邢怀祥 刘延武 郭东亮 段保强 （郑州宏大新型纺机有限责任公司） 管锦文（江苏省无锡纺织机械试验中心）

    为了在开清工序中实现"自由打击、大杂先落、早落少碎、少伤纤维"的工艺原则，纺机制造厂对起初步开松作用的开棉机进行了改进和完善，推出许多先进的使用技术，并先后成功研制了双轴流开棉机和单轴流开棉机。这种机型开松除杂性能及设备控制性能显著提高，为纺制出优良的棉纱创造了良好的条件。但许多棉纺厂对两种轴流开棉机的使用情况存在一些误解，片面追求某项指标，使轴流开棉机不能充分发挥其性能。本文对两种轴流开棉机的结构原理、工艺性能进行初步分析探讨，为各个厂家依据实际情况，因地制宜、灵活采用轴流开棉机的形式提供参考依据。
1  两种轴流开棉机的结构与工作原理
1．1  双轴流开棉机的结构与工作原理
    FAl03型双轴流开棉机的结构如图1所示。

    双轴流开棉机由机架、进棉口、开松打手、棉流导向板、尘棒、分梳板、排尘隔离打手、出棉口等组成。棉流在气流的作用下，通过进棉口的控制进入打手室，在气流和棉流导向板的控制下，沿开松打手轴向作螺旋线前进，开松打手与分梳板结合对纤维进行自由打击和分梳，籽棉等大杂沿打手切线方向通过尘棒落下，开松除杂后的棉流靠下一台设备或凝棉器风机的抽吸通过出棉口管道输送到下一台单元机，机器下方的排杂隔离打手能聚拢尘杂，起稳定尘室内气压的作用。由于该机对棉流采用自由打击方式，故对纤维损伤小。
1．2  单轴流开棉机的结构与工作原理
FAll3型单轴流开棉机的结构如图2所示。

单轴流开棉机由机架、进棉口、开松打手、棉流导槽、尘棒、微尘分离板、排尘隔离打手、出棉口等组成，棉流在气流的作用下，沿开松打手切线方向通过进棉口进入打手室，在气流和棉流导槽的控制下，沿开松打手轴向作螺旋线前进，籽棉等大杂沿打手切线方向通过尘棒作用落下，部分微尘和短绒通过微尘分离板在负压的作用下被排出，开松除杂后的棉流靠下一台设备或凝棉器风机的抽吸通过出棉口管道输送到下一台单元机，机器下方的排杂隔离打手能聚拢尘杂，起稳定尘室内的气压等作用。
2   两种轴流开棉机的开松机理
    轴流开棉机的开松作用主要是通过棉块在气流的作用下，反复经过角钉以及角钉和尘棒的自由打击、扯松来实现的。
    在双轴流开棉机中，棉块的开松如图3所示。

   P是角钉对棉块的打击力，它可分解为P1和P2两个分力，在分力户，的作用下，产生瞬间的拉伸应力，当P1大于棉块内部纤维间的连接力时，棉块即被分离成几个较小的棉块，从而将棉块开松。当分力P1小于棉块内部纤维间的连接力时，棉块的运动就会产生两种情况，一是整个棉块沿着合力P的方向，完全以角钉的角速度运动；二是棉块围绕它的轴心产生回转运动。此时，棉块不再受打击，可以减少对纤维的损伤，所以双轴流开棉机是自由打击，开松作用较为缓和。
    在单轴流开棉机中，棉块的开松如图4所示。

