（机械工程专业论文）羊绒联合分梳机的研制及应用.pdf

学位论文的主要创新点 一、打破传统的羊绒梳理工艺流程中单机生产，多工序组合的设备配 置模式，运用羊绒梳理工艺理论，研究并设计羊绒联合分梳机工艺流 程，合理分配流程中每台设备的主要加工任务，使原绒经过本流程后 能够直接制成标准的成品绒。 二、根据理论分析设计串联组合的羊绒联合分梳机，使羊绒分梳生产 过程连续化。优化设计各单机设备工艺参数，选择合理的梳理用金属 针布。与传统的梳理工艺相比，该联合分梳机即提高了纤维提取率， 降低纤维损伤，又省工、省电，提高劳动生产率。 三、利用先进的电子控制技术，实现了生产过程的集中控制。整条生 产线设计采用一个电器柜集中控制，大屏幕显示各工艺参数。在屏幕 上方便实现改变流程中设备的工艺参数。控制软件实时显示各个分机 运行速度、机器工作状态；故障原因。 摘要 目前国内的羊绒梳理是单机生产，而且设备较为落后，原料从原绒到加工为 成品绒，加工工序多、绒纤维的损伤大、纤维的综合提取率低、产量低、生产效 率低下，车间生产环境差。因此研制羊绒联合分梳机生产线日益重要。 本文研究并设计开发了新型羊绒联合分梳机生产线、与生产线配套使用的辅 助设备、生产线的滤尘系统、电气控制系统。使原料经过本生产线加工后，能够 直接制成标准的成品绒。 根据羊绒梳理工艺理论，设计流程中的设备配置工艺原则是：先开松后梳理； 先粗梳理后精细梳理；先去除大杂再去除小杂，循序渐进的梳理工艺原理。共设 计五台生产线用主机，包括喂毛斗、开松机一、开松机二、平梳机、梳理机。 梳绒工艺过程需要两台辅助设备加工生产线中产生的落料。本文设计一台落 物回收机，梳理机作为另一种辅助设备。设计生产线的滤尘系统、设计生产线的 集中控制系统。 通过改变传统的梳绒工艺，利用梳绒工艺原理合理进行设备配置，提升了产 品质量，提高劳动生产率，自动化程度高。这为梳绒企业进行产、能提升，绿色 化生产提供了行之有效的方法。 关键词：羊绒联合分梳机；梳绒工艺；纤维损伤；集中控制；工艺参数 a b s t r a c t a tp r e s e n t ，d o m e s t i cc a s h m e r ec a r d i n gi ss i n g l ep r o d u c t i o n ，b u tt h ee q u i p m e n ti s b a c k w a r d i nt h ep r o c e s s i n go fr a wm a t e r i a l st of i n i s h e dc a s h m e r e ，t h e r ea r em a n y p r o b l e m s s u c ha sm u l t i - p r o c e d u r e s ，l a r g ef i b e rd a m a g e ，l o w 舶e ri n t e g r a t e d e x t r a c t i o nr a t e ，l o wo u t p u ta n dp r o d u c t i v i t y , a n dp o o rw o r k s h o pe n v i r o n m e n t t h e r e f o r ed e v e l o p e dc a s h m e r em a c h i n e sp r o d u c t i o nl i n eh a sb e c o m ei n c r e a s i n g l y i m p o r t a n t t h i st h e s i ss t u d i e sa n dd e s i g n san e wt y p eo fc a s h m e r ec a r d i n gc o m b i n e d m a c h i n ep r o d u c t i o nl i n ew i t ht h ea u x i l i a r ye q u i p m e n t ，f i l t e ra n de l e c t r i c a lc o n t r o l s y s t e mi np r o d u c t i o nl i n e ，t h r o u g hw h i c ht h er a wm a t e r i a l sw i l lb ep r o c e s s e di n t ot h e s t a n d a r df i n ep r o d u c td i r e c t l y b a s e do nt h e o r yo fc a s h m e r ec a r d i n gt e c h n o l o g y , w