開棉機的工作原理和工藝參數設計

開棉機的共同特點是利用打手（角釘、刀片或針齒）對原棉進行打擊，使之繼續開松和除雜。開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，對充分發揮打手機械的開松與除雜作用、減少纖維損傷和雜質破碎有重要意義。開棉機是清梳聯工藝流程中的主要設備之一，它將抓棉機抓取的纖維束進一步開松成更小的纖維束，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松、除雜奠定了基礎。開棉機要求能夠實現“自由打擊、大雜早落少碎、少傷纖維”的工藝原則。
2 i! [  O0 S3 t! {& q5 j6 |1.打手形式和特點
各種開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。

( `+ X8 R2 \0 v- O2.打手機械的工藝設計
（1）自由打擊開棉機
自由打擊的開棉機有軸流開棉機、多刺輥開棉機和多滾筒開棉機。
六滾筒開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有除雜作用。調整六滾筒開棉機的工藝參數，要結合各只滾筒的除雜特點，充分發揮各只滾筒的開松、除雜效能。影響六滾筒開棉機開松與除雜作用的工藝因素主要有以下幾個方面。

六滾筒開棉機的除雜作用   單位：%

①各只滾筒的轉速
為使開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，相鄰兩滾筒線速比約為1∶1.1。滾筒轉速增加，開松、除雜作用增強，但過高易造成滾筒返花而產生束絲，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，滾筒轉速應降低。
5 e7 N/ h. K3 h% T4 n. c6 o( c②滾筒與塵棒間隔距
減小此隔距可增強開松與除雜作用，但當喂入原棉較多時，隔距過小，易造成阻塞和打壞塵棒。
9 n' r9 b+ h3 J) _由于塵棒的曲率半徑大于打手半徑，滾筒與塵格的進、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行調節，調整后應校核滾筒與剝棉刀的隔距，此處隔距過大易造成返花，但隔距過小易碰剝棉刀。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
& r, `8 U. B+ d塵棒間隔距增大，落棉增加，除雜作用加強，但過大會造成落白花，除雜效率降低。為實現先落大雜、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。
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（2）握持打擊開棉機和清棉機：
①打手轉速
# q  V/ g+ o& M2 ^5 P; ~3 W$ ]. a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，打手轉速高，開松、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。打手轉速過高會造成長纖維損傷增多，雜質破碎增多，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清棉流程中所處的位置進行綜合考慮。加工纖維長度長、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密度原棉的轉速要低，這不僅能減少纖維損傷，而且還會避免因化纖開松過度而造成纖維層的粘連。豪豬式開棉機打手轉速一般為500～600r/min。加工棉時，清棉機打手的轉速一般為900～1000r/min；加工化纖時，采用梳針滾筒時的轉速為600r/min左右，采用鋸齒滾筒則應控制在400～500r/min。
! R6 o; w1 B* W' W②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，開松作用加強，但較長纖維易損傷或擊落后易扭結，特別是彈性伸長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距棉層握持線的距離大于纖維主體長度。當喂入棉層內纖維較短、含雜較多、棉層較薄時，隔距宜小，反之宜大。豪豬式開棉機加工不同長度纖維時，打手至給棉羅拉的隔距見下表。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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豪豬式開棉機加工不同長度纖維時打手至給棉羅拉隔距      單位：mm

纖維長度	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
8 C$ q2 s+ y- \- ?隨著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間長，故開松作用好，落棉多；反之，開松作用差，落棉少。此隔距的調整應根據原料含雜及機臺產量綜合考慮，當原料含雜高及機臺產量較低時，應采用較小隔距，以充分發揮機臺的開松除雜效能。加工棉時，豪豬式開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，由于化纖比較蓬松，且只含少量疵點，不含雜質，所以此隔距應適當放大。
& d& M  ^5 h9 d1 K0 [2 D- B0 P④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，但過大會造成落白花。此隔距一般的規律是進口部分較大，可補入氣流，也便于大雜先落，以后隨著雜質顆粒的減小，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，也可采用從入口到出口隔距逐漸收小的工藝。加工棉時，豪豬式開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，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
! Q! Y& W9 _; B& H8 J/ P此隔距以小為宜，以打手不返花為準，一般為1.5～2mm，過大，打手易返花，產生束絲。加工化纖時，此隔距應收小到0.8～1mm。

7 N7 V; a- A* z（3）氣流的運用：
①豪豬式開棉機打手室內氣流的控制
豪豬式開棉機的開松與除雜效果，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。

塵棒間氣流運動規律

（a）加工普通含雜原棉：一般將落雜區分為死箱與活箱兩個落雜區，并開設前、后進風和側進風。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，應增加側進風，減少前、后進風；反之，應減少側進風，增加前、后進風，以使車肚落雜區擴展，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：此時應考慮少回收或不回收，前、后進風應加大，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，來擴大落棉區，增加排雜作用。值得注意的是，豪豬式開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：由于化纖無雜質，纖維含疵率也比原棉少得多，因此為減少落棉，不宜采用前、后進風，而應適當采用側進風，以加強纖維的回收。若將塵棒采用全封閉時，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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②噴嘴管道氣流除雜的使用
, ~6 X0 K1 Z- x" {管道氣流的除雜具體如圖所示。

管道氣流的除雜

（a）進入噴嘴管道的纖維與雜質的分離程度：纖維與雜質分離好，除雜作用強。為保證開松效果，在混開棉機中配有角釘簾子扯松和兩個平行打手及一個小豪豬打手的自由開松機件，使原料獲得較充分的開松。一般平行打手轉速為680～800r/min，小豪豬打手轉速為1000～1100r/min。
. v/ u( V$ t9 b) Z# b8 O$ F8 o  s（b）風量：噴口部分的落棉和除雜效率與增壓風機的風量和前方機臺凝棉器的吸風量有關。凝棉器吸風量過大，噴口落棉率減少，影響除雜；吸風量過小，噴口易凝白花，管道易堵塞。增壓風機的風量增加，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。一般增壓風機轉速為1620～1800r/min。
: s$ t6 @7 |" h# S: ?% }/ R& ^（c）噴口高度：噴口高度h可通過移動分離刀的位置來改變，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，但過大易落白花，對節約用棉不利。
) \) K. p& m! g  k3 N9 u$ Q. u（d）漸縮管道最小處通道高度：漸縮管道全長一般為500mm左右，以保證纖維與雜疵的增速和分層時間。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，否則影響機臺產量，甚至產生堵塞管道現象。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。
③塵籠和風機

塵籠與風機如圖所示，上、下塵籠1均由網眼鋼板彎制而成，兩端的出風口與風道2相連，風機4在塵籠下方，排風口5通過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、風機速度、吸風方式有關。氣流的速度不等于風機和打手單獨運轉時速度的疊加，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，在靠近風機的塵籠風道保持-196～-294Pa的靜壓。為使塵籠凝棉均勻，風機速度應大于綜合打手速度的10%～25%。風機速度過大，通道橫向兩邊氣流速度高、中間低，棉層兩邊厚、中間??；風機速度小，產生不了足夠的靜壓，也會導致棉層橫向不勻。

綜合打手空車運轉時塵籠通道氣流橫向分布