DSCa-01 数字梳棉机工艺性能分析

张朝阳，魏君豪，阮梦楠，马哈孜·叶热克尼太依，张 驰，孙晓明

（新疆大学 纺织与服装学院，新疆 乌鲁木齐 830046）

梳棉机在分离梳理阶段工艺过程中发挥重要作用，承担着分离纤维、去除杂质及混合纤维的工艺任务。本项目拟通过对梳棉机性能的分析以及实践教学的验证试验，为该设备的使用和相关实践教学活动提供经验和参考依据。

1 DSCa-01 数字小样梳棉机主要结构分析

（1）DSCa-01 数字小样梳棉机采用全固定盖板形式，如图1 所示，由15 根盖板骨包覆弹性针布组成[1]。

图1 梳棉机盖板打开时

（2）可调工艺参数：①单次喂棉量，20g 左右；②锡林速度，锡林转速高，分梳、转移能力强，有利于提高产品的质量[2]，梳棉机允许的调节范围为500～850r/min；③锡林-刺辊表面线速比，调节范围为1.5～5.0；④出网速度，即道夫转速，调节范围为1.5～5.0m/min；⑤总牵伸倍数，梳棉机的总牵伸倍数是由棉网重量和喂入定重决定的，调节范围为31～99。

2 实验部分

2.1 试验原料及所用仪器

棉纤维测试仪器为USTERRHVI MF 100 棉纤维性能分析仪。取样测试指标为：马克隆值，强度，上半部平均长度（UHML），长度整齐度（UI），短纤指数（SFI）。

2.2 试验流程

（1）实验前：利用DSWo-01 型小样开松机对原棉进行开松处理。将开松后的原棉进行称重分配。

（2）试验：开机，采用控制变量法，设定参数。将棉样均匀平铺在喂棉板上，准备酒精棉（经无水乙醇湿润过的棉花）。点击启动，梳棉机开始工作后，用酒精棉不断擦拭剥棉罗拉，直至出现棉网。出现棉网后，用手将棉网引到滚筒上，使棉网缠绕匀整，直到试验结束。每次试验结束后，对梳棉机进行清理[3-4]。

（3）试验后：每次试验后，对落物进行杂质分析，对棉网进行目测分析，对梳棉结果做HVI 数据测试。

2.3 结果与讨论

2.3.1 单次喂棉量

设定锡林速度600r/min，锡林-刺辊表面线速比2.5，出网速度3.5m/min，总牵伸倍数51，考察单次喂棉量10、15、20、25、30g 分别对梳棉质量的影响，相关数据见表1。由表1 可知，单次喂棉量对梳棉质量有影响。通过梳棉后HVI 测试、落物杂质分析及棉网分析综合比较后可以发现：单次喂棉量20g 时表现最佳，此时能够较好地发挥梳棉机的性能[5]。

2.3.2 锡林速度

单次喂棉量20g，锡林-刺辊表面线速比2.5，出网速度3.5m/min，总牵伸倍数51，考察锡林速度500、550、600、650、700r/min 分别对梳棉质量的影响，相关数据见表2。由表2 可知，锡林速度对梳棉质量有一定的影响。通过梳棉后HVI 测试、落物杂质分析及棉网分析综合比较后可以发现：锡林速度在600r/min 时表现最佳，此时能够较好地发挥梳棉机的性能[6]。

表2 锡林速度变化后HVI 测试、落物杂质分析及棉网分析

2.3.3 锡林-刺辊表面线速比

在锡林速度600r/min，单次喂棉量20g，出网速度3.5m/min，总牵伸倍数51，其他条件固定的前提下，考察锡林-刺辊表面线速比1.5、2.0、2.5、3.0 及3.5 分别对梳棉质量的影响，对试验结果做HVI 测试分析、落物杂质分析及棉网目测分析，相关数据见表3。由表3可知，锡林-刺辊表面线速比对梳棉质量有一定的影响[7]。通过梳棉后HVI 测试、落物杂质分析及棉网分析综合比较后可以发现：锡林-刺辊表面线速比为2.0 时表现最佳，此时能够较好地发挥梳棉机的性能。

表3 锡林-刺辊表面线速比变化后HVI 测试、落物杂质分析及棉网分析

2.3.4 出网速度

在单次喂棉量20g，锡林速度600r/min，锡林-刺辊表面线速比2.5，总牵伸倍数51，其他条件固定的前提下，考察出网速度2.5、3.0、3.5、4.0、4.5m/min 分别对梳棉质量的影响，对试验结果做HVI 测试分析、落物杂质分析及棉网目测分析，相关数据见表4。

