第二節(jié) 開清棉

棉紡中，纖維開松、除雜是在一系列實現(xiàn)不同作用的機械組成的開清棉聯(lián)合機組上完成的，這些機械依靠連接機械，如凝棉器或風機連接，實現(xiàn)各機臺間的纖維輸送。組成開清棉聯(lián)合機的設備類型包括抓棉機械、開棉機械、棉箱機械等。

一、開清棉機械的分類與作用

按照開清棉機械的結構特征及其主要作用，可將開清棉機械分為下列類型。

（一）抓棉機械

抓棉機械的主要作用是從棉包上抓取纖維，并輸送到下道機臺，主要有自動抓棉機、稱量喂給機等機械。

（二）開棉機械

開棉機械的主要作用是對纖維原料進行開松、除雜。因打手型式和作用特點的不同，開棉機械有很多具體的機型，但作用原理基本相同，都是利用打手和塵棒的作用對纖維原料進行開松與除雜作用，如軸流開棉機、豪豬開棉機等。

（三）棉箱機械

棉箱機械的主要特點是設備體積較大，都具有能容納大量纖維原料的棉箱或棉倉。按照棉箱機械在開清棉聯(lián)合機中的位置不同，其所起主要作用也會有所不同，有的以混和為主要作用，如多倉混棉機和自動混棉機；有的以均勻給棉為主要作用，如棉箱給棉機（又稱自動喂棉箱）。棉箱機械還有開松和均棉等其他作用。

（四）清棉成卷機械

清棉成卷機械的主要作用是對經(jīng)過多道機臺開松、除雜作用的纖維原料進行更細致的開松、除雜，帶有成卷部分的設備還可以將加工后的纖維制成一定卷裝規(guī)格的棉卷，供梳棉機加工。

（五）輸棉機械

輸棉機械的作用是使連接各機臺的輸棉管道中產(chǎn)生氣流流動，實現(xiàn)纖維原料在機臺間的輸送和分配。主要有凝棉器、輸棉風機、配棉器和間道裝置等。

（六）安全防火、防軋裝置和異纖檢出裝置

這類裝置一般安裝在輸棉管道上，主要作用是檢測并排除纖維流中可能存在的金屬、火星和異性纖維（有色纖維、異型纖維）等，防止火災的發(fā)生、機器的軋壞，并盡可能檢出其他機械不能排除的異性纖維。

二、抓棉機械

抓棉機械是開清棉聯(lián)合機中的第一臺單機，它的打手從按配棉成分排列的纖維包陣里順序抓取原料，供下一機臺加工，在抓棉過程中具有初步的開松與混和作用。自動抓棉機按其結構特點可分為兩大類，即環(huán)行式自動抓棉機和直行往復式自動抓棉機。

（一）自動抓棉機的組成及工藝過程

1.環(huán)行式（圓盤）自動抓棉機

環(huán)行式自動抓棉機（圖3-15）（見錄像3-1）由抓棉小車3、抓棉打手4、輸棉管道1、肋條8、內圓墻板5、外圓墻板6、地軌7及伸縮管2等機件組成。小車機架由支架連接，內側由中心軸支撐，外側由兩只轉動滾輪支撐。滾輪沿地軌做順時針環(huán)行回轉。打手機架由四根絲杠支撐，外側兩根絲杠固定在打手機架上，螺母轉動；內側兩根絲杠轉動，螺母固定在打手機架上。當外側兩根絲杠的螺母與內側兩根絲杠同步轉動時，便帶動打手做升降運動。抓棉小車運行時，肋條壓緊棉包表面，打手刀尖伸出肋條逐包抓取棉塊，由下臺機器的凝棉器風扇產(chǎn)生的氣流，經(jīng)輸棉管送至下臺機器。抓棉小車回轉一周，打手下降3～6mm，故打手下降是間歇性的。

圖3-15 環(huán)行式自動抓棉機及抓棉裝置

2.直行往復式自動抓棉機

直行往復式自動抓棉機（圖3-16）（見動畫3-8和錄像3-2）由抓棉器2、直行小車8和轉塔7等組成。抓棉器2及其平衡重錘掛在轉塔7頂部的軸上，并能沿轉塔的立柱導軌做升降運動。轉塔7則與直行小車8相連接，它們共同沿兩條地軌13做往復直行運動。抓棉打手3能在直行小車8做往返雙向行程時抓棉，也能在直行小車8單向行程時抓棉。抓棉小車運行時，兩組肋條4相互錯開地壓在棉堆的表面，在肋條和壓棉羅拉5都壓住棉堆的情況下，打手刀片即相繼抓取棉堆表面上的原棉并開松成較小棉塊；接著，棉塊被打手上拋到罩蓋內，并由氣力輸送經(jīng)伸縮管6和固定輸送管道11而輸出。小車8走到一端轉向時，抓棉器2即下降2～10mm。

地軌13的兩側都可鋪放棉包。如將轉塔7相對于小車8調轉180°，就可在新的一側繼續(xù)抓棉生產(chǎn)。圖3-16中1為光電管、9為卷帶裝置、12為行走輪、10為覆蓋帶。

