DSCa-01 數字梳棉機工藝性能分析

張朝陽，魏君豪，阮夢楠，馬哈孜·葉熱克尼太依，張 馳，孫曉明

（新疆大學 紡織與服裝學院，新疆 烏魯木齊 830046）

梳棉機在分離梳理階段工藝過程中發揮重要作用，承擔著分離纖維、去除雜質及混合纖維的工藝任務。本項目擬通過對梳棉機性能的分析以及實踐教學的驗證試驗，為該設備的使用和相關實踐教學活動提供經驗和參考依據。

1 DSCa-01 數字小樣梳棉機主要結構分析

（1）DSCa-01 數字小樣梳棉機采用全固定蓋板形式，如圖1 所示，由15 根蓋板骨包覆彈性針布組成[1]。

圖1 梳棉機蓋板打開時

（2）可調工藝參數：①單次喂棉量，20g 左右；②錫林速度，錫林轉速高，分梳、轉移能力強，有利于提高產品的質量[2]，梳棉機允許的調節范圍為500～850r/min；③錫林-刺輥表面線速比，調節范圍為1.5～5.0；④出網速度，即道夫轉速，調節范圍為1.5～5.0m/min；⑤總牽伸倍數，梳棉機的總牽伸倍數是由棉網重量和喂入定重決定的，調節范圍為31～99。

2 實驗部分

2.1 試驗原料及所用儀器

棉纖維測試儀器為USTERRHVI MF 100 棉纖維性能分析儀。取樣測試指標為：馬克隆值，強度，上半部平均長度（UHML），長度整齊度（UI），短纖指數（SFI）。

2.2 試驗流程

（1）實驗前：利用DSWo-01 型小樣開松機對原棉進行開松處理。將開松后的原棉進行稱重分配。

（2）試驗：開機，采用控制變量法，設定參數。將棉樣均勻平鋪在喂棉板上，準備酒精棉（經無水乙醇濕潤過的棉花）。點擊啟動，梳棉機開始工作后，用酒精棉不斷擦拭剝棉羅拉，直至出現棉網。出現棉網后，用手將棉網引到滾筒上，使棉網纏繞勻整，直到試驗結束。每次試驗結束后，對梳棉機進行清理[3-4]。

（3）試驗后：每次試驗后，對落物進行雜質分析，對棉網進行目測分析，對梳棉結果做HVI 數據測試。

2.3 結果與討論

2.3.1 單次喂棉量

設定錫林速度600r/min，錫林-刺輥表面線速比2.5，出網速度3.5m/min，總牽伸倍數51，考察單次喂棉量10、15、20、25、30g 分別對梳棉質量的影響，相關數據見表1。由表1 可知，單次喂棉量對梳棉質量有影響。通過梳棉后HVI 測試、落物雜質分析及棉網分析綜合比較后可以發現：單次喂棉量20g 時表現最佳，此時能夠較好地發揮梳棉機的性能[5]。

2.3.2 錫林速度

單次喂棉量20g，錫林-刺輥表面線速比2.5，出網速度3.5m/min，總牽伸倍數51，考察錫林速度500、550、600、650、700r/min 分別對梳棉質量的影響，相關數據見表2。由表2 可知，錫林速度對梳棉質量有一定的影響。通過梳棉后HVI 測試、落物雜質分析及棉網分析綜合比較后可以發現：錫林速度在600r/min 時表現最佳，此時能夠較好地發揮梳棉機的性能[6]。

表2 錫林速度變化后HVI 測試、落物雜質分析及棉網分析

2.3.3 錫林-刺輥表面線速比

在錫林速度600r/min，單次喂棉量20g，出網速度3.5m/min，總牽伸倍數51，其他條件固定的前提下，考察錫林-刺輥表面線速比1.5、2.0、2.5、3.0 及3.5 分別對梳棉質量的影響，對試驗結果做HVI 測試分析、落物雜質分析及棉網目測分析，相關數據見表3。由表3可知，錫林-刺輥表面線速比對梳棉質量有一定的影響[7]。通過梳棉后HVI 測試、落物雜質分析及棉網分析綜合比較后可以發現：錫林-刺輥表面線速比為2.0 時表現最佳，此時能夠較好地發揮梳棉機的性能。

表3 錫林-刺輥表面線速比變化后HVI 測試、落物雜質分析及棉網分析

2.3.4 出網速度

在單次喂棉量20g，錫林速度600r/min，錫林-刺輥表面線速比2.5，總牽伸倍數51，其他條件固定的前提下，考察出網速度2.5、3.0、3.5、4.0、4.5m/min 分別對梳棉質量的影響，對試驗結果做HVI 測試分析、落物雜質分析及棉網目測分析，相關數據見表4。

