运用高新技术提升产品档次是目前纺织企业应对激烈竞争的有力武器，而清梳联设备的运用又是重中之重。清梳联的关键是高速高产梳棉机。就目前而言，进口高端梳棉机能适应高速高产，但价格极高，且有后续服务等问题，传统的国产梳棉机又难以适应清梳联的生产需要。因此，开发一种高性价比、能适应高速高产的清梳联梳棉机是国内纺机业的当务之急。
本文介绍自主开发的JFA226型梳棉机的设计特点及其应用。
一、JFA226型梳棉机的开发
JFA226型高产梳棉机是聘请英国专家Peter carey开发的清梳联梳棉机。该梳棉机设计起点高、配置全、自动化程度高，融合了欧洲设计理念和先进制造水平。梳棉机在稳定性、可靠性、人性化设计等方面取得了长足的进步。经国内外多家客户使用，在产量、质量和性价比上，得到用户一致的好评。
二、JFA226梳棉机的特点
随着纺织技术的发展，棉纱的产品质量要求在不断提高，纺纱的“心脏”梳棉机的地位也越来越重要，越来越被重视［1］。一方面梳棉机的发展是日新月异，另一方面如何达到产量与质量的平衡，是许多棉纺厂关心的重点。JFA226正是围绕上述要求进行设计的高产梳棉机，如图1所示。
2.1 结实而稳定的机架
由钢板、钢管等焊接成整体，且底板为一整块钢板折弯而成，有效地提高刚度，如图2所示。两边各有5个地脚调节螺钉用以校正机架上平面之水平，确保锡林的稳定。经整体时效处理后，整体刚度好，变形小，安装面精度高，保证各部件的安装精度。
图2 梳棉机钢件机架
2.2 刺辊部分结构特点
刺辊部分的特点是有效的后部结构，方便的调节方式。
（1）刺辊部分是梳棉机重要的分梳排杂机构。后落棉是主要落杂区，清除筵棉中约60%的杂质［2］，这一区域对生条质量好坏起决定作用。JFA226型梳棉机刺辊漏底结构为两块分梳板+两把除尘刀+两个吸口。如图3所示。
图3 刺辊下部结构示意
1刺辊；2第一除尘刀；3吸口；4分梳板；5落棉量调节板；6第二除尘刀；7吸口
刺辊下加装两块分梳板以增加一次自由分梳，改善刺辊握持分梳时内外层的梳理差异，提高转移给锡林纤维束的梳理度，减轻锡林盖板的梳理负荷。除尘刀为铝合金材料经特殊处理制成的，两个落杂区的长度可调，能适应不同的棉花品种和不同的质量需求。吸风尘刀由吸尘管和除尘刀组成，分别装于分梳板的前后，分梳区与吸风尘刀间形成一个落杂区，并可有偏转刀和托棉板调节落棉量，持续不断的直接吸风，可防止杂质绕过除尘刀边缘而被回收，有强力的除杂功能；无需传统集尘箱，不产生落棉堆积，免除了危险而耗时的车肚清洁工作，确保稳定的高除杂效率。
（2）刺辊锯条，JFA226梳棉机刺辊齿条釆用自锁形设计，降低了刺辊筒体的加工难度，并能根据所纺纤维品种，方便调整横向和纵向的齿密比，提高了刺辊梳理度［3］。
2.3 附加分梳件（固定盖板系统）
在锡林原前后罩板处加装固定盖板，可增加附加分梳作用，减少锡林盖板区间的分梳负担。JFA226型梳棉机前后固定盖板系统是与南通金轮科创股份有限公司合作开发的：双联式铝合金盖板骨的前4（可扩展为6根）后4（可扩展为8根）带棉网清洁器的新型固定盖板系统。如图4~6所示。后固定盖板有两组：分梳元件、控制元件及棉网清洁器组成（见图4）。前固定盖板有两组：分梳元件及棉网清洁器组成（见图5）。
图4 后固定盖板组件外形示意
图5 前固定盖板组件外形示意
（1）后固定盖板对喂入锡林的纤维和棉束进行预分梳，增加了梳理度。使进入盖板梳理区的棉束减小、减少，减轻锡林盖板的梳理负荷，提高锡林一次梳理能力。同时，增加后固定盖板能均匀锡林针面负荷，为减小盖板隔距、增加盖板针密创造条件。
（2）前固定盖板对经锡林盖板区梳理过的纤维再进行一次梳理，使棉网中一次梳理的纤维集结体减少，单纤维增加，进一步提高锡林一次梳理能力，使纤维进一步理顺，有效地提高棉网清晰度。