圖3-16 直行往復式自動抓棉機

（二）抓棉機的開松作用

抓棉機利用抓棉打手對棉塊的撕扯、打擊和抓取實現(xiàn)開松作用。抓棉機在滿足產(chǎn)量的條件下，要求抓取的棉塊盡量小些，以利于棉箱機械的混和與除雜。影響抓棉機開松效果的主要因素包括打手刀片伸出肋條的距離、打手轉速、打手間歇下降的距離和直行（或環(huán)行）速度以及打手型式、刀片（或鋸齒）數(shù)量、分布及其狀態(tài)等。

（三）抓棉機的混和作用

原棉選配時，根據(jù)配棉方案及配棉比例確定各種成分棉包的數(shù)量。在送至開清棉聯(lián)合機進行加工時，將拆開的棉包按一定規(guī)律排列在棉包臺上。抓棉機的抓棉打手依次在各包上部抓取一薄層棉花，當抓棉小車繞棉包臺回轉一周（環(huán)行式）或走完一個行程（直行式）后，就按設定的比例抓取各種成分的棉花，從而實現(xiàn)不同原料的混和。影響抓棉機混和效果的因素包括以下兩個方面。

圖3-17 環(huán)形抓棉機棉包排圖

（1）排包圖的編制。編制排包圖時，對來自于同一隊中的棉包要做到縱向分散、橫向叉開，保持橫向并列棉包的質量相對均勻，如圖3-17所示（圖中1~8表示來自不同隊中的原棉）。當棉包長短、寬窄差異較大時，要合理搭配排列；上包時應根據(jù)排包圖上包，如棉包高低不平時，要做到“削高嵌縫、低包抬高、平面看齊”；混用回花和再用棉時，也要縱向分散，由棉包夾緊或打包后使用。

（2）抓棉機的運轉率。為了達到混棉均勻的目的，抓棉機抓取的棉塊要小，所以在工藝配置上應做到“勤抓少抓”，以提高抓棉機的運轉率。運轉率高，小車運行時間多，停車時間少，每次抓棉量少，而連續(xù)抓棉時間長，則混棉機棉箱內成分比較均勻。提高小車運行速度、減少抓棉打手下降動程、增加抓棉打手刀片的密度，是提高運轉率行之有效的措施。提高抓棉機的運轉率，對以后工序的開松、除雜和棉卷均勻度都有益。抓棉機的運轉率一般要求達到80%以上。

（四）抓棉機的除雜作用

抓棉機的除雜作用主要通過抓棉時雜質的抖落實現(xiàn)，一些因抓棉打手開松作用而與棉塊分離的大而重的雜質，不能被氣流吸引隨纖維一起輸送到下道機臺而被抖落，最后在清掃棉包臺時被去除。有些抓棉機的抓棉打手的壓棉羅拉具有磁性，或另裝一根或兩根具有磁性的輥子，使原料中暴露出來的鐵雜可以被吸附而人工去除，以除去浮于原棉表面的零星鐵雜，特別是再用棉中的鋼絲圈、小勾刀、螺絲、墊圈、打包鐵皮頭等。抓棉機的開松效果越好，雜質越容易暴露，雜質與纖維間的聯(lián)系力越小，大而重的雜質在抓棉機上被抖落的可能性越大。

三、棉箱機械

棉箱機械具有較大棉箱和角釘機件，大的棉箱對原料進行混和，而角釘機件對原料進行扯松，去除雜疵。棉箱機械主要包括自動混棉機、雙棉箱給棉機、多倉混棉機等。

圖3-18 自動混棉機

（一）自動混棉機

1.自動混棉機的機構與工作原理

如圖3-18所示。自動混棉機一般由凝棉器1、擺斗2、搖柵（混棉比斜板）3、光電管4、輸棉簾5、壓棉簾6、角釘簾7、均棉羅拉8、剝棉打手9、塵棒10、磁鐵裝置11、間道隔板12等機件組成,如圖3-18所示(見動畫3-9)。置于自動混棉機上方的凝棉器1借助氣流作用，將后方機臺輸出的棉塊從側向喂入儲棉箱內，通過擺斗2逐層橫向鋪放在輸棉簾5上，形成多層混合的棉堆。然后由輸棉簾5和壓棉簾6夾持棉堆喂給角釘簾7。裝在儲棉箱墻板上的光電管4能控制后方機臺的喂棉，使箱內儲棉高度不超過光電管的安裝高度。當角釘簾7高速上行時，從棉堆上抓取并松解喂入的棉塊，松解出來的大雜質如棉籽殼等可從角釘簾7下方的塵格落出。被角釘帶走的棉塊繼續(xù)上行依次通過壓棉簾6、均棉羅拉8等作用區(qū)時，又受到進一步開清；被均棉羅拉打回而未被角釘簾7帶走的棉塊，則重新返回棉堆進行混和。角釘簾7帶出的棉塊被剝棉打手9剝下，并與塵棒10共同作用對棉塊進一步開松后輸出，而混在纖維中的雜質則從塵棒間隙落下。在棉塊輸出部位裝有間道隔板12，可以根據(jù)工藝要求改變出棉方向，在下出棉口裝有磁鐵裝置11，可排除棉塊中的鐵物質。當調整輸棉簾的線速度時，可相應調整混棉比斜板3的傾斜角度，以保證擺斗擺動所鋪棉層的外形不被破壞。