表4 出網速度變化后HVI 測試、落物雜質分析及棉網分析

出網速度即道夫速度，而梳棉機道夫直接關系到梳理機的生產速度。道夫速度的變化對梳棉質量和產量均有一定的影響[8]。由表4 可知，出網速度對梳棉質量有一定的影響。通過梳棉后HVI 測試、落物雜質分析及棉網分析綜合比較后可以發現：出網速度在4.0m/min時表現最佳，此時能夠較好地發揮梳棉機的性能[9-10]。

2.3.5 總牽伸倍數

在出網速度3.5m/min，單次喂棉量20g，錫林速度600r/min，錫林-刺輥表面線速比2.5，其他條件固定的前提下，考察總牽伸倍數31、41、51、61 及71 分別對梳棉質量的影響，對試驗結果做HVI 測試分析、落物雜質分析及棉網目測分析?？偁可毂稊底兓绊懡Y果如表5 所示。由表5 可知，通過梳棉后HVI 測試、落物雜質分析及棉網分析綜合比較后可以發現：總牽伸倍數61 時表現最佳，此時能夠較好地發揮梳棉機的性能[11]。

表5 總牽伸倍數變化后HVI 測試、落物雜質分析及棉網分析

3 性能總結與評價

3.1 一次梳理

使用可調工藝參數試驗得到的最佳工藝參數進行一次梳理[12-13]，為排除偶然因素，做6 次實驗求平均值后與原棉數據做對比，以評價梳棉機性能。

3.1.1 HVI 測試比較

表6 為最佳工藝參數[14]。由表6可知，原棉和梳棉HVI測試數據相比，UHML增加1.78mm，UI增加6.73%，SFI 減少11.01%。梳理前后棉纖維指標有所改善。因此，使用DSCa-01 數字小樣梳棉機梳理棉纖維，對成紗質量有一定的提高作用。

表6 原棉與一次梳理后HVI 測試比較

3.1.2 棉網質量評級

在可調工藝參數試驗獲得的最佳參數下得到的棉網如圖2 所示。

圖2 最佳工藝參數下輸出棉網照片

從圖2 可以觀察到，棉網整體厚度適中、清晰可見，棉網上無黑白檔和棉結，少見疵點，棉網邊緣部分略有顏色不一，無破裂現象。棉網質量一般分為3 個級別,優質棉網定為一級，良好棉網定為二級，差的棉網定為三級。DSCa-01 數字小樣梳棉機輸出的棉網質量屬于二級棉網水平。

3.2 二次梳理

二次梳理，即將一次梳理得到的成品再次梳理一遍。2 個輪次的梳理均采用可調工藝參數試驗得到的最佳工藝參數。為排除偶然因素，做6 次實驗求平均值后與一次梳理的平均值做對比[15]，以評價梳棉機性能。

3.2.1 HVI 測試比較

2 種梳理方式的測試數據見表7。由表7 可知，一次梳理和二次梳理結果差異較小。二次梳理與一次梳理后的HVI 測試數據相比，UHML 增加0.01mm，UI 增加0.31%，SFI 減少0.71%。即二次梳理后質量有所改善，但改善程度有限，且二次梳理需要花費2 倍的時間，故教學實踐中不推薦二次梳理。

表7 一次梳理與二次梳理HVI 測試比較

3.2.2 棉網質量評級

二次梳理后輸出的棉網，勻整清晰但仍存在極少疵點、淡云斑；掛花時有出現；稍有破邊,相比一次梳理的棉網，提升幅度不大。故二次梳理輸出的棉網質量依舊屬于二級棉網水平。

4 教學實踐驗證

本研究對《紡紗學》《紡紗工藝設計》教學活動進行驗證，5 次實驗后平均數據如表8 所示。

表8 教學實踐測試數據

實踐結果的熟條CV，粗紗CV，細紗CV、毛羽指數及斷裂伸長率均可達到2018 年烏斯特公報95%水平（參考圖3、圖4、圖5）。

圖3 EH-斷裂伸長率

圖5 CVm-質量變異系數

在本項目的第二階段實踐驗證工作中，通過驗證，對相關文件給出了意見和建議，協助修訂相關教學文件。同時，亦證明，數字化小樣紡紗系統功能全面、性能良好，可以滿足教學和生產需要。

5 結論

對單次喂棉量、錫林速度、錫林-刺輥表面線速比、出網速度、總牽伸倍數這5 個工藝參數進行可調工藝參數試驗之后，本研究分別對比了試驗結果的HVI數據、落雜數據以及棉網質量。最終本研究總結出能夠表現出梳棉機最佳性能的工藝參數取值：單次喂棉量20g；錫林速度600r/min；錫林-刺輥表面線速比2.0；出網速度4.0m/min；總牽伸倍數61。棉網數據測試可達到2018 年烏斯特公報95%水平。