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摘要：以ITMA2023国际纺织机械展览会展出的梳棉机为例，总结了国外梳棉机的技术特点和发展趋势。详细介绍了德国特吕茨施勒公司的TC19i型梳棉机、TC30i型梳棉机和瑞士立达公司的C81型梳棉机的主要技术特点。指出：增加锡林直径，适当增加工作盖板数量，稳定的回转盖板隔距，应用一体化棉箱结构和辅助生头装置，发展智能化控制系统以及预牵伸装置，是国外梳棉机的共同特点。认为：网络化、数字化、大数据、自动在线调整等技术在梳棉机上的应用，展现了国外梳棉机在智能化制造方面达到的新水平和新高度。
关键词：梳棉机；锡林直径；回转盖板；圈条器；智能控制技术；预牵伸技术
2023年6月8日至14日，ITMA2023国际纺织机械展览会在意大利米兰新国际展览中心举行，此次展会以“变革纺织世界”为主题，共有来自44个国家的1600多家展商参展，涵盖了从纤维、纺纱、整理、印染、织物、软件、物流等纺织行业的全产业链。
1 清梳设备展出概况
本次展会上展示清梳联技术装备的企业共6家，分别是德国特吕茨施勒公司、瑞士立达公司、印度LMW公司、意大利马佐里公司、青岛宏大纺织机械有限责任公司、卓郎（江苏）纺织机械有限公司。其中，意大利马佐里公司没有展出梳棉机样机。
1.1 德国特吕茨施勒公司
德国特吕茨施勒公司以样机形式展出了BO-P型龙门式往复抓棉机、CL-X型预清棉机、TC19Ri型梳棉机（前配置带有IDF3型预牵伸装置的小直径圈条器）、TC30i型梳棉机、自动称量设备的称量部件（可以进行称重展示）以及BO-A型往复抓棉机等组成的清梳联模型设备，其中TC30i型梳棉机为首次展出。
1.2 瑞士立达公司
瑞士立达公司展出了最新的C81型梳棉机，其配置了带有RSB-Module 55型预牵伸装置的圈条器。C81型梳棉机与2019年巴塞罗那国际纺机展上展出的C80型梳棉机的机械结构保持一致，均采用了一体化喂棉箱结构，配置辅助生头装置等。在智能化在线检测和自动调整方面，配置了Trash Level Monitor（TLM）系统的C81型梳棉机更进一步。
1.3 印度LMW公司
印度LMW公司展出的梳棉机型号为LC636-SX，配置带CDS型预牵伸装置的直线换筒圈条器。CDS型预牵伸装置通过伺服精准控制，可实现最大2倍牵伸，经过该预牵伸装置后最高出条速度可达700 m/min。LC636-SX型梳棉机工作幅宽为1500 mm，锡林直径为1017 mm，锡林有效梳理面积为3.95 m2；锡林和刺辊分别独立采用变频驱动；采用一体化喂棉箱，配置辅助生头装置。梳棉机后固定盖板配置3组，前固定盖板配置2组；棉网清洁器为前2后2。梳棉机采用铝型材回转盖板，回转盖板上部采用铝型材架空结构，共配置101根回转盖板，其中工作盖板为36根，单独传动；锡林与回转盖板隔距具备自动调整功能。
1.4 青岛宏大纺织机械有限责任公司
青岛宏大纺织机械有限责任公司展出了JWF1217型单刺辊梳棉机，工作幅宽为1280 mm。该梳棉机于2021年6月在ITMA上海国际纺机展上首次展出，设计最高出条速度为400 m/min。该梳棉机在结构技术上全面对标德国特吕茨施勒TC15型梳棉机，突破传统阶梯结构锡林机架的限制，采用小梯形机架结构，刺辊座采用铝型材结构倾斜设置在梳棉机机架上，刺辊座、道夫墙板通过支点与锡林机架相联。梳棉机共配置108根回转盖板，其中工作盖板为38根，回转盖板采用铝型材架空结构。本届展会上的JWF1217型梳棉机在外观上又进行了全新设计，梳棉机前部流线型的外观与设备型号字体融合，更为流畅美观。
1.5 卓郎（江苏）纺织机械有限公司