2.自動混棉機的作用

（1）開松作用。自動混棉機是通過帶有角釘機件對棉塊的撕扯作用及打手與塵棒的自由打擊作用實現(xiàn)開松，包括四個方面，即角釘簾垂直抓取被輸棉簾和壓棉簾夾緊、握持的棉層，有握持撕扯作用；角釘簾與壓棉簾兩個角釘面間對棉塊的撕扯開松；均棉羅拉與角釘簾作用區(qū)，兩個角釘面對棉塊的撕扯作用；剝棉打手剝取角釘簾上纖維層時的打擊開松及剝棉打手與塵棒間對棉塊的自由打擊作用。

自動混棉機的扯松和自由打擊作用柔和，對纖維損傷小。一般安排在開清棉流程的開始部分，與抓棉機通過輸棉管道和凝棉器連接。影響自動混棉機開松作用的因素包括各部分的隔距及各主要機件的速度。

（2）除雜作用。自動混棉機的除雜點有四處，即雜質可從輸棉簾的木條間隙下落；角釘簾底部和剝棉打手下部均有塵棒，可以排除雜質；如果采用下出棉方式，磁鐵裝置可以吸附棉流中的鐵雜。由于自動混棉機位于開清棉流程的開始部分，棉塊較大，除雜以除大雜為主，如棉籽、不孕籽等。

（3）混和作用。如圖3-19所示，裝在自動混棉機后部儲棉箱上部的凝棉器1將初步開松混和的原料吸到本機來，通過擺斗2的左右擺動將棉層橫向鋪設在輸棉簾3上，形成多層原料疊合的棉堆。壓棉簾4和輸棉簾共同夾持棉堆送給角釘簾5，角釘簾對棉堆沿垂直方向抓取，即所謂“橫鋪直取”，從而實現(xiàn)不同原料的充分混和。

圖3-19 自動混棉機的混和原理

（4）均勻作用及其影響因素。自動混棉機后部儲棉箱裝有搖柵—水銀開關裝置（A006 B型）或光電控制裝置（A006 BS或FA 016型），控制后部儲棉箱的棉量，如圖3-18所示，當棉量高度超過控制的上限高度時，控制其供應機臺停止給棉（抓棉小車停轉），隨著機臺的輸出，存棉高度下降，當下降到控制的下限高度時，控制供應機臺繼續(xù)給棉（抓棉小車運動）。儲棉箱存棉量的控制在不致引起堵車的情況下以較大為宜，以增強混和效果。

此外，當角釘簾攜帶棉塊運動遇到均棉羅拉時，給角釘簾帶出的較大的棉塊、較厚的棉層會由于均棉羅拉的打擊而經(jīng)由壓棉簾上部返回中部儲棉箱，保證角釘簾帶出的棉層均勻。均棉羅拉的均勻效果主要受均棉羅拉與角釘簾間距的影響，適當減小該隔距，有利于提高均勻效果。

（二）多倉混棉機

多倉混棉機主要利用多個儲棉倉起細致的混和作用，同時利用打手、角釘簾、均棉羅拉和剝棉羅拉等機件起到一定的開松作用。多倉混棉機的混和作用，都是采用不同的方法形成時間差而進行混和的。按照形成時間差的不同方法，目前，國內外流行的多倉混棉機有兩種典型代表，一種是不同時喂入的原料同時輸出形成時間差實現(xiàn)混和，如FA 022型多倉混棉機（圖3-20）。另一種是同時喂入的原料，因在機器內經(jīng)過的路線長短不同（路程差），因而不同時輸出，實現(xiàn)了混和，如FA025型多倉混棉機（圖3-21）。

圖3-20 FA 022型多倉混棉機

圖3-21 FA 025型多倉混棉機

（1）FA 022型多倉混棉機（見動畫3-10）。這種混棉機根據(jù)需要有6倉、8倉或10倉三種形式，圖3-20所示為6倉。開松的原棉通過輸送管2和管道內的活門進入垂直棉倉1，當棉倉原棉達到預定容量后，由壓差開關控制氣動機構關閉活門3，同時下一倉的活門自動打開，順序逐倉進料。各倉底部均裝有一對給棉羅拉4和一只打手5，纖維經(jīng)羅拉輸出，由打手開松后落到混棉通道內混和，最后由氣流輸出。該機在第二倉位上裝有光電管6，以控制各棉倉喂料級差及下一周期喂料開始。

（2）FA 025型多倉混棉機。如圖3-21所示，經(jīng)初步開松混和的原料，由氣流輸送至本機的輸棉管1內，各箱上部的配棉羅拉2將原料均勻地輸送到各自的棉倉3內。各倉的隔板4沿原料流動方向逐漸縮短，且下部呈弧形，使各倉的原料轉過90°，由輸棉簾5和給棉輥6將棉層呈水平方向喂入角釘簾7抓取，經(jīng)均棉羅拉8和剝棉輥9后，進入儲棉箱10又經(jīng)一對喂棉羅拉11和開棉打手12開松后，由前方氣流經(jīng)管道13輸出。棉箱中的氣流由上排氣口14、下排氣口15排出。

由此可知，各倉原料到達角釘簾7所經(jīng)過的路程長短是不同的，靠近輸棉管入口的棉倉路程短，而遠離輸棉管入口的棉倉路程長。因此，各個棉倉的棉層相互錯位，形成路程差（實際上也是因同時喂入各倉的原料不同時輸出而形成了時間差），使不同成分的原料充分混和。

