鋸齒軋花理論 纖維與棉子的分離

    從棉子梳到軋花肋條工作點(diǎn)的弧長上,鋸齒和子棉卷相互接觸。由于子棉性狀、子棉卷密度、軋花機(jī)生產(chǎn)率、鋸片滾筒轉(zhuǎn)速等工作條件的變化,使得鋸齒和子棉卷之間的作用非常復(fù)雜。
    到目前為止,尚無建站數(shù)學(xué)模型來描述鋸齒和子棉卷之間的關(guān)系。
    (一)鋸齒對子棉的作用
    鋸齒軋花依靠鋸齒穿刺子棉纖維層,使纖維嵌塞在齒凹內(nèi),再設(shè)法從棉子上拉脫。鋸齒軋花必須具備兩個條件。
    (1)子棉卷做旋轉(zhuǎn)休閑;
    (2)子棉卷表面的線速度遠(yuǎn)遠(yuǎn)落后于鋸片滾筒表面的線速度。
    從棉子梳到軋花肋條排工作點(diǎn)的弧段上,隨著鋸齒表面線速度方向、子棉卷表面線速度方向的變化,鋸齒對子棉卷、子棉的作用也是變化的。鋸齒對子棉卷、子棉有三種作用。
    (1)鋸齒勾拉子棉上的纖維,使纖維進(jìn)入鋸齒凹口;(2)鋸齒牽引子棉卷,使子棉卷做旋轉(zhuǎn)休閑;(3)鋸齒從棉子上拉脫纖維,使纖維和棉子分別。
    研究表明:在丁區(qū),鋸齒對子棉主要是種作用,第二、第三種作用甚微;在己區(qū),鋸齒對子棉主要是第三種作用,第二種作用次之,幾乎沒有種作用;在戊區(qū),鋸齒對子棉具有第二、第三種作用,種作用較小。
    (二)鋸齒使纖維進(jìn)入齒凹的分析
    從圖8-19中可以看出子棉卷表層各處的休閑方向。在丁區(qū),子棉卷的休閑方向和鋸齒的休閑方向不一致。假設(shè):

    (1)丁區(qū)的子棉卷速度為vβ,速度方向和鋸片徑向線成β角;(2)丁區(qū)的鋸齒速度為v。
    則,v和vβ 的夾角為(90°-β)。鋸齒和子棉卷的相對速度W可按下面的向量式求得:

    這樣,處在子棉卷中的單粒子棉一旦和鋸齒接觸,子棉上的纖維就以速度W進(jìn)入鋸齒凹口。現(xiàn)在,很簡單證明鋸齒對子棉的種作用。在丁區(qū),vβ 的數(shù)值較大,且β角小于90°。v的數(shù)值是個常量,故W的方向必定指向鋸齒凹口,即在丁區(qū),鋸齒使纖維進(jìn)入齒凹的作用較強(qiáng)烈,鋸齒在此區(qū)的勾棉能力強(qiáng),勾棉數(shù)量多。在戊區(qū),完管vβ 的數(shù)值大,但β角近似90°,使γ角很小,甚至為零,故W的方向就難以指向鋸齒凹口,即在戊區(qū),鋸齒使纖維進(jìn)入齒凹的作用甚微,鋸齒在此區(qū)的勾棉能力很弱。在己區(qū),因β角大于90°,故W的方向必定背離鋸齒凹口,即在己區(qū),鋸齒無法使纖維進(jìn)入齒凹。
    在戊區(qū)、己區(qū),子棉卷表層的單粒子棉的β角有時小于90°,使鋸齒對子棉的種作用在戊區(qū)、己區(qū)得到了補(bǔ)償。進(jìn)一步的研究發(fā)覺:以上規(guī)律在極個別情況下可能不精確,主要原因是子棉卷密度變化及操作條件等因素的改變所致。
    (三)鋸齒使纖維和棉子分別
    鋸齒在丁區(qū)勾住的纖維束,大部分到了工作點(diǎn)處,進(jìn)入軋花肋條排間隙后和棉子分別。
    隨鋸齒向工作點(diǎn)移動的子棉,碰到軋花肋條排后馬上改變休閑方向和速度,沿著肋條排表面向上休閑。子棉卷在該處的速度慢,為1.1～1.5m/s,但此時密度大。在軋花肋條工作點(diǎn)處,鋸齒從棉子上拉脫纖維的能力和軋花肋條和鋸片之間的相對位置有很大關(guān)系。軋花肋條和鋸片相對位置關(guān)系,一般用壓力角表示。壓力角是軋花肋條工作點(diǎn)處的圓弧切線和鋸片圓周切線之間的夾角,用字母α表示,如圖8-20所示。

