清梳联合机工艺技术与设备创新探讨

清梳联合机是纺纱工艺中一项重大变革和成就。70年代以来，清梳联技术在国外有了较快发展，至今在发达国家中已发展到占棉纺总锭数的50%以上，清梳联技术已成为国际纺织界公认的一项成熟的新技术。

我国的清梳联合机，几经曲折，近几年终于在总结吸取国内外经验的基础上取得了实质性进展。据统计，1995年底我国共有清梳联207条，其中国产仅11条，1996年～1998年又增加100多条，多数是国产设备，合计3lO条，有清梳联的纱锭从1995年的7%提高到1998年的11.5%。从已投人生产的几种组合的国产清梳联合机实际使用表明：无论工艺性能、产品质量、运行稳定性和可靠性，均基本接近引进设备的水平，而价格仅及引进设备的1/2甚至1/3，可以说国产清梳联合机已基本成熟。同时应该认识到国产清梳联仍处于起步阶段，与国外先进设备相比，仍有差距。下面就有关问题作一些探讨。

1清梳联工艺技术要览

清梳联工艺技术的目的是开松除杂，混和均匀，少伤纤维，少产生棉结，生条长、短片段重量均匀。为达此目的，首先在开、清、梳工序开松、分梳、除杂过程中应弄清棉结、杂质的演变规律。经过应用Uster公司的AFis纤维检验仪对清梳联各单机在制品进行全面测试分析，找到了清梳联工程中棉结、杂质的演变规律。

1.1清除棉结、杂质

清梳联流程中，原棉经开、清工序后，棉结随原棉开松度增加而增加，经梳棉机后，棉结得到大幅度降低，单机降低棉结80%左右，是清梳联流程中降低棉结的主要设备。而杂质在清梳联流程中，则随着原棉的逐步开松梳理而降低，原棉中的杂质在清梳工程累计清除85.04%，其中开清工序清除68.59%。表1为清梳联流程中的棉结、杂质变化情况。

1.2开清棉流程中棉结增长规律

开清流程中棉结的增长幅度与原棉中棉结有关：当原棉中棉结较少时，开清工序棉结增长幅度较大，反之则较

小。但最终还是原棉中棉结多，开清工序后的棉层中棉结也多，根据原棉品质优劣，开清工序棉结的增幅约在50%。150%(见表2)。从表2亦说明原棉的初加工和合理配棉的重要性。

1.3开清梳流程中棉结、杂质变化规律

开清工序中，清除力大，握持打击(分梳)棉结就增加得多，如多仓打手和精清棉机，单机棉结增长率都大于20%；清除力小，采用自由柔和打击，单机棉结增长率小，在10%左右，如轴流开棉机和抓棉机，具体数值见表3。

表3还说明开清工序每台单机棉结都是增加的，所以开清流程越长，配置设备越多，棉结增加的机会也越多。

1.4不同机型精清棉机性能对比

现代清梳联多推荐短流程，配开清主机4台～5台(视原棉含杂而定)。高效开松、高效除杂是短流程的基础。目前世界上精清棉机趋向于采用多个不同结构组合打手进行连续开松除杂；如特吕茨施勒尔公司的CVT3(或CVT4)型机、赫格特公司的MACⅢ型机(两个锯齿辊)、马佐利公司的B37型机(三打手)、克罗斯洛尔公司的3RC型机、台湾王田公司的CⅢ型机等都采用组合式打手，应用梳棉刺辊分梳除杂原理，采用锯齿滚筒、分梳板、除尘刀工艺，其主除杂辊速度都很高，清除力大，除杂效率有较大提高，但短绒、棉结增加多，见表4。

目前引进清梳联的精清棉机，其打手速度多数不易调整，唯有MACⅢ型机调速方便，利于不同原棉配置不同工艺，表4说明组合打手主刺辊在高速情况下，棉结增长率都在60%-70%，MACⅢ型机合理调速后，棉结增幅由67.74%下降为37.05%，而杂质去除率则影响不大，足以说明合理选择清除力的重要性。

1.5梳棉机的清除性能

从AFis纤维检验仪测试表明，梳棉机棉结清除率达65%-85%，杂质清除率达35%-80%，梳棉机是清除棉结和杂质的关键设备(见表5)。梳棉机制作精良，性能优越，梳理元件六