（三）雙棉箱給棉機

棉箱給棉機的主要作用是均勻給棉，并具有一定的混和及扯松作用。給棉機在開清棉流程中靠近成卷機，以保證棉卷定量，提高棉卷均勻度。

圖3-22 A092 AST型振動板雙棉箱給棉機

A092 AST（FA 046）型振動板雙棉箱給棉機的主要機構如圖3-22所示（見動畫3-11）。原棉經(jīng)凝棉器喂入本機的進棉箱10，進棉箱內裝有調節(jié)板12，用以調節(jié)進棉箱的容量；側面裝有光電管2，可根據(jù)進棉箱內原料的充滿程度控制電氣配棉器進棉活門的啟閉，使棉箱內的原料保持一定高度。進棉箱下部裝有一對角釘羅拉9輸出原料。機器中部為儲棉箱7，下方有輸棉簾8。原料由角釘羅拉輸出后，落在輸棉簾上，由輸棉簾送入儲棉箱。儲棉箱中部裝有搖板11，搖板隨箱內原料的翻滾而擺動。當原料超過或少于規(guī)定容量時，由于搖板的傾斜帶動一套連桿及拉耙裝置，從而控制角釘羅拉的停止或轉動。輸棉簾前方為角釘簾5，角釘簾上植有傾斜角釘，用以抓取和扯松原料。角釘簾的后上方為均棉羅拉6，均棉羅拉從角釘簾上打落較大及較厚的棉塊或棉層，以保證角釘簾帶出的棉層厚度相同，使機器均勻出棉，并具有扯松原料的作用。清棉羅拉13對均棉羅拉6進行清潔。均棉羅拉表面裝有角釘，與角釘簾的角釘交叉排列。均棉羅拉與角釘簾之間的隔距可以根據(jù)需要進行調節(jié)。角釘簾的前方有剝棉打手4，用于從角釘簾上剝取原料，使其進入振動棉箱，同時具有開松作用。振動棉箱由振動板3和出棉羅拉1等組成。振動棉箱的上部裝有光電管，控制角釘簾和輸棉簾的停止或轉動。經(jīng)振動板作用后的筵棉由輸出羅拉均勻地輸送到單打手成卷機。

（四）混和效果的評定

混和效果常用以下三種方法進行評定。

（1）混入有色纖維法。在混和原料中混入一定數(shù)量的染色纖維，經(jīng)機械混和處理后取樣，再用手揀法分揀出有色纖維，稱其重量，然后計算有色纖維百分率的平均數(shù)、均方差、變異系數(shù)等，進行對比分析混和效果。

（2）切片法。將條子或紗線切片，然后放在顯微鏡下觀察，分析其混和效果。

（3）染色評定法。此方法多用于化學纖維混紡產(chǎn)品。它是成紗或織成布后再經(jīng)染色，由染色的結果來分析混和效果的方法。

四、開棉機械

（一）軸流開棉機

軸流開棉機有單軸流和雙軸流兩種形式。單軸流式開棉機如圖3-23所示，原料由進棉口2進入打手室后被打手4抓取，并隨打手一起向下回轉，與塵棒5撞擊后被拋向罩殼，落棉由落棉小車6收集，并由排雜打手7排出。由于罩殼內的導流板3與打手角釘呈螺旋線排列，原料沿打手軸向呈螺旋線形式向出棉口1前進。在前進過程中，原料又連續(xù)兩次與塵棒撞擊后被拋向罩殼。原料在機器內圍繞打手共翻滾三次，并且在自由狀態(tài)下接受打手角釘?shù)拇驌糸_松，纖維損傷較少，雜質不易被打碎。

圖3-23 單軸流開棉機

（二）多輥筒清棉機

多輥筒清棉機一般與多倉混棉機機械連接，對混和后的原料進行開松、除雜。輥筒的數(shù)量有一個、三個、四個不等，這里以三輥筒清棉機為例介紹其作用原理。如圖3-24所示，從多倉混棉機輸出的棉層由輸入棉簾1喂入，被壓棉羅拉2壓緊，并在給棉羅拉3的握持下，被第一輥筒（打手）4打擊開松，之后依次受第二輥筒5，第三輥筒6的打擊開松。在每個輥筒下方有帶除塵刀口的吸口8吸取塵雜，分梳板7起進一步開松纖維的作用，與之裝在一起的落棉調節(jié)板，可根據(jù)所紡原棉和除塵雜要求的不同，調節(jié)吸口開口的大小以控制各自的落棉和落棉含雜量。被開松后的原棉在前方機臺風扇作用下由出棉口9向前輸出。加工不同形狀或性質的原料，三個輥筒打手可選擇不同的類型，如紡細絨棉時，三個輥筒的配置依次為稀梳針、粗鋸齒、細鋸齒；紡長絨棉時，三個輥筒的配置依次為稀梳針、密梳針、粗鋸齒。

