖維長(cháng)度	打手至給棉羅拉隔距
<38	6～7
38～51	8～9
51～76	10～11

③打手至塵棒的隔距
% k! h: A! k4 M7 z! U9 h隨著(zhù)棉塊在打手室被打擊而逐漸松解，其體積也逐漸增大，因此打手至塵棒間的隔距自入口到出口也應逐漸放大。隔距小，棉塊受塵棒阻扯作用強，在打手室內受打手與塵棒的作用次數增多，且棉塊在打手室內停留時(shí)間長(cháng)，故開(kāi)松作用好，落棉多；反之，開(kāi)松作用差，落棉少。此隔距的調整應根據原料含雜及機臺產(chǎn)量綜合考慮，當原料含雜高及機臺產(chǎn)量較低時(shí)，應采用較小隔距，以充分發(fā)揮機臺的開(kāi)松除雜效能。加工棉時(shí)，豪豬式開(kāi)棉機打手與塵棒間隔距入口一般為10～14mm，出口為14.5～18.5mm；清棉機此隔距入口為9～12mm，出口為16～20mm。加工化纖時(shí)，由于化纖比較蓬松，且只含少量疵點(diǎn)，不含雜質(zhì)，所以此隔距應適當放大。
2 O4 l. S5 U$ e2 p- e④塵棒間的隔距
塵棒間隔距要根據塵棒所處的位置及喂入原料的含雜情況而定，隔距大，機臺落棉率和除雜效率提高，但過(guò)大會(huì )造成落白花。此隔距一般的規律是進(jìn)口部分較大，可補入氣流，也便于大雜先落，以后隨著(zhù)雜質(zhì)顆粒的減小，可收小塵棒間隔距，近出口部分的隔距可適當放大或反裝塵棒，以補入部分氣流回收纖維，節約用棉。但是，若出口部分要求少回收時(shí)，也可采用從入口到出口隔距逐漸收小的工藝。加工棉時(shí)，豪豬式開(kāi)棉機塵棒間隔距入口一組一般為11～15mm，中間兩組為6～10mm，出口一組為4～7mm；清棉機塵棒間隔距入口一般為4～8mm，出口為4～7mm。加工化纖時(shí)，塵棒間隔距應減小或采用全封閉。
⑤打手與剝棉刀間的隔距
1 ~4 |" q5 x0 P! H8 U此隔距以小為宜，以打手不返花為準，一般為1.5～2mm，過(guò)大，打手易返花，產(chǎn)生束絲。加工化纖時(shí)，此隔距應收小到0.8～1mm。
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7 T  `/ Q/ W& r+ R% U% U（3）氣流的運用：
①豪豬式開(kāi)棉機打手室內氣流的控制
豪豬式開(kāi)棉機的開(kāi)松與除雜效果，除決定于打手、塵棒等主要機件的結構和工藝配置外，在很大程度上還取決于打手室內的氣流情況，如圖所示。
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塵棒間氣流運動(dòng)規律

（a）加工普通含雜原棉：一般將落雜區分為死箱與活箱兩個(gè)落雜區，并開(kāi)設前、后進(jìn)風(fēng)和側進(jìn)風(fēng)。死箱以落雜為主，活箱以加強回收纖維為主。當原棉含雜較少時(shí)，應增加側進(jìn)風(fēng)，減少前、后進(jìn)風(fēng)；反之，應減少側進(jìn)風(fēng)，增加前、后進(jìn)風(fēng)，以使車(chē)肚落雜區擴展，適當增加落棉和減少回收，達到除雜目的。
（b）加工高含雜原棉：此時(shí)應考慮少回收或不回收，前、后進(jìn)風(fēng)應加大，并放大入口附近塵棒間隔距，減小出口附近塵棒間隔距；將前、后箱都封閉成死箱，來(lái)擴大落棉區，增加排雜作用。值得注意的是，豪豬式開(kāi)棉機主要除雜部位是入口附近的10多根塵棒間，以后排雜較弱，故對前后塵棒隔距的調節要有側重。
（c）加工化纖：由于化纖無(wú)雜質(zhì)，纖維含疵率也比原棉少得多，因此為減少落棉，不宜采用前、后進(jìn)風(fēng)，而應適當采用側進(jìn)風(fēng)，以加強纖維的回收。若將塵棒采用全封閉時(shí)，應考慮空氣的補給，以免阻礙氣流，影響纖維順利輸送。
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' F; ]9 u* n8 {9 Y) o②噴嘴管道氣流除雜的使用
$ B8 B2 [' g" C* U4 d( P管道氣流的除雜具體如圖所示。

