國家標(biāo)準(zhǔn)《棉花細(xì)絨棉》(GB1103—1999)規(guī)定不孕子含棉率為20%～30%。而鋸齒棉的軋工質(zhì)量和后箱的排雜效果有很大關(guān)系。后箱排出的雜質(zhì)按排雜部位的不同,又可分為上排雜和下排雜。
(一)上排雜
從軋花肋條工作點到上排雜刀口(或前擋風(fēng)板口)這一鋸片弧長區(qū)域稱為上排雜區(qū)域。上排雜包含上排雜區(qū)域內(nèi)排出的雜質(zhì)和上排雜刀口處排出的雜質(zhì)。
當(dāng)鋸齒勾住纖維離開子棉卷進(jìn)入軋花肋條排工作點間隙時,因失去了子棉卷對它的壓力作用及外界空氣的透入,使齒凹內(nèi)的纖維不再緊緊地嵌在齒間而成為漂蕩狀態(tài),即形成浮棉層,使雜質(zhì)掙脫了纖維的纏繞而暴露在空間,這為上排雜和纖維分別制造了良好的條件。在上排雜區(qū)域內(nèi),浮棉層中的雜質(zhì)在慣性離心力的作用下,相對浮棉層外移。雜質(zhì)越重,慣性離心力越大,外移的速度越快,和浮棉層分別得越早;反之,和浮棉層分別得越晚,甚至在上排雜區(qū)域內(nèi)來不及和浮棉層分別。外移到浮棉層表層的雜質(zhì),經(jīng)過上排雜刀口時,受到上排雜刀口沖擊力的作用,迅速改變休閑方向,離開浮棉層。
因此,從上排雜區(qū)域內(nèi)排出的雜質(zhì)和上排雜刀口排解的雜質(zhì)是浮棉層中相對較重的雜質(zhì),主要是不孕子。上排雜或是被氣流吸運帶走,或者被拋到前擋風(fēng)板上,依靠前擋風(fēng)板的反彈作用和雜質(zhì)的自重作用從鋸片間隙墜落,或是被刮雜輥拋給排雜螺旋而輸出機外。
如上所述,上排雜主要依靠慣性離心力的作用和浮棉層分別,故提高鋸軸的轉(zhuǎn)速、加大鋸片的直徑有利于上排雜。然而,上述參數(shù)的確定不是以上排雜效果好壞為主要依據(jù)。影響上排雜效果主要有以下幾方面。
1.上排雜刀的安裝位置
上排雜刀的安裝位置既決策了上排雜區(qū)域的長度,又決策了它和鋸齒的配合間隙。鋸齒轉(zhuǎn)過軋花肋條排工作點間隙后,浮棉層中的雜質(zhì)不可能同時和纖維分別。一般情況下,處于浮棉層表層的雜質(zhì)先分別,處于浮棉層內(nèi)部的雜質(zhì)后分別,因為雜質(zhì)從內(nèi)層移動到表層需要肯定時間。纖維對雜質(zhì)的約束情況不同,也使雜質(zhì)的分別有先有后。因此,上排雜區(qū)域越長,雜質(zhì)休閑到浮棉層表層的時間越充足,分別的雜質(zhì)越多。反之,上排雜區(qū)域越短,分別的雜質(zhì)越少。而上排雜刀的安裝位置取決于刷棉部件———毛刷滾筒或風(fēng)嘴的安裝位置。
上排雜刀靠近鋸齒安裝,刀口對鋸齒浮棉層的沖擊效果明顯,分別的雜質(zhì)多,但有效纖維的損失也多;反之,上排雜刀離鋸齒遠(yuǎn),分別的雜質(zhì)少,有效纖維的損失也少。上排雜刀口和鋸齒間隙的大小應(yīng)根據(jù)浮棉層的厚度確定,軋花機產(chǎn)量高,浮棉層厚,此間隙應(yīng)大些;反之,此間隙可小些。
2.上排雜刀口的角度及清潔度