（三）豪豬開棉機

豪豬式開棉機的作用原理如圖3-25所示（見動畫3-12），儲棉箱2內裝有調節(jié)板9，以改變輸出棉層的厚度，側面裝有光電管。下方的木羅拉4輸出原料，喂給給棉羅拉5，原料在給棉羅拉的握持下接受豪豬打手6的打擊。豪豬打手下方的63根塵棒，分為四組包圍在打手的3/4圓周上，塵棒隔距可以調節(jié)，塵棒下方的塵箱內裝有輸雜簾8可將雜質輸出。機臺上方附有凝棉器1，依靠氣流將后方機臺輸出的原料吸附在塵籠表面，落入本機儲棉箱2中。當棉箱中儲棉量過多或過少時，可通過光電管控制后方的機臺停止給棉或重新給棉，以保持箱內一定的儲棉量。在正常工作時，儲棉箱內的原棉依靠自重緩緩落下，在木羅拉4與給棉羅拉5的握持下輸出，受豪豬打手6的猛烈打擊、分割和撕址。被打手撕下的棉塊，沿打手圓弧的切線方向撞擊在塵棒7上，在打手與塵棒的共同作用以及氣流的配合下，使棉塊獲得進一步的開松與除雜，并從出棉口3輸出。被分離的塵雜和短纖維則從塵棒間隙落下，由輸雜簾8輸出。在出棉口處裝有剝棉刀，以防止打手返花。

圖3-24 三輥筒清棉機結構示意圖

圖3-25 豪豬式開棉機

開棉機械種類繁多，除了上述介紹的機型外，還有六輥筒開棉機、多刺輥開棉機、混開棉機、精開棉機等，但其作用原理基本相同，都是通過打手與塵棒或除塵刀、分梳板、吸口等組成的托持、排雜附件組合的配合，對原料進行開松、除雜，其區(qū)別一般體現(xiàn)在打手的形式、打手的數(shù)量及打擊形式（自由打擊或握持打擊）上，這里不再贅述。

五、清棉成卷機械

清棉機械的作用是對經(jīng)過開棉機開松除雜的原料繼續(xù)開松、均勻、混和，清除葉屑、破籽、不孕籽等雜質和部分短纖維。清棉機械是開清棉加工的最后一臺機械，如果采用成卷工藝，清棉機有成卷部分，將經(jīng)過精細開松、除雜后的纖維制成一定規(guī)格的縱橫向均勻的棉卷；如果采用清梳聯(lián)，清棉機不裝配成卷部分，經(jīng)清棉機精細開松、除雜后，纖維以散纖維的形式由風機直接輸送到梳棉機后部的喂棉箱，由喂棉箱將散纖維制成均勻的棉層，喂入梳棉機。

單打手清棉成卷機的機構如圖3-26所示（見動畫3-13），由棉卷秤1、存放扦裝置2、漸增加壓裝置3、壓卷羅拉4、棉卷羅拉5、導棉羅拉6、緊壓羅拉7、防粘羅拉8、剝棉羅拉9、塵籠10、風機11、綜合打手12、塵棒13、天平羅拉14、角釘羅拉15、天平桿16等機件組成。雙棉箱給棉機振動棉箱輸出的棉層經(jīng)角釘羅拉15、天平羅拉14、天平桿16喂給綜合打手12。當通過棉層太厚或太薄時，經(jīng)鐵炮變速機構，自動調節(jié)天平羅拉的給棉速度。天平羅拉輸出的棉層受到綜合打手的打擊、分割、撕扯和梳理作用，開松的棉塊被打手拋向塵棒13，雜質通過塵棒落出，棉塊在打手與塵棒的共同作用下，得到進一步的開松。由于風機11的作用，棉塊被凝聚在上下塵籠10的表面，形成較為均勻的棉層，細小的雜質和短纖維穿過塵籠網(wǎng)眼，被風機吸出機外。塵籠表面的棉層由剝棉羅拉9剝下，經(jīng)過防粘羅拉8，輸向緊壓羅拉7，棉層壓緊后經(jīng)導棉羅拉6，由棉卷羅拉5繞在棉卷扦上制成棉卷，自動落卷稱重。

圖3-26 FA141型單打手成卷機示意圖

清棉機的產(chǎn)品（棉卷）要達到一定的均勻要求，必須對棉層的縱、橫向均勻度加以控制。單打手成卷機的均勻機構為天平調節(jié)裝置。

天平調節(jié)裝置由棉層檢測、連桿傳遞、調節(jié)和變速等機構組成，如圖3-27所示。由16根天平桿2及一根天平羅拉1組成的檢測機構，檢測喂入棉層厚度，通過一系列連桿導致一定位移傳給變速機構，產(chǎn)生相應的給棉速度。

圖3-27 天平調節(jié)裝置

天平羅拉1下有十六根并列的天平桿2，天平羅拉的位置是固定的，而天平曲桿則以刀口3為支點，可以上下擺動。當棉層變厚，天平曲桿頭端被迫下擺，其尾端上升，通過連桿4、5使總連桿6隨之上升。總連桿上升又使平衡杠桿7以8為支點向上擺動，使與平衡杠桿左端相連的調節(jié)螺桿10上升，此時，雙臂杠桿11以12為支點向右擺動，帶動連桿13使鐵炮皮帶叉14右移，鐵炮皮帶15也隨之向主動鐵炮16的小直徑處移動一定距離。由于主動鐵炮轉速是恒定的，被動鐵炮17由主動鐵炮傳動，它又通過蝸桿18、蝸輪19、齒輪20傳動天平羅拉及其后方的給棉機構。此時，鐵炮皮帶向主動鐵炮的小直徑處移動，天平羅拉轉速減慢，相應給棉速度減慢。反之，棉層變薄時，由于天平曲桿本身的重量及平衡重錘9的作用，天平曲桿頭端上抬，平衡杠桿左端下降，鐵炮皮帶向主動鐵炮大直徑處移動，天平羅拉轉速成比例地增加，給棉速度加快。