配套，且针布质量状态好，棉结清除率一般都可达到80%左右，此数据亦可为清梳联安装调试后，梳棉设备是否精良，工艺是否合理的参考指标。性能优越的梳棉机，针布状态一般，棉结清除率将在70%～75%，设备性能差，使用的针布受到磨损或衰退，棉结清除率将低于50%。

棉层喂入梳棉机，要改进相关部件结构，调整好刺辊部分的工艺。因为清梳联喂入梳棉机的筵棉与传统棉卷比，开松度好，棉层蓬松较厚，但纤维排列结构的取向性则不如传统棉卷。为此，首先应适当加大给棉板与刺辊分梳点的隔距，一般大于0.6mm(视棉卷定量大小增减)，以延迟刺辊锯齿与握持纤维的始分梳点，减少纤维损伤。其次，针对棉层开松好，采用新型的刺辊锯条。特点是增加锯齿工作角从75°到85°；增加纵向齿密从4.54齿/25.4mm到5.29齿/25.4mm，齿密增加16.5%。其作用是锯齿工作角加大，既降低了锯齿对纤维的握持分梳力，又使杂质(尤其是纤维杂质)易于抛落。而齿密加大可以与刺辊转速降低相结合，不降低刺辊分梳度，又可加大锡林、刺辊表面速比值，防止返花。综合结果是减少纤维损伤，对减少短绒有利，同时增加杂质的抛落，除杂作用好，生条棉结、杂质减少，见表6。

梳棉机采用整体锡林结构，提高了锡林的抗压强度和加工精度，并精选锡林滚珠轴承，间隙由20μm改为10μm，在分梳元件配套和四锐一正基础上，锡林与盖板、道夫隔距尽可能采用紧隔距，以利纤维分梳、匀混和转移，是降低生条棉结的有效措施，也是一项细致的基础性工作。梳棉机加装棉网清洁器，有较明显的排除短绒和杂质的作用，宜相应加大机上吸尘风机的风量，要求达到梳棉机单产×70m3/h。

综上所述，清梳联流程中棉结、杂质的演变规律，对设备的创新、组合，优选工艺和配套元件，都有重要的指导意义。

2清梳除杂分配

根据前述棉结、尘杂在清梳工程中

演变规律的分析和生产实践，清梳联开清工序的除杂不是越多越好，而是讲究清梳除杂的合理分配。因为随着清除力的加强，原棉开松度增加，促使原棉内尘杂的清除，除杂效率提高，但与此同时纤维受到一定损伤，短绒增多，棉结也随之增加，这是一对矛盾，我们的目的就是要找出开松度的适宜范围，达到有效的开松梳理，既清除尘杂，又少伤纤维，少增棉结，取得最佳效果。

清梳除杂效率是企业实际生产中广泛使用的测试方法。清梳联总除杂效率一般都在95%以上，最高甚至接近98%。由于各企业开清工序机台配置和工艺措施不同，因而关于清梳除杂分配各企业间差异很大。清棉除杂适宜范围究竟怎么定位?原则应该是保证成纱质量要求，视不同原棉的质量而异。

梳棉机喂入筵棉的含杂率一般等于或大于1.3%时，环锭纱将出现二级纱，同时细纱断头也增多。反之，筵棉含杂率较低，生条含杂率能控制在0.05%及以内时，成纱质量就有保证。因此，要求筵棉含杂率环锭纱在1%以内，转杯纱在1.5%以内。按上述经验统计数据就可以推算出原棉在不同含杂情况下清棉的最低除杂效率，见表7。

注：清棉实际除杂效率比上述数据大5%左右。

当然，开清棉工序清除力大小的设定，尚需考虑原棉含杂内容、棉纤维的长度、强度和线密度等因素。

前期引进国外清梳联设备时，曾有人主张加大清除力，做到棉束越小越好，清棉除杂效率越高越好，通过这几年的实践认为清梳除杂应合理分配，合理负担并且互补，才能达到最佳效果。清棉除杂效率根据不同原棉有一个最低要求作参考，就不致走极端陷入误区，这是十分必要的。