管道氣流的除雜

（a）進(jìn)入噴嘴管道的纖維與雜質(zhì)的分離程度：纖維與雜質(zhì)分離好，除雜作用強。為保證開(kāi)松效果，在混開(kāi)棉機中配有角釘簾子扯松和兩個(gè)平行打手及一個(gè)小豪豬打手的自由開(kāi)松機件，使原料獲得較充分的開(kāi)松。一般平行打手轉速為680～800r/min，小豪豬打手轉速為1000～1100r/min。
9 o# F7 P1 K1 r5 F( u& D! G# o（b）風(fēng)量：噴口部分的落棉和除雜效率與增壓風(fēng)機的風(fēng)量和前方機臺凝棉器的吸風(fēng)量有關(guān)。凝棉器吸風(fēng)量過(guò)大，噴口落棉率減少，影響除雜；吸風(fēng)量過(guò)小，噴口易凝白花，管道易堵塞。增壓風(fēng)機的風(fēng)量增加，噴口落棉率增加，除雜作用增加，但落棉含雜率低，纖維損耗多。一般增壓風(fēng)機轉速為1620～1800r/min。
* C1 j8 L6 a5 Y% Y（c）噴口高度：噴口高度h可通過(guò)移動(dòng)分離刀的位置來(lái)改變，一般為25～40mm。噴口高度大，落棉率增加，落棉含雜率低，除雜效率高，但過(guò)大易落白花，對節約用棉不利。
（d）漸縮管道最小處通道高度：漸縮管道全長(cháng)一般為500mm左右，以保證纖維與雜疵的增速和分層時(shí)間。管道漸縮率大，氣流增速快，有利除雜，但漸縮管道最小處的高度H應不小于20mm，否則影響機臺產(chǎn)量，甚至產(chǎn)生堵塞管道現象。一般H為40～55mm。
噴嘴管道除雜能有效地排除原料中較大雜疵，排除原棉中不孕籽的含量占落棉的40%左右，排除化纖中僵板、硬并絲效果也很顯著(zhù)。
③塵籠和風(fēng)機

塵籠與風(fēng)機如圖所示，上、下塵籠1均由網(wǎng)眼鋼板彎制而成，兩端的出風(fēng)口與風(fēng)道2相連，風(fēng)機4在塵籠下方，排風(fēng)口5通過(guò)管道與濾塵設備相連。在調節板3的作用下打手室輸出的棉流被均勻地吸附在上、下塵籠的表面，并合成一定厚度的棉層輸出，部分短絨和細小塵雜隨氣流排出。

塵籠與風(fēng)機圖

為防止棉卷粘連，上、下塵籠吸棉厚度比例為3∶2或7∶3。塵籠與打手通道的橫向氣流速度分布與打手的形式和速度、風(fēng)機速度、吸風(fēng)方式有關(guān)。氣流的速度不等于風(fēng)機和打手單獨運轉時(shí)速度的疊加，如圖1-4所示。為了均勻輸送棉流，要求通道內保持一定的負壓，一般要保持-19.6～-49Pa的靜壓，在靠近風(fēng)機的塵籠風(fēng)道保持-196～-294Pa的靜壓。為使塵籠凝棉均勻，風(fēng)機速度應大于綜合打手速度的10%～25%。風(fēng)機速度過(guò)大，通道橫向兩邊氣流速度高、中間低，棉層兩邊厚、中間??；風(fēng)機速度小，產(chǎn)生不了足夠的靜壓，也會(huì )導致棉層橫向不勻。

綜合打手空車(chē)運轉時(shí)塵籠通道氣流橫向分布