本文摘要：摘要：为了研究棉纺精梳机锡林梳理过程中梳理力的变化规律，研发了锡林梳理力测试装置，利用扭矩传感器测试锡林梳理过程中锡林轴的动态扭矩及锡林的动态梳理力。在精梳小卷定量75g/m、锡林总齿数37180齿的条件下,分别对4档精梳速度下的锡林梳理力进行了测试,
摘要：为了研究棉纺精梳机锡林梳理过程中梳理力的变化规律，研发了锡林梳理力测试装置，利用扭矩传感器测试锡林梳理过程中锡林轴的动态扭矩及锡林的动态梳理力。在精梳小卷定量75g/m、锡林总齿数37180齿的条件下,分别对4档精梳速度下的锡林梳理力进行了测试,绘制了精梳锡林梳理力变化曲线。认为：梳理力随着梳理时间的增加而迅速增大至最大值后急剧下降，在后续梳理过程中梳理力缓慢减小至零;在精梳机低速时，梳理力在开始梳理阶段呈现锯齿阶梯式上升，随着精梳机速度的提高，开始梳理阶段的梳理力曲线的锯齿波明显减小，梳理力曲线的幅度扩展，梳理力曲线的峰值略有增加。
关键词：精梳机;锡林;扭矩传感器;梳理力曲线;变化规律;锡林总齿数;测试装置
棉纺精梳机主要是通过锡林梳理排除短纤维、杂质、棉结，提高纤维的伸直度、平行度和分离度，从而提高纱线质量及面料的品质，改善面料的风格。在锡林对棉层梳理过程中，如果梳理力过太，就会造成纤维的损伤;若梳理力过小，会因梳理效果不良而影响成纱质量。
因此弄清锡林对纤维层梳理过程中梳理力曲线的变化规律，对于合理设计与选用梳理部件及精梳工艺参数、减少纤维损伤、提高精梳质量具有重要的意义。早期的对棉纺精梳机锡林梳理力的研究是在国产A201、FA251型精梳机进行的，其方法是将原有的上钳板改制成带有应变片传感器的悬臂梁，并与下钳板形成对棉层的握持，在锡林对纤维层梳理时产生的摩擦力通过纤维层传递至上钳板，并得到了A201、FA251型精梳机锡林梳理过程的梳理力曲线，分别呈现倒“V”及“M”形[1]。
毛纺精梳机锡林梳理力的测试也是基于植针式锡林及上钳板改制成带有应变片传感器的悬臂梁进行的[2-4]。现代精梳机与A201、FA251型精梳机及老式毛纺精梳机相比，在部件的结构等方面有了很大的变化。第一，采用锯齿嵌入式锡林取代原来的植针式锡林，锡林针齿数量由原来的不足0.8万针增加到3万针以上[5];第二，钳板的支撑方式由A201型精梳机的下支点变为中支点，梳理过程中梳理隔距变化较小;第三，精梳机的生产速度由A201型精梳机的130钳次/min提高到400钳次/min以上。
为了研究现代棉纺精梳机锡林梳理过程中梳理力的变化规律，我们在HC500型精梳机上利用扭矩传感器测定锡林梳理过程中锡林轴扭矩的大小，并根据锡林半径获得梳理过程中的梳理力。在精梳小卷定量为75g/m及精梳机速度分别为50钳次/min、150钳次/min、250钳次/min、400钳次/min时，采用锡林总齿数为37180的五分区锡林进行了梳理力测试，获得了不同条件下的锡林梳理力曲线及变化规律。
1精梳机锡林梳理力及其主要影响因素
在棉纺精梳机上，主要是通过锡林对棉层进行梳理排除短纤、棉结及杂质，并使纤维分离、伸直及平行[6]。棉层在上下钳板握持状态下，锡林针齿刺入棉丛，使纤维快速滑向针齿根部，产生相对滑动，从而实现纤维的分离、伸直与平行，并使棉结、杂质及短纤嵌入锡林针齿内，由高速回转的毛刷清除。在锡林梳理纤维层的过程中，纤维与锡林锯齿之间产生的滑动摩擦力称为梳理力。梳理力的大小与以下因素有关。