3关于生条定量的控制

清梳联取消了棉卷每米重不匀、棉卷称重、按回潮率调节棉卷秤等控制棉卷定量的措施，因此生条定量的控制就显得十分重要。过去国产清梳联失败的原因之一，就是生条重量飘移，严重失控引起的。

现代清梳联在控制生条定量方面作了很大改进。连接棉箱采用上、下双节棉箱，改变了过去单节

棉箱不易控制喂棉箱内棉纤维密度一致的缺陷。上箱由压力传感器控制，使各箱落下量接近一致；上、下箱之间棉流的输送，原先由电子压力开关控制上箱喂棉罗拉快、慢速有级供棉，进而发展为压力传感器控制喂棉罗拉无级变速，连续供棉，使下箱输出棉层均匀；每台高产梳棉机都配有自调匀整装置，实行在线控制。以上三个环节是控制生条重量不匀和重量偏差的重要手段。

为了减少清梳联输棉管道的压力波动以及由停止喂棉到喂棉的冲击，以稳定上棉箱压力，保证各棉箱落下量一致，清梳喂棉供给系统经不断创新已发展到第四代：第一代用差动压力开关控制，各上棉箱均储满时，关机压力开关立即终止清棉喂棉罗拉的运行；上箱储料高度减小，引起压力下降，到开机压力设定值时，喂棉罗拉再次供棉，是问歇供棉系统，80年代初引进的清梳联多属此类型。第二代采用两个差动压力开关，例如SP2设定为上限值x，SP3设定为下限值Y，输棉管道压力为P。当P<Y时，清棉喂棉罗拉快速喂棉；当Y<P<X时，喂棉罗拉慢速喂棉；当P>X时，停止喂棉。为适应快慢给棉的要求，清棉末道机的喂棉罗拉采用变频调速控制，通过适当调整工艺参数可使清棉喂棉罗拉运转率达到90%以上，山东德州棉纺织厂的国产清梳联属此类型，称之谓连续有级供棉。第三代采用压力传感器控制传动清棉喂棉罗拉交流变频电动机，把有级供棉改为无级，称之谓连续无级供棉，山东高唐棉纺织厂使用国产清梳联，开始属此系统。第四代清梳联喂棉系统采用FT30l型连续喂给控制器比例跟踪，连续喂给，实现棉流连续均匀喂给，其控制系统原理框图见图1。在喂给棉箱的输棉管入口处，安装一压力传感器测定其管道静压，并转为电信号与设定值比较后，控制传动末道清棉机喂给罗拉的交流变频电动机，连续喂给无级调速。同时，喂棉罗拉的速度还比例跟踪每台梳棉机的道夫速度，使清梳喂棉系统始终保持喂人与产出平衡，从而保证了上棉箱管道静压差

在±20Pa以内，使棉流连续均匀喂给。潍坊第四棉纺织厂及以后各厂新投入的清梳联合机都属此系统。

有了良好的喂棉控制系统，还要根据输棉管道排列形式(直线形、U形)合理调节上棉箱排气滤网宽度，才能使落下量接近一致，以德州棉纺织厂直线形管道为例说明之。

清梳输棉风机：FT201B型机车速1903r/min，各上棉箱满箱后输棉风机出口静压890Pa，风速9.47m/s，风量2409m3/h。输棉管道静压值800Pa，管道内棉气比约1：8。此时各上棉箱滤网合理调节后测得的各项技术参数见表8。

由于合理调整了有关工艺技术参数，八个上棉箱落下量的不匀率U%值仅4.3，为控制生条重量外不匀率打下了良好基础。

总之，为了控制好生条定量，从清梳联输棉管道到高产梳棉机有三个自匀系统：第一就是比例跟踪连续无级喂棉，使棉流的棉气比值相对稳定，管道内压力波动小，导致上棉箱落下量接近一致；第二个自匀系统就是下棉箱藉风机吹风压力使纤维密度趋向一致，横向均匀，并有压力传感器按设定值控制上箱喂棉罗拉无级变速连续均匀供棉，保持输出棉层均匀。第三是梳棉机自调匀整装置在线检测，自控生条输出定量。三者互有联系相互依存，前两个自匀系统是基础，基础搞好了，自调匀整装置才能更好地发挥其定量及匀整的作用，如果不重视前两个基础，即使有最好的自匀装置，生条定量控制也是回天乏力，很难做到均匀稳定重偏小。

