精细抓棉原理及相关问题的研讨

为了达到精细抓棉和均匀混和的目的，纺织专业技术人员对抓棉的作用日益重视，涌现了不少先进的实用技术，如：圆盘抓棉机采用稀密式打手、双箱并联技术等。本文对抓棉的作用原理进行初步分析探讨，为各个厂家依据实际情况，因地制宜、灵活采取相应技术措施提供参考。

1精细抓棉的开松公式

如图1所示，抓棉小车线速度为VB，打手转速为NA，打手直径为D，宽度为L，小车下降动程为h，打手的刀片密度为m。那么，小车在运行t时间内，喂入的棉层棉量：

U喂=VB·t·h·L （1）

假设抓棉打手为均匀抓取，即每只刀片的抓取量Vm一致；那么抓棉打手在￡时间内，抓取的棉块总量，即输出棉量：

t时间喂入棉层棉量与抓取棉量相等，即U喂=U输，由(1)、(2)式，得出：

式(3)即为抓棉打手的开松公式，由式(3)可知，棉块大小即开松程度与下列因素有关：

(1)小车下降动程h越小，抓取棉块越小；

(2)小车线速度VB越小，抓取棉块越小。

对于往复式抓棉机，VB为一恒定值；对于圆盘式抓棉机，VB=NB·Rx，Rx，为小车某点到圆盘中心的距离，显然，圆盘式抓棉机小车内外径的线速度是个变量，内径处线速度小，外径处线速大，因此，抓棉打手内层抓取的棉块小，外层抓取的棉块大。

(3)打手直径不变，抓棉打手转速NA越大，抓取棉块越小。

(4)抓棉打手刀片密度m越大，抓取棉块越小。

在圆盘式抓棉机上，为了消除由于小车内外径运行速度VB差异，可采用内稀外密的稀密式打手，以达到均匀抓取的目的。

通过以上分析，要达到“精细抓棉”的目的，可以采取多种方法，而不应该只是简单地减小小车下降动程h。

2精细抓棉原理的分析与探讨 <

2.1小车速度与下降动程

由开松公式可知，降低小车速度与降低小车下降动程，均能起到精细抓棉的作用，但两者对混棉效果影响却不一样。这是因为在t时间内，小车速度低，小车行程短，抓取的混棉单元少[1]；而降低动程，小车速度不变，抓取的混棉单元多，混和效果好。因此，在混棉单元较小时，可以适当降低小车速度VB，以达到精细抓棉的目的；在混棉单元较大时，不宜采用降低小车速度VB的方法。而降低动程既能起到精细抓棉作用又能提高混和效果，这就是为什么传统工艺采用降低动程的方法来实现精细抓棉的目的。

2.2抓棉打手速度与刀片密度

又由开松公式可知，增加抓棉打手速度与增加刀片密度，均能起到精细抓棉作用，但打手速度过快，对纤维作用力大，容易损伤纤维，且机构振动大，刀片密度适当增大对精细抓棉有良好作用，因此，抓棉打手形式是个值得研究的课题。

2.3抓取均匀度问题

Vm是抓取棉块的体积，而抓取棉块的实际重量与棉块的密度有关，显然，同样抓取量，紧包棉的实际抓取棉块重量比松包棉大；圆盘式抓棉机由于小车内外线速度不一样，造成内外抓取棉块大小存在很大的差异。因此，要想抓取棉块均匀，提高混和效果，一定要考虑下列因素的影响：

(1)抓棉开始阶段。由于棉包高低不平，造成低的地方空抓，而高的地方多抓，从而抓取棉块大小不一致。因此，排包时一定要削高填缝，平齐棉包。

(2)紧包、松包的影响。抓取紧包时，实际抓取量大，抓取松包时，实际抓取量少。因此，同一箱棉包，棉包松紧尽可能一致，回花要打包后使用，手捡化纤丝后的散包，要全部使用散包，以保证上箱原棉密度一致。

(3)小车运转率的影响。小车停止和启动阶段，小车速度低抓取棉块小。提高小车运转率，能提高抓取均匀度。

(4)圆盘式抓棉机内外径抓取棉块的差异。一般情况下，一箱原棉的重量大约在2200kg～2400kg，满箱高度在80cm～85cm，经测算，上箱原棉的密

度ρ在0.1g/cm3-0.18g/cm3左右；根据开松公式(3)及上箱密度，小车下降动程为2.5mm时，理论测得，抓棉小车内径处抓取的棉块最小，大约为20mg；抓棉小车外径处抓取的棉块最大，大约为75mg；平均棉块大小约为48mg，由此可知，圆盘式抓棉机内外径抓取棉块的差异很大，严重影响后道机械的混棉效果。因此，各厂家应积极采用稀密式打手，以消除内外径抓取棉块的大小差异。