em a k et h ed e s i g n t e c h n o l o g i c a lp r i n c i p l eo ft h ep r o d u c t i o nl i n e f r o mf i r s to p e n i n gt oc a r d i n g ；f r o m p r e - o p e n i n gt o f m ec a r d i n g ；f r o mr e m o v i n gt h el a r g ei m p u r i t i e st ot h es m a l l i m p u r i t i e s f o l l o w i n gg r a d u a l c a r d i n gp r o c e s sp r i n c i p l e ，w ed e s i g n t h ec a r d i n g p r o c e s se q u i p m e n tc o n f i g u r a t i o nf i v eh o s t sf o rt h ef i v ep r o d u c t i o nl i n e sw h i c hi n c l u d e a u t o m a t i cf e e d i n gb u c k e t ，o p e n e r l ，o p e n e r 2 ，p a r a l l e lc a r d ，c a r d i n gm a c h i n e c a s h m e r ec a r d i n gp r o c e s sc o n s t i t u t e sw i t ht w oa u x i l i a r ye q u i p m e n tp r o d u c t i o n l i n e t h i st h e s i sd e s i g n san o i lr e c y c l i n gm a c h i n ea n dac a r d i n gm a c h i n e ( t h es a m ea s h o s t ) a sa n o t h e rk i n do fa u x i l i a r ye q u i p m e n t t h ef i l t e rs y s t e mi sd e s i g n e dt oc o l l e c t n o i li ns o m ep a r to ft h ep r o d u c t i o np r o c e s s d e s i g ne l e c t r i c a lc e n t r a l i z e dc o n t r o l s y s t e mi np r o d u c t i o nl i n e b yc h a n g i n gt h et r a d i t i o n a lc a s h m e r ec a r d i n gt e c h n o l o g y , t h i s t h e s i sm a k e s r a t i o n a la l l o c a t i o ne q u i p m e n tt oi m p r o v ep r o d u c tq u a l i t y , l a b o rp r o d u c t i v i t ya n dh i g h a u t o m a t i z a t i o n , w h i c hw i l lp r o v i d ea ne f f e c t i v ew a yf o re n t e r p r i s e st op r o m o t eg r e e n p r o d u c t i o n k e yw o r d s ：c a s h m e r ec a r d i n gc o m b i n a t i o nm a c h i n e ；c a r d i n gt e c h n o l o g i c a l ； f i b e rd a m a g e ；c e n t r a l i s tc o n t r o l ；t e c h n o l o g i c a lp a r a m e t e r 目录 第一章引言l 1 1 课题的立项背景和研究意义1 1 2 羊绒梳理国内外的发展状况：l 1 3 要解决的主要问题和预期目标2 第二章山羊绒分梳工作机理：3 2 1 分梳工作原理3 2 2 分梳的技术要求4 2 3 分梳的机械作用5 2 4 洗净绒质量对山羊绒分梳效果的影响5 2 4 1 含粗率5 2 4 2 含油脂率。