道夫針布的主要功能分析

劉曉靜，邢明杰，倪敬達

（1.青島大學(xué)，山東 青島266071；2.青島宏大紡織機械有限責(zé)任公司，山東 青島266000）

為適應(yīng)新一代梳棉機高速、高產(chǎn)、穩(wěn)定的發(fā)展方向，滿足企業(yè)節(jié)能、降耗、提高質(zhì)量和效率、增加效益的目的，針布的創(chuàng)新設(shè)計顯得格外重要。按照針布在梳棉機的位置分布，將針布劃分為刺輥針布、（預(yù)）分梳板針布、錫林針布、后固定蓋板針布、活動蓋板針布、前固定蓋板針布和道夫針布幾大類［1］。梳理的首要目的是將纖維束分離成單纖維，此外，還有除雜、減少棉結(jié)、提高纖維的平行度、混合和排除部分短纖維的作用［2］。在梳棉機各部件相互協(xié)調(diào)運作中，道夫針布所起的作用十分重要，本文將其進行了重點研究闡述。

1 道夫針布的主要功能

為避免將道夫針布所起的作用單一化，因此將梳棉機作為一個整體來分析道夫針布的作用。按照整體和模塊式分析相結(jié)合的思路，通過分析纖維束或者一根單纖維在任何兩個輥筒或其他元件的協(xié)作弧段的受力情況及運動過程，明確道夫針布所起的作用，系統(tǒng)了解梳棉機各個部件的協(xié)作原理。

1.1 順向給棉部件刺輥作用區(qū)分析

順向給棉部件結(jié)構(gòu)簡單，維護方便，因具有既不會使纖維受到逆向打擊而損傷，也不會使羅拉纏繞等優(yōu)點被國產(chǎn)梳棉機廣泛采用。其工作過程是轉(zhuǎn)動的給棉羅拉帶動棉層進入給棉板和給棉羅拉之間，在有外力加壓的給棉板的握持下，刺輥轉(zhuǎn)動將棉層打擊帶入刺輥、除塵刀和預(yù)分梳板自由分梳區(qū)。給棉板上的移感應(yīng)器能夠準(zhǔn)確檢測出棉層的厚度，進而可以調(diào)節(jié)給棉羅拉的轉(zhuǎn)速，使棉層均勻喂入刺輥工作區(qū)。在給棉喂入和刺輥區(qū)，屬于典型的握持開松。

因為棉層中有大量棉結(jié)、短絨等雜質(zhì)，所以要求刺輥針布齒高長以便能深入棉層，打擊開松棉層，齒密要小，針布表面光滑不刮花不纏花，采用柔性梳理理念，刺輥轉(zhuǎn)速和給棉板握持力不能太大，否則容易損傷纖維。

1.2 刺輥與預(yù)分梳板和除塵刀作用區(qū)分析

預(yù)分梳板、除塵刀都屬于近些年興起的附加分梳組件，與刺輥之間的分梳作用屬于典型的自由分梳。棉束在刺輥表層受慣性離心力和氣流的作用，在針齒表面呈現(xiàn)單纖維的狀態(tài)，在梳理過程中，以針面自由分梳為主。在針面分梳的瞬時，因為隔距小，薄纖維層能接觸到兩側(cè)針布，而刺輥速度大即刺輥的抓取力大，纖維（束）跟著刺輥針布面走，此時也可近似理解為長纖維的一端被刺輥握持，而另一端受到預(yù)分梳板的打擊分梳。在此過程中，纖維束的兩端被兩側(cè)針布抓取，纖維中很多的短絨并未接觸刺輥針布，在自由分梳纖維被分離的過程中，短絨、棉結(jié)等雜質(zhì)能夠被預(yù)分梳板清除，被除塵刀剝落進入落雜區(qū)。