(5)小车下降动程对抓取棉块的大小影响很大，应严禁手动操作控制小车下降动程。

2.4精细抓棉与运转效率

2.4.1运转效率η的理论测算

设每只成卷平均干重为G；每只成卷平均时间为T；每套清棉机头数为2；清棉落棉率为A；上包原棉密度为ρ(干重)；小车运转效率为η(故障停车不计)，则由喂入、输出棉量平衡关系得：

M为上包总量，V为上包体积，B为原棉回潮率。

G湿为实测棉卷平均湿重，B′为棉卷回潮率。

VB对于往复式打手是个定值；对于圆盘式打手取打手中点处小车速度。另外，对于圆盘式抓棉机，运转效率还可以按下列公式进行测算：

式中：

H——满箱高度，一般在80cm～85cm；

G总——满箱棉总重量(干重)；

NB——小车在地轨上的转速，一般在1.7r/min左右；

T——平均成卷时间，一般为3min～4min。

公式(4)与公式(5)在测算结果上基本一致。

2.4.2理论运转效率与实测运转效率的对比

已知圆盘式小车中点速度VB为15.6×103mm/min，成卷时间3.83min，打手长度为1674mm，上箱棉包实测密度为O.17×10-3g/mm3，实测棉卷干重为16.03×103g，实测落棉

率为2％。当动程h分别为2.Omm、2.5mm、4.0mm时，理论测算与实际测试的运转效率对比如表1。

由表1可知，动程降到一定程度后，只要再降一点点，运转效率都会大幅度提高，因此，国产抓棉机的小车下降动程最佳范围在2.0mm～2.5mm以内，少于2.0mm供棉不足，高于2.5mm，运转效率大幅度下降。采用双箱并联，抓棉机下降动程可控制在1.Omm-1.5mm范围内。

2.4.3运转效率与变动程理论

不管是圆盘式抓棉机，还是往复式抓棉机，由于在抓包的开始阶段，棉包高低不平，造成空抓，如果小车下降动程较小，势必造成供棉量不足；如果小车下降动程较大，抓包开始的平包阶段完成以后，小车的运转效率将下降，影响以后的混棉效果。因此，建议设备制造厂家从工艺合理性角度出发，开发变动程抓棉机，即在平包阶段采用较大下降动程，迅速完成平包；平包阶段以后采用较小下降动程，以保证小车运转效率的提高。

3传统理论值得商榷的问题

传统理论[2]认为，小车的运转方向对抓棉量有影响，如图1，当小车运转方向VB与打手抓棉点水平方向一致时，加速抓取，抓棉量大；反之，小车运转方向VB′方向相反时，减速抓取，抓棉量小。

笔者认为，抓棉量的多少与(1)式中棉层的喂人量有关，即与小车速度和下降动程有关，而与(2)式中打手速度无关，因为打手速度快，抓取棉块减小；打手速度慢，抓取棉块大，两者乘积始终与喂入量保持平衡，所以，不管是加速还是减速抓取，对抓取量没有任何影响。

根据传统理论测算抓取棉块的大小[2]，一般在400mg～700mg，这与本理论开松公式计算出入很大。而近期有关文献[3]抓棉开松度分析中，手捡称取棉块重量一般在20mg～120mg之间，这与本文开松公式计算结果一致。

4结语

(1)精细抓棉，不但要注意开松效果，而且还要注意混和效果；混棉单元小时，即单唛头或少唛头混棉，精细抓

棉方法上有较多的余地，可根据开松公式综合采用多种方法。

(2)提高小车运转效率可提高抓取均匀度，从而提高原棉混和效果。产量一定情况下，小车运转效率主要与小车运转速度和小车下降动程有关。

(3)强调小车下降动程和运转效率的重要性。工厂不宜手动操作小车下降动程，小车下降动程的调整范围应定在2.Omm～2.5mm内；采用双箱并联，下降动程应控制在1.0mm～1.5mm内。为了解决抓棉开始阶段棉量供应不足问题，建议制造厂家采用变动程设计，以达到快速平包的目的。

参考文献

1、刘豫生，国产开清棉技术改造问题粗议.棉纺织技术，1994；6：8

2、中国纺织大学棉纺织研究室主编.棉纺学.北京：纺织工业出版社，1990

3、夏鹤龄.抓棉机综议.棉纺织技术，：1995；3：8

安徽省巢湖棉纺厂江章平朱忠华