當(dāng)鋸齒帶著浮棉層碰到上排雜刀口時,上排雜刀口對浮棉層的沖擊力可以分解為兩個分力,一個是沿著上排雜刀工作面的分力,它能使雜質(zhì)拋出;另一個是垂直于上排雜刀工作面的分力,它可將纖維托住。上排雜刀口的安裝角度,即沖擊力的方向和上排雜刀工作面的夾角既影響兩個分力的大小,還影響它們的方向,進(jìn)而影響上排雜效果。
上排雜刀口往往粘有蟲屎、蟲尸,它們會粘掛纖維、不孕子,當(dāng)它們積聚到肯定程度時,就形成許多個棉條掛在刀口,在鋸片之間懸浮。它們既可能被鋸齒抓住重新混入皮棉,影響皮棉質(zhì)量,又會在氣流刷棉時,干擾沖風(fēng)口的氣流流向,造成氣流流態(tài)紊亂、刷棉不良、落棉損失增加。為此,應(yīng)及時刷落上排雜刀口粘附的雜物,保持上排雜刀口清潔?，F(xiàn)在一般采納磨輥或刮雜輥裝置對上排雜刀口進(jìn)行清潔工作。圖8-24所示是磨輥裝置,磨輥軸上有兩個旋向相反的螺旋槽,磨頭利用叉角嵌在螺旋槽內(nèi),磨頭上裝有兩塊刮板。當(dāng)磨頭隨磨輥軸的旋轉(zhuǎn)在軸上做往復(fù)休閑時,刮板可以刮落粘附在上排雜刀口的雜質(zhì)。刮板的工作全程應(yīng)滿足上排雜刀口的長度。為預(yù)防雜質(zhì)嵌入螺旋槽中,磨頭的兩側(cè)應(yīng)套上布套。刮雜輥依靠刮雜輥的旋轉(zhuǎn),由彈性葉板擦打粘附在上排雜刀口的雜質(zhì)。

3.吸嘴的位置及吸運風(fēng)速
上排雜好利用氣流及時吸走。吸嘴是狹長形狀的三角箱。吸口應(yīng)略長于上排雜刀口的工作長度,以便吸運上排雜刀兩側(cè)的雜質(zhì)。理論上要求吸嘴從吸口到出口的任一橫截面面積相等,以保證吸嘴內(nèi)的風(fēng)速相等,預(yù)防雜質(zhì)在三角箱內(nèi)沉積。為使吸嘴內(nèi)兩側(cè)的風(fēng)速和中間的風(fēng)速均勻一致,三角箱的收縮角度不宜超過60°。和吸嘴相連接的圓管直徑為 220～250mm。吸嘴吸口距上排雜刀口的距離為50～60mm,要求吸口正對不孕子等雜質(zhì)拋出的方向,吸口風(fēng)速應(yīng)適中,以能吸走不孕子等雜質(zhì)為限,風(fēng)速一般在10～12m/s。
(二)刷棉和下排雜
鋸齒帶著浮棉層通過上排雜刀口后,就進(jìn)入刷棉部位和下排雜區(qū)域。鋸齒上的纖維在此被刷落,被送往皮清機或集棉機,纖維中的一些輕型雜質(zhì)被分別。
1.毛刷刷棉和下排雜
在毛刷的有效作用范圍內(nèi),鋸齒上的浮附纖維受到毛刷的直接作用。由于毛刷條的線速度大于鋸齒的線速度,加之毛刷鬃毛和纖維之間的摩擦因數(shù)(0.35～0.45)大于鋸齒和纖維之間的摩擦因數(shù)(約0.3),故毛刷滾筒足以克服鋸齒的阻力,將纖維從鋸齒上刷下來。同時,由于前、后擋風(fēng)板及毛刷罩殼和毛刷滾筒的間隙較小,當(dāng)毛刷滾筒以32～38m/s的線速度高速旋轉(zhuǎn)時,在毛刷滾筒和罩殼之間的空間內(nèi)會形成負(fù)壓狀態(tài)。各毛刷條到達(dá)前擋風(fēng)板口時,會從前擋風(fēng)板上部空間吸入空氣補充,形成了向刷棉點移動的氣流。而每根毛刷條猶如風(fēng)扇的葉片,產(chǎn)生氣流流動,使氣流吹刷鋸齒上的浮棉層。因此,毛刷刷棉過程中既有毛刷刷力的作用又有氣流吹力的作用。
