利用条干仪简便地检测道夫转移率的研究

摘 要：探索利用道夫转移率进行质量监控管理的途径，解决目前业界无法简便快捷地计算出道夫转移率的现状。通过对道夫转移率计算公式的理论推导，提出了利用条干仪简便地检测道夫转移率的方法，通过实践案例介绍了其具体操作方法。经过实践验证，该方法操作方便快捷，测试结果对工艺参数优化、产品质量管理具有较好的指导作用。

关键词：道夫转移率;条干仪;不匀率曲线

Abstract：This paper aims to explore quality monitoring management by doffer transfer rate and solve the problem that the doffer transfer rate cannot be simply figured out in the industry. Through the theoretical derivation of the formula for calculating the doffer transport rate， an easy detection method was proposed to detect the doffer transfer rate by the evenness tester， and the specific operation method was introduced by cases. The practice shows that the method is convenient and quick to operate， and the test results have a good guiding effect on the process parameter optimization and product quality management.

Key words：doffer transfer rate; evenness tester; irregularity curve

在现代纺织工程学中，梳棉工序强调要遵循“梳理转移兼顾”的工艺原则，其中的“转移”主要是指锡林向道夫转移纤维的能力和效果。现代梳理技术之所以把纤维的“转移”与“梳理”放在同等重要的地位，是因为在现代高产高速的梳理技术条件下，纤维转移的能力和转移的效果不但直接影响梳棉工序的产能，而且还会直接影响梳棉工序的梳理效能和产品质量。因此，纤维转移的能力和效果，是现代梳理技术研究的一个重要课题。国内外很多专家学者对道夫转移率进行过深入的研究和探讨，如国内王兟等[1]对梳棉机道夫转移率进行了基础研究，贺福敏[2]、谢家祥[3]、刘晓静等[4]对道夫转移率的实用意义及其影响因素进行了分析，费青[5-6]、王学元[7]、张木兰[8]对道夫转移率对产品质量的影响及其测试方法进行了探索，Swan[9]研究了道夫转移与分梳的关系及道夫速度、直径、梳针角度、锋利度对道夫转移和锡林负荷的影响，原以和久[10-11]探索了道夫转移率的测试方法，Singh等[12]对道夫的纤维转移和梳理作用进行了定量分析。但国内外还没有发现能够简便快捷地利用试验仪器测定道夫转移率的相关文献。为此，笔者提出了利用条干仪简便地检测道夫转移率的思路，根据道夫转移计算公式，对梳棉机停喂后锡林和道夫针面上纤维量的变化过程进行了理论分析，从而推导出道夫转移率与输出须条变细程度的对应关系，由此得出可以利用条干仪不匀曲线图便捷地测算道夫转移率的论断，并通过实际操作进行了实践检验，进而通过质量攻关案例验证了该研究成果的实用价值。

1 道夫转移的概念和计算公式

锡林向道夫转移纤维的能力和效果与梳棉机的梳理效果及棉网质量都具有密切的关系，为了方便表述锡林向道夫转移纤维的能力，业界引进了一个专用名称——道夫转移率，一般用字母r来表示。道夫转移率是指锡林每转向道夫转移的纤维量占转移前锡林针面上全部纤维量的百分率[7]。

道夫转移率过大时，纤维未经过充分的梳理就被转移出来，往往会造成梳理不充分，纤维的分离度、伸直度和定向度较差，导致后工序牵伸过程中纤维变速点分散，影响产品质量;而道夫转移率过小，纤维在锡林盖板工作区中反复梳理的次数过多，易损伤纤维、产生棉结，因而道夫转移率过大或过小都不利于提高纱线质量，因此必须根据实际生产情况确定。在使用金属针布的高产梳棉机上，道夫转移率一般要求在6%～15%。