（3）棉网清洁器由除尘刀、吸尘管和控制板（光滑导流板）组成（见图6）。在导流板与除尘刀之间有一开口，除尘刀前有一块光滑导流板，棉网清洁器安装在两块固定盖板后。因分梳作用，随棉束的梳开，使杂质与纤维连结破坏，并从中脱离，暴露于纤维表面，在纤维前进至尘刀前的开口区，其尾端浮起，有利于尘刀刮除杂质，并被吸尘管吸除。
图6 固定盖板与棉网清洁器结构示意
2.4 锡林-盖板结构特点及盖板倒转
（1）锡林。锡林是梳棉机的“心脏”，使用中的变形直接影响锡林针面与盖板的隔距，影响分梳效果。随着梳棉单产提高，锡林转速的增加，传统铸铁筒体已不适用，JFA226型锡林筒体改用轧制钢板卷制的钢质滚筒（见图7）。筒体长度方向被五个环形加强筋分成四段，有效地提高了锡林筒体的强刚度，彻底消除了包卷金属针布时滚筒表面的横向挠度（即中凹现象）。且经过南京航空航天大学材料学院进行了有限元分析，优化了结构，锡林变形完全控制在允许的范围之内。
图7 锡林结构示意
（2）铝合金盖板骨。JFA226型梳棉机采用铝合金盖板骨，其优点为重量轻、高截面中空结构，刚性好，变形小。盖板踵趾差缩小至0.56 mm。用直径为1290 mm的锡林时，踵趾面正好在盖板与锡林的切点上，加大了分梳面，有利于改善棉网清晰度和成纱质量。盖板总根数85根，其中工作盖板30根。
梳棉机每根盖板的两端装有密封的小轴承，使传统的滑动摩擦改为滚动摩擦，既能提高盖板的运行速度，也大大减少了磨灭，又能满足现在流行的高效工艺的需要。且每根盖板可以单独调节，保证盖板针面高度一致，取消了预磨针，保持了针尖的锐度。盖板与锡林隔距每侧有6个调节点，真正使每根盖板都能起到细致的梳理作用。
（3）盖板运动方向与锡林相反。从刺辊转移到锡林上的有害疵点（带纤维籽屑、破籽、不孕籽、三丝、束丝、开松不好的棉团等），在盖板正常运转（和锡林同向）的情况下，虽然能集聚到盖板上，但同时又被锡林多次梳理，然后才能随盖板走出工作区。大疵点变成小疵点，很有可能随着棉网转移到道夫上，进入棉条。梳棉机采用盖板倒转，虽然疵点也经过锡林梳理，但由于随盖板及时走出盖板工作区，梳理次数减少，疵点被锡林分梳和带走的机会减少，还有机会被后面的盖板集聚，随盖板带出，有效地改善棉网质量。
（4）全封闭带吸风罩式大漏底。传统大漏底为尘棒式，缺点是容易挂花变形，影响质量和易轧伤针布，且车肚不清洁，不易清除。JFA226型梳棉机的大漏底是钢罩板加两个吸风管组成，除杂效率高、加工更方便，节棉、清洁效果明显，除尘功能强。
2.5 改善道夫剥棉区结构，提高棉网转移能力
由螺旋弹簧向下加压，加压值可调。两轧碎辊均配有刮刀，以清除辊面粘花和杂物。并设有清洁安全辊，剥棉效果好，适应高速化，可有效地防止道夫返花，轧伤锡林道夫针布。
道夫剥棉部件采用同步带传动，从变频电机到圈条器和中间轴，中间轴到大压辊，压碎辊、剥棉罗拉及道夫的传动，均用同步带传动，以提高机械效率，减少噪声，简化结构。
剥棉罗拉前加装棉网集束器（即高速导棉装置），排除了气流干扰、飘动、涌头等问题，而且增加了棉条自身输送能力，减少了断头，提高了高速棉条的稳定性。
2.6 积极的多点连续式吸风系统
为满足梳棉机产量、速度的提高，JFA226型梳棉机共设置17个吸尘点，按流体力学原理分析，合理配置系统吸点及各吸管吸风量。所有吸点都由滤尘系统直接连续吸，并配有压力连续检测。有效地吸除尘杂，提高棉条质量，改善工作环境。
2.7 长短片段自调匀整