對此，要求刺輥針布有基本的抓取力，工作角必須小于90°，不能是負角，針齒粗便于掛住纖維，但是要求齒密小，能夠暴露纖維雜質(zhì)，去除纖維短絨。

1.3 刺輥與錫林作用區(qū)分析

纖維經(jīng)過刺輥握持開松和預(yù)分梳板、除塵刀的自由開松，纖維層中的大雜質(zhì)基本落入除塵落雜區(qū)，塊狀纖維變得稍微均勻順直，然后進入錫林主梳理區(qū)。在此梳理區(qū)，纖維在刺輥針布的抓取下，由于受到離心力和氣流作用，纖維的后端輕輕外揚，并向?qū)Ψ结樏嬉苿?，能夠被錫林針布抓住，纖維從刺輥針布轉(zhuǎn)向錫林針布，完成纖維的轉(zhuǎn)移（瞬時的交替分梳）。在此工作區(qū)，屬于剝?nèi)∽饔茫瑢⒋梯伬w維全部轉(zhuǎn)移到錫林。剝?nèi)∽饔玫膸缀螚l件為：剝?nèi)×_拉能接觸纖維，隔距??；剝?nèi)×_拉的相對運動方向順著對面針尖的傾斜方向，被剝?nèi)×_拉的相對運動方向與剝?nèi)×_拉針尖的傾斜方向相反，以便剝?nèi)×_拉能抓住纖維，將成塊狀的棉束進一步開松，棉層變薄鋪在錫林針布表面，纖維浮在錫林針布表面不沉入針跟。

在不損傷纖維的前提下，提升錫林轉(zhuǎn)速，使錫林速度大于刺輥速度，二者隔距減小使得纖維能夠接觸到錫林針布，錫林針布針尖方向順著錫林運動方向，相對運動方向順著刺輥針布齒背方向，而刺輥的相對運動方向與錫林針布的針尖方向相反，這樣能保證纖維實現(xiàn)100%轉(zhuǎn)移率，此工作區(qū)的梳理作用比較弱，沒有分離纖維束的分梳作用，否則不能全部剝?nèi)《內(nèi)∽饔?，在刺輥與錫林轉(zhuǎn)移過程中，應(yīng)當(dāng)避免反花的發(fā)生。纖維從刺輥向錫林的轉(zhuǎn)移以針布剝?nèi)橹?，依靠離心力轉(zhuǎn)移會使轉(zhuǎn)移后的纖維取向度差，不利于后續(xù)的梳理。

1.4 錫林與固定蓋板 棉網(wǎng)清潔器 活動蓋板主梳理區(qū)分析

作為梳棉機主要分梳工作區(qū)，在錫林針布上和蓋板針布上的纖維束的運動符合平行針面分梳和圓形針面分梳相結(jié)合的分梳結(jié)構(gòu)。錫林速度高，其針尖傾斜方向和相對運動方向都符合分梳條件：兩針面隔距很小，纖維在運動過程中能夠接觸到兩針面；兩個針面的針尖傾斜方向平行，相對運動方向相反，屬于針面分梳［1］。對于圓形針面分梳效果分析，由于纖維在運動過程中有離心力的存在，使得纖維向?qū)γ驷樇夥较蛞苿?，這樣可以實現(xiàn)交替分梳，但是一般的圓形針面交替分梳很快就分開，難以實現(xiàn)這一特點。而平行針面上的纖維沒有離心力的作用，很難交替。錫林主分梳區(qū)成功將平行針面分梳和圓形針面分梳相結(jié)合，分梳效果好。被蓋板針布抓取的纖維，或交叉處在纖維束里的纖維會被分梳出來并幾乎全部被錫林針布抓取帶走，僅剩下部分少量纖維雜質(zhì)、短絨殘留在蓋板上。雜質(zhì)、短絨被棉網(wǎng)清潔器、吸點吸走，蓋板刷輥使得蓋板不需要額外抄針。