6 2 4 3 回潮6 2 4 a 中间长度6 2 5 衡量分梳技术的主要技术指标及计算公式6 2 5 1含粗率6 2 5 2 含杂率7 2 5 3 绒毛提取率7 2 5 4 纤维长度损伤率7 2 6 j 、结8 第三章联合分梳机中产生纤维损伤的主要因素9 3 1 一次性提取率对纤维损伤的影响9 3 2 梳理机对纤维损伤的影响1 0 3 2 1 给绒板、刺辊部分。1 0 3 2 2 盖板踵趾差的影响1 l 3 3 针布质量的影响1 3 3 4 小结。1 3 第四章羊绒联合分梳机设计。l5 4 1 工艺流程设计。15 4 1 1 流程的梳理工艺设计1 6 4 1 2 流程中针布的选用原则1 6 4 1 3 辅助设备的配置设计1 6 4 2 羊绒联合分梳机中各主要单机设计1 6 4 2 1 f b 0 0 2 型喂给机1 6 4 2 2f b l 0 1 型开松机一1 7 4 2 3f b l 0 2 型开松机二1 8 4 2 4f b1l l 型平梳机2 0 4 2 5f b 2 0 0 b1 一b 4 羊绒梳理机2l 4 3 羊绒联合分梳机电器控制设计2 3 4 3 1 电气控制原理2 3 4 3 2 喂毛斗的控制。2 3 4 3 3 平梳开松机的控制2 3 4 3 4 梳理机的控制2 4 4 3 5 故障自停2 4 4 3 6 电气元件的安装2 4 4 4 落物回收机设计2 5 4 5 滤尘系统设计2 6 4 5 1 滤尘系统设计布局图( 嘉年绒业公司现场布局) 。2 6 4 5 2 滤尘系统设计的基本要求2 7 4 5 3 滤尘系统设计及设备选型2 8 4 5 3 1 一级滤尘设备及风机选型2 8 4 5 3 2 二级滤尘设备及风机选型2 9 4 5 3 2 滤尘设备的运行管理2 9 4 6 针布配置设计2 9 4 7 ，j 、结3 l 第五章生产试验。3 3 5 1 初选上机工艺3 3 5 1 1 开清部分3 3 5 1 2 分梳部分3 4 5 1 3 针布配置3 4 5 1 4 试验情况3 4 5 2 试验3 8 5 2 1 羊绒联合机分梳试验3 8 5 2 1 羊绒联合分梳机落物试验4 9 5 3 经济指标：5l 5 4 试验结论5 2 5 5 小结5 2 第六章结论与展望5 3 6 1 结论一5 3 6 2 展望5 4 参考文献5 5 发表论文和科研情况说明5 9 致谢6 l i i i 第一章引言 第一章引言 山羊绒号称“软黄金”，它的特点是柔软、轻暖、纤细，是纺织工业中的高 档原料，主要用于制作羊绒衫和高档服装面料，在世界上享有极高的声誉。在市 场上其身价主要体现在长度、细度指标【l 】，所以对分梳设备性能的要求越来越高， 在保证山羊绒含杂、含粗率符合客户要求的基础上，如何降低对纤维的损伤，最 大限度的增加纤维提取率是技术关型引。羊绒联合分梳机就是基于满足上述要求 的基础上由青岛纺机股份公司与青海嘉年绒业公司联合开发的新型设备。 1 1 课题的立项背景和研究意义 根据有关资料统计，世界上每年加工后的山羊绒成品( 俗称无毛绒) 大约八 千至一万吨，而8 0 山羊绒原料出产于在中卧2 1 。 随着人民生活水平的提高，国内、外对羊绒制品的需求量逐年增加，而每年 世界上羊绒原料的产量有限。如何在有限原料的基础上，最大限度的提高纤维提 取率、减少纤维损伤是目前无毛绒生产企业一大技术难题吲。新设备的研制成功 将迎合这一需求。 现在好的羊绒无毛绒的成品价约为6 0 8 0万元吨。如果新设备能将纤维提 取率提高1 、纤维损伤减少1 ，产生的经济效益非常可观。也将会促使用户 厂对旧设备的更新换代，潜在市场不可估量。 目前国内羊绒的加工工艺水平较低。原绒经过分选、打土、洗净、复选、焖 绒瞄】( 在合适的环境温度下，相对密闭的空问内，将原料喷水并放置一定时间， 使其具备合适的回潮) 后再进行加工。先用开松机开松两遍，使缠绕在一起的纤 维开松成细小的纤维束并去除部分粗毛及杂质，焖绒；再用梳理机分梳，焖绒； 要反复经过四至八道梳理工序【2 j ，才能制成要求的成品绒。所有过程全部人工操 作，产量很低，纤维损伤较大，纤维的有效提取率偏低。经过大量的调查工作， 没有发现有使用国外的羊绒分梳联合机的生产厂家【3 1 。 1 2 羊绒梳理国内外的发展状况 国内的羊绒梳理设备是在a 1 8 6 型或更古老型号的梳棉机的基础上稍作改进 天津工业大学硕士学位论文 后专用于梳理羊绒。单机生产，其生产效率低，成品水平低下。最具代表性的最 低档次是目前河北清河一带大量使用的1 18 l 型梳理机，生产的成品绒品质及产 量都较低；稍好些的是在宁夏灵武地区大量使用的在a 1 8 6 基础上改进并与开松 机等组成的联合机【4 j 。 先进、高效的羊绒联合分梳机生产线是目前国内、外市场的一大空白。也是 目前国内市场所急需的。