JWF1109型單軸流開棉機的技術特點及生產實踐

文 | 梁航 閆循斌 任光業

高含雜機采棉的廣泛應用對于傳統高產清梳聯提出了新的要求。基于JWF1107型單軸流開棉機的優勢和不足，青島宏大紡織機械有限責任公司開發出了適用于高產高含雜原料的JWF1109型單軸流開棉機。該機減少了原料在打手室的旋轉次數，拓寬了棉流通道的橫截面積，提高了單位時間內原料的轉移效率。對原棉采用自由打擊模式，確保了纖維長度、彈性和強力等指標不受影響，避免了過度打擊而增加棉結和短纖維，減少了原料的損傷。

1 單軸流開棉機的基本結構

清梳聯是紡紗工藝流程中的重要工序，也是成紗的質量控制點。其中清花工序的主流理念是精細抓取，漸進開松，大塊雜質早落少碎，均勻混合，少傷纖維。單軸流開棉機在清梳聯流程中起到首道開松除雜的作用，因此單軸流開棉機既要滿足高產的要求，又要對抓棉機抓取的原料進行充分開松、除雜。JWF1109型單軸流開棉機由導流板部件、打手部件、塵棒部件、落棉排雜部件及排風部件等組成，基本結構如圖1 所示。

圖1 JWF1109型單軸流開棉機概圖

2 單軸流開棉機的工作過程

2.1 原棉的開松

喂入機內的原棉在高速轉動的打手和導流板的雙重作用下螺旋前進，在此過程中原料反復經由打手角釘的打擊、扯松，如圖2 所示。包含在纖維內部的雜質在打擊撕扯的作用下，裸露在外側的雜質在離心力的作用下與塵棒發生碰撞，致使雜質脫離原料并落入正下方的吸雜小車內。整個開松除雜過程作用柔和，對減少纖維損傷和短絨極為有利。

圖2 單軸流開棉機中棉流運動軌跡示意圖

如圖3 所示，當棉塊處在打手筒體與導流板之間時，主要受到兩個力的作用：其中P是打手對棉塊的打擊力，可以分解為徑向P1和法向P2兩個分力；F是棉塊與棉流導板間的摩擦力，也可分解為徑向F1和法向F2兩個分力。從圖3 中可以看出，棉塊在F1和P1的作用下受到瞬間的徑向拉力，當F1與P1的合力大于棉塊內部纖維間的抱合力時，棉塊隨即被撕扯成若干體積較小的棉塊，從而達到開松原料的作用。反之當F1與P1的合力小于棉塊內部纖維間的抱合力時，棉塊將在氣流和其他原料與其摩擦力的綜合作用下在導板中翻滾移動，直至受到另一個角釘的瞬間打擊。上述過程不斷重復并達到開松原料的作用。

圖3 單軸流開棉機棉塊開松示意圖

2.2 原棉的排雜

當原棉處在打手筒體與塵棒之間時，受到打手筒體高速旋轉和離心力的雙重作用，原料與三角塵棒發生碰撞接觸，原料中的雜質從塵棒之間的隔距落入吸雜小車內并被輸送至濾塵機組。塵棒機構主要由塵棒、托板以及調節機構等組成，全機共有 4 組塵棒，每組16根，共64根。這 4 組塵棒區域分別組成了軸流開棉機的 4 個落雜區域，如圖4 所示。

圖4 軸流開棉機的 4 個落雜區

塵棒的旋轉支點在中間位置，當調節塵棒安裝角度Φ時，可同時調節塵棒與塵棒間的隔距a，塵棒和打手隔距b以及塵棒間的頂面距c，如圖5 所示。

圖5 塵棒調節示意圖

安裝角度Φ與其他參數呈如下關系：當角度Φ＝0時，塵棒間隔距a與塵棒間的頂面距c均為最小，而塵棒和打手隔距b則為最大，在這種情況下排出的雜質是最少的；當安裝角度Φ為最大時，塵棒間隔距a與塵棒間的頂面距c均是最大，而塵棒和打手隔距b是最小，在這種情況下排出的雜質是最多的。進入開松機的原棉隨著逐步的開松其體積越來越小，為了防止干凈的原料不被排出，塵棒與打手間的隔距b應逐漸增大，而塵棒間隔距a則相應減小，即塵棒的角度Φ從第 1 落雜區到第 4 落雜區應逐漸減小。在工程使用中，第 1 落雜區由于距離正壓較大的進棉口較近，塵棒的角度偏小為宜，以防止不必要的原料損失；對原棉清潔的區域主要集中在第 2 和第 3落雜區，塵棒角度可適當調大；第 4 落雜區由于靠近下道設備，負壓作用明顯，為了防止雜質和短絨回吸，角度應偏小為宜。

