二、开清棉各机的工艺设计

要保证棉卷（棉流）质量，除了合理配棉外还应充分发挥和利用开清棉各机的效能。

下面按照机械类型与其特性，分抓棉机械、棉箱机械、开棉机械及清棉机械四个部分，讨论有关合理选择工艺，充分利用开清棉各机的问题。

（一）抓棉机械

抓棉机械的作用主要是从棉包中抓取原料，并喂给开清棉机组，同时伴有一定程度的开松与混和作用。

1.开松作用 抓棉机高速回转的抓棉打手抓取棉块时，受到肋条的阻滞，其工艺作用是撕扯。抓棉机不仅要满足流程对产量的要求，而且还有对原棉进行缓和、充分的开松并把不同成分的纤维按配棉比例进行混和的作用。为达到这些目的，要求抓棉机抓取的棉束尽可能的小，即所谓精细抓棉。开清棉阶段，浮在棉束表面的杂质比包裹在棉束内的杂质容易清除；棉束小，纤维混和精确、充分，其密度差异小，可避免在气流输送过程中因棉束重量悬殊产生分类现象；小棉束能形成细微均匀的棉层，有利于后续机械效率的发挥，进而提高棉卷均匀度。影响开松效果的工艺参数如下。

（1）锯齿刀片伸出肋条的距离。距离小，锯齿刀片插入棉层浅，抓取棉块的平均重量轻，开松效果好，一般为-4～4mm；有时为了保护棉纤维不受损伤，可设定为零，既能抓起棉块，又能保护棉纤维，从而实现均衡抓取，达到抓小、抓匀、抓细、抓全的要求。部分工厂采用大负隔距（-8～-4mm），使肋条压住原棉进行抓取，改善了开松效果。

（2）抓棉打手的转速。转速高，作用强烈，棉块平均重量轻，但打手的动平衡要求高，一般为800～1000r/min。

（3）抓棉小车间歇下降的距离。距离大，抓棉机产量高，开松效果差。一般为1～2mm/次。根据产量供应情况，在多仓混棉机不空仓的情况下抓棉小车间歇下降的距离越小越好，从而达到少抓、细抓的要求。

（4）抓棉小车的运行速度。速度高，抓棉机产量高，单位时间抓取的原料成分多，开松效果差。一般行走速度为15～20m/min（或1.7～2.3r/min），从而达到少抓勤抓的要求。

总结以上工艺，先考虑产量供应平衡，再考虑棉块大小和棉纤维的损伤情况。

精细抓棉使缩短开清棉流程成为可能。在工艺流程一定时，精细抓棉可提高开清棉全流程的开清效果，并有利于混和、除杂和均匀成卷。

2.混和作用 抓棉小车运行一周（或一个行程）按比例顺序抓取不同成分的原棉，实现原料的初步混和。影响抓棉机混和效果的工艺因素如下。

（1）抓棉小车的运转效率。运转效率=（测定时间内小车运行的时间/测定的时间内成卷机运行的时间）×100%。在满足前方机台产量供应的前提下，抓棉小车的运转效率高，单位时间抓取的原棉成分多、混和效果好。抓棉小车的运转效率一般不应低于80%，提高运行效率必须掌握“勤抓少抓”的原则，这样有利于被抓取的棉束之间的均匀混和和后道机台对棉束的均匀开松。所谓“勤抓”就是单位时间内抓取的配棉成分多，所谓“少抓”就是抓棉打手每一回转的抓棉量要少。

（2）上包工作。每台抓棉机可堆放20～40包原棉，原棉排包图制订原则：周向分散、径向叉开（横向分散、纵向叉开），以保证抓棉小车每一瞬时抓取不同成分的原棉；必须严格按照排包图规定位置按次序进包，同一产地原料，做到“削高填平、少许嵌缝、低包垫高、平面看齐”；使用回花、再用棉时，最好是打包后使用，要用棉包夹紧，与原棉包保持同一高度，切忌乱削乱填。

（二）棉箱机械

充分发挥棉箱机械的作用，可减少打手只数，这样纤维受扯松作用多，损伤少，杂质破裂少，杂质容易排除，成纱上棉结杂质较少。

1.自动混棉机

（1）混和。自动混棉机属夹层混和，横铺直取，而夹层混和效果取决于棉堆的铺层数和每层包含的原棉成分数。

为使棉箱中多种成分外形不被破坏，利用角钉抓取，在棉箱后部有摇栅（混棉比斜板）。当输棉帘加快速度时，混棉比斜板的倾角应相应增大，倾角一般在22.5°～44.5°范围内调节，角度过大会影响棉箱中的存棉量。