虽然国内有一些纺机厂也在研制，但一直处于水平较低 的不成熟阶段【4 j 。青岛纺机有五十余年梳理机设计、制造基础，有羊绒梳理设备 单机出口美国的经验。因此，开发先进高效的羊绒联合分梳机生产线，填补国内、 外空白是本企业的责任，同时也是该产品的发展趋势。 1 3 要解决的主要问题和预期目标 针对存在的问题，本项目确立了以下几点研究目标： 研究开发喂毛斗、开松机一、开松机二、平梳机、梳理机五台主机，一台 落物同收机辅机，共六台新设备。 研究开发由八至九台上述设备组成的羊绒联合分梳生产线。生产线的滤尘 系统、电气控制系统。当原料经过本生产线加工后，能够直接制成标准的成品绒。 系统上要求：流程中设备配置简单，易于操作、维修。 研究开发自动化程度高的电器控制柜。每条生产线配备一个电器柜集中控 制，大屏幕显示，生产线中所有设备的工艺参数均可通过屏幕调整，简单快捷。 经本生产线加工的成品绒要达到以下几项技术指标： 产量3 5 公斤d , 时； 含粗率 0 3 ； 含杂率 o 2 ； 纤维损伤1 2 1 ； 综合提取率9 5 ( 洗净绒含绒量7 0 以上) 。 项目的实施，要达到节约用工、节能、降耗、节省占地面积。 目前国内的梳绒行业主要是单机生产，每台设备至少一名工人操作，工序之 间的原料转运完全靠人工，用工较多。生产过程中原料的喂入也是人工操作，很 容易造成人员之间操作水平的高低影响产品质量的问题【5 】。工序之间原料的存放 也占用较多的空间。该项目的研制，大大提升了梳绒行业的自动化程度，节省用 工。由于生产过程是自动化生产，减少人为造成产品质量问题的发生率，产品质 量稳定。此外，随着用工的减少、节能、降耗，产品质量的提升，必将为企业带 来可观的经济效益，也将促进该项目的推广应用。 2 第二章山羊绒的分梳工作概要 第二章山羊绒分梳工作机理 研究开发羊绒分梳设备，必须熟悉并了解羊绒的分梳工作过程、羊绒的纤维 特点、评价羊绒的技术指标等。只有将以上问题研究透彻，才能使开发的设备更 适用于羊绒纤维的加工，生产的成品绒质量更能得到保证。 山羊绒分梳过程就是利用分梳机从洗净绒中将绒与粗毛、土杂、肤皮等分离 开来得到洁净山羊绒的过程。这个分离过程能否趋于彻底主要取决于所使用的洗 净绒是否合格，分梳设备是否先进，车间温湿度是否适宜以及从事分梳工作人员 技术素质的高低等因素1 5 j 。 2 1 分梳工作原理 山羊绒的分梳原理，可以从以下几个方面加以说明： ( 1 ) 利用绒毛与粗毛的不同特征。由于山羊绒与山羊毛具有不同的特征， 所以在分梳机的针布间呈现出两种状况：绒毛细而柔软，卷曲多，抱合力大，易 被高速运动的针布握持、钩住而嵌入针间；山羊毛则粗而硬直，抱合力小，不易 被针布握持，浮于表面p j 。 ( 2 ) 利用单根纤维的重量差异【8 】。单根纤维的重量可以用下式表示： ，刀= d v( 2 1 ) 其中：m 纤维重量( 克) 仁纤维比重( g c m 3 )v _ 单根纤维体积( c m 3 ) 因为 ，= r e d 2 r 4 式( 2 - 2 ) 中，d 一纤维的平均细度u m ；l 广一纤维的平均长度m m 所以 研= d v = 7 r d d 2 l 4 式( 2 3 ) 中，z t d 4 为常数，用k 表示，则 m = 彬 3 ( 2 2 ) ( 2 3 ) ( 2 - 4 ) 天津工业大学硕士学位论文 正常情况下，粗毛与绒毛单根纤维的重量差异，平均在6 0 倍左右，在分 梳中有利于绒纤维与粗毛的分离 9 1 。 ( 3 ) 利用分梳辊、锡林等组件的离心力9 】 离心力可以用下式表示： f = m a 2 r( 2 5 ) 式( 2 5 ) 中f 一组件转动时纤维所受的离心力 卜组件的角速度 r 一组件的半径 m 一纤维的重量 粗毛的重量比绒毛大，因此粗毛所受的离心力也比绒毛大，产生分离粗毛的 作用。 2 2 分梳的技术要求 分梳的过程是要除去山羊绒中含有的粗毛和杂质，得到纯净绒毛。根据以上 分梳原理，在分梳技术上主要有以下要求： 首先应使块状和束状的山羊绒充分梳理松散，成为单纤维状态，便于除杂， 但又不至于过大损伤纤维长度。 机械回转组件的速度以及与之相关组件的速比关系【l0 】，要能使回转组件对运 转材料所产生的离心力，大于钢针对粗毛的握持力，小于钢针对绒毛的握持力。 要合理选择机械回转组件的包覆物以及包覆物的针型、针距。 要有适宜的原料回潮率和车间温湿度。羊绒在分梳及以后的加工中极易产生 静电，因此必须保持车间较高的相对湿度，以保证加工的顺利进行【l 。羊绒的回 潮率与电阻值的关系列于表2 1 。 