根据梳棉机的相关工艺参数，锡林每转转移给道夫的纤维量g可以用式（2）计算出来：

但转移前锡林针面上的全部纤维量Q很难通过相关公式准确地计算出来，费青[5-6]提供了不少测定Q的方法，但可操作性较差、效率低、准确性也不高，使得纺织企业的技术人员很难直观地测定和计算道夫转移率。

2 利用条干仪检测道夫转移率的研究

2.1 理论依据及公式推导

假设梳棉机的出条速度为V（m/min），锡林每转输出的生条长度为l（m），正常生产条件下锡林针面上的全部纖维质量为W（g），道夫的转移率为r，在停止原料喂入的情况下，锡林一转后针面上的纤维残留率为q，那么q=1-r，忽略纤维量的变化对道夫转移率的影响，锡林每转动一圈并将部分纤维转移给道夫后，锡林表面残留的纤维质量Z就会在之前的基础上减少（1-r），此时随着锡林上的纤维量越来越少，梳棉机输出的生条也会从正常的定量而逐渐变细，当输出的生条变细到某一比例时，变细的条子的长度为L（m），这时纤维的转移过程见表1[1，8]。

从表1的计算过程可知，在梳棉机停喂的情况下，锡林转过n转并转移纤维后，锡林表面残留的纤维质量Z占没有转移前锡林针面上的全部纤维质量W的比例为：

在式（4）中，V、Nc为已知工艺参数，Z/W、L可以从条干不匀曲线图上测量、计算获得，因而利用条干仪的不匀曲线图能够很便捷地测算出道夫转移率r。

2.2 操作步骤

a）将托盘放置在梳棉机圈条盘下，停止喂棉，使全部尾条进入托盘内。

b）将托盘内的棉条反扣在另一个托盘内。

c）将条干仪不匀率曲线图的测量范围设定为100%，用条干仪按正常测试棉条条干的方法进行测试，获得尾条的不匀率曲线图。

d）通过不匀率曲线图计算棉条从均值逐步下移到某一比例时的棉条长度L（m）。

e）求出道夫转移率r。将相关工艺参数代入到式（4）中，在Excel表中输入=1-POWER（10，log10（Z/W）/[L/（V/Nc）]），即可求出道夫转移率r。

2.3 实 例

某企业FA231C型梳棉机的主要工艺参数见表2，用条干仪检测道夫转移率获得的曲线见图1。

由图1可知，其横坐标可以读出图上每个刻度所代表的试样长度，纵坐标可以读出在试样某个长度时的粗细偏离基准粗细的比例。在利用条干仪检测道夫转移率的过程中，没有转移前锡林针面上的全部纤维质量W就是生条的基准粗细，在停止喂入的情况下，不匀率曲线图上纵坐标偏离基准粗细的幅值（即纵坐标刻度）就代表了Z/W。

从图1可以看出，不匀率曲线图横坐标上的每个小格对应的条子长度为0.625 m，进而可以测量出当条子重量降低到正常重量的某一比例（即Z/W）时的棉条长度L，见图2。为与条干仪不匀率曲线横坐标刻度保持一致，并便于测量和计算，Z/W的取值以间隔10%进行列表计算，结合表2给出的梳棉机工序参数，就可快速地计算出道夫转移率，见表3。

2.4 注意事项

从检测实例可以看出，根据不同的Z/W值计算出来的道夫转移率并不是一个固定的值，出现这种情况一方面是因为生条质量本身就不稳定，条子质量反应到不匀率曲线图上必然会存在一定的随机性，而且在测量、计算的过程中也不可避免地存在一些误差;另一方面是因为该测试方法是在假定道夫转移率固定不变的前提下推导出来的，而实际上当停止喂棉后，随着锡林转数的增加，锡林针面上的纤维量会越来越少，道夫转移率会产生一定变化。