3 JWF1109型單軸流開棉機的技術特點

（1）為了適應高產需求，JWF1109型單軸流開棉機導流板的焊接螺旋導板減少到 9 塊，如圖6 所示。棉流通道的橫截面積相應增大50%，使原料在打手室的螺旋行程為 5 圈，原料轉移效率相較原有機型JWF1107提高了16%。

圖6 導流板排列示意圖

（2）打手筒體采用新型工藝結構，通過連接軸將左右兩側的鑄鋼法蘭聯結，提高筒體整體剛性和一致性，如圖7 所示。18排共計204個富有彈性的角釘按雙螺旋曲線在筒體上均勻分布，角釘排列密度提高了40%，以滿足高產量時的原棉開松和除雜要求。

圖7 軸流開棉機打手剖視圖

（3）采用自由落雜，連續吸塵，減少人工維護頻次，自動化程度高。

4 生產實踐

JWF1109型單軸流開棉機主要應用于含雜較高的純棉高產清梳聯流程中，現以山東夏津某紡織企業純棉普梳環錠紡紗為例，介紹JWF1109型單軸流開棉機的生產應用。具體配棉情況如表1 所示。

表1 純棉普梳環錠紡配棉情況 %

4.1 工藝流程

JWF1013型往復抓棉機→FT247（B）輸棉風機→AMP3000V5-P金屬火星金屬探除器→FT217-70氣流分離器＋JWF0007-70重物分離器→JWF1109型單軸流開棉機→JWF1029-160型多倉混棉機→（JWF1115型精清棉機→（JWF1173B棉箱＋JWF1211A梳棉機＋FT209A圈條器）×8）×2。在試驗中所取得的數據均為取值10次數據的平均值。

4.2 開棉機塵棒角度設置

JWF1109單軸流開棉機塵棒主要工藝參數如表2 所示。

表2 JWF1109型單軸流開棉機塵棒主要工藝參數

4.3 開棉機生產過程中的主要技術指標

JWF1109型單軸流開棉機主要技術指標如表3 所示。從表3 可以看出，在產量900 kg/h左右，打手速度為450 r/min時，重量除雜效率為43.78%，落棉含雜率為75%，數量除雜效率為38.15%，短絨增長率為0.6%，棉結增長率為8.78%；在產量900 kg/h，打手速度為540 r/min時，重量除雜效率為46.91%，落棉含雜率為68%，數量除雜效率為40.38%，短絨增長率為0.9%，棉結增長率為10.47%。

表3 JWF1109型單軸流開棉機主要技術指標

由以上數據可以看出，在相同的產量條件下，隨著打手速度的提高，重量除雜率雖然有所增加，但落棉含雜率有所降低，短絨和棉結的增長率也有不同幅度的提高。綜合各方面的因素，各紡織企業在實際生產中開棉機的打手轉速通常在450 ～ 500 r/min范圍內進行調整。

4.4 梳棉機的主要技術指標

JWF1211A梳棉機的主要技術指標如表4 所示。由表4 可知，JWF1211A梳棉機的生條棉結去除率為81.5%，籽皮棉結去除率為87.5%，雜質去除率為95.9%，重量短絨率負增長0.5%，生條的指標都達到了較高水平。

表4 JWF1211A梳棉機的筵棉、生條各項主要技術指標對比

4.5 成紗指標

該生產線的最終產品是30S普梳純棉環錠紡紗線，主要成紗指標如表5 所示。從2018版烏斯特公報中的純棉普梳環錠紡30S機織紗管紗指標來考量，紡制成的管紗CV值為13.42%，烏斯特公報水平為12%；-50%細節為5 個/km，烏斯特公報水平為7%；＋50%粗節為66個/km，烏斯特公報水平6%；＋200%棉結為118個/km，烏斯特公報水平為7%；斷裂強力為414 cN，烏斯特公報水平為10%。成紗的各個指標均達到了較高水平，滿足下游客戶的需求。

表5 30S普梳紡純棉環錠紡主要成紗指標

5 結語

JWF1109型單軸流開棉機可減少原料在機內的旋轉次數，拓寬棉流通道橫截面積，提高單軸流開棉機單位時間對原料的轉移率。采用高效的開松除雜結構，既能提高開棉機本身的競爭力，又能優化整個清梳聯流程，真正做到“精細抓棉、充分開松、均勻混合、高效除雜”的高產短流程工藝，是單軸流開棉機的未來發展趨勢之一。