鐵炮機械式變速機構對棉層喂給量的均勻調整能力有一定限度，并有很大的滯后性，喂入棉層厚度頻繁變化和過分不勻時，很難達到理想的均勻程度。目前，已逐步采用機電式自調勻整裝置，如圖3-28（a）所示，天平曲桿尾端總連桿掛有重錘3，重錘上裝有精度較高的位移傳感器，棉層厚薄變化由位移傳感器轉化成電壓信號送勻整儀2處理，調節(jié)電動機1的速度來改變天平羅拉的轉速，以達到勻整的目的，該裝置反應靈敏，調速范圍寬，變速控制更有效。

圖3-28 機電式自調勻整裝置

六、連接裝置與安全防護裝置

（一）連接裝置

開清棉工序采用多機臺生產(chǎn)，在整個工藝流程中，通過凝棉器或輸棉風機把各單機連接起來，利用管道氣流輸棉，組成一套連續(xù)加工的系統(tǒng)。此外，為了平衡產(chǎn)量，原棉由開棉機輸出后，在喂入清棉機前，還要進行分配，故在開棉機與清棉機之間，要設有一定形式的分配機械。

1.凝棉器

塵籠式凝棉器的機構圖如圖3-29所示，當風機3高速回轉時，空氣不斷排出，使進棉管1內形成負壓區(qū)，棉流即由輸入口向塵籠2表面凝聚，一部分小塵雜和短絨則隨氣流穿過塵籠網(wǎng)眼，經(jīng)風道排入塵室或濾塵器，凝聚在塵籠表面的棉層由剝棉打手4剝下，落入儲棉箱中。

2.輸棉風機

輸棉風機在原料輸送過程中起氣流泵的作用，通過使輸棉管道中產(chǎn)生一定流速的氣流，完成纖維原料在機臺間的輸送。

3.配棉器

由于開棉機與清棉機產(chǎn)量不平衡，需要借助配棉器將開棉機輸出的原料均勻地分配給2~3臺清棉機，以保證連續(xù)生產(chǎn)并獲得均勻的棉卷或棉流。配棉器的形式有電氣配棉器和氣流配棉器兩種。電氣配棉采用吸棉的方式，氣流配棉采用吹棉的方式。

圖3-29 塵籠式凝棉器

圖3-30 A 062型電氣配棉器

圖3-31 FA 121型金屬除雜裝置

A 062型電氣配棉器的機構圖如圖3-30所示，主要由進棉斗3、配棉頭4和安全防軋裝置5組成。A062型電氣配棉器連接在最后一臺開棉機前、雙棉箱給棉機之后，利用凝棉器2的氣流作用，把經(jīng)過開松的棉塊均勻分配給2~3臺雙棉箱給棉機1。

（二）安全防護裝置

1.除金屬雜質裝置

FA 121型除金屬雜質裝置如圖3-31所示，在輸棉管的一段部位裝有電子探測裝置，當探測到棉流中含有金屬雜質時，由于金屬對磁場起干擾作用，發(fā)出信號并通過放大系統(tǒng)使輸棉管專門設置的活門1作短暫開放（圖中虛線位置），使夾帶金屬的棉塊通過支管道2，落入收集箱3內，然后活門立即復位，恢復水平管道的正常輸棉。棉流僅中斷2~3s，而經(jīng)過收集箱的氣流透過篩網(wǎng)4，進入另一支管道2，匯入主棉流。

圖3-32 橋式吸鐵裝置

此外，還有一種直接安裝在管道上的橋式除鐵雜裝置，如圖3-32所示。裝有永久性磁鐵部分輸棉管道呈倒V字形，棉流自右向左運動，當棉流中有鐵雜時，永久性磁鐵可將其吸住。被磁鐵吸附的鐵雜可定期清除。

2.火星探除裝置

纖維原料中的火星（一般為機件間或機件與金屬雜質間碰擊產(chǎn)生）是引起車間火災的嚴重隱患。火星探除裝置就是用于管道中輸送的纖維原料內可能存在的火星進行探測與排除。該裝置外形如圖3-33所示，由火星探測控制箱1、金屬探測裝置2和排雜執(zhí)行機構3組成，火星探測裝置采用紅外線探測傳感器探測快速運動的棉流中可能存在的火星，如果發(fā)現(xiàn)棉流中存在火星，則執(zhí)行機構的旁路活門打開，將帶有火星的棉流排除，然后再關閉旁路活門，繼續(xù)生產(chǎn)。

圖3-33 火星探除裝置

（三）異型纖維探除裝置

異型纖維是指與在加工的纖維性質與類型不同的纖維，這些纖維由于染色性質與所加工的纖維不同，最終會在織物染色后成為布面疵點，影響織物的外觀質量，必須在紡紗加工過程中去除。

異型纖維探除裝置如圖3-34所示。棉流由入口1進入，由出口5輸出。光電感應器方陣2實時辨別異型纖維和異類雜質，發(fā)現(xiàn)異型纖維或異類雜質后，由高速氣流噴嘴噴射的氣流將含有異型纖維或異類雜質的棉流經(jīng)排出通道3吹落到落棉收集箱4中。該裝置還可以排除所有類型的異類雜質，包括麻、毛發(fā)、紙、丙綸絲、羽毛、葉屑、色絲、染色纖維、碎布等光學性質異于在加工的纖維及非纖維性異物。