从表3可以看出，随着锡林针面上的纤维不断转移给道夫并输出，道夫转移率的计算数值逐步减小。在Z/W为90%到60%的区间内，在不匀率曲线上条子变细的过程近似是一条等比下降的斜线，斜率较大;而当Z/W达到60%到30%的区间内时，在不匀率曲线上条子变细的过程也近似是一条等比下降的斜线，但斜率明显变小;当Z/W达到30%～10%时，在不匀率曲线上条子变细的过程已经没有明显的斜率了（图3）。

因此，利用条干仪检测道夫转移率时，要注意以下几点：

a）可以取Z/W为90%、80%、70%和60%4个点分别计算道夫转移率，然后取4个数值的平均值作为最后的计算结果。

b）為了提高测量、计算结果的准确性，试验时最好使不匀曲线图横坐标上每个小格对应的条子长度小一些。

c）在测试、计算过程中，如果发现某个数据明显异常，应放弃本次试验的结果，重新进行试验。

d）该测定方法简单、操作方便，每次测试可以多做几次试验，取平均值，以减小偶然因素的影响。

2.5 可靠性及实用效果对比验证

为检验利用条干仪检测道夫转移率的准确性和实用效果，采用文献[5]中提供的测试方法（该方法已经经过对比验证，虽然不像科技研究采用的测试方法那样精确，但与采用那些复杂测算公式得到的结果基本接近），在同机台、同工艺下进行对比验证，根据相关工艺参数（表2）可以获得相应的数据：

a）锡林每转输出生条的长度：121/360=0.336 m/r。

b）正常生产时锡林每转输出生条的标准质量：20/5×0.336=1.344 g/r。

c）在梳棉机正常运转的情况下，拉断喂入的棉层（保证棉层断面与给棉罗拉的平行度，断面要平齐），并在断面处对纤维尾端进行染色，收集道夫输出的逐渐变细的棉条，从出现染色纤维处将条子依次截取0.336 m，并按顺序逐段称重，第1到第4段的重量分别为1.228、1.125、1.031、0.972 g，它们分别是停止喂入后锡林转动1～4圈后锡林表面残留的纤维质量Z。

d）根据简单测定估算法可知，锡林转动一圈后转移给道夫的纤维质量为1.344-1.228=0.116 g，道夫转移率为0.116/1.344=8.63%，以此类推可以计算出锡林每转动一圈的道夫转移率。

e）根据各段条子的质量和正常生产时锡林每转输出生条的标准质量，计算出各段的Z/W，进一步根据图2计算出各段相对应的棉条长度L。

f）将上述各相关工艺参数代入到式（4）中，用条干仪法求出锡林每转动一圈的道夫转移率r。

g）将上述计算结果汇总，对比两种方法计算出来的道夫转移率，见表4。

从表4可以看出，虽然两种检测方法的检测结果略有差异，但具有很好的相关性和可比性，这说明利用条干仪检测道夫转移率是可行的，检测结果可信，并且具有快捷性和可重复性，具有较好的实用效果。

h）该测定方法只是一种简单的估算方法，数据的准确性略差，但由于操作简单，纺织企业可以运用到工艺优化、质量攻关、设备运行状态鉴定等工作中，从而提高工作效率，使技术管理工作更有针对性。

3 质量攻关实例

某公司在生产JC/M 50/50 9.8 tex紧密赛络纺针织纱品种的过程中，生产莫代尔的梳棉机出现了棉网云斑、生条棉结较多、纤维损伤较大等问题。经观察分析认为，主要原因是纤维转移不良、大漏底进口吸花、道夫转移率偏低。利用条干仪不匀曲线图的方法检测道夫转移率，发现只有5.92%左右。

