细纱机负压系统自动清棉技术

谈 叡，田克勤

（经纬纺织机械股份有限公司 榆次分公司，山西 晋中 030601）

0 引言

环锭细纱机是纺织行业生产流程中面大量广的重要设备，其性能的好坏直接影响到成纱质量、用工多少、工人劳动强度以及管理、经济效益等多个方面，细纱机的水平直接影响到棉纺行业的发展。随着纺织工业的升级换代，用户对纺织机械的自动化程度要求越来越高［1］。

细纱机吸棉负压系统作为细纱机不可缺少的组成部分，在纺纱过程中发挥着非常重要的作用。纱线断头时，负压系统吸住前罗拉持续输出的须条，防止纤维缠绕罗拉；正常纺纱时，负压系统把纱线上的浮游纤维吸走，减少纱线毛羽［2］。最理想的负压系统是每个笛管口的负压始终恒定。

1 吸棉负压系统的构成及技术分析

细纱机吸棉负压系统一般由吸棉风机、风箱、风管、吸棉笛管、连接管组成，如图1所示。在风箱中设置有过滤网，拦截被吸入的纤维，风箱侧板上设置有掏花小门，由挡车工定时巡回掏取。在一个掏花过程中，随着纤维在滤网上的堆积，空气流通阻力越来越大，透过滤网的空气流量越来越少，直接表现为笛管口负压越来越小，可能小到无法吸走断头纤维，造成纤维缠绕罗拉，如果处理不及时，纤维缠绕太多会挤压下销，挤断中罗拉滑座，造成损失；同时对浮游纤维的吸走功能完全丧失，纱线毛羽指标恶化。大部分企业采用加大风机的做法应对这个问题，导致净网时吸棉负压远大于需求值。该方法能在一定程度上解决纤维缠绕罗拉问题，而纱线毛羽指标差异无法解决，且由于增大了风机，亦增加了能耗，增大了生产成本，实乃无奈之举［3－4］。

图1 细纱机吸棉负压系统组成

如何实现笛管口负压始终恒定是技术的关键。首先，通过科学计算优化管路设计，保证细纱机长向各个锭位负压的一致性；然后解决负压随时间的变化，即保证滤网通流阻力不变。断头棉被吸入风箱是工艺需求，其必然在滤网堆积，所以掏棉是必须的手段之一，要使负压稳定一致，最简单的方法是强化管理、增加人工掏棉次数，随着人工成本的上升，此法不可取；用自动掏棉取代人工掏棉，是实现目标的唯一思路。

滤尘设备中采用平面滤网圆周刮削技术清理滤网棉，效果良好，清除率大于90%，因为滤尘系统负压很低，只有几百帕，所以滤网棉在带压状态下能够轻易被刮削；而细纱机滤网区域的负压大于2kPa，强大的负压把滤网棉牢牢吸附在滤网上，人工掏棉也很难剥离，所以采用上述滤尘技术实现自动清棉完全是不可能的［5］。由于负压太高，要实现自动剥棉，必须局部降压，最好是能达到常压——本课题即围绕这个思路展开研究。

2 负压系统自动清棉技术结构分析

2.1 滤网结构选择

平面滤网结构简单、易于加工、网面更换维修方便，但网面平整性不好，在高负压状态下，呈现中凹，刮棉效果极差。如果把平面滤网做成圆形，使圆周各方向都受到负压挤压，圆周会呈现出非常好的稳定性，网面也非常平滑，但是圆周网架加工难度增大，成本相对较高，经过综合考虑，选定采用圆周网面结构。

2.2 剥棉机构研究

图2 斜面刀口剥棉结构

图3 罗拉剥棉结构

剥棉机构主要有两种。一是斜面刀口剥棉，如图2，在滤网表面安装与滤网呈一定角度的剥棉刀，剥棉刀与滤网相对运动，吸附在滤网上的废棉在刀口处与滤网分离，通过一套结构把废棉输送出去；刀口剥棉结构简单，但纤维在刀口处从滤网分离时，其运动为滑移运动，容易造成纤维损伤，适用于低端产品。二是罗拉剥棉，如图3，在滤网表面设计有与滤网有微小隔距的一对剥棉罗拉，其中一根罗拉为固定的，另一根罗拉为摆动的，剥棉罗拉与滤网相对运动，吸附在滤网的废棉在罗拉入口处与滤网分离，通过罗拉的牵引作用把废棉输送出去，罗拉剥棉结构复杂，制造成本高，但纤维在罗拉入口处与滤网分离时，其运动为牵引运动，不会造成纤维损伤，适用于所有产品［6］。经过综合考虑，选定罗拉剥棉结构。