錫林針布需握持良好，帶動纖維運動，梳理效果好，同時應(yīng)該降低梳理面負荷，錫林和蓋板針布都有抓取纖維的能力，分梳后，兩個針面都能各自握持部分纖維，纖維的另一端被梳直。除了分梳作用，錫林針布還有剝?nèi)』顒由w板針布纖維，使纖維均勻和混合的作用。因此，錫林針布功能比較重要，既要握持分梳能力好、不嵌花又要有剝?nèi)∞D(zhuǎn)移能力。

1.5 錫林與道夫工作區(qū)分析

在梳棉機工作時，分梳過程中，由于兩個針面之間有相對運動，即表面速度不同，所以針面攜帶的纖維會產(chǎn)生數(shù)量上的轉(zhuǎn)移、分配和凝聚。與道夫分梳時，錫林針面上的纖維部分轉(zhuǎn)移到道夫針面上，在轉(zhuǎn)移的過程中，由于錫林的速度比道夫的速度快，所以被轉(zhuǎn)移的纖維被壓縮在道夫針面上，以至于道夫針布上的纖維層比錫林針布的纖維層厚，這屬于分梳中的凝聚作用［3］。道夫針面上纖維短片段的不勻率由錫林針面上纖維長片段不勻率組成，因此，道夫短片段不勻率等于錫林長片段不勻率。由此可見，凝聚的本身就有均勻和混合作用。如果之前的分梳不好，在錫林道夫的轉(zhuǎn)移過程中，凝聚式的壓緊就容易造成纖維再度纏繞打結(jié)產(chǎn)生疵點。

圖1 道夫和錫林協(xié)作弧段示意圖

圖1 為展示道夫和錫林相繼接觸的協(xié)作弧段。由于前上罩板和氣流的作用，使蓋板針布上的纖維最終能夠順利地由錫林梳針抓取，一直帶到錫林道夫轉(zhuǎn)移三角區(qū)。由圖1可見，在纖維離心力以及氣流作用下（出錫林罩板的氣流沖向道夫罩板），被錫林針布抓取的纖維尾部會翹起，在隔距點上方的上協(xié)作弧部位，部分纖維被道夫針布抓?。?］。隨著錫林快速向下轉(zhuǎn)動a1越來越小，a2越來越大，即纖維越來越不容易被道夫針布抓住。在下協(xié)作弧，受到氣流影響（錫林速度高，道夫罩板處的氣流向錫林區(qū)運動），即便是被道夫針布抓住的纖維也可能會被再次帶回錫林針布表面。因此，錫林－道夫轉(zhuǎn)移區(qū)主要集中在上協(xié)作弧。被道夫抓取的纖維，通過最緊的隔距點并通過下協(xié)作弧，錫林針布對道夫握持的纖維進行分梳，使得之前由錫林轉(zhuǎn)移過來的前彎鉤被梳直，變成后彎鉤。在此過程中，道夫的速度和錫林－道夫隔距十分重要?？焖俚牡婪蚴沟美w維層較薄，且很快的通過協(xié)作弧，不會容易地被錫林針布帶回再分梳，較薄的纖維層也更容易在道夫區(qū)被分梳。

可見，梳棉機的分梳作用應(yīng)該盡量集中在錫林道夫作用區(qū)之前，即錫林蓋板是梳棉機的主分梳作用區(qū)，錫林道夫作用區(qū)的分梳作用是針對于多數(shù)未完成轉(zhuǎn)移的纖維和一部分轉(zhuǎn)移不充分的纖維（纖維一端被道夫握持并留?。?。在此作用區(qū)域應(yīng)該注重凝聚比例和轉(zhuǎn)移率，以達到最好的分梳結(jié)果。道夫針齒作用性質(zhì)為梳理凝聚作用，經(jīng)道夫輸出棉網(wǎng)以后彎鉤居多，因此消除或減少道夫形成的纖維彎鉤，保證合理的轉(zhuǎn)移率是提高質(zhì)量的保證［5］。

