在梳棉机后罩板部位加装后固定盖板金属针布，使刺辊针布转移给锡林针布的纤维在进入回转盖板工作区之前进行一次预分梳，减轻工作区内回转盖板金属针布的齿面负荷。后固定盖板金属针布齿条的设计要求是：不充塞纤维、不挂花，能对纤维进行预分梳，达到减少纤维束且不损伤纤维的目的。在锡林抄针门或前下罩板处安装前固定盖板金属针布，对回转盖板工作区后锡林金属针布齿面上仍残留的小纤维束或纠缠纤维再进行补充梳理，可改善纤维的方向性，提高纤维的伸直度，以改善棉网质量和生条结构。前固定盖板金属针布齿条的设计要求是：齿条齿尖锋利、光洁，有一定的分梳转移能力，而且不充塞纤维。发挥前、后固定盖板金属针布的工艺效果，关键在于合理选择针布齿条的齿密、工作角、根数及其与锡林金属针布的隔距等。笔者就后固定齿条盖板金属针布的工作角，对梳理效果的影响展开试验研究。
01
齿形设计
1.1 齿条工作角的设计原理
固定盖板金属针布齿尖处纤维束的受力情况，如图1所示。其中：R为切向力，包括梳理力和空气阻力；N为齿工作面对纤维束的反作用力，与齿工作面垂直；F为齿工作面对纤维束的摩擦力，与纤维束沿齿工作面的运动方向相反；α为齿工作角。
1—齿；2—纤维束。
图1纤维受力分析由于纤维束沿y-y′方向受力平衡，可得到：
N＝Rsin（90°-α） （1）
当纤维束沿x-x′方向有向齿根移动的趋势时，摩擦阻力F方向朝向齿尖外；当纤维束沿x-x′方向受力平衡时，可得：
Rcos（90°-α）＝F （2）
根据摩擦定律可得：
F＝μsN＝μsRsin（90°-α）（3）
式中：μs为纤维束与齿工作面间静摩擦因数。将式（3）代入式（2）可得：
Rcos（90°-α）＝μsRsin（90°-α），即
cot（90°-α）＝μs
那么就有：
α＝90°-arccotμs（4）
式（4）为纤维束沿齿工作面相对静止时的α与μs的关系方程，它是y=arccotx曲线方程。根据式（4）所求得的计算值α计见表1，可以看出α计与μs呈正相关。
根据有关资料介绍，金属针布齿条与棉纤维之间的静摩擦因数μs的平均值为0.4～0.6，将μs代入式(4)计算出的α计是一个临界值。当α实＞α计时，cotα实＞μs，纤维就会向齿根移动形成充塞；当α实＜α计时，cotα实＜μs，纤维不会向齿根移动，避免形成充塞。
因此，梳理棉纤维时，固定盖板金属针布齿条的工作角设计值应小于21.80°。
1.2 工作角设计
根据以上计算理论，改变工作角设计，试验验证工作角变化对梳理指标的影响。各规格产品的设计角度见表2。
02
试验设计
2.1 试验条件
2.1.1 原料为纯棉，测试指标期间为同批原料，纺同号数的纱线。
2.1.2 环境要求。试验室温度约为25 ℃、相对湿度约为55％，产品试验在同等环境下进行；车间试验阶段应尽量避免温湿度变化较大的天气。
2.1.3 TC5型梳棉机的基本工艺参数。刺辊转速为868 r/min，锡林转速为437 r/min，回转盖板速度为280 mm/min，道夫转速为47 r/min，出条速度为133 m/min；给棉板—刺辊隔距为0.79 mm，刺辊—锡林隔距为0.23 mm，锡林—回转盖板隔距为0.20 mm，0.18 mm，0.18 mm，0.20 mm，锡林—道夫隔距为0.20 mm，前下罩板隔距为0.56 mm，前上罩板隔距为0.56 mm，后固定盖板隔距为0.71 mm，0.56 mm，0.36 mm，前固定盖板隔距为0.30 mm，0.28 mm，0.28 mm，后棉网清洁器隔距为0.41 mm，前棉网清洁器隔距为0.33 mm，0.30 mm，后上罩板隔距为0.56 mm，后下罩板隔距为1.02 mm。
2.2 试验准备
2.2.1 准备普通透明塑料方便袋（保证样品密封状态），进行取样存放。
2.2.2 齿条处理。在试验前一天，采用滑石粉涂覆齿条表面，吸附其表面油污；在安装时，用抹布将表面滑石粉清除干净（3次手法需保持一致）。
2.2.3 设备检查。产品试验前对梳棉机所有工艺隔距进行检查，确保所有隔距准确。
2.3 试验要求
一组试验在同一批原料内完成；机台工艺不变；机台前固定盖板金属针布及其他配套针布保持原机状态，仅更换后固定盖板金属针布；初始上机运行2班后取样检测生条和成纱指标，成纱指标需在同眼、同锭、同等条件下测试。
表3为后固定盖板金属针布齿条配置。
2.3.1 生条取样方式与数量
a) 梳棉生条每个条筒试验约10 min，每个方案测试6个条筒。
b) 在正常运转的机台上随机抽取长度大于50 cm的棉条一段(或5 g棉层)作为试样。
c) 生条AFIS每种小样做3～5次，从采集的棉样中称取每种0.5 g试样。
2.3.2 成纱取样方式与数量
成纱取定制试验的10个纱锭，并查看是否有坏纱；规律性不匀或问题纱疵不计入常规纱的统计。
03
试验结果与分析
生条AFIS检验结果见表4。其中，BD①表示工作角设计1的第1次试验，其他依此类推。纺纱品种为C 14.6 tex，成纱测试结果见表5。
从表4的生条指标可见，3次试验，每组试验结果中综合指标设计2最优，其次为设计1、设计3。从表5的成纱指标可见，3次试验中，有2次显示设计2指标最优，其次为设计1、设计3，1次结果显示设计3略优于设计2。综合生条和成纱试验结果，可认为设计2组合的齿条梳理指标较有优势。
分析原因，工作角增大有利于针布抓取纤维，增强梳理，减少棉结杂质。后固定盖板金属针布组合中，第1组齿条发挥着开松纤维的作用，第2组和第3组逐渐增强开松与梳理；设计2配套齿条的设计角度逐渐增大，齿密越大，工作角越大，第3组齿条发挥更大的梳理作用，因此该组配套齿条的梳理指标较优。
04
结 论
固定盖板金属针布齿条齿形的工作角参数，在纤维梳理指标中发挥了显著作用；在小于理论设计临界值的情况下，工作角越大，梳理指标越好；在固定盖板金属针布齿条规格配置中，齿密增加，可适当增大工作角，增强梳理效果。
本微信节选自《纺织器材》2022年第2期《后固定盖板金属针布齿形对梳理效果的影响》。
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