表2 1 羊绒的回潮率与电阻值的关系 回潮率 1 0 94 0 38 9 l1 2 2 21 4 9 92 2 7 7 63 3 6 5 ( ) 电阻值r 2 2 x 1 0 1 44 x 1 0 1 38 x 1 0 1 22 5 x 1 0 1 25 x 1 0 1 l2 2 x 1 0 93 x 1 0 7 ( 1 1 ) 4 第二章山羊绒的分梳工作概要 2 3 分梳的机械作用 目前一般使用的山羊绒分梳机，主要是利用机械回转组件所产生的离心力， 将粗毛和杂质去掉。其次，也有利用打击力、气流吸力分梳技术 1 2 】。 离心力的作用：在分梳机上起离心力作用以去除粗毛和杂质的回转组件，主 要有以下几种： 分梳辊：几只分梳辊连续排列，分梳辊的只数不等，分梳辊的线速度逐只提 高，一方面使原料向前转移，并得到梳理，另一方面因分梳辊【旦i 转所产生的离心 力，将粗毛和杂质去掉l l3 1 。 锡林和工作辊、转移辊：锡林的回转方向，有上行式和下行式两种。上行式 的，工作辊、转移辊安装在锡林上方。下行式的，工作辊、转移辊安装在锡林下 方。在锡林与工作辊、转移辊所组成的梳理区中，具有使绒毛与粗毛分离的作用。 下行式的优点，是能使分离出来的粗毛自然落下，缺点是机器部件的安装与操作 不如上行式方便【1 3 】。 转移辊( 传递辊) ：一般使用在锡林与锡林之间，利用辊子回转时产生的离 心力，使粗毛、杂质下落。 打击力的作用：去粗刀是一个直的钢片，安装在靠近回转组件针面处，当针 面上的纤维层与去粗刀相遇时，由于冲击作用，粗毛、杂质被去粗刀清除落下。 气流吸力：在锡林表面安装一装置，由于锡林离心力作用，粗毛、二型毛在 纤维层表面，由装置中的除尘刀夹持排除，借助气流吸力吸出机外。 2 4 洗净绒质量对山羊绒分梳效果的影响 洗净绒的质量直接影响山羊绒的分梳效果。一般来说，主要有含粗率、含油 脂率、回潮、纤维长度等洗净绒指标对分梳影响最大【1 4 】。 2 4 1 含粗率 由于分梳机梳理区长度有限，因此洗净绒含粗率的大小，直接影响成品绒的 质量既无毛绒的含粗率，就是说洗净绒中含粗毛率过大时，分梳机是无法完成去 粗任务的，需要在分选阶段提高山羊绒的含绒率。一般说白、青、紫分梳山羊绒 对含粗率的要求是不同的，白的小，青紫的大【1 5 l 。所以根据要求在原绒配料、分 5 天津工业大学硕士学位论文 选时，一定要掌握好含绒率的高低，确保洗净绒的含粗率不能过高。 2 4 2 含油脂率 洗净绒的含油脂率过小，不易于梳理，纤维损伤率高【15 1 。而过大时( 大于 1 8 ) 则会造成山羊绒吸湿性降低，同时在梳理过程中，会造成针齿不洁，锋 利度减少，严重影响分梳效果，易产生毛粒。因此含油脂率是洗净绒影响分梳的 一个重要指标。 2 4 3 回潮 洗净绒回潮的适易与否，直接影响分梳机的去粗效剿15 1 。一般情况下，回潮 较大时，去粗、去杂效果好一点。但回潮不是越大越好，如大于2 2 时，洗净 绒纤维之间的胶合力较大，不宜梳开，一旦梳开，又因梳理力较大，造成纤维长 度的损失，且缠辊现象也比较严重。 2 4 4 中间长度 洗净绒的中间长度，决定着成品绒的长度及生产过程中分梳机隔距工艺的调 整【1 6 】。若洗净绒长度好，分梳机工艺部件间隔距就调的偏大一点反之就调整的偏 小一点，这样纤维的损失就降在最低水平，出来的成品绒长度也会好一些。 2 5 衡量分梳技术的主要技术指标及计算公式 衡量分梳机分梳效果的好坏，主要从分梳山羊绒的含粗率、含杂率、绒毛提 取率和纤维长度损伤率等指标的高低来判断。 2 5 1 含粗率 纤维细度在2 5u m 以上的粗毛纤维，用人工检出后置于标准温湿度下称其重 量，用下面公式计算含粗率【1 7 】： 含粗率( ) = 案1 0 。 ( 2 6 ) 目前，我国及国际上大多数国家，检验纤维细度界限为2 5u m ，但也有以 6 第二二章山羊绒的分梳工作概要 3 0 u m 、2 2t i m 为界限的。 2 5 2 含杂率 分梳山羊绒的杂质主要是皮屑d s 。如皮屑分梳不净，残存在山羊绒上即影响 含杂率，又会影响外观质量。含杂率的计算是用手工把皮屑、草刺检出，称重， 计算出含杂率，如下： 含杂率( ) = 箍l o 。 目前我国规定分梳山羊绒的含杂率以不高于0 3 为界。 2 5 3 绒毛提取率 2 ( 7 ) 分梳后得到的分梳山羊绒重量占原绒净绒量的百分比。这是衡量分梳技术水 平高低的重要指标，一般要求在9 4 左右【1 9 1 。 绒毛提取率( ) = 笔訾1 0 0 ( 2 - 8 ) 无毛绒出成率( ) = 原绒净绒率绒毛提取率 ( 2 9 ) 2 5 4 纤维长度损伤率 一般以分梳前后的纤维长度相比较，得出纤维长度损伤率。长度测量大多采 用手排法，有时也用单根法测量法计算长度。公式如下： 纤维长度损伤率( ) = ( - 一筹蔫需兰霉鬻 。 c 2 - 。， 7 天津工业大学硕士学位论文 2 6 小结 本章通过理论分析羊绒分梳的工作原理、技术要求、机械加工过程对羊绒分 梳产生的作用，并分析了实际生产过程中洗净绒质量对羊绒分梳产生影响的几个 因素，探讨了评价羊绒分梳效果的几个技术指标。