2.3 运动体选择

剥棉过程中剥棉机构与滤网必须有相对运动，考虑到机构的合理性和降压实现的方便性，不能采用滤尘系统中滤网静止剥棉机构运动的模式，而选择滤网运动，即圆周滤网旋转与剥棉罗拉产生相对运动，剥棉罗拉绕其轴心自转，通过运动组合实现剥棉与输送。

2.4 常压区域建立

细纱机风箱内负压太高，要实现自动剥棉，必须局部降压，最好是能达到常压。是否能完全降压是自动剥棉成败的关键所在，前文否定平面滤网也是出于常压区域建立的技术考虑。在圆周滤网的下部分割出四分之一，在滤网内部设置密封环板，密封环板两端设置密封膜片，靠膜片的密封作用，使环板内部与负压腔隔离，从而在滤网外部形成常压区域，在此区域，剥棉罗拉实现剥棉，如图4所示。

图4 滤网内部用密封环板设置常压区

3 自动清棉负压系统模型建立

在完成以上技术分析后，初步建立起细纱机自动清棉负压系统结构模型，如图5所示。由风管、风箱体、尘笼式滤网、风机、固定剥棉罗拉、摆动剥棉罗拉、密封环板、密封膜片、废棉箱、传动机构等组成。

图5 自动清棉负压系统结构模型

工作过程如下：风机启动，风管、风箱形成负压腔，断头棉在负压吸力作用下，从笛管口被吸入，沿风管流入风箱，在强大的负压作用下，断头棉呈纤维状吸附在尘笼滤网表面，达一定厚度时，空气流通阻力大，滤网内外形成负压差，当传感器检测到负压差达到设定值时，系统发布指令，尘笼滤网缓慢旋转，同时剥棉罗拉也同步旋转，吸附在滤网表面的棉层到达密封环板区域时，由于该区域负压很低，棉层在滤网上的附着力小，棉层被挤到剥棉罗拉表面，跟随剥棉罗拉运动，一旦进入两根剥棉罗拉的握持钳口，棉层受牵引力有序向外转移，掉落到废棉箱中。转过剥棉罗拉的滤网表面基本被剥落干净，当滤网转过一周后，滤网表面清洁，内外压差降低，滤网停止运动，完成一个剥棉循环，该过程周而复始进行。

4 结语

配置自动清棉的细纱机负压系统，可以选择较低的初始负压，以减小风机功率。与人工掏棉相比，自动清棉的风机功率可降低25%，实际能耗降低15%，剥棉动作自动完成，不需要人工频繁掏棉，有效减轻了工人劳动强度，可增加挡车工看台数量，一般可节省人工5%；由于滤网棉及时被清理掉，系统负压波动一般小于10%，负压对浮游纤维的吸取量一致，纱线流失的纤维量恒定，可确保纱线品质。所以，在优化细纱机结构保证纺纱稳定性和可靠性的同时，提高其自动化程度，发展细纱机自动清棉系统，可有效提升细纱机整体品质，为纺织厂节能降耗，提升效益提供有力支撑。

［1］刘荣清.浅析棉纺行业节电措施［J］.棉纺织技术，2010，38（5）：25－27.

［2］续魁昌.风机手册［M］.北京：机械工业出版社，1999.

［3］孙建中.谈细纱机断头吸棉风机及节电效果［J］.纺织空调除尘，2009（3）：94－96.

［4］陈建.细纱机高效吸棉风机的节能应用［J］.棉纺织技术，2009，37（12）：46.

［5］许文元，任志远.细纱机节能吸棉风机的设计与应用［J］.现代纺织技术，2010（1）：16－17.

［6］孙建中.节能型细纱机断头吸棉风机［J］.江苏纺织，2012（8）：15.