(1)纤维结构与性能：纤维的分离度、伸直度及平行度好时，梳理力小;纤维紊乱时梳理力大。纤维与针齿之间的摩擦因数大时，梳理力大。当纤维细度较细时，越易产生弯曲变形，梳理力较大。(2)梳理隔距：梳理隔距是指在精梳锡林的梳理过程中，上钳板的下缘与锡林针面间的距离[6]。梳理隔距越小，锡林针齿刺入纤维层的深度越深，针齿与纤维的摩擦力越大，梳理力越大。
(3)针齿规格：针齿的密度大时，单位长度的纤维层接触的针齿数量多，梳理力越大。针齿深度大时，梳理过程中纤维沉入针齿的长度越多，纤维与针齿接触几率越大，梳理力越大。针齿的前角小时，纤维在梳理过程中越易沉入针齿根部，增加纤维与针齿的接触机率，梳理力增大。齿片与锡林周向的夹角越大，梳理时针齿受到的阻力越大，梳理力越大。(4)纤维丛长度与厚度：钳口外纤维丛长度长时，在梳理时针齿接触的纤维根数越多，梳理力越大。纤维层的厚度越大时，梳理时纤维与针齿之间的挤压力越大，纤维与针齿间的梳理力越大。
2锡林梳理力测定的方法
2.1锡林梳理力的测试方法
在锡林梳理的过程中，纤维对锡林针齿的滑动摩擦力(即梳理力)通过锡林齿片及锡林体传向锡林轴，并使锡林轴产生扭矩。设P为纤维与锡林针齿之间的梳理力，M为梳理力对锡林轴轴心产生的扭矩，r为锡林的半径，则锡林轴所受的扭矩M为：(1)在锡林梳理过程中，梳理力对锡林轴产生的扭矩M可利用扭矩传感器测得，因此根据式(1)可求梳理力P值。
2.2锡林梳理力测试装置
在锡林梳理过程中，根据锡林轴扭矩与梳理力的关系，在原有精梳机的基础上自制的棉纺精梳机锡林梳理力测试装置。该装置取精梳机的一个工作单元(即一个眼)为研究对象，由驱动单元、连接单元、测试单元、负载单元组成。驱动单元包括驱动电机1、齿形带2、驱动轴3;连接单元4、7为两个联轴器;测试单元由扭矩传感器5、数据采集器10及计算机11组成;负载单元由锡林轴8、锡林体9组成。精梳机在工作过程中，锡林梳理棉丛时产生的梳理力，通过锡林体9使锡林轴8产生扭矩，由扭矩传感器5产生扭矩信号，并由扭矩传感器输出口6传递至数据采集器进行信号采集，经过转换处理计算后反馈至智能终端显示结果。
3测试条件与数据处理方法
3.1工艺条件
原料为新疆细绒棉，棉卷定量为75g/m，给棉方式为前进给棉，给棉长度为4.3mm，落棉隔距为9mm，锡林定位为37分度，顶梳插入深度为0，顶梳齿密28齿/cm，搭接刻度为0。
3.2锡林的结构及参数
共5个梳理区，各梳理区周向长度均为20.28mm，锡林总齿数为37180齿。各梳理区针齿排数、齿片前角、齿片数量及齿深;各梳理区齿片的排列方式，其中第1区齿片与锡林周向垂直，第2区、4区齿片为左倾，第3区、5区齿片为右倾。从第一梳理区至第五梳理区针齿密度逐渐增大，其增加率分别为167%、87.6%、19.9%、43%。
3.3梳理隔距及梳理开始结束定时
根据实际观测，在36分度时锡林梳理开始，其梳理隔距为0.55mm;约在0.6分度时，钳板摆至最后位置，梳理隔距最小，其值为0.3mm;在5分度时锡林末排针到达钳板钳口，其梳理隔距为0.5mm;在8分度锡林末排针脱离纤维丛。