    在軋花肋條工作點(diǎn)處,鋸齒從棉子上拉脫纖維的剎那,鋸片的運(yùn)轉(zhuǎn)力P可以分解為兩個相互垂直的分力R和T。三者的關(guān)系如下:
    R=Psinα
    T=Pcosα
    其中,P的方向和鋸齒在工作點(diǎn)處的休閑方向一致;R垂直于軋花肋條,是工作點(diǎn)處鋸齒從棉子上拉脫纖維的力;T平行于軋花肋條,是工作點(diǎn)處鋸齒推動子棉卷運(yùn)轉(zhuǎn)的力。在垂直于軋花肋條的分力R的作用下,子棉和肋條表面之間產(chǎn)生摩擦力F,F的方向和T的方向相反,其數(shù)值為:

    以上計算表明:隨著壓力角的增大,工作點(diǎn)處的鋸齒從棉子上拉脫纖維的作用力逐漸增強(qiáng),但推動子棉卷運(yùn)轉(zhuǎn)的作用力逐漸減弱;當(dāng)壓力角增至74°時,工作點(diǎn)處鋸齒的運(yùn)轉(zhuǎn)力P幾乎全部用于拉脫子棉纖維,對子棉卷的推力幾乎為零。但子棉卷是依靠伸入工作箱內(nèi)的全部鋸齒的推動而運(yùn)轉(zhuǎn),故這種情況下,子棉卷未必停轉(zhuǎn)。
    鋸齒凹口內(nèi)的纖維能否全部進(jìn)入軋花肋條排間隙,在很大程度上取決于鋸齒工作邊和軋花肋條之間的相對位置。若齒尖先于齒根進(jìn)入肋條排間隙,軋花肋條對纖維起的作用是將它們壓向齒根,齒凹內(nèi)的纖維能順利進(jìn)入肋條排間隙;反之,若使齒根先于齒尖進(jìn)入肋條排間隙,軋花肋條將齒凹內(nèi)的纖維推向齒尖,齒凹內(nèi)的纖維不能進(jìn)入肋條排間隙。鋸齒工作邊和軋花肋條之間的相對位置關(guān)系,一般用提前角表示。提前角是位于工作點(diǎn)處的鋸齒工作邊和軋花肋條工作點(diǎn)圓弧切線之間的夾角,用字母λ表示,如圖8-21所示。提前角是指齒尖比齒根提前進(jìn)入工作點(diǎn)間隙的角度.

 