为成功研制、开发羊绒分梳联 合机提供了必要的理论依据。 8 第置章影响纤维损伤的主要因素分析 第三章联合分梳机中产生纤维损伤的主要因素 研制开发羊绒联合分梳机之前，必须找出生产过程中产生纤维损伤的主要原 因。这样才能在设备开发过程中尽量避免或减少纤维损伤的产生。 3 1 一次性提取率对纤维损伤的影响 纤维损伤率是羊绒梳理厂的一个非常重要的评价指标2 1 1 。在绒纤维同等细度 情况下，绒的平均长度长一个毫米，其售价根据平均长度的大、小就可高出一至 五万元。研制新型设备的最终日标就是减少纤维损伤，增加纤维提取率，提高劳 动生产率。这也是用户厂非常期盼的。 纤维长度 、， a 纤维长度目 版 纤维长度 、 图3 - 1 纤维长度排版图 纤维长度排版 由图3 1 可以看出，图a 和图b 的纤维平均长度相同，图b 中的纤维整齐度 要比图a 好。尽管从纤维长度评价指标两者一样，图b 中的纤维综合指标肯定好。 对同批成品绒来说，纤维的整齐度越好，也就是纤维长度极差偏移越【2 2 1 小，说明 这批绒的品质较好。 图3 2 不同工序落料经加工后再回到工序的位置示意图 9 天津工业大学硕士学位论文 在图( 3 1 ) 中，l 为原料经过各设备被加工的流程示意图( 3 - 2 ) ，2 为设备 排列顺序示意图，3 为各设备的落料。每台设备的落料根据工艺需要或经羊绒落 物回收机、或经梳理机单机处理后再回到流程中不同的工序中。从原料开始被加 工到成为成品绒或半成品绒，一次性制成率越高，加工过程中落料就越少，纤维 的重复梳理的次数就少，相应的较少了纤维被损伤的几率。 调整好设备的工艺速度，隔距等参数，提高一次性制成率，就为减少纤维损 伤创造有利条件。 3 - 2 梳理机对纤维损伤的影响 3 2 1 给绒板、刺辊部分 图3 3 给绒板与刺辊位置示意图 梳理机上减少纤维损伤重点在给绒刺辊部分【2 3 1 ，刺辊锯齿刺入绒层时作用力 的大小，其影响较大的因素有如下。 始梳点长度l s ： 当l s 小时，刺辊锯齿插入须从点与绒层握持点近，插入点绒层紧密度大， 对纤维的损伤与否影响较大。羊绒梳理机给绒板刺辊部分结构见图3 - 3 ，其给绒 板鼻尖高度高出刺辊中心有7m m ，5 m m ，3m m 三种工艺配置。 由图3 3 中知 k 阱等矶_ n ( 肘一) - ， 1 0 第三章影响纤维损伤的主要因素分析 式( 3 - 1 ) 中l a 一分梳工艺长度，与给绒板7 m m ，5m m ，3m m 三种工艺 对应的l a 为3 1 7 7m m ，2 9 7m i l l ，2 7 7m m ； 洳一给绒板工作面角度( 1 5 。) t 给绒板鼻尖处绒层厚度之半( 约1 2r a m ) r - 一刺辊半径( 1 2 5m m ) 一给绒板与刺辊隔距 计算结果见表3 1 ： 表3 一l 给绒板高出刺辊中心高度与分梳工艺长度、始梳点的关系 参给绒板高出刺辊中心 数7m m5m m3m m l a 3 1 72 9 72 7 7 m m l s 1 6 1 71 4 1 31 2 1 m m 因此，梳理机上减少纤维损伤的重点在给绒刺辊部分【2 3 】，纤维的损伤主要取 决于刺辊锯齿刺入绒层时作用力的大小。始梳点l s 反映了刺辊锯齿开始刺入绒 层时离握持点的距离，该距离小绒层密度大，易造成纤维较大损伤。 3 2 2 盖板踵趾差的影响 梳理工艺要求锡林握持的蓬松纤维在进入锡林盖板梳理区时，梳理作用要逐 步加强，锡林与每根盖板的隔距应是入口大出口小，使纤维进入逐步缩小的隔距 间，使每根盖板针布充分发挥梳理作用。若盖板不存在踵趾差时，锡林针步与每 根盖板间最紧点隔距在盖板针面中间一排针处，两针面间的隔距为入口与出口相 等，中间点最小，入口到出口隔距变化为大- 小一大口】。 纤维进入锡林盖板梳理区时，纤维由大棉束被分梳成小棉束直至单纤维状 态，体积逐渐变小，锡林盖板梳理区隔距的变化应与分梳过程中纤维流的变化规 律相适应，从而达到工艺要求。无踵趾差时，纤维流经过由大到小再到大梳理区 隔距的变化，只有入口到盖板中间点针面充分发挥了作用，中间点到出口隔距由 小到大，不但分梳作用减弱，而且纤维容易被卷绕成束丝状或形成绒结，对梳理 工序完成纤维单纤化和减少绒结杂质不利。 为了满足工艺要求，就要使盖板存在踵趾差。盖板运转时，盖板铁骨两端分 别在两边曲规上滑行，每根盖板针平面与锡林针圆弧面形成工作区，为了使盖板 天津工业大学硕士学位论文 针平面与锡林针齿圆弧面形成的最紧隔距点前移到出口，在盖板铁骨两端面加工 踵趾面圆弧( 俗称大半径r ) ，出口边多铣一点称为踵面，入口边少铣一点称为 趾面，这样就形成踵趾面，存在踵趾差( 大半径r 弧面和铁骨踵边平面相交形 成的踵边直线到盖板铁骨平面间的距离与大半径r 弧面和铁骨趾边相交形成的 趾边直线到盖板铁骨平面间的距离之差) 。