3.4数据处理方法
在锡林梳理力测试过程中，由于锡林体难以做到完全平衡而存在偏心，对锡林轴产生附加力矩，并对锡林梳理力曲线产生干扰。为了排除锡林体偏心附加力矩产生的影响，在精梳机速度相同时，分别测试空车(没无纤维层喂入)及正常生产(有纤维层喂入)时一个工作周期内锡林轴扭矩的变化曲线及相关数据，再利用对比法得到一个工作周期内梳理力的变化曲线。
4测试结果分析
4.1低速时梳理力变化曲线
为了探讨精梳机低速时锡林梳理力的变化规律，利用自制的锡林梳理力测试装置，在工艺条件相同的情况下，在精梳机速度50钳次/min时测得梳理力的变化曲线，现分析如下。(1)在一个工作周期内，锡林36分度时锡林第一排针接触纤维丛，梳理开始;锡林最后一排针在8分度脱离纤维丛，整个锡林梳理过程为12个分度。在梳理过程中，纤维丛同时由两个梳理区针齿梳理的现象称为交互梳理。根据锡林线速度及钳板的摆动速度测算得到第二、三、四、五梳理区第一排针接触纤维的时间分别为37.8分度、39.8分度、2.1分度及4.7分度。
在梳理过程中，梳理力曲线的特征是：开始梳理时随着锡林针齿刺入纤维层数量的增多，梳理力迅速增大，梳理力曲线呈锯齿式阶梯上升，在1分度时到达最大值后急剧减小;从2分度至8分度梳理力平缓下降，直至为零。因此梳理力曲线可分为三个区域，即迅速增大区、急剧下降区及缓慢减小区。
纺织论文投稿刊物：《棉纺织技术》(月刊)创刊于1973年，是由陕西省纺织科学研究所和中国纺织信息中心主办、全国棉纺织科技信息中心和《棉纺织技术》期刊社编辑出版的科技期刊，国内外公开发行。在纺织生产、教学、科研单位拥有广泛的读者群，发行量一直居纺织行业之首。
5结论
(1)应用扭矩传感器研制的梳理力检测装置，可以精准检测精梳机一个工作周期中锡林梳理力变化规律，并实现了精梳机锡林梳理力的在线检测。(2)棉纺精梳机锡林梳理力随着梳理时间的增加而迅速增大，到最大值后急剧下降，在后续梳理过程中梳理力缓慢减小至零;锡林梳理力曲线可分为三个区域：迅速增大区、急剧下降区及缓慢减小区。
(3)在精梳机低速时，在开始梳理阶段梳理力呈现锯齿阶梯式上升，随着精梳机速度的提高，开始梳理阶段梳理力曲线的锯齿波明显减小，梳理力曲线的幅度扩展，梳理力曲线的峰值略有增加。(4)纤维层结构、梳理隔距、针齿密度、针齿深度的变化是引起梳理力波动的关键因素;提高精梳小卷中纤维的分离、伸直及平行度，减少梳理隔距、针齿密度、针齿深度的差异可以减少梳理力的突变。
参考文献:
[1]白予生.精梳机锡林梳理作用力初探[J].棉纺织技术,1984,12(1):2-7.
[2]徐春叶,王树惠.精梳机梳理力动态测试[J].纺织学报,1993,14(11):8-11.
[3]王树惠,杨敏壮.精梳机圆梳结构的分析与研究[J].毛纺科技,1988(6):44-50.
[4]王树惠,徐春叶,等.新型装配式整体圆梳顶梳结构及其梳理性能的研究[J].西北纺织工学院学报,1994(1):16-22.
作者：贾振飞任家智陈宇恒常昊雨
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