纖維從鋸齒上吹刷下來以后,隨著毛刷滾筒表面氣流向前休閑,經(jīng)排雜調(diào)節(jié)板、底板、出棉口,再經(jīng)皮棉管道送往皮清機或集棉機。在上排雜區(qū)域來不及和纖維分別的輕型雜質(zhì),將在下排雜區(qū)域分別出去。從下排雜區(qū)域內(nèi)排出的雜質(zhì)稱為下排雜。下排雜排出的是利用毛刷、氣流對雜質(zhì)的作用力及雜質(zhì)本身的重力作用,產(chǎn)生和纖維不同的休閑軌跡,沿著毛刷滾筒表面切線方向墜落在排雜調(diào)節(jié)板的前方。
2.氣流刷棉和下排雜
氣體自孔口管嘴或條縫向四周氣體噴出所形成的流動稱為氣體射流。故從風(fēng)嘴沖風(fēng)口噴出的高速氣流即是射流。
當(dāng)具有肯定壓力的氣體從噴嘴或條縫噴入大氣時,由于射流質(zhì)點和四周氣流質(zhì)點發(fā)生碰撞,進(jìn)行動量交換,射流就要帶動四周靜止氣體一起向前休閑,射流的這個特性稱為射流的卷吸作用。由于射流的卷吸作用,射流自噴嘴或條縫射出后,要沿休閑方向不斷擴散。
如果射流射入一個和大氣相通的容器,且射流和容器側(cè)壁的距離不等。由于射流的卷吸作用,射流四周的空氣被卷吸帶走,造成射流四周的空氣壓力下降。此時,外界空氣就向射流四周補充氣流,形成附加氣流流動,如圖8-25所示。

在射流休閑的同一時間里,射流四周從外界補充進(jìn)來的空氣量是相等的,但由于噴嘴或條縫到容器側(cè)壁的距離不等,使得距離大的一側(cè)附加流動的氣流速度較慢,而距離小的一側(cè)附加流動的氣流速度較快。由伯努利方程可知:距離大的一側(cè)附加流動造成的靜壓力要比距離小的一側(cè)附加流動造成的靜壓力大,于是射流兩側(cè)受到了不同靜壓力的作用。射流在兩側(cè)靜壓差的作用下,被壓向距離小的一側(cè)容器壁,并沿壁面噴射。這種現(xiàn)象稱為射流的附壁效應(yīng),如圖8-26所示。

氣流刷棉就是利用了射流的附壁效應(yīng)。高壓風(fēng)機產(chǎn)生的氣流進(jìn)入儲氣箱,在儲氣箱內(nèi)受到壓縮后,從沖風(fēng)口噴出束狀的高速氣流射向鋸齒。由于風(fēng)嘴沖風(fēng)口噴出的射流一側(cè)受到了風(fēng)嘴中層壁面的阻擋,而另一側(cè)幾乎沒有阻擋,故在風(fēng)嘴中層壁阻擋的一側(cè)附加氣流流動的速度大,靜壓力小;另一側(cè)附加氣流流動的速度小,靜壓力大。
在兩側(cè)靜壓力差的作用下,射流被迫附在風(fēng)嘴中層壁面上流動。當(dāng)鋸齒帶著浮棉層以12～13m/s的速度休閑到風(fēng)嘴沖風(fēng)口時,突然受到80m/s左右的高速射流沖擊。在射流沖擊力、自身重力及慣性離心力的作用下,纖維脫離鋸齒,轉(zhuǎn)移到射流束中。隨后,纖維同射流一起沿風(fēng)嘴中層壁面流動,終進(jìn)入受棉口、皮棉道。