（2）开松。棉箱机械的开棉作用是在自由状态下将原棉扯松，由角钉帘子和均棉罗拉的相对作用来完成。扯松程度取决于以下四个因素。

①角钉帘与均棉罗拉间的隔距。隔距小，角钉刺入棉堆的深度深，扯松作用好，棉块小，但出棉量也因之减少，均棉罗拉与角钉帘的隔距在保证前方供应的情况下越小越好，一般角钉帘与均棉罗拉间的隔距为40～80mm，角钉帘与压棉帘之间的隔距为60～80mm。

②角钉帘与均棉罗拉的相对速度。相对速度高可以增加扯松作用，尤其可提高扯松的均匀性。特别是在均棉罗拉的速度加快后，通过的纤维束小，从角钉帘上被击回的原棉增加，同时打击力加大，故而扯松作用大，但出棉量将减少。

③角钉帘速度。在其他条件不变时，如增加角钉帘子速度，抓取原棉的力增加，且单位长度上受到均棉罗拉角钉打击次数相对减少，通过的纤维束较大，故扯松程度降低。

④水平帘速度。适当加快水平帘的速度，可增加原棉对角钉帘的压力，有利于扯松，因水平帘速度增加时，原棉前行快，翻动好，但出棉量减少。

⑤压棉帘与角钉帘隔距。直接影响混开棉机的开松效果，此隔距一般在40～60mm比较合适，在保证前方供应的情况下取较小隔距为宜。

以上四个因素中决定开松度的主要因素是角钉帘与均棉罗拉之间的隔距，其次是均棉罗拉的速度，但这两个因素都与出棉量有矛盾。解决这个矛盾的方法是加快角钉帘的速度。但在实际工作中，由于受角钉帘与均棉罗拉间隔距的限制，即使把角钉帘的速度加快，也无法满足产量要求。产生这种情况的主要原因是角钉帘缺乏足够的抓取能力，因而必须从提高角钉帘抓取效能着手，才能保证均棉罗拉在小隔距的情况下，达到产量平衡的要求。为了提高角钉帘子上角钉的抓取效能，可采取较小的角钉倾角，尖锐的角钉作用角，合理的横向纵向钉距及合理的角钉帘线速度。若设计合理，抓取效能可达到80%以上，除杂效率达到10%左右。

角钉帘子上的角钉规格，应按棉箱机械在整套开清棉机械中所处部位，根据原棉的开松程度的不同而定，原棉越松，则角钉帘子上的角钉也就越密、倾角越小。一般靠近抓棉机的混棉机加工的棉块大，而靠近清棉机的混棉机加工的棉块小，因此角钉密度应逐渐加大，而角钉倾角应逐渐减小。

（3）除杂。在棉箱机械上适当增加一些开松除杂机构，如剥棉打手下加装尘格，角钉帘下装漏底，能有效地清除杂质。一只附有角钉打手的高效率棉箱机械的落杂量，相当于一只豪猪打手的落杂量。甚至在开清棉各机中较难消除的带纤维籽屑之类，在棉箱机械上也可获得较多的排除。棉箱机械的开棉作用属于扯松性质，作用缓和，杂质破碎少，对提高产品质量很有好处。

发挥棉箱机械的除杂作用，可从两方面进行。

①发挥原有的开松和除杂作用。即发挥角钉帘子、均棉罗拉及尘格的作用。开松效果直接影响除杂效率，因此发挥角钉帘子与均棉罗拉处的主要开松作用有利于杂质的排除。尘棒宜选用扁钢尘棒。由于尘格圆弧关系，尘棒间隔距是上小下大，有利于杂质和棉籽的排出，隔距以9.5mm为宜。若棉籽较少时，隔距可改为8mm。

②缩小隔距，增加速度：角钉帘速度及其与均棉罗拉间的隔距对落棉有直接影响。适当缩小角钉帘与均棉罗拉间的隔距，并根据需要增加角钉帘的速度，提高开棉效能。也可增加剥棉打手的转速，剥棉打手速度会影响棉块对尘格的撞击力。转速高，落棉多，除杂好，但转速过高会出现返花，形成束丝和棉结，一般为400～450r/min。剥棉打手与尘格间隔距，一般进口为8～15mm，出口为10～20mm，以使原料能顺利输出。尘棒间的隔距应根据原棉的性质进行调整，当原料含杂大或有害疵点多时，隔距应放大，反之宜小。

