并行梳理精梳机突破传统制约

　　当前纺织行业产能过剩严重，普通纱线已毫无市场竞争力，棉纺企业纷纷将目光投向附加值高的精梳纱。但目前精梳机在产品适应性、速度、柔性梳理等方面还有待提高。东华大学机械学院联合一些企业经研究提出了一种全新的并行梳理概念，或许将改变传统精梳机的不足。

　　棉纺工序中，通过精梳进一步排除短绒、伸直纤维和清除纤维中的棉结杂质是生产高品质纱的关键工序。随着国内外市场对成纱质量及其经济性要求的不断提高，精梳工序显得尤为重要。我们通过分析传统精梳机和国外精梳机的工作原理，探讨制约传统精梳机速度和质量提高的原因，基于流水线(多工位)并行工作原理，提出一种全新的并行梳理概念，并设计出新型回转钳板式精梳机试验样机。

　　传统“单工位”方式

　　传统精梳机锡林转1圈完成1个工作循环，即1个钳次。每个工作循环有锡林梳理、分离前准备、分离接合、顶梳梳理以及锡林梳理准备4个工艺阶段。主要由钳板机构、梳理机构、分离接合机构等配合完成。实现工艺过程的特点是梳理、分离、接合等各个工艺动作都对同一簇纤维须丛集中在一个位置依次进行。如同装配一台机器，将所有的工序集中在一个位置上装配，这是一种低效率的“单工位”集中工作方式，不适应大批量高效的产品装配。传统精梳机的工作原理正是这种“单工位”集中工作方式。随着精梳机速度的提高，完成1个钳次所用的时间越来越短，600钳次/分的精梳机，完成1个钳次的时间仅为0.1秒，各机构须在此较短的时间周期内再分隔各自的运动时间，相互精确配合，通过往复、摆动、停歇等复杂运动对同一簇纤维须丛在狭小的空间位置上先后完成各自的工艺动作。由于机构的运动速度不可能无限制的提高，这意味着传统精梳机的速度提高到一定程度后，即使通过数字化控制、轻质高强材料、多电机传动等新技术运用，优化机构运动性能和提高机件的加工质量，也只能取得锦上添花的效果，难以取得突破性的发展。另一方面，传统精梳机的锡林回转1周完成1个钳次的梳理，高速将使锡林线速度过快，加剧纤维的损伤，影响产品质量，这也是制约传统精梳机速度进一步提高的重要因素之一。

　　打造流水线“多工位”作业

　　我们将流水线“多工位”并行工作理念引入精梳机工作原理。设计流水线作业概念为：流水线上各个工作地按照产品工艺过程的顺序排列，每个工作地只特定完成一道或少数几道工序，流水线按照统一的节拍进行生产，这是生产效率得以极大提高的根本原因。并行梳理精梳机设计思路为：将精梳机工艺过程分为给棉罗拉输入须丛、锡林针齿梳理头端、顶梳梳理尾端、输出罗拉完成须丛接合几道工序，分布在锡林圆周的不同工位进行，数组钳板均布在锡林上随着锡林回转，作为“输送装置”，负责从第1个工位(给棉罗拉)将纤维须丛夹持住依次输送到其他工位(顶梳、输出罗拉)。各工位的工艺动作只依赖于与钳板运动节拍的配合。各道工序的执行机构在各自位置对应不同的钳板，并行完成工艺动作，相互间没有关联。由此可见，这种精梳机完全颠覆了传统精梳机低效率的“单工位”集中工作方式，消除了传统精梳机各工艺动作时间和空间上的苛刻配合要求，创造了得以大幅提高梳理速度的条件。

　　基于上述思路设计的并行梳理精梳机，主要包括给棉装置、锡林装置、顶梳装置及输出装置。棉卷喂入装置位于锡林的右上方，顶梳装置位于锡林的上方，输出装置位于锡林装置的左侧，3组梳针板和钳板相隔120°均布于锡林圆周上，钳板绕固定的锡林轴随锡林回转。

　　给棉装置将棉层喂向锡林，位于锡林圆周表面的梳针插入须丛对纤维头端进行梳理，一部分短纤维被锡林梳针梳掉，粘附在锡林梳针上的这些短纤维以后会被吸风装置的负压气流吸走。经过梳理的纤维须丛随后被锡林上的钳板夹持住头端，纤维尾端则从喂入棉卷中被抽出来，而向外伸出。随后钳板带着尾端向外的纤维经过顶梳时，该尾端被上方的旋转顶梳梳理，其中未被钳板夹持住的短纤维则被顶梳针带走。被钳板夹持的纤维须丛转到左侧输出位置时，利用输出罗拉的负压使两端被梳理过的纤维须丛头端以一定的重叠率搭接在已输出的棉网尾端，与此同时，右侧相隔120°的钳板又夹住新的已梳头端的纤维须丛自给棉罗拉棉卷中分离出来，将全过程重复继续进行。

　　实现高速优质生产

　　该新型精梳机，实现了锡林低速回转条件下的高效梳理，有望突破传统精梳机的制约瓶颈，显著提高精梳质量和精梳机生产效率。并行梳理精梳机有很多优点：第一，柔顺梳理。锡林圆周上布置有3组钳板，锡林回转1周即可完成3个钳次的梳理，因此锡林可以低速回转，纤维须丛头端接受锡林针板的柔顺梳理。传统精梳机三角区内留给顶梳的位置仅能容纳顶梳梳针，梳针插入纤维须丛尾端只有1次非常短促的梳理，梳理作用弱、负荷大、使用寿命短。而并行梳理精梳机锡林采用旋转顶梳，纤维须丛尾端可受到针齿的多次柔顺梳理，可提高顶梳的梳理效果。第二，实现高速。锡林直径为125毫米的传统精梳机，在600钳次/分的速度下，锡林梳理线速度达235米/分，而在相同钳次速度下，锡林直径为200毫米的并行梳理精梳机，锡林梳理线速度为125米/分，仅为传统锡林精梳机的54%，符合柔顺梳理的工艺要求。换而言之，如果并行梳理精梳机锡林梳理线速度为235米/分，则生产速度可达1122钳次/分。第三，简化机构。并行梳理精梳机主运动件为锡林、给棉罗拉、旋转顶梳、输出罗拉，分布在锡林圆周不同部位，安装空间没有严格限制。整个机械系统没有复杂的运动和传动机构，机构得以大大简化，降低了制造难度和成本。第四，改善性能。锡林、给棉罗拉、顶梳、输出罗拉等主要部件作单向回转运动；位于锡林内的钳板机构没有大动程往复摆动运动，质量大幅减轻，能有效地降低钳板张合产生的噪声，增强机器运行的稳定性；旋转顶梳消除了顶梳往复摆动的影响；输出罗拉没有传统精梳机分离罗拉的倒、顺、停等复杂的周期循环动作，因而有利于改善机器的动力性能，减低功耗。