即齒尖后于齒根10°進(jìn)入軋花肋條排間隙,鋸齒凹口內(nèi)的大部分纖維在進(jìn)入軋花肋條排間隙時,滑出齒凹。因此,提前角不能小于等于零。但提前角也不宜過大,否則,齒凹內(nèi)的纖維在軋花肋條作用下嵌入齒根,會給后箱刷棉帶來困難。
    由此可見,壓力角是個很重要的工作參數(shù)。在確定壓力角參數(shù)時,要綜合考慮子棉等級、鋸齒銳利程度等因素。整理高等級子棉,鋸齒較鈍時,壓力角取大值,以保證皮棉質(zhì)量;整理低等級子棉,鋸齒較銳利時,壓力角取小值,以提高軋花產(chǎn)量。壓力角的取值在55°～65°。
    (四)影響鋸齒勾拉(拉脫)子棉纖維的其他因素
    鋸齒勾拉、拉脫子棉纖維的能力直接影響軋花生產(chǎn)率。首先,子棉的成熟度和含水率對鋸齒的勾拉能力有很大影響。成熟好、含水率低的子棉,表面松散、彈性較大,有利于鋸齒穿刺,鋸齒的勾拉能力較高。成熟差、含水量高的子棉,含有較多僵瓣棉,其表面不松散、彈性小,不利于鋸齒穿刺,鋸齒的勾拉能力降低。因此整理含水率高的低等級棉時,鋸齒的勾拉效率低下,軋花產(chǎn)量明顯降低。從工藝的角度分析,除了壓力角、工作箱的形狀、鋸齒表面線速度等因素影響鋸齒勾拉纖維以外,還有以下因素。
    1.子棉卷的密度
    子棉卷適當(dāng)緊一些,可增大對鋸齒的壓力,迫使纖維進(jìn)入齒凹,并使鋸齒凹口內(nèi)的纖維和鋸齒之間有足夠大的摩擦力,便于鋸齒從棉子上拉脫纖維。反之,子棉卷疏松,被鋸齒勾住的子棉和子棉卷之間的抱和力小,鋸齒和被勾住子棉之間的相對速度小,鋸齒難于拉脫其上的纖維。
    但子棉卷過于緊實,或使齒凹內(nèi)纖維受到兩側(cè)緊壓子棉的摩擦而離開齒凹,形成子棉卷中的游離纖維;或使齒凹內(nèi)的纖維勒緊在鋸齒根部,造成刷棉困難;甚至造成子棉卷停轉(zhuǎn)而無法生產(chǎn)。
    2.鋸片齒形參數(shù)
    鋸片齒形參數(shù)中的齒傾角的取值直接影響鋸齒勾拉纖維的能力。由λ=α+β-90°可知,齒傾角的取值也影響提前角的大小,從而影響纖維進(jìn)入軋花肋條排間隙。齒傾角大,鋸齒工作邊傾斜度大,鋸齒穿刺子棉纖維的作用力強(qiáng),勾住的纖維也不易滑出齒凹;齒傾角小,鋸齒工作邊傾斜度小,即鋸齒變得直站,鋸齒穿刺子棉纖維的作用弱,且在壓力角肯定時,提前角因此而減小。但是齒傾角過大,還會造成刷棉困難。因此,齒傾角的選擇很重要。軋花鋸片的齒傾角規(guī)定為40°。
    鋸齒齒距大,鋸齒凹口的容積也大,齒凹內(nèi)可填積的纖維較多,則鋸齒在丁區(qū)勾拉的纖維較多。但是,齒距過大,會夾破棉子,甚至使棉子嵌入齒凹,使鋸齒難于勾拉纖維。故齒距的尺寸大不能超過棉子的腰徑。
    軋花鋸片的齒距有3.3mm和4.5mm兩種,前者用在直徑為320mm的軋花鋸片上,后者用在直徑為406mm的軋花鋸片上。
    鋸片齒形參數(shù)除齒傾角、齒距以外,還有齒高、齒根角(或齒尖角)等,在鋸片直徑確定的情況下,這些參數(shù)之間是互相制約的。一般而言,選擇這些參數(shù)時應(yīng)滿足鋸齒本身的強(qiáng)度、剛度、穩(wěn)定性等力學(xué)要求,還應(yīng)考慮軋花質(zhì)量的要求。
    3.鋸齒狀態(tài)
    鋸齒狀態(tài)指鋸齒的完潔程度、銳利程度和缺損程度等。鋸齒狀態(tài)對于鋸齒勾拉、拉脫子棉纖維的能力有很大影響。鋸齒銳利,表面完潔度高,鋸齒對子棉棉纖維的穿刺作用就強(qiáng),刷棉也簡單。鋸片缺齒少,則從齒數(shù)上保證了對纖維的勾拉。因此,鋸齒越完潔越好,殘缺越少越好。
    而對鋸齒銳利程度卻有限制,因為鋸齒過于銳利簡單刺破棉子,增加皮棉中的帶纖維子屑和破子,且鋸齒棱邊簡單啃下棉子上的短絨。一般整理等級高、成熟度好、含水率低的子棉,鋸齒不宜銳利。解決鋸齒過于銳利的方法是將鋸片滾筒裝在砂箱中砂磨。新沖制的鋸片,齒表面棱角多,有毛裂口,完潔度很差,裝成鋸?fù)埠?需砂磨之后才能用于整理。鋸?fù)策M(jìn)行砂磨既可以提高鋸齒的完潔度,也可以解決鋸齒過于銳利的問題,所以鋸?fù)采澳ナ卿復(fù)舶惭b檢修過程中不可缺少的一個環(huán)節(jié)。
    工藝上對鋸齒狀態(tài)的要求是,銳利而完潔,沒有歪齒、倒齒,每張鋸片上的殘缺齒數(shù)不超過規(guī)定值。

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