2.多仓混棉机

（1）混和。多仓混棉机的混和原理有“时差混和”和“程差混和”两种；“时差混和”混棉机生产时，原料逐仓喂入，不同时喂入的原料同时输出；“程差混和”混棉机生产时，原料同时喂入各个棉仓，各仓原料经90°转弯输送出，利用其程差获得混和。影响混和效果的因素有棉仓的个数和光电管安装位置的高低，棉仓个数多混合效果好，常用的多仓混棉机的棉仓有6仓、8仓和10仓。光电管安装得太高或太低都会出现空仓现象，因此会降低混和效果，光电管通常安装在棉仓高度的1/3～1/2位置。为了避免空仓现象，可在每个棉仓中都安装一个光电管。

（2）开松。开松作用产生于仓底的打手的打击作用，或角钉帘对棉层的抓取、均棉罗拉对多余棉块的打击以及剥棉罗拉的剥取作用。影响开松效果的因素主要有各回转机件的转速和有关的隔距，转速快、隔距小则开松效果好。

（三）开棉机械

开棉机的共同特点是利用打手对原棉进行打击，使之开松和除杂。开棉机的打击方式有两种，一是自由打击开棉机，二是握持打击开棉机。合理选用打手形式、工艺参数和运用气流，对充分发挥打手机械的开松与除杂作用，减少纤维损伤和杂质破碎有重要意义。

1.握持打击开棉机 下面以豪猪开棉机为例讨论工艺设计。

（1）尘棒安装角与尘棒的隔距关系。当安装角减小时，尘棒隔距增加，尘棒对棉块的阻力增大，开松除杂好，FA106型豪猪式开棉机的尘棒安装角与尘棒隔距的关系见表2-19。尘棒的隔距由棉块入口到出口是由大到小，这样可充分发挥开始一组尘棒的除杂作用。豪猪开棉机的主要落杂区是在死箱，尤其是第一组尘棒，其次为第二组尘棒。在主要落杂区，尘棒工作面流出的气流较急，一些能落下的杂质大多从这些尘棒间落出，以后落下的杂质较小，因此，尘棒与尘棒间的隔距从进口到出口逐渐收小，以减少可纺纤维的损失和落白花。

表2-19 尘棒安装角与尘棒隔距的关系

（2）气流对落杂的影响。打手转速和前方凝棉器风扇转速直接影响纵向气流的分布。一般情况下凝棉器风扇的吸风量大于打手的鼓风量，风扇转速增大，从尘棒间补入的气流增强，落棉减少；打手转速增大，从尘棒间流出的气流增多，落棉增加，其中可纺纤维的含量也增加，使落棉含杂率降低。因此，增加打手转速，不利于豪猪式开棉机的气流控制，只有在原棉密度较大、含杂较多的情况下，才考虑适当提高打手转速。

（3）打手的速度和隔距。

①打手速度为500～700r/min，转速高，开松除杂好，但过高，杂质易打碎，也易落白花和紧棉束，在加工较长纤维和成熟度较差的原棉时，应采用较低的转速。加工化纤，为加强松解，可以梳针打手代替豪猪打手。

②打手与尘棒的隔距采用逐组放大，以适应棉块的逐渐松解和体积的逐渐加大，具体数值随加工棉量和原棉含杂而改变。当给棉量多和原棉含杂低时，采用较大隔距，反之则减小隔距。一般在进口处为10～14mm，出口处用14.5～18.5mm，此隔距不经常变动。纤维长、细、成熟度差时，也用较大隔距，一般为进口12.7mm，出口19mm。

③打手与给棉罗拉的隔距与喂入棉层厚度及加工纤维的长度有关。此隔距越小，打手刀片深入棉层的作用越强烈，但喂入棉层较厚和纤维较长时，容易损伤纤维，所以不能太小。一般加工较长的纤维时隔距为11mm，加工较短的纤维时隔距为6mm。

④打手与剥棉刀的隔距要求既能顺利剥棉又不返花，一般为2mm左右。当原棉含杂为3%时，落棉率为0.6%～0.7%，落棉含杂率为60%～70%，除杂效率一般为12%～18%。