随着踵趾差由小到大，最近点隔距逐 渐前移，当踵趾差合适时，最紧点隔距前移道出口最前一排针处，这样就达到工 艺要求。 如下图所示，设锡林工作面半径为r ，盖板铁骨宽度为t ，盖板铁骨踵趾差 为c ，盖板针面宽度为z ，盖板针面与锡林针面相切时入口与出口隔距差为g ， 即o b = r ，e f = t ，a b = z ，b h = g ，f d = c 。 则有幽= 厨 g ：r 一0 , 4 ：r 一而 ( 3 - 2 ) ( 3 - 3 ) 工作时盖板铁骨底面在曲轨上表面滑行，曲轨上表面曲率半径为6 5 6m m ， 与之配合的盖板铁骨踵趾面也是曲率半径为6 5 6m m ，盖板铁骨踵趾差使铁骨踵 趾边提升2 4 1 ，形成踵趾差直角e f d 。铁骨踵趾差使与铁骨平面密接且平行的盖 板针面踵趾边也相对提升，当踵趾差为最佳值时，形成隔距差直角n a b h 。因为 踵趾差产生的倾角z f e d 与隔距差产生的倾角l b a t t 相等。则有： 图3 4 盖板与锡林位置示意图 a a b h e f d a 耳e e l j lb z t - 9i c = g t z = ( r 一厕虿) t z ( 3 - 4 ) 1 2 第三章影响纤维损伤的主要因素分析 锡林直径d = 1 2 9 0 m m ，r = 6 4 5 m m t _ 3 3 3 m m z = 2 2 m m c = g t z = ( r 一厕) r z _ 0 5 6 ( m m ) ( 3 - 5 ) 由此可见，盖板踵趾差最佳值与锡林半径、盖板铁骨平面宽度，针面宽度有 关。 目前市场上有两种踵趾差盖板o 5 6m m ，0 9 m m 2 4 1 。在棉纺行业，要求的是 紧隔距、强分梳，一般选用踵趾差o 5 6m m 盖板，而羊绒梳理的理念是大隔距、 缓开松、慢速梳理，因此选用踵趾差0 9m m 盖板对减少纤维损伤非常有效。 3 3 针布质量的影响 针布是梳理设备的心脏，应根据喂入原料的性能、内在品质及产品质量要求， 优化梳理场强度( 针布规格及各工艺参数) 【2 5 1 。 对于羊绒联合分梳机整个生产线流程的设计来说，针布是外购配套件，其重 点是根据整个生产线流程中各台设备、每个工序、每个辊子所承担的加工任务合 理选用针布规格及各工艺参数之间的优化配置。因此，在针布型号确定之后，对 于针布的制造质量主要从以下几个方面考虑： 优选针布制造厂家。目前国内针布制造厂家较多，要优选在梳理毛、绒方面 有一定的优势生产厂家制造的金属针布。 针布的制造质量主要有五点，平整度、锋利度、光洁度、耐磨度、淬火的 均匀度。 针布的材料，采用高碳低合金钢，提高针齿齿尖的耐磨度。 在正常生产过程中，要考虑金属针布的衰退期，经过一段时间运行使用后， 必须进行周期性的磨针，以保证针尖的锋利度。还要考虑针布磨损与梳理作用及 质量的关系。要使产品质量稳定，生产使用厂家应加强管理，专人负责，随时跟 踪产品检验数据。 3 4 小结 纤维损伤是对分梳后成品羊绒质量好坏的一个重要的评价指标，也是山羊绒 体现市场价值主要考核指标。本章通过对产生纤维损伤的几个重要因素进行分 析，并从理论上进行计算，验证。 1 3 天津工业大学硕士学位论文 1 4 第四章羊绒联合分梳机设计 第四章羊绒联合分梳机设计 羊绒联合分梳机生产线的主要作用是适于对山羊绒、驼毛绒、牦牛绒等天然 原料的加工。在满足一定温、湿度的条件下，原料经过本流程后将被逐级开松、 去粗、除杂与梳理，最后制成标准的成品绒【捌。 羊绒联合分梳机生产线的流程配备简单，易于操作。整条生产线采用一个 电器柜集中控制，大屏幕显示，所有的工艺参数均可通过屏幕调整，简单快捷。 4 1 工艺流程设计 在对系统设计之前，对我国目前使用的羊绒设备现状进行调研，走访了内蒙、 青海、宁夏等地的多个羊绒梳理厂，充分倾听用户的意见和建议，并召集有关专 家经过多次的讨论与论证，确定出最基本型式需配备设备如下： 喂毛斗一开松机一一开松机二一平梳机一梳理机 辅助设备主要是羊绒落物回收机、梳理机。 考虑到用户的不同需要，联合分梳机可以连续也可以分为两段、或三段。梳 理机的数量也可根据客户需要配置，一般为四至六台。一条生产线需要配备一台 羊绒落物回收机，一至三台单机梳理机处理不同区域落下的绒杂混合物。这样从 设计角度考虑，用户根据要求随意选择自己需要的模式。 