在《棉纺工程》、《棉纺学》等技术书籍中,对精梳锡林、顶梳梳理作用的论述,都是以纤维须丛作为研究对象进行定性分析的,即锡林梳理纤维须丛的前半部分,使纤维前半部分进一步伸直、平行,并去除短绒、棉结和杂质;顶梳梳理“分离纤维须丛”的后半部分,使纤维后半部分进一步伸直、平行,并拦截下夹在分离纤维从中的短绒、棉结和杂质。但并没有涉及到锡林、顶梳梳理单根纤维的具体情况。为此,笔者根据多年来对精梳机梳理作用的观察和研究,就锡林、顶梳对单根纤维的梳理做了一个量化分析。 为便于论述和分析,在此先引入几个概念和设定几个参数。
一、精梳机的几个概念和参数
1.1 精梳机的几个概念
(1)钳板机构:在锡林梳理阶段握持纤维须丛;在分离结合阶段输送纤维须丛。
(2)给棉机构:由给棉罗拉、弧形板组成,握持或驱动纤维须丛。
(3)分离钳口:后分离罗拉与后分离胶辊形成的纤维须丛握持点。
(4)顶梳最前位置:顶梳与后分离胶辊相切时的位置。
1.2 精梳机的几个参数
(1)钳板死隙长度ε:上下钳唇咬合时,咬合点到上钳板钳唇下沿的距离。
(2)给棉长度A:一个钳次里,给棉罗拉转过的表面弧长。
(3)顶梳与分离钳口的最小距离R:顶梳处于最前位置时,顶梳到后分离钳口的距离,约等于分离罗拉的半径(12.5mm)。
(4)落棉隔距D:钳板处于最前位置时,下钳唇前沿到后分离罗拉表面的距离。
(5)被研究的单根纤维F:有可能转化为分离纤维F1,也有可能转化为落棉中的短绒F2。
(6)分离纤维F1的长度:设定为L。
(7)落棉中短绒F2的长度:设定为S。
(8)单根纤维F受锡林梳理的长度:设定为C。
(9)单根纤维F受顶梳梳理的长度:设定为Tc。
(10)分离结合阶段,顶梳前摆动程:设定为&。
二、锡林对单根纤维梳理过程的量化分析
小卷须丛中的单根纤维F在承卷罗拉的驱动下向给棉机构持续运动。当纤维F进入给棉机构后,在给棉罗拉的驱动下,以给棉长度A为步幅向钳机构间歇运动。
当纤维F伸出钳板钳口的长度第一次超过钳板死隙长度 ε时,纤维F将受到锡林的第一次梳理。由于小卷须丛中的单根纤维长短不一,且分布杂乱,导致单根纤维F的头端参差不齐,所以纤维F受锡林第一次梳理的长度也不尽相同,介于0到A之间,随后每运行一个钳次,锡林对纤维F的梳理长度递增一个A,具体见表1。
表1 单根纤维F受到锡林梳理的具体情形
众所周知,精梳机的落棉隔距D将小卷须丛中的单根纤维分化成两部分,其中较长的单根纤维会进入分离钳口,变成分离纤维F1;较短的单根纤维则被锡林抓走,变成落棉中的短绒F2。因此锡林对纤维F的最终梳理长度C很大程度取决于落棉隔距D,此外还受纤维自身长度L、给棉方式和给棉长度A的影响,具体如下:
(1)在后退给棉方式下,给棉罗拉的给棉早于锡林的梳理,锡林对分离纤维F1的最终梳理长度上限为:D+R+A,下限为:D+R,即分离纤维F1受到锡林梳理的的长度范围是C∈(D+R,D+R+A)。
(2)在后退给棉方式下,锡林对于短绒F2的最终梳理长度上限为整根短绒的长度S,下限为S-ε,即短绒F2受到锡林梳理的长度范围是C∈(s-ε,s)。
(3)在前进给棉方式下,锡林梳理早于给棉罗拉的给棉,锡林对分离纤维F1的最终梳理长度上限为:D+R,下限为:D+R-A,即分离纤维F1受到锡林梳理的的长度范围是C∈(D+R-A, D+R)。
(4)在前进给棉方式下,锡林对于短绒F2的最终梳理长度上限也是整根短绒的长度S,下限为S-ε,即短融F2受到锡林梳理的长度范围是C∈(s-ε,s)。
锡林对单根纤维F的梳理进行多次,且梳理长度以给棉长度A递增。锡林只梳理分离纤维F1的前半部分,对分离纤维F1的最终梳理长度取决于落棉隔距、给棉方式和给棉长度;锡林有可能对落棉中的短绒进行整根梳理。
三、顶梳对单根纤维梳理过程的量化分析
在分离结合准备阶段,顶梳、钳板及钳板机构内的纤维须丛同步前摆。随着上钳板的逐步开启,纤维须丛头端借助自身的弹性抬头,并向分离钳口靠近。
当顶梳距分离钳口的距离为A+R时,纤维须丛最前面的那根纤维恰好到达分离钳口,成为第一根分离纤维,即分离结合开始(见图1)。此时由于分离罗拉顺转线速度>钳板前摆速度,所以第一根分离纤维被张紧 并进入顶梳齿隙中,接着被分离钳口从须丛中快速抽出。在抽出过程中,第一根分离纤维的尾端受到顶梳的过滤性梳理。因此可推出顶梳对第一根分离纤维的梳理长度Tc=L-(A+R) 。
图1 分离第一根纤维时,顶梳与分离钳口的相对位置
随着钳板继续向分离钳口靠近,第二根、第三根等越来越多的纤维进入分离钳口,进而受到顶梳的过滤性梳理。假设第n根纤维参与分离时,顶梳由A+R位置向分离钳口移动了距离&,则此时顶梳到分离钳口的距离为A+R-&(见图2),由此可推出顶梳对第n 根分离纤维尾端的梳理长度Tc=L-(A+R-&)。
图2 分离第n根纤维时,顶梳与分离钳口的相对位置
当顶梳摆至最前位置时,钳板也摆至最前位置,纤维须丛不再前移,分离结合结束。也就是说顶梳摆至最前位置时,将有最后一根纤维进入分离钳口参与分离。由于顶梳在最前位置时,顶梳与分离胶辊刚好相切,所以顶梳到分离钳口的最小距离可粗略记为为R(见图3)。由此推出顶梳对最后一根分离纤维的梳理长度Tc=L-R。
图3 顶梳到分离钳口的最小距离
顶梳只梳理分离纤维,且只梳理一次,梳理的长度范围是Tc=L-(A+R-&)。顶梳的梳理长度Tc的大小主要取决于两点:
一是纤维F自身的长度L,二是分离结合阶段顶梳到分离钳口的距离R+A-&。
顶梳对短绒只拦截不梳理。
四、结语
由上述量化分析的结果可知,要提高锡林的梳理效果,应选用偏大的落棉隔距D、偏小的给棉长度A,并采用后退给棉;要提高顶梳的梳理效果,应选用较长的纤维长度L和偏小的给棉长度A,顶梳最前位置尽可能靠近分离钳口。