（四）重雜分離裝置

重雜分離裝置是利用纖維與密度大的重雜的性質差異排除重雜。如圖3-35所示為重雜分離器工作原理圖。高速纖維流進入U形彎道時，在離心力的作用下撞擊底部塵格，重雜便從塵棒間隙落入收集箱中，一般與橋式吸鐵組合，以去除金屬雜物。

圖3-34 異型纖維探除裝置

圖3-35 重雜分離器

七、開清棉機械的組合

1.組合原則

開清棉聯(lián)合機的組合要求應與開清棉工序的工藝要求相符合。為提高產(chǎn)品質量，保障正常生產(chǎn)，組合時要滿足以下要求。

（1）貫徹“多包細抓、混和充分、成分準確、打梳結合、多松少返、早落少碎、防火防爆、棉卷均勻、結構良好”等工藝原則。

（2）合理配置開清點數(shù)量，以適應不同原料的含雜。化學纖維蓬松、不含雜、含疵點少，開清點數(shù)量可少。

（3）合理選擇打手型式和打擊方式，先自由狀態(tài)打擊再握持狀態(tài)打擊，以達到逐步開松的目的。

（4）配置一定數(shù)量的棉箱機械，一般2～3箱，采用多倉混棉機，更能提高混和效果，使棉卷結構均勻、染色均勻。

（5）流程的輸棉管道中需設置間道裝置，以適應開清點和棉箱機械數(shù)量的配置，使單機組合更具有靈活性和適應性，且機組中須安置防鐵裝置或除金屬裝置。

2.組合實例

（1）國產(chǎn)設備加工化學纖維用開清棉聯(lián)合機組（成卷流程）。如圖3-36所示為加工原棉用開清棉聯(lián)合機組：環(huán)行式抓棉機×2→除金屬雜質裝置→自動混棉機→梳針打手開棉機→二路電氣配棉器→棉箱給棉機+單打手清棉成卷機×2。圖中各單機通過管道連接，深色管道表示含塵氣流排除通道。

流程中“+”表示兩種設備機械連接；→表示氣流輸棉。該流程開清點有兩個，即梳針打手開棉機及單打手清棉機；棉箱機械有兩臺，即自動混棉機與棉箱給棉機；自動混棉機、梳針打手開棉機及棉箱給棉機的儲棉箱上部附有凝棉器。

圖3-36 國產(chǎn)加工化學纖維用開清棉聯(lián)合機組

1—環(huán)行抓棉機 2—除金屬雜質裝置 3—自動混棉機 4—梳針打手開棉機

5—二路電氣配棉器6—振動式喂棉箱 7—單打手清棉機 8—電氣控制箱

（2）國產(chǎn)設備加工純棉清梳聯(lián)流程。

如圖3-37所示為國產(chǎn)設備加工純棉清梳聯(lián)流程：往復式抓棉機→多功能氣流塔→金屬及火星探除器→單軸流開棉機→輸棉風機→精開棉機→輸棉風機→火星探除器→清梳聯(lián)喂棉箱+梳棉機。該流程有單軸流開棉機（自由打擊開松）和精開棉機（握持打擊開松）兩個開清點，多倉混棉機一個混合點（兼有開松作用）。

圖3-37 國產(chǎn)純棉清梳聯(lián)流程

1—往復式抓棉機 2—多功能氣流塔 3—金屬及火星探除器 4—單軸流開棉機

5—火星探除器 6—多倉混棉機 7—輸棉風機 8—精開棉機 9—清梳聯(lián)喂棉箱+梳棉機

（3）國外加工純棉用開清棉聯(lián)合機組。如圖3-38所示為國外某純棉清梳聯(lián)流程：往復式抓棉機→輸棉風機→橋式吸鐵→金屬及火星探除器→除塵裝置→多倉混棉機+三打手清棉機→橋式吸鐵→重雜分離器→精細開棉機→除塵塔→輸棉風機→清梳聯(lián)喂棉箱+高產(chǎn)梳棉機。該流程有三打手清棉機（自由打擊開松為主）和精細開棉機（握持打擊開松）兩個開清點，多倉混棉機一個混合點，體現(xiàn)了開清棉工序高效、短流程的趨勢。

圖3-38 國外純棉清梳聯(lián)流程

1—往復式抓棉機 2—輸棉風機 3—橋式吸鐵 4—金屬及火星探除器

5—除塵裝置 6—多倉混棉機 7—三打手清棉機 8—重雜分離器

9—輸棉風機 10—精細開棉機 11—除塵塔 12—清梳聯(lián)喂棉箱 13—高產(chǎn)梳棉機

八、棉卷質量控制

棉卷質量直接影響各工序半制品的質量及成紗質量。棉卷質量包括：棉卷均勻度、棉卷含雜率和含雜內容、棉卷結構。棉卷質量不僅與原棉有關，而且與工藝調整、機械維修、操作管理、溫濕度控制等都有密切關系。為提高棉卷質量，一方面要充分發(fā)揮開清棉工序各單機的作用，另一方面也要制訂必要的棉卷質量檢驗項目和控制指標，以便及時發(fā)現(xiàn)問題，加以糾正，確保成紗質量的穩(wěn)定。