    P是角钉对棉块的打击力，它可分解为P1和P2两个分力；F是棉块与棉流导槽间的摩擦力，它可分解为F1和F2两个分力。在F1和P1的作用下，棉块受瞬间的拉伸应力，当F1与P1之和(棉块受瞬间的拉应力)大于棉块内部纤维间的连接力时，棉块即被分离成几个较小的棉块，从而将棉块开松。当F1与P1之和小于棉块内部纤维间的连接力时，棉块将滞留在棉流导槽内或缓慢移动，瞬间又受下一角钉打击，对纤维有一定的损伤。所以，单轴流开棉机的开松力大于双轴流开棉机，是一种半自由打击，开松作用较强。
3   两种轴流开棉机的除杂机理
    轴流开棉机的除杂作用主要是通过打手开松原棉分离杂质的离心力和尘棒刀口的分离作用来实现的，同时它受打手室和落杂室气流的影响较大。
    在双轴流开棉机中，为使棉流沿打手轴线螺旋前进顺畅，其人棉口要求风量3000 m3／h，风压-80Pa~-500Pa；出棉口要求风量3500m3／h，风压-270 Pa~-900 Pa；其落杂室处于负压状态，负压方向向着打手室。在落杂室里，当杂质的离心力或重力大于杂质的负压浮力时，杂质就能顺利落下，被排杂隔离打手排出；当杂质的离心力或重力小于杂质的负压浮力时，杂质将随棉流被抽吸出出棉口。所以，该机对大的杂质如不孕籽、棉籽、籽棉等清除效果明显，对细小杂质清除效果不好，它符合开清初始阶段的加工要求，有利于大杂先落、少碎，提高纺纱质量。
在单轴流开棉机中，棉流沿打手切线方向喂人，切线方向输出，为使棉流沿打手轴向螺旋前进顺畅，其人棉口要求风量2500m3／h，风压+50 P~+150 Pa；出棉口要求风量3500 m3／h，风压-50Pa~-200 Pa；其落杂室几乎处于常压状态。在落杂室里，被分离的杂质靠离心力和尘棒刀口的分离作用都能够顺利落下，被排杂隔离打手排出；它对大的杂质如不孕籽、棉籽、籽棉等清除效果明显，对细小杂质也有清除效果，并且它具有微尘分离板和负压吸口，能排除部分微尘和短绒。因此，这更符合开清初始阶段的加工要求，有利于大杂先落、少碎，提高纺纱质量。
4   两种轴流开棉机的生产试验对比
    为了进一步研究两种轴流开棉机的工艺性能，对单轴流开棉机和双轴流开棉机开展工艺对比试验，在两者产量、落棉率大致相当的情况下，采用原棉含杂率分别为1．0％和3．5％左右的两种原棉，进行棉结、短绒、落棉和除杂等测试。测试结果见表1。

    从表1数据对比分析，我们看出：
    (1)当原棉含杂率在1％左右(低含杂)时，单轴流开棉机比双轴流开棉机的实际除杂效率略高，但棉结增长率高于双轴流开棉机。说明低含杂时，单轴流开棉机比双轴流开棉机除杂效率略高，对纤维损伤大。
    (2)当原棉含杂率在3．5％左右(中高含杂)时，单轴流开棉机比双轴流开棉机的实际除杂效率高，但棉结增长率略高于双轴流开棉机。说明中高含杂时，单轴流开棉机比双轴流开棉机除杂效率高，对纤维损伤略大。两种轴流开棉机的应用与改进措施
    通过上述分析与试验，我们认为：
    (1)两种轴流开棉机的选用应根据所纺棉纱的品种和使用原棉的情况决定，当原棉含杂较低、品质较好，用于纺中细号纱或精梳纱时，特别要求对纤维损伤要小，产生的棉结少，两种轴流开棉机除杂一般都能达到要求，这时应选用双轴流开棉机；当原棉含杂较高、品质较差，用于纺粗号纱或转杯纱时，要求对原棉的除杂效率要高，纤维损伤要求不严，这时应选用单轴流开棉机。
    (2)应改进双轴流开棉机喂棉方式，使棉流从切线喂人，切线输出，使落杂室几乎处于常压状态，便于杂质的下落和排除，同时适当提高其打手速度，增加杂质的离心力，提高除杂效率。对于已有的轴向喂人、轴向输出的双轴流开棉机应将排杂隔离打手取消，使用连续吸落棉方式，将落杂室控制在常压状态，以改善落杂效果。
    (3)应改进单轴流开棉机棉流导向板安装方式，将焊接结构改为螺栓连接结构，使导流槽的宽度可根据工艺要求调整，减少对纤维的损伤，拓宽使用泛围。