用两台时，工艺参数的调整不同，可先自由打击（抽去一根给棉罗拉），后握持打击。由于棉块已经过第一台处理，故第二台的打手速度较第一台低100r/min左右，尘棒与尘棒的隔距要减小1～2mm，打手与尘棒隔距要加大。

2.自由打击开棉机 自由打击开棉机有六辊筒开棉机、轴流开棉机和多刺辊开棉机。影响自由打击开棉机的工艺因素主要有以下几方面。

（1）转速。对于六辊筒开棉机来说，为有利于棉块的顺利输送，防止返花，通常六只辊筒的转速依次递增，相邻两辊筒间的线速度比约为1∶1.1。辊筒速度应根据原料情况进行确定，原料质量差时为增加除杂作用，转速可快些，原料质量好时转速相应降低。FA103型双轴流开棉机第一打手转速为412r/min，第二打手转速为424r/min；FA103A型双轴流开棉机第一打手转速为369r/min、412r/min、452r/min，第二打手转速为381r/min、424r/min、465r/min。

（2）辊筒（打手）与尘棒间隔距。隔距小可增强开松与除杂效果，但隔距过小易造成阻塞和打坏尘棒。对于六辊筒开棉机，前三只辊筒到尘棒的隔距为8mm，第四、第五只辊筒为12mm，第六只辊筒为18mm。对于FA103型双轴流开棉机，打手角钉至尘棒间隔距的调节范围在15～23mm。

（3）尘棒与尘棒间隔距。尘棒间隔距增大，落棉增加，除杂作用加强，但过大会造成落白花，除杂效率降低。尘棒间隔距的调节，不同的机型有不同的调节方法，如六辊筒开棉机和FA102A型、FA102B型单轴流开棉机为机外手调，FA113型单轴流开棉机为步进电动机在线自动调节，FA103系列双轴流开棉机为机外杆式无级调节。

（四）清棉机械

1.打手速度和隔距

（1）打手速度。一般范围750～900r/min，速度高，开松和除杂作用强，加工细长纤维或成熟度较差的原棉，应采用较低的速度。

（2）打手与尘棒的隔距。其是逐步加大的，入口为8～10mm，出口为16～18mm，一般生产中不经常调整。

（3）打手与天平杆的隔距。隔距小，梳针可深入棉层内部，提高开松效果，但对棉层的打击力较大，易损伤纤维，并影响天平杆的正常工作。一般在喂入棉层薄而纤维短时，此隔距应小，当喂入棉层厚而纤维长时，此隔距应适当放大。隔距一般控制在7～10mm。

（4）天平罗拉与天平杆的隔距。一般选用0.13mm（5英丝），有利于控制棉卷重量不匀。

（5）打手与尘棒间隔距。该隔距小，开松除杂效果好，但过小易造成通道阻塞，产生疵点。此隔距由进口到出口应逐渐放大，一般进口8～10mm，出口16～18mm。

（6）尘棒与尘棒间的隔距。应根据喂入原棉的含杂内容及含杂多少来决定，其范围一般为5～8mm。

（7）综合式打手。使用综合式打手时，风扇的转速应大于打手转速的10%～30%。

2.棉卷长度

实际长度=理论长度（计算长度）×（1+伸长率）

一般伸长率取3.5%左右，涤纶卷伸长率取-2%～0。棉卷重量要求误差范围为±200g，超过应作为废卷处理，退卷率要求不超过1%，这是衡量清棉生产是否稳定的指标之一。棉卷的每米重量不匀率一般应控制在1%以内，最大不超过1.3%。

3.提高成卷质量的方法

（1）上下尘笼负压分布合理。上尘笼风力不低于70%，尽量由上尘笼吸附打手室过来的棉花，可以减少大肚卷出现。调节打手室与尘笼之间补风板开口，增加补风，通过气流上托打手室过来的重质棉团，可以减少鱼鳞棉卷出现，这样均可降低棉卷的纵横向不匀率。

（2）采用磁粉离合器替代机械的渐进加压机构，可有效控制棉卷伸长与外观质量。

（3）振动棉箱替代V形棉箱，可以大幅度改善棉流纵向密度与横向密度的稳定性。

（4）自调匀整装置替代铁炮装置，将天平杆上下位移通过位移传感器转换为电信号，反馈调整天平罗拉转速，可以大幅度提高对棉流纵向波动反应的灵敏度。