卓郎（江苏）纺织机械有限公司展出的梳棉机型号是Autocard SC7，其工作幅宽为1380 mm，全新工业设计的设备外观与Autocard SC系列梳棉机一脉相承。从梳棉机的机械结构上看，与Autocard SC6型梳棉机基本保持一致。该公司2019年在ITMA巴塞罗那展会展出了Autocard SC6型梳棉机，目前Autocard SC6型梳棉机在国内逐步成为该公司的主推机型。Autocard SC7型梳棉机采用一体化喂棉箱、三刺辊结构，刺辊呈V形倾斜排列。回转盖板采用了铝型材架空结构，共配置92根回转盖板，其中工作盖板为34根，单独传动。从样机结构上看，Autocard SC7型梳棉机配置了锡林回转盖板自动调节装置，通过步进电机带动曲轨偏心运动。
在此次展会上，各公司展出的梳棉机尽管亮点纷呈，但是从展出的设备机械结构和技术特点上看，德国特吕茨施勒公司和瑞士立达公司展出的梳棉机在行业领域内依然处于领跑的第一梯队，尤其是在智能化控制、大数据应用等方面遥遥领先。以下对这两个公司展出梳棉机的技术特点进行重点介绍。
2 德国特吕茨施勒梳棉机的主要技术特点
德国特吕茨施勒公司在本届展会上展出了TC19Ri型和TC30i型两款梳棉机。
2.1 TC19i型梳棉机
TC19i型梳棉机前部采用了斜面大倒角结构，避免了操作人员被倒角磕碰，安全性增强。TC19i型梳棉机安全罩壳的工业设计感更强，外观识别度更高。
从机械结构及工作原理上看，TC19i型梳棉机与TC11型、TC15型梳棉机一脉相承，采用一体化喂棉箱结构，配置三刺辊。TC19i型梳棉机锡林直径为1300 mm，共配置84根回转盖板，其中工作盖板为28根；固定盖板满配为前分梳区6组后分梳区6组，对应棉网清洁器配置为前3后3。
TC19i型梳棉机在TC15型梳棉机的基础上，对回转盖板部件的结构进行了大幅优化，取消了回转盖板中支撑，改为型材架空结构，回转盖板曲轨调整隔距点从6点增加到8点，使回转盖板与锡林之间的隔距更加精确。人工调整回转盖板—锡林之间的隔距时，操作空间更大更方便，有利于保证锡林主梳理区范围内工艺隔距值的相对精准。
TC15型梳棉机之前的系列梳棉机盖板隔距的检测是通过TC-FCT型精确盖板检测装置进行的，操作时需要停车后拆卸两根回转盖板，将TC-FCT型精确盖板检测装置安装在回转盖板导带上进行测量。TC19i型梳棉机回转盖板在线检测和自动调整装置，由安装在锡林曲轨周边的多个测量点进行实时温度检测，依据温度的变化，通过叠加众多因素的数学模型计算得出检测点的隔距值，同时根据设定的工艺参数完成回转盖板—锡林隔距值的在线自动调整。
德国特吕茨施勒公司根据用户所纺原料的物理特性差异，在锡林周围配置不同数量的前后固定盖板和棉网清洁器，对应不同的梳棉机型号。例如：加工棉纤维的梳棉机对应型号为TC19i，加工化学纤维的梳棉机对应型号为TC19Si，加工再生纤维的梳棉机对应型号为TC19Ri。
2.2 TC30i型梳棉机
展会上德国特吕茨施勒公司展出的TC30i型梳棉机是一款概念机，按照TC系列梳棉机型号编制的传统，这是一款应该在2030年发布的梳棉机，其技术结构特点代表了该公司对未来高产梳棉机发展方向的理解和探索。
最大亮点之一是TC30i型梳棉机将锡林直径增加至1400 mm，锡林周长增加至4.4 m。在2011年发布的TC11型梳棉机，其锡林直径已经从1282 mm增加到1300 mm，TC11型和TC15型梳棉机的样本中均有梳棉机锡林面积展开图。由于TC11型梳棉机推出时，最引人注目的是首次将梳棉机工作机幅从1020 mm增加到1280 mm。锡林周长从4.05 m增加到4.10 m，增加幅度相对很小，且TC11型梳棉机锡林周边的前后固定分梳元件和回转盖板配置数量没有发生变化，因此未引起太多关注。
TC30i型梳棉机锡林直径为1400 mm，道夫直径为700 mm，锡林与道夫的接触弧长有所增加。TC30i型梳棉机锡林直径增加后，锡林与道夫的直径比正好达到2∶1。也许是巧合，前些年英国Crosrol公司通过大量研究认为锡林道夫直径比2∶1为最佳。研究认为该直径比能够最大程度提升道夫的一次转移率，减少纤维损伤，提高梳理质量，并以此为理论基础推出了MK5型梳棉机。该梳棉机的锡林直径为1016 mm，道夫直径为508 mm，这种锡林道夫直径比的设计一直沿用到MK7系列梳棉机[1-2]。