控制好生条定量，不仅要控制好上述三个自匀系统而且有赖于开清流程系统运转率的提高和稳定。设备运转率要控制在90%以上，因为高运转率才能保持输出棉流的稳定性、一致性，有利于流程最后机台输出罗拉变频调速、连续供棉量的正确性。

调控好多仓混棉机的运转率，是保证开清流程机台高运转率的核心。特吕茨施勒尔型多仓混棉机必须调控好阶梯形储棉高度；立达型多仓混棉机必须要调控好棉箱内气压，使压力表指针经常在设定范围内移动，

否则难于保证流程运转率的提高和稳定，最终导致输出储棉箱内的棉层不匀，连续供棉的输出量失准。

实践证明：清梳联喂棉控制系统的不断创新和工艺调整，对控制生条定量效果是十分明显的，详见表9。

4排尘、滤尘与空调系统

排尘、滤尘是清梳联设备重要组成部分，各单机都有排尘杂的要求，例如立达B10型轴流开棉机就有排尘杂不锈钢网眼板和管道与滤尘室相通，将微尘和短绒的气流排入尘室，风量为18m3/min～24m3/min。多仓混棉机排尘尾气口静压控制在一50Pa～100Pa，而且波动小，才能排出微尘短绒并使棉仓内各仓原棉密度接近一致，斜帘抓取均匀，混棉效果好。FAlllB型精清棉机栅形储棉箱尘笼排尘管道静压要求一200Pa左右，且波动小，它的作用是使储棉箱内棉气分离，储棉密度均匀，排尘杂通畅。如果负压过大则棉簇吸附在棉栅上不易下落，影响正常储棉，甚至影响正常生产。特吕茨施勒尔公司的清梳联设备其排尘杂管道的负压都有明确要求：AFC型机排尘杂管-950Pa，CVT3型机排尘杂管道-675Pa，DX型机排尘杂管道-450Pa，DK760型机机外连续吸排尘杂管道-650Pa，达不到该值机器就掣锁自停。高产梳棉机的排尘风量和风压，对生条质量关系密切，机内连续吸的吸尘风量一般要求为梳棉机单产×(60～80)m3/h。

清梳联是一系统工程，回潮波动将直接影响生条干重偏移。从三班测试看，生条重不匀水平是正常的，可是成纱重不匀率波动大，主要原因就是日夜三班回潮波动大，导致生条重偏波动大。清梳联合机许多部位的纤维密度受气压控制，清梳之间供棉更直接受气压大小控制。回潮大，阻力大，纤维透气性小，输棉管道内压力增大，供棉量就小，反之，回潮小，则供棉量大。回潮的波动使压力变化失真，其他技术参数未变，结果生条干重上下波动而偏移。所以清梳联车间滤尘和空调系统状况要良好，整个系统要注意送风量和排风量，排

风量与过滤风量的平衡。空调送至车间风量略大于排风量，使车间保持正压，不受室外气候变化干扰，并按工艺要求的温湿度送风，保持温湿度稳定，是控制生条重偏差异小的重要保证。

5清棉组合打手结构探讨

清棉的组合打手无论哪种型号，其共同特征是只有一个握持打击点，前后打手针齿的采用都是从粗到细，针齿的密度则从稀到密，以符合渐进开松的目的；机上都附有与打手罗拉相对的除尘刀和预分梳板，以去除杂质分梳纤维；所有除杂点均设有连续抽风的除尘杂管及可调校落杂量的除尘刀阀门，达到除杂、排尘一体化。其不同点：一是原料喂入方式不同，如特吕茨施勒尔公司的CVT3或CVT4型机，均由一对给棉罗拉喂入，而赫格特MAC型机则由一只包有锯齿条的给棉罗拉和给棉板配合喂人。二是有的型号打手用直流电机传动，速度不易调节，有的型号用变频电机传动，不同原料需要采用不同工艺时，调速便捷。三是有的型号不论是三个或四个打手罗拉，打手中每个罗拉的规格都一致，用意是打手之间便于互相替换，以适应不同种类的原料。但也有缺点，由于各打手罗拉直径相同，为适应各打手间纤维顺利转移，转速逐只增加，速比要求较高，势必使最后一只打手需达到较高转速。打手速度高使纤维受损伤较大，筵棉含短绒率增加。