夾雜在纖維簇中來不及在上排雜區(qū)域排出的雜質(zhì),在射流沖擊力及自身慣性離心力的作用下,脫離了鋸齒。但雜質(zhì)較纖維簇重,慣性作用力較纖維簇大,故雜質(zhì)在風(fēng)嘴中層壁的拐點處難于拐彎,沿切線方向拋離射流和纖維。射流附壁后拐彎角度越大,雜質(zhì)受慣性作用力的影響越大,越易和纖維分別。但若拐彎角度太大,就會破壞射流的附壁,使射流外溢,不能全部進(jìn)入受棉口。
3.影響刷棉和下排雜效果的因素
對鋸齒軋花機后箱的要求首要的是刷凈鋸齒上的纖維和雜質(zhì),然后以排雜調(diào)節(jié)板(對氣流式軋花機而言是下排雜刀)為分界線,讓纖維和雜質(zhì)各行其道,即纖維進(jìn)入受棉口、皮棉道,雜質(zhì)墜落機外。由于刷棉和排雜的相互制約,排雜時會損失一部分纖維,而進(jìn)入皮棉道中的皮棉仍含有雜質(zhì)。
(1)影響毛刷刷棉和下排雜效果的主要因素:
①毛刷滾筒和鋸片滾筒表面線速度比:毛刷刷力主要靠毛刷條對鋸齒上纖維的連續(xù)作用來保證。依據(jù)連續(xù)作用要求,可以得出如下關(guān)系:

提高毛刷滾筒的轉(zhuǎn)速,能使棉層變薄,刷棉風(fēng)量增大,既利于刷棉,又利于雜質(zhì)的排解。但毛刷滾筒轉(zhuǎn)速過高,會降低軸承等機件的使用壽命,甚至出現(xiàn)毛刷軸彎曲等故障。
②前擋風(fēng)板的裝配位置:為了取得佳的刷棉效果,在實際生產(chǎn)中要求毛刷刷力和氣流的吹力集中于一點———刷棉點,即毛刷和鋸齒的接觸點。由于前擋風(fēng)板對氣流起導(dǎo)向作用,所以氣流吹力能否集中于刷棉點,主要取決于前擋風(fēng)板下端的位置。實踐證明,前擋風(fēng)板下端距離刷棉點55mm左右為宜,前擋風(fēng)板下端距離毛刷、鋸齒的間隙1～3mm較宜。若此距過小,毛刷離前擋風(fēng)板過近,氣流吹力作用很弱,刷棉效果不理想;反之,此距過大,氣流吹力作用點位置太高,鋸齒上的部分纖維在到達(dá)刷棉點以前就被氣流吹落,也影響刷棉效果。
③向毛刷滾筒低壓區(qū)補充空氣的風(fēng)量Q₁ 、Q₂ 、Q₃ 的操縱和調(diào)節(jié):毛刷刷棉時,在毛刷滾筒表面形成高速氣流層,使毛刷滾筒附近成為低壓區(qū)。這樣,四周的空氣不斷地流向毛刷滾筒低壓區(qū),接著又被高速氣流層卷吸帶走。這種不斷的補充和卷吸是刷棉點和下排雜區(qū)域氣流場的特點。向毛刷滾筒低壓區(qū)補充的空氣來自三方面,如圖8-27所示。

設(shè)從前擋風(fēng)板口補充的空氣的風(fēng)量為Q₁ ;從軋花肋條下部補充的空氣的風(fēng)量為Q₂ ;從毛刷滾筒下側(cè)、后側(cè)補充的空氣的風(fēng)量為Q₃ 。毛刷滾筒高速旋轉(zhuǎn)時產(chǎn)生的總風(fēng)量Q,應(yīng)由這三方面的補充空氣來平衡,即:

從下排雜區(qū)域內(nèi)分別出來的雜質(zhì),在向下墜落的過程中,必定受到Q₁ 、Q₂ 、Q₃ 這些不同方向補充進(jìn)來的空氣的影響。