TC30i型梳棉机工作幅宽为1280 mm，采用一体化喂棉箱结构，配置三刺辊。TC30i型梳棉机锡林直径增加后，回转盖板区分梳弧长增加，达到了1345 mm，回转盖板数量由84根增加到108根，工作盖板数量由28根增加至38根，回转盖板隔距调节点由TC19i型梳棉机的8个调节点增加到10个调节点。TC30i型梳棉机锡林前、后分梳区弧长有所变化，但分梳区配置的固定盖板和棉网清洁器数量没有变化，其他机械部件与TC19i型梳棉机相同。
TC30i型梳棉机配置了新的吸落棉系统，将传统的一个吸落棉系统分成了两个区，分别连接两套吸落棉管道。吸落棉一区连接刺辊落棉区和锡林后棉网清洁器；吸落棉二区连接回转盖板、锡林前棉网清洁器以及剥棉部分吸口，通过这种方式实现不同品质落棉的收集和回用。当然，这种双吸落棉区的结构并不是首次提出，MK7型梳棉机就已经采用了这种结构，国内有梳棉机制造企业根据用户要求也进行过该结构的生产。
2.3 智能控制技术
从TC19i型梳棉机开始，德国特吕茨施勒公司对梳棉机智能控制技术进行了系统的定义和升级，并且在梳棉机型号后增加了“i”后缀，以凸显梳棉机的智能化。其梳棉机智能化概念主要有三方面内容，即T-GO隔距自主优化智能技术、WASTECONTROL落棉感应系统和NEPCONTROL生条棉结控制系统。
T-GO隔距自主优化智能技术，是梳棉机锡林与回转盖板之间隔距的实时检测、精确调整技术。TC19i型梳棉机的T-GO隔距自主优化控制系统，由TCON3系统通过安装在锡林曲轨两侧的多个传感器，根据梳棉机生产运行的参数信息（锡林转速、产量、原料属性、环境温度等），通过数学模型计算，在大数据应用的基础上，自动调整梳棉机回转盖板与锡林之间的工艺隔距，使之保持相对稳定和准确。
WASTECONTROL落棉感应系统，通过落棉感应装置实时检测梳棉机刺辊第一吸口落棉中的杂质含量，根据参数设定，通过步进电机在线自动调整刺辊第一落杂区长度，从而控制梳棉机第一落杂区的落棉含杂率及落棉量。该系统目前已经在特吕茨施勒清棉机CL-U、三辊筒清棉机CL-C3和预清棉机CL-X等设备实现了标配。
NEPCONTROL生条棉结控制系统。生条棉结是梳棉机的一个重要质量指标，目前国内对于梳棉机的生条棉结检测，都是在条筒内取样后送实验室检测，检测结果严重滞后。NEPCONTROL生条棉结控制系统安装在梳棉机道夫剥棉部件位置，对高速输出的棉网进行实时检测，摄像头以每秒20帧的速度拍摄经过的棉网。通过专用的分析软件对图像进行分析，对检测棉网中的棉结、带籽屑棉结及杂质进行区分，检测结果在梳棉机显示屏上可以实时查看。此外，NEPCONTROL生条棉结控制系统可以创建对应梳棉机机台剥棉罗拉输出棉网的棉结、杂质和棉网清晰度的样本数据库，梳棉机在生产过程中，通过将检测的棉网与数据库中棉网形状数据比对，能够及时发现棉网指标恶化以及梳棉机锡林、道夫针布的潜在损坏情况，并进行报警。
3 瑞士立达公司梳棉机的主要技术特点
瑞士立达公司展出的梳棉机型号为C81型，主打“高效智能”技术。C81型梳棉机工作机幅为1500 mm，锡林直径为1178 mm，梳理弧长为3.16 m，梳棉机的锡林分梳区包角达307°，锡林底部只安装一块罩板，实现了梳棉机锡林弧长最大程度的利用。梳棉机共配置116根回转盖板，其中工作盖板为40根。梳棉机棉网清洁器和固定盖板采用一体化设计，称之为Q-Packages，最大程度利用了有限的锡林梳理弧长。锡林前分梳区可配置4个棉网吸口和9根固定盖板分梳条。
C81型梳棉机配置了CGC系统（即Carding Gap Control系统）。CGC系统通过气弹簧推动特质的弯曲连杆部件，连杆部件带动5组锡林曲轨调节支轴，以偏心运动的方式调整回转盖板与锡林之间的隔距，通过安装在曲轨和锡林墙板之间的弹簧进行机械定位。CGC系统会检测每根正在运行的回转盖板与锡林间的隔距，并可进行在线调整。不同于德国特吕茨施勒公司梳棉机锡林曲轨周边的多检测点检测，C81型梳棉机只在回转盖板与锡林入口处的固定位置进行检测，根据检测点的温度变化，通过数学模型的智能化运算，得到梳棉机回转盖板与锡林之间的隔距值。