为了提高道夫转移率和纤维转移质量，对梳棉设备状态和工艺配置进行了一系列的调整。

a）轻磨锡林、道夫、盖板针布，提高针布的锐利度，保证针面的平整度，为工艺隔距准确上机奠定基础。

b）逐根检查、修整盖板针面平整度和根差，整副活动盖板的根差控制在0.05 mm以内，单根盖板等间距取5个检测点，最大高度差异控制在0.04 mm以内，在此基础上对所有盖板按针高进行分组排列，使整副盖板的高度成波浪形搭配使用，保证主分梳区分梳效果的一致性。

c）降低刺辊速度，增大锡林与刺辊线速比，以减少纤维损伤和刺辊返花，均匀锡林针面上的纤维分布状态，为提高主分梳区的分梳效果奠定基础。

d）根据纤维特性，将主分梳区的梳理隔距适当放大，防止纤维在锡林针齿上的过度下沉，为纤维向道夫顺利转移创造良好的条件。

e）适当放慢活动盖板的运行速度，保证盖板运行的平稳性，提高主分梳区的分梳效果。

f）在保证产量不受影响的前提下，适当降低生条定量，增大道夫转速，以减少道夫针面单位面积上凝聚的纤维量，提高道夫针齿对纤维的握持能力，提高道夫凝聚纤维的效果和质量。

g）适当缩小前棉网清洁器除尘刀与锡林之间的隔距，加大棉网清洁器的泄风量，防止锡林道夫上三角区部位出现紊乱的气流而影响道夫针齿对纤维的凝聚效果。

h）适当放大最下面一根前固定盖板与锡林之间的隔距，以使纤维尾端更好地扬起，利于道夫针布有效抓取纤维。在保证针面平整度和滚筒动平衡的基础上，适当收紧锡林与道夫之间的隔距，以提高道夫抓取纤维的能力。

i）在道夫下面安装护板，提高道夫针布对纤维的有效握持能力，保护道夫针面上的纤维状态不受气流的影响。

j）适当减小大漏底入口隔距，减少大漏底进口处进入的气流量，从而防止补入气流对道夫针面上纤维的影响。

梳棉调整前后的工艺参数见表5。

工艺调整后，道夫转移率提高到8.79%左右，棉网质量良好，达到了预期效果，这充分说明，道夫转移率对梳理质量具有显著的影响。

4 结 语

影响道夫转移率的因素是多方面的，合理掌握梳棉机道夫转移率对提高生条和成纱质量有着十分重要的作用。利用条干仪简便地检测道夫转移率，可以帮助技术人员快速地掌握梳棉機的设备运行状态和工艺配置的合理性，是产品质量监控管理工作的一个有效手段。

参考文献：

[1] 王兟，崔萍，张建平，等.梳棉机道夫转移率的基础研究[J].纺织器材，2003，30（4）：5-8.

[2] 贺福敏.梳理度与道夫转移率及其实用意义[J].辽东学院学报，2007，14（3）：36-37.

[3] 谢家祥.关于梳棉几个梳理参数的分析[J].棉纺织技术，2017，45（2）：19-24.

[4] 刘晓静，邢明杰，倪敬达，等.梳棉机道夫转移率影响因素分析[J].棉纺织技术，2018，46（12）：5-8.

[5] 费青.锡林道夫转移率对梳理质量的影响（上）[J].辽东学院学报，2006，13（3）：51-55.

[6] 费青.锡林道夫转移率对梳理质量的影响（下）[J].辽东学院学报，2006，13（4）：21-23.

[7] 王学元.道夫转移率简易测算方法探讨[J].纺织器材，2013，40（3）：39-41.

[8] 张木兰.介绍一种锡林-道夫转移率的测定方法[J].棉纺织技术，1984（3）：32-35.

[9] SWAN D E.The function of the doffer in carding[J].Joumal of The Textile Institute， 1951（5）：209.

[10] 原以和久.Optical measurement of the dispersion of fibre assembly on a cylinder[J].纤维机械学会志，1971（6）：98.

[11] 原以和久.Fibre or transfer between carding roller[J].纤维机械学会志，1989（6）：126.

[12] SINGH A， SWANI N M.Quantitative analysis of the carding action by the flats and doffer in a revolving flat card[J]， Journal of The Textile Institute，1973，64（3）：115-123.