Q₁ 是從前擋風(fēng)板的外側(cè)由上而下補入的,其方向和雜質(zhì)的下落方向一致,有利于雜質(zhì)的分別。因此,要設(shè)法增大補入風(fēng)量Q₁ 。改變后箱結(jié)構(gòu)后———將毛刷罩殼改成圓弧形;拆除前擋風(fēng)板,用毛刷罩殼的前端代替前擋風(fēng)板,Q₁ 可由原占毛刷滾筒總風(fēng)量的4%增加到6%～12%。
Q₂ 由軋花肋條下部補入,它的方向和雜質(zhì)下落的方向垂直,操縱和改變了雜質(zhì)的下落方向,能幸免雜質(zhì)被鋸齒重新抓回前箱,有利于雜質(zhì)的分別。因此,應(yīng)設(shè)法增大補入風(fēng)量Q₂ 。把全弓形軋花肋條改成半弓形,在擋雜板上打通風(fēng)孔,Q₂ 可由原占毛刷滾筒總風(fēng)量的5%～6%增加到13%。
Q ₃ 是從毛刷滾筒的下方、后方補入的,它的方向和雜質(zhì)下落的方向相反,不利于雜質(zhì)的分別。由于從下方、后方補入空氣,一些細(xì)微雜質(zhì)難以下落,很可能重新返回到毛刷滾筒表面的高速氣流中,終隨纖維一起進(jìn)入皮棉道,出現(xiàn)雜質(zhì)回吸現(xiàn)象。因此,應(yīng)設(shè)法減小補入風(fēng)量Q₃ 。當(dāng)毛刷滾筒的轉(zhuǎn)速及有關(guān)隔距不變時,毛刷滾筒高速旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的總風(fēng)量也不會變。
由風(fēng)量平衡原理可知:增大補入風(fēng)量Q₁ 、Q ₂ ,可相應(yīng)減少補入風(fēng)量Q₃ 。也可在皮棉道下側(cè)設(shè)置導(dǎo)流板,以改變補充空氣的方向,從而改變這部分補充空氣對下落雜質(zhì)的作用方向,減少雜質(zhì)回吸。其它,還可以對Q₃ 實行分流,如在底板上開設(shè)補風(fēng)口,以減小上升氣流的速度,減少雜質(zhì)回吸。
④排雜調(diào)節(jié)板的位置:排雜調(diào)節(jié)板的主要作用是將纖維和雜質(zhì)分開,使之各行其道。雜質(zhì)和纖維離開刷棉點后,以不同的休閑路線向下休閑。若排雜調(diào)節(jié)板靠近鋸片滾筒,一部分雜質(zhì)就會順著排雜調(diào)節(jié)板進(jìn)入皮棉道,造成皮棉含雜增加。反之,排雜調(diào)節(jié)板離鋸片滾筒遠(yuǎn)些,皮棉含雜量減少,但增加了有效纖維的損失。排雜調(diào)節(jié)板的位置應(yīng)根據(jù)落棉和排雜情況、不孕子含棉率指標(biāo)等進(jìn)行調(diào)節(jié),力求多排雜,少損失纖維。
⑤后擋風(fēng)板和毛刷的間隙:刷棉過程中若有纖維從后擋風(fēng)板處進(jìn)入毛刷滾筒和罩殼之間,毛刷就會帶著纖維在刷棉點處和鋸片上的纖維反復(fù)摩擦,產(chǎn)生大量的棉結(jié)、索絲,甚至形成棉團、棉塊。為預(yù)防纖維隨毛刷返回,后擋風(fēng)板和毛刷的間隙要完量小,一般為1～3mm;為幸免后擋風(fēng)板變形造成間隙變動,可將后擋風(fēng)板做成三角形;毛刷條的鬃毛應(yīng)剪平,以保證毛刷滾筒在整個長度上和后擋風(fēng)板間隙一致。