流程一( 连续型) ： 喂毛斗一开松机一一开松机二一平梳机一梳理机一一梳理机二 一梳理机三一梳理机四 流程二( 分成两段) ： 喂毛斗一开松机一一开松机二一平梳机一梳理机一 喂毛斗一梳理机二一梳理机三一梳理机四 喂毛斗一梳理机四一梳理机五 喂毛斗一梳理机六 辅助设备 喂毛斗一羊绒落物回收机 喂毛斗一梳理机 经与嘉年公司公司共同讨论与论证，根据嘉年公司的具体工艺要求，最后确 定流程二为这次羊绒联合分梳机的设计方案，每条生产线配备一台羊绒落物回收 机，一台单机梳理机加工处理落绒。 1 5 天津工业大学硕士学位论文 4 1 1 流程的梳理工艺设计 系统中，凡需要调整的工艺参数均可设计为变频调速，并配有大量的变换轮， 方便工艺调整。根据羊绒等天然纤维原料的特殊工艺要求，开清工序工艺流程的 原则是：薄喂入、少抓取、大隔距，低速、缓开松、慢速梳理，最大限度的降低 纤维损伤，提高有效纤维提取率【3 0 l 。遵循这一原理，开清工序流程简单。一喂入、 二开松、一甩粗完成了开清工艺要求。梳理工序工艺流程的原则是：根据各公司 习惯性流程配置的需要，由四至六台串联的梳理机组成，将喂入到梳理机中的纤 维束利用刺辊、锡林、盖板等梳理区域不同的速度及针布配置将其梳理成单纤维 状，在加工过程中将粗毛、两型毛、麸皮等杂质从纤维束中剥离出来。其间，借 助刺辊除尘刀、盖板、前棉网清洁器和滤尘装置逐级、逐台的去除短绒、粗毛及 两型毛，最后制成标准的成品绒。 4 1 2 流程中针布的选用原则 合理选用针布。针布是梳理设备的心脏【3 l 】，针布配置的好坏直接影响到产品 质量。从开清工序至梳理工序，密度由大至小，角度由小至大。 4 1 3 辅助设备的配置设计 一条生产线设计为配备一台羊绒落物回收机，一台单机羊绒梳理机。这样确 保生产过程中生产线上排出的绒杂混合物得到及时的再加工。不同区域排出的绒 杂混合物，要根据具体情况，有的经分拣后直接放入生产线中的某个工序中。有 的进落物回收机处理，有的进单机梳理机处理，经处理后的原料可选择放入生产 线中的某个工序中。这样能最大限度的提取羊绒制品。羊绒梳理机的后部为平帘 喂给，高度适宜，非常方便加料这一工序的需要。 4 2 羊绒联合分梳机中各主要单机设计 4 2 1f b 0 0 2 型喂给机 由图4 1 示可知，喂毛斗由平帘、角钉斜帘、均毛耙、剥毛辊、纤维通道、 墙板等组成。 主要工艺参数如下： 工作宽度9 5 0m m 角钉斜帘速度：变频调速0 0 1 7 , 5 0 0 3 4m m i n 1 6 第四章羊绒联合分梳机设计 均毛耙频率 3 9r m i n 剥棉罗拉转速 3 9r m i n 该机既具有混合原料作用，又有一定的开松、除杂功能。可根据加工原料的 不同，选择合适的输送速度。正常生产过程中，保证均匀喂入原料非常重要，这 样就可以保证产品质量的稳定，防止因喂入原料厚薄不匀而产生质量差异。最主 要的就是控制喂毛斗中平帘上方原料的高度范围变化，既不能过高又不能过低， 挡车工严格按照工艺要求执行。 1 平帘2 角钉斜帘3 均毛耙4 剥毛辊5 纤维通道 4 2 2f b l 0 1 型开松机一 图4 1 喂毛斗结构示意图 由图4 2 示可知，该机是由喂入帘子、一对给绒罗拉、清扫罗拉、刺毛辊、 锡林、锡林上方的三组转移辊和工作辊、园墙板和机架等组成。 主要工艺参数如下： 工作宽度 1 0 2 6 m m 给棉罗拉工作直径由7 0m m 刺毛辊工作直径由2 5 0 衄 锡林工作直径 巾7 0 6m m 转移辊工作直径 由1 0 0m m 工作辊工作直径由1 6 8m m 1 7 天津工业大学硕上学位论文 该机的主要作用是对原料进行初开松。来自喂毛斗的原料经喂入平帘输送到 一对给绒罗拉、在给绒罗拉的握持下经刺毛辊预分梳后转移到锡林上，清扫罗拉 托持着未被刺毛辊及时转移到锡林上的绒网再回到刺毛辊上，如此反复，即防止 绒网脱落又增加原料的预梳理功效。绒网进一步经锡林及置于锡林上方的三组工 作辊与转移辊共同梳理。 在纤维的整个梳理流程中，该机的工作速度极为缓慢。在合理的针布配置与 合理速比的相互作用下，将缠结在一起的块状原料分梳成相对较小的原料束。 在设计时，该机的转速较低。主要原因是该机加工的原料为洗净绒。原绒经 分拣、打土、清洗、烘干，养生等工序处理后，纤维与纤维之间相互缠结在一起， 如果梳理的速度稍微不合适就会造成纤维的损伤。 i 喂入帘子2 、3 给棉罗拉4 清扫罗拉5 刺毛辊 6 、9 、1 1 转移罗拉8 锡林7 、1 0 、1 2 工作辊 图4 2 开松机一结构示意图 4 2 3f b l 0 2 型开松机二 由图4 3 示可知该机结构简单，主要由转移罗拉、锡林、锡林上方的三组转 移辊和工作辊、园墙板和机架等组成。 主要工艺参数如下： 工作宽度 1 0 2 6m m 转移罗拉工作直径 由2 5 0m m 锡林工作直径 由7 0 6m m 1 8 第四章羊绒联合分梳机设计 转移辊工作直径由1 0 0m m 工作辊工作直径由1 6 8m m 该机的主要作用是对来自开松机一的原料进一步进行精细开松。转移辊将开