原棉经往复抓棉机的精细抓棉和轴流开棉机的自由开松，原棉开松重量变小，实测棉块平均为17.57mg，即便这样，据计算棉块中的纤维平均仍有4328根之多。如果清除力加大，过多打击，纤维易受损伤，增加含短绒率并增加棉结。因此，组合打手的设计不能过多地依靠清除力来开松除杂，而应兼顾棉块的分解，利于除杂，从而缓和除杂与短绒、棉结之间的矛盾。为了进一步分解棉块，利于去除尘杂，少伤纤维，棉层的喂入方式，组合打手的直径以及打手针布几何形状的参数等尚需深入探讨，择优选用。下面试分析MACⅢ型机组合打手的特点。

5.1MACⅢ型机锯条几何参数(见表

10)

各锯条的共同特点是横密大、纵密小。就梳理质量的作用而言，横向齿密比纵向齿密更重要，横向齿密的增加，有利于棉簇的分解，提高梳理质量，使生条棉结减少。

5.2组合打手的有关参数(见表11)

注：分梳度以产量400k/h，主除杂辊1380r/min时计算。

5.3主除杂机组合打手特点

主除杂机组合打手主要由棉层喂入、传送刺辊和主除杂刺辊三部分组成(见图2)。

5.3.1喂入部分

主除杂机的棉层由给棉罗拉和给棉板喂入。给棉罗拉是包覆Hollingsworth的特殊针布，可使蓬松的纤维顺利喂人，与直线形给棉罗拉相比，由直线握持变成多点弹性侧面握持，从而减少了纤维的损伤。而主除杂机上半部是一个类似于梳棉机喂棉箱结构，可以保证喂入棉簇形成均匀的棉片，厚度仅2mm，分梳效果好。

5.3.2传送刺辊

传送刺辊直径较小，转速较低。按设计除杂刺辊的直径是它的2.21倍，转速是它的1.45倍，传送刺辊包卷的针布(锯齿条)系特殊设计，纵密小，仅0.992齿/25.4mm，横密大，达24.19齿/25.4mn。据计算传送刺辊的分梳度为0.018，是高产梳棉机刺辊分梳度的1/27，所以传送刺辊的结构特点：一是它虽属握持打击，但喂入纤维受到的分梳力较小，纤维受损害小；二是横密较大，有利于喂人棉簇的分解，有利于主除杂刺辊的分梳除杂；三是传送刺辊直径比除杂刺辊小，结构上就保证了组合打手可以采用较小的转速比，有利于控制主除杂刺辊的清除力，减轻纤维损伤，实质上传送刺辊的功能主要是薄喂轻梳，分解棉簇，有效地把进一步开松的纤维均匀全面地传送给主除杂刺辊。

5.3.3主除杂刺辊

主除杂刺辊负担着主要分梳除杂功能，直径为420mm，其上包卷着特殊设计的针布，齿密为45齿/(25.4mm)-2，为传送刺辊的1.875倍，锯齿工作角为55°，比传送刺辊锯齿工作角(65

76;)小10°，它与传送刺辊的线速比达3.2。以上三项设计都是为传送刺辊上的纤维层能充分被除杂刺辊剥取而服务的，以达到少伤纤维，少产生棉结的目的。除杂刺辊的齿形设计也是横密大，纵密小，两者的比值是7.32，是针对分解棉簇，增加棉簇的表面积而设计的，因为清梳设备的除杂效率是与棉簇表面积的大小成正比，只有在棉簇表面上的杂质才能被清除。由于除杂刺辊直径大，与其对应可设置三把除尘刀、两块分梳板，起到交替除杂和分梳作用，大大有利于棉簇的分解，尘杂的清除。据实测主除杂机入口的棉块平均重17.57mg，出口就减少为1.78mg，而除杂效率一般都在50%以上，足见其开松除杂性能之优异。除杂刺辊系自由分梳，作用较缓和，在转速1380r/min的情况下分梳度为0.11齿/根纤维，是高产梳棉机刺辊分梳度的1/5，对纤维的损害是很小的。同时除杂刺辊针布齿深1mm，纤维易被气流剥取而输送至下一机台。该机是变频调速，工艺调节便捷。曾做过主除杂刺辊不同转速试验，见表12。