1.6 道夫與剝棉羅拉工作區(qū)分析

道夫針面的纖維經(jīng)過前段流程的分梳作用已經(jīng)凝聚成相互交織的纖維網(wǎng)，在此工作區(qū)剝?nèi)×_拉卸下道夫針布表面的纖維網(wǎng)，并在上下軋輥集束器的作用下凝聚成纖維條，并儲入條筒中。因此，道夫針布還要具有使纖維容易被剝?nèi)〉奶攸c。

1.7 道夫針布主要功能總結(jié)分析

錫林和蓋板的針布表面作用在纖維上的強度確定了纖維的分解程度、清潔程度和伸直程度［6］。但是不能完全以錫林－回轉(zhuǎn)蓋板間的分梳作用來代表梳棉機分梳工作的好壞，忽略了刺輥的預(yù)分梳、刺輥落棉、刺輥－錫林剝?nèi)》质?、錫林－固定蓋板、錫林－棉網(wǎng)清潔器、錫林－道夫凝聚作用的分梳，同時也有氣流、車間環(huán)境等對梳棉機工作情況的影響。纖維經(jīng)過錫林工作區(qū)之后，基本完成了初步的分梳流程，在錫林－道夫工作區(qū)，道夫針布對纖維的轉(zhuǎn)移、凝聚、控制、釋放作用顯得極其重要。轉(zhuǎn)移率過低容易造成纖維再次進入主分梳區(qū)，分梳力度過大容易造成短絨率增高，纖維性能變差，現(xiàn)在市場上道夫針布轉(zhuǎn)移率多數(shù)集中在12%～20%左右，甚至有不足10%的情況。同時道夫和錫林之間轉(zhuǎn)速的關(guān)系、道夫針布齒型對于道夫針布的凝聚作用也至關(guān)重要。在道夫運轉(zhuǎn)的過程中，針布對于纖維的握持和控制性能嚴(yán)重影響纖維落網(wǎng)程度和后期剝棉羅拉的剝?nèi)⌒Ч?/p>

2 道夫針布對梳棉質(zhì)量的影響

梳棉機錫林道夫間纖維轉(zhuǎn)移和凝聚能力的大小，直接影響到纖維的分梳、均勻和混合質(zhì)量，對梳棉機的成條質(zhì)量指標(biāo)有很大的影響。在道夫運轉(zhuǎn)過程中，道夫針布對纖維的握持控制能力對落網(wǎng)影響較大。同時，在與剝棉羅拉協(xié)作運轉(zhuǎn)過程中，纖維能否及時順利地被剝?nèi)κ崦迿C的分梳質(zhì)量也極其重要。在梳棉機分梳過程中，道夫轉(zhuǎn)移率與錫林分梳強度和成紗質(zhì)量有密切的關(guān)系。若道夫轉(zhuǎn)移率過高 ，分梳強度太弱，纖維梳理不充分，凝聚時因棉層過厚產(chǎn)生棉結(jié)，同時混和不均勻，成紗的強力和條干、千米粗節(jié)數(shù)會明顯惡化；若道夫轉(zhuǎn)移率過低，多次反復(fù)梳理，分梳強度過強，會造成纖維損傷，短絨劇增，同樣也會影響成紗條干和強力、千米細節(jié)數(shù)等［7］。

3 結(jié)語

道夫針布在梳棉機中具有十分重要的功能。近些年來，針對道夫針布研究越來越深入，例如為提高梳棉機錫林－道夫轉(zhuǎn)移率，改善棉網(wǎng)質(zhì)量和最終成紗指標(biāo)，可改變道夫針布齒形；齒條總高小，可提高道夫針布的抗軋性能，延長使用壽命；齒條的工作角大，可改善道夫針布的轉(zhuǎn)移、凝聚作用［8］。提高道夫針布對不同纖維的轉(zhuǎn)移、凝聚、控制、釋放能力，以解決梳理過程中轉(zhuǎn)移率低、落網(wǎng)、嵌雜、短絨率增長等問題，對提高產(chǎn)品質(zhì)量，提升生產(chǎn)效率，實現(xiàn)企業(yè)效益增長具有重要現(xiàn)實意義。