（一）棉卷含雜的控制

在整個紡紗過程中，清除原棉中雜質、短絨的任務主要由開清棉和梳棉兩個工序來承擔。如果開清棉工序清除雜質多，則梳棉工序除雜負擔就可減輕。原棉中含雜內容不同，清除雜質的難易程度也不同。有的雜質不易在開清棉工序中清除，若強行多落這部分雜質，便會有很多可紡纖維隨著落下，落棉含雜率低，對節(jié)約用棉不利。所以必須對清、梳兩工序進行適當分工，使其合理負擔。大雜質和黏附力很小的雜質，如棉籽、籽棉、砂土等，盡量在開清棉中除去；與纖維具有一定黏附力的較大雜質，如不孕籽、僵片、破籽等，也要盡量除去；對那些與棉纖維黏附力大、質量輕的雜疵，如帶纖維籽屑、軟籽表皮、短絨等，可留給梳棉工序清除。

總之，必須充分發(fā)揮開清棉工序各單機的除雜作用，使棉卷含雜率盡可能降低。在清梳合理分工的前提下，開清棉工序的總除雜效率要求達到表3-1的水平。

表3-1 開清棉工序的總除雜效率

（二）棉卷的均勻度控制

棉卷不勻可分為縱向不勻和橫向不勻，在生產(chǎn)中以控制縱向不勻為主。縱向不勻是反映棉卷單位長度的重量差異情況，它直接影響生條重量不勻率和細紗的重量偏差，通常以棉卷1m長為片段，稱重后算出其不勻率的數(shù)值。棉卷不勻率的控制應根據(jù)所紡原料而定，一般棉纖維控制在l％以下，棉型化學纖維控制在1.5％以下，中長化學纖維控制在1.8％以下。在棉卷測長過程中，通過燈光目測棉層橫向的分布情況，如破洞及橫向各處的厚薄差異等；橫向不勻過大的棉卷，在梳棉機加工時，棉層薄的地方，纖維不能處在給棉羅拉與給棉板的良好握持下進行梳理，因為這樣容易落入車肚成為落棉。另外，生產(chǎn)上還應控制棉卷的重量差異，即控制棉卷定量或棉卷線密度的變化，一般要求每個棉卷重量與規(guī)定重量的差異不超過200g，超過此范圍作為退卷處理。退卷率一般要求不超過1％，即正卷率需在99％以上。

為了使制成的棉卷均勻、重量一致，必須做好如下工作。

（1）原料：原料的回潮率、含水及含油率差異過大或配棉成分中原棉、回花、再用棉間的密度差異過大，如不均勻混和，還會影響天平羅拉下棉層密度的變化，從而使輸出棉量不均勻。

（2）工藝：加強開松、充分混和是提高棉卷均勻度的先決條件，因為開松愈好、混和愈充分，原料的密度差異愈小，愈有利于棉卷均勻度的改善。提高開清棉工序各單機運轉率，穩(wěn)定棉箱中存棉的密度要保證棉卷均勻，以控制各單機單位時間的給棉量及輸出量的穩(wěn)定。正確選用打手和塵籠的速度，使塵籠吸風均勻。

（3）機械狀態(tài)：天平調節(jié)裝置工作狀態(tài)正常、動作靈敏，如有變形或磨損，要及時修理；支點位置和重錘位置應按要求調整好；皮帶張力適當，以減少溜滑跑偏；皮帶不能過寬，且需保持處于鐵炮中央位置，以保證傳動正確，速度合乎要求。

（4）車間溫濕度：控制車間溫濕度的變化，使棉卷回潮率及棉層密度趨于穩(wěn)定，以保證棉卷的正卷率；開清棉車間溫度夏季控制在31～32℃，冬季控制在20～22℃，相對濕度一般為55％～65％。

（5）操作管理：抓棉機值車工排放棉包工作的合理與否，將影響混棉的均勻性；成卷部分值車工調試天平調節(jié)裝置的熟練程度直接影響棉卷均勻度的好壞。落卷時，棉卷的生頭質量將影響棉卷的棉層不均勻率與棉卷結構。

思考題

1.開松與除雜的目的是什么？

2.按對原料的作用方式，自由開松有哪兩種形式？握持開松有哪兩種形式？

3.說明自由開松與握持開松的特點。

4.影響開松作用的因素有哪些？

5.開松效果評價有哪些方法？

6.作圖表示三角塵棒的結構及安裝角，并說明安裝角對開松除雜的影響。

7.打手與塵棒間的排雜，有哪幾種情況？

8.以豪豬開棉機為例，畫出打手周圍的氣流規(guī)律，并說明其主要作用。

9.作圖表示并說明氣流噴口除雜的機理。

10.什么是除雜效率、落雜率、落物率和落物含雜率？

11.簡述影響抓棉機開松作用的因素。

12.簡述自動混棉機混和作用原理。

13.簡述多倉混棉機的作用原理。

14.自由打擊開松開棉機的代表機型有哪些，簡述其各自作用原理。

15.簡述影響豪豬開棉機開松除雜作用的因素。

16.簡述清棉成卷機天平調節(jié)裝置作用原理。

17.棉卷質量指標有哪些？哪些因素影響這些指標？怎樣控制？

18.寫出開清棉聯(lián)合機組一例，并加以介紹說明。

19.簡述除金屬雜質裝置的原理。

20.簡述異型纖維檢出裝置的作用原理。

21.簡述火星探除裝置的工作原理。