试验说明，除杂刺辊转速变化，对于除杂效率、短绒增减和生条棉结、杂质等质量指标都很敏感，转速降低，生条棉结、单机短绒减少都很明显，唯单机除杂效率下降。合理选择转速至关重要，使用时应根据原棉条件，产品质量要求，清梳除杂分配等因素优选最佳转速。

综上所述，清棉组合打手的结构，在肯定其优点的同时，对于棉层喂入方式、打手直径的配置和锯齿几何形状参数的优选等方面，值得探讨改进，使组合打手更臻完善，也是进一步解决清梳联开清设备高除杂、低损伤纤维、少产生棉结的重要途径。

6清梳联短绒问题探讨

近年来使用清梳联设备后，生条重不匀和结杂粒数都有显著改善，唯独短绒率普遍增多，已成为工艺质量上的难题。开清工序短绒增加，梳棉机短绒增多更为突出，有的企业生条含短绒率(<16mm)比筵棉增加10个百分点还多。由于短绒增加，长度变短，

严重影响成纱质量，条干恶化，单纱强度降低，细纱断头增多，究其原因，也就是原棉在开清和梳理过程中，除杂、棉结和短绒三者之间的关系尚缺乏妥善处理。开清工序渐进开松，棉块重量由大变小，棉簇的表面积增加，杂质易浮现在表面而被清除。但随着清除力的加强，棉流的输送，纤维受力损伤，棉结增多。梳棉工序棉簇已分解较小，以梳理为主。棉层喂入后，纤维经分梳、剥取、精分梳、转移成条，与开清工序有所不同。棉结随梳理而减少，棉结的减少伴随着尘杂的分离，梳理度的加强和密集梳理，结杂的粒数变得更少，但这往往要以损伤纤维为代价。可以说棉结粒数和短绒率是梳棉工艺中两个相互冲突的质量参数。综上分析，清梳联生条的质量必须正确处理好除杂、棉结、短绒三者之间的关系。要解决生条含短绒率多，不能单打一的采取措施，要在权衡三者利弊关系，提高生条质量的总体上综合治理。实践证明，以下的综合治理措施，对提高生条质量，减少含短绒率是有效的。

(1)开清工序抓棉机要高运转率，充分发挥其精细抓棉的功能，真正做到棉块细、小、匀，为清梳联开松除杂，少伤纤维，少增棉结打好基础。

(2)预开清棉机属自由打击，清除力较小，纤维受损害少，棉结增长率小，要求调校好相关工艺，做到大杂先落，早落少碎。精清棉机或组合打手除杂机，系握持打击，清除力强，棉结增长率高，易损伤纤维，要特别重视打手转速和它与喂棉罗拉隔距的优选。

(3)提高开清设备效能，在高效开松、高效除杂的前提下采用短流程，开清全流程只有一个握持打击点，纤维损害少，棉流输送环节少，机台少，产生棉结的机会也少。

(4)努力提高开清设备实际运转率，并可采用“薄喂轻打”措施，既有利于清梳连续供棉的稳定与正确，是控制好生条重不匀率的基础，又是多落尘杂、少伤纤维，少增棉结的良策。

(5)高产梳棉机梳理纤维，唯独筵棉喂入刺辊属握持分梳，是损伤纤维、增加短绒的要害。由于开清工

序的开松分梳，已使喂入筵棉的棉簇小，重量轻，筵棉含杂低(在1%以内)。因此工艺上要控制刺辊转速，降低分梳度(<O.35齿/根纤维)，以减少纤维损伤。但锡林属自由分梳，为发挥其与盖板间密集分梳，去除生条结、杂粒数的优势，仍应保持一定转速。同时放大刺辊与给棉板隔距(≥0.6mm)，设定锡林与刺辊线速比值达2.5左右，有利纤维转移，防止因返花而损伤纤维、增加棉结。

(6)清梳联开、清、梳设备的打手速度，必须随原棉质量和单产高低而及时调整，排尘、滤尘风量、风压配置要符合要求。清梳各机台尽可能做到除杂、排尘杂一体化，及时排除尘杂短绒。良好的清洁结果与良好梳理效果是一致的。

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山东省纺织工程学会高宜畏