表4 出网速度变化后HVI 测试、落物杂质分析及棉网分析

出网速度即道夫速度，而梳棉机道夫直接关系到梳理机的生产速度。道夫速度的变化对梳棉质量和产量均有一定的影响[8]。由表4 可知，出网速度对梳棉质量有一定的影响。通过梳棉后HVI 测试、落物杂质分析及棉网分析综合比较后可以发现：出网速度在4.0m/min时表现最佳，此时能够较好地发挥梳棉机的性能[9-10]。

2.3.5 总牵伸倍数

在出网速度3.5m/min，单次喂棉量20g，锡林速度600r/min，锡林-刺辊表面线速比2.5，其他条件固定的前提下，考察总牵伸倍数31、41、51、61 及71 分别对梳棉质量的影响，对试验结果做HVI 测试分析、落物杂质分析及棉网目测分析。总牵伸倍数变化影响结果如表5 所示。由表5 可知，通过梳棉后HVI 测试、落物杂质分析及棉网分析综合比较后可以发现：总牵伸倍数61 时表现最佳，此时能够较好地发挥梳棉机的性能[11]。

表5 总牵伸倍数变化后HVI 测试、落物杂质分析及棉网分析

3 性能总结与评价

3.1 一次梳理

使用可调工艺参数试验得到的最佳工艺参数进行一次梳理[12-13]，为排除偶然因素，做6 次实验求平均值后与原棉数据做对比，以评价梳棉机性能。

3.1.1 HVI 测试比较

表6 为最佳工艺参数[14]。由表6可知，原棉和梳棉HVI测试数据相比，UHML增加1.78mm，UI增加6.73%，SFI 减少11.01%。梳理前后棉纤维指标有所改善。因此，使用DSCa-01 数字小样梳棉机梳理棉纤维，对成纱质量有一定的提高作用。

表6 原棉与一次梳理后HVI 测试比较

3.1.2 棉网质量评级

在可调工艺参数试验获得的最佳参数下得到的棉网如图2 所示。

图2 最佳工艺参数下输出棉网照片

从图2 可以观察到，棉网整体厚度适中、清晰可见，棉网上无黑白档和棉结，少见疵点，棉网边缘部分略有颜色不一，无破裂现象。棉网质量一般分为3 个级别,优质棉网定为一级，良好棉网定为二级，差的棉网定为三级。DSCa-01 数字小样梳棉机输出的棉网质量属于二级棉网水平。

3.2 二次梳理

二次梳理，即将一次梳理得到的成品再次梳理一遍。2 个轮次的梳理均采用可调工艺参数试验得到的最佳工艺参数。为排除偶然因素，做6 次实验求平均值后与一次梳理的平均值做对比[15]，以评价梳棉机性能。

3.2.1 HVI 测试比较

2 种梳理方式的测试数据见表7。由表7 可知，一次梳理和二次梳理结果差异较小。二次梳理与一次梳理后的HVI 测试数据相比，UHML 增加0.01mm，UI 增加0.31%，SFI 减少0.71%。即二次梳理后质量有所改善，但改善程度有限，且二次梳理需要花费2 倍的时间，故教学实践中不推荐二次梳理。

表7 一次梳理与二次梳理HVI 测试比较

3.2.2 棉网质量评级

二次梳理后输出的棉网，匀整清晰但仍存在极少疵点、淡云斑；挂花时有出现；稍有破边,相比一次梳理的棉网，提升幅度不大。故二次梳理输出的棉网质量依旧属于二级棉网水平。

4 教学实践验证

本研究对《纺纱学》《纺纱工艺设计》教学活动进行验证，5 次实验后平均数据如表8 所示。

表8 教学实践测试数据

实践结果的熟条CV，粗纱CV，细纱CV、毛羽指数及断裂伸长率均可达到2018 年乌斯特公报95%水平（参考图3、图4、图5）。

图3 EH-断裂伸长率

图5 CVm-质量变异系数

在本项目的第二阶段实践验证工作中，通过验证，对相关文件给出了意见和建议，协助修订相关教学文件。同时，亦证明，数字化小样纺纱系统功能全面、性能良好，可以满足教学和生产需要。

5 结论

对单次喂棉量、锡林速度、锡林-刺辊表面线速比、出网速度、总牵伸倍数这5 个工艺参数进行可调工艺参数试验之后，本研究分别对比了试验结果的HVI数据、落杂数据以及棉网质量。最终本研究总结出能够表现出梳棉机最佳性能的工艺参数取值：单次喂棉量20g；锡林速度600r/min；锡林-刺辊表面线速比2.0；出网速度4.0m/min；总牵伸倍数61。棉网数据测试可达到2018 年乌斯特公报95%水平。