⑥毛刷滾筒兩端風(fēng)葉尺寸:刷棉過程中,要求毛刷滾筒表面氣流均勻、風(fēng)向穩(wěn)定、不向兩側(cè)飛花。毛刷滾筒表面氣流是否均勻,主要取決于毛刷滾筒兩端風(fēng)葉所產(chǎn)生的風(fēng)力和毛刷滾筒所產(chǎn)生的風(fēng)力是否均勻一致。若毛刷滾筒兩端風(fēng)葉太寬,則風(fēng)葉產(chǎn)生的風(fēng)力必定大于毛刷滾筒產(chǎn)生的風(fēng)力,毛刷滾筒兩側(cè)會有落棉;反之,兩端風(fēng)葉產(chǎn)生的風(fēng)力必定小于毛刷滾筒產(chǎn)生的風(fēng)力,毛刷滾筒的軸上會纏繞纖維。當(dāng)毛刷滾筒兩側(cè)的風(fēng)力和毛刷滾筒表面的風(fēng)力略有出入時,可通過調(diào)整兩端的插門來改變兩端的補充風(fēng)量,以維持毛刷滾筒全長的風(fēng)量均勻一致。毛刷條疏密不勻、鬃毛脫落、毛刷和前后擋風(fēng)板間隙不等,都會造成毛刷滾筒表面氣流不勻,影響刷棉效果。
⑦毛刷和鋸齒的間隙:毛刷和鋸齒的間隙至少是零狀態(tài),以保證毛刷對鋸齒上浮棉層的刷力作用。當(dāng)棉纖維含水率較高時,毛刷鬃毛要伸入鋸齒,以增強毛刷刷棉的作用。
(2)影響氣流刷棉和下排雜效果的主要因素:
①風(fēng)嘴的安裝位置;
②沖風(fēng)口的氣流速度;
③風(fēng)嘴的結(jié)構(gòu)、制作;
④下排雜刀的位置。
(3)其他影響因素:
①刷棉氣流的排出:刷棉氣流排風(fēng)通暢和否,不僅關(guān)系到纖維的輸送,還影響雜質(zhì)和纖維的分別。排風(fēng)不通暢,氣流在管道中的速度下降,使卷吸氣流及補充風(fēng)量減少,會造成下排雜中纖維含量增加,甚至產(chǎn)生飛花現(xiàn)象;排風(fēng)過大,易將雜質(zhì)帶入皮棉,并且影響刷棉部位氣流的正常流態(tài)。刷棉氣流風(fēng)機的風(fēng)量應(yīng)大于刷棉排風(fēng)量,以刷棉排風(fēng)量的1.2～1.3倍為宜;風(fēng)機的壓力以抵消管網(wǎng)的阻力為限,以保持刷棉排風(fēng)的正常排出。
②棉纖維含水率:棉纖維含水率低,纖維松散,鋸齒和纖維的摩擦力小,刷棉潔凈;含水率高,棉纖維易滑向齒根,嵌塞其中,不易刷凈,且纖維易和鋸齒粘連,吹刷不凈。
③鋸齒鋸角及平滑程度:鋸角減小,纖維易外滑;鋸角增大,纖維不易外滑。因此,從刷棉效果考慮,鋸角宜小不宜大。但是鋸角太小,鋸片尚未休閑到刷棉部位時,纖維已離開鋸齒,而且還會使鋸齒在工作箱內(nèi)和纖維滑脫,影響勾拉效率。因此,鋸角的大小應(yīng)綜合考慮,合理選擇。
鋸齒越完滑,刷棉越簡單,刷棉質(zhì)量也好,可采納砂磨的方法降低鋸齒的粗糙度,其效果較好。
綜上所述,影響刷棉和下排雜效果的因素很多。農(nóng)副產(chǎn)品整理的一個重要特點是,原材料的變異很大。因此,子棉性狀對刷棉和下排雜效果的影響是不可忽略的,選擇工藝路線、工藝參數(shù)時,必須考慮子棉性狀的因素。