自调匀整装置有开环、闭环和混合环几种。JFA226型梳棉机釆用混合环式自调匀整装置，由于混合环自调匀整是长短片段、开闭环相结合，兼有开、闭环的优点。长片段的滞后时差可由开环短片段来补偿；短片段匀整在给棉罗拉与给棉板处检测，见图8（a），通过给棉罗拉调速完成。中、长片段匀整，在喇叭口处用气动喇叭检测，见图8（b），给棉罗拉调速。JFA226型梳棉机自调匀整采用工业用控制计算机（简称IPC）为控制运算中心，由主板和PC7125I/0功能卡，PC7483 A/D功能卡及MMOXA通讯卡组成，通过RS485数字通讯来控制道夫和喂棉电机。同时，道夫和喂棉电机轴后由编码器检测速度反馈给IPC形成速度闭环控制，提高控制精度。
（a）短片段自调匀整检测
1给棉板；2给棉罗拉；3棉层检测杠杆；4位移传感器
(b) 长片段自调匀整检测
1喇叭口；2棉条检测杠杆；3吹气管；4位移传感器
图8 自调匀整检测装置
2.8 新型的清梳联喂棉箱
国内大部分喂棉箱的喂棉方式采用逆向喂棉，这样对纤维有拉扯的过程，容易拉断纤维，增加短绒。JFA226型梳棉机的喂棉箱为顺向喂棉，给棉板后有弹簧调节机构。当喂入的棉层过厚，由于弹簧弹性的作用，能让过厚的棉层通过，有效的防止纤维由于压得太实而被拉断。产量100kg/h。采用蜗壳风机，体积小，压力高，功耗小，安装方便，便于维护。
棉箱的连续喂棉控制：该控制系统改掉原来采用PID模拟量调节线路板进行手动调节的原理而采用A/D特殊模块，把压电传感器检测到的模拟量输入PLC通过A/D转换，进行模糊数学控制和运算，再进行D/A转换而控制给棉变频器，同时该给棉的速度随道夫的出条速度而自动改变。原来道夫产量提高时要人工把棉箱的PID调节给棉的速度调到与道夫匹配的产量速度，较麻烦，而现在可以达到棉箱与梳棉机的一体化自动控制。
图9 喂棉箱顺向喂入示意
1气流进入通道；2棉流进入通道；3喂棉罗拉；4喂棉检测弹簧；5喂棉打手；6通道；7静压扩散箱；8出棉罗拉
2.9 直线型自动换筒圈条器
为了适应现代生产的需要，开发了直线型自动换筒圈条器，其优点是占地面积小，换筒方便。同时，使容量增大，减少落筒和换筒次数，减少回条，减轻劳动强度。为满足不同的客户要求，也可配备600、900、1000不同筒径的圈条器。
此外，JFA226型梳棉机在解决高速锡林的加固问题；改善盖板除杂装置；改善封闭罩壳，提高主要部件的制造精度，改善分梳件表面圆整度和运转平稳性；提高机台的密封程度等方面做了大量工作，使梳棉机的稳定性和可靠性得到大的提高［4］。
三、 JFA226型梳棉机的应用
经过多年的开发以及客户的使用，JFA226型梳棉机越来越成熟，已形成大批量的生产能力，梳棉机不仅在国内的份额不断扩大，而且远销越南、孟加拉、印度、巴基斯坦、乌兹别克、泰国等多个国家。
表1、2分别为部分国内用户的使用情况和质量指标。
四、结语
JFA226型梳棉机在棉箱梳棉机一体化、锡林分梳区、剥棉形式、吸风方案、智能化控制方面作了重大改进，立足于高起点，技术性能达到国际先进水平。经过市场的磨练，已真正成为了集机、电、仪、气、传感技术、光学技术、计算机控制于一体的智能化高产梳棉机。无论在工艺调整点的设计上，还是安全保护、互锁功能上，都实现人性化、模块化设计。
但从市场来看，德国Trützschler公司和瑞士Rieter公司的梳棉机还是走在前列，其自动化程度和高性能已无与伦比，因此，国产梳棉机在实现高性价比的同时，还要在稳定性、可靠性上下功夫。
参考文献：
［1］黄锡畴.棉纺“两梳”核心技术的发展与持续探索创新［J］.梳理技术,2003年，总第7期：2－6.
［2］李妙福,清梳联工艺设备与管理［M］. 上海：东华大学出版社,2006.78－80.
［3］费青. 新型针布梳理工艺特性、选用配套及新产品开发的研究分析［Ｊ］. 纺织器材, 2007,34（3增）：4－10.
［4］苏拉（金坛）纺织机械有限公司, 梳棉机说明书.
作者：朱中华 王 刚 张永平 卓郎（常州）纺织机械有限公司