C81型梳棉机的Trash Level Monitor系统（即TLM系统）是瑞士立达公司梳棉机的另一个亮点。该系统设置有两个杂质识别检测装置，一个安装在上喂棉箱中部，检测喂棉箱内棉层的杂质水平；另一个安装在圈条器帽檐上，检测圈条筒内生条的杂质水平。在生产过程中，TLM系统通过检测、对比梳棉机上棉箱部位棉层的杂质水平和圈条筒内生条的杂质水平，以此为基础计算梳棉机的除杂效率，然后依据梳棉机除杂效率是否在限定范围内，自动对回转盖板隔距进行在线自动调整，使梳棉机的除杂效率保持相对稳定，间接使梳棉机回转盖板的梳理质量保持相对稳定。需要注意的是：通过TLM系统检测、计算得到的除杂效率，并不是我们在日常除杂试验过程中得到梳棉机除杂效率，而是TLM系统检测自定义、规定的一个数量值。
4 从展会看梳棉机的技术特点
4.1 增加梳棉机锡林直径
增加梳棉机锡林直径能够提高梳理质量和梳理效率。梳棉机锡林的有效梳理面积是影响梳理质量和梳理效率的关键因素之一，增加梳棉机锡林有效梳理面积的方式可以是增加梳棉机工作幅宽，也可以是增加梳棉机锡林的工作直径。TC30i型梳棉机和C80型梳棉机是通过增加梳棉机锡林直径，提升了梳棉机的梳理质量和梳理效率。
梳棉机锡林直径增大后，梳棉机锡林周长的曲率变小，锡林周边分梳元件齿面与锡林圆弧面的接触面积随之增大，理论上能够一定程度提升锡林周边分梳元件的梳理效率和梳理质量。C60型梳棉机锡林直径为814 mm，C80型梳棉机锡林直径增加至1178 mm[3]；初步计算，锡林直径增大后，单根回转盖板针齿面与锡林的接触梳理弧长增加了约21%。因此，在梳棉机增加锡林有效梳理面积相等的条件下，通过增加梳棉机锡林直径来提高梳理质量和梳理效率更显著。
4.2 适当增加梳棉机工作盖板数量
适当增加梳棉机工作盖板数量，可以提高梳棉机的梳理质量和梳理效率。回转盖板在梳理过程中具有分梳、混和、过滤、排除等功能，具备全过程中的握持分梳、转移分梳、交替分梳、接触分梳等分梳形态，其分梳作用和分梳效果是其他固定分梳元件所不能替代的。
德国特吕茨施勒公司TC30i型梳棉机工作盖板增加到38根。瑞士立达公司梳棉机的工作盖板数量在过去20年时间里经历了从40根到22根、32根再到40根的发展过程[4-5]。这是德国特吕茨施勒公司和瑞士立达公司在梳棉机创新发展和生产应用中，不断摸索和实践得到的经验，也是对现代高产梳棉机工作盖板数量与梳理质量正相关性高度关联的再一次确认。两家公司的经验是：38根～40根工作盖板是目前梳棉机的最佳配置数量。
4.3 准确、稳定的回转盖板隔距
准确、稳定的回转盖板隔距是保证高质量梳理的关键因素。回转盖板采用铝型材结构，单独变频传动已经是现在高产梳棉机的标准配置。在梳棉机高速高产运行时，回转盖板梳理区的温度变化必将导致回转盖板产生热变形，进而带来梳理质量的变化，严重时甚至可能损坏设备[6]。德国特吕茨施勒公司的T-GO隔距自主优化智能技术和瑞士立达公司的CGC系统，都是通过检测温度变化，计算推导出检测点位置回转盖板与锡林之间的隔距值，通过自动精确的回转盖板调整装置，调整回转盖板与锡林之间的工艺隔距，使之保持相对的准确和稳定，避免回转盖板与锡林的工艺隔距因为温度变化而发生改变，从而降低回转盖板的梳理质量和梳理效率。
由于回转盖板智能控制系统在计算时考虑了锡林筒体、回转盖板铝型材骨架热膨胀因素，因此能够进一步缩小回转盖板与锡林之间的工艺隔距值，突破目前梳棉机回转盖板—锡林隔为0.18 mm的极限工艺值，提升梳棉机回转盖板的梳理质量和梳理效率。
4.4 一体化喂棉箱结构和辅助生头装置扩大应用
展会上大部分参展样机都采用喂棉箱一体化结构和配置辅助生头装置。一体化喂棉箱结构是指从喂棉箱打手的出口到梳棉机给棉罗拉的入口，通过扁管道连接，经喂棉箱打手剥取的筵棉在风机作用下直接输送到梳棉机给棉罗拉握持点。由于取消了出棉罗拉，喂棉箱输送的筵棉没有凝聚和牵伸，不再经过出棉罗拉的握持，减少了筵棉输送过程的阻滞因素，有利于提升梳棉机高产时的稳定性。
辅助生头装置为梳棉机生头提供了极大便利，使梳棉机的生头操作更容易。目前配置了辅助生头装置的特吕茨施勒公司梳棉机和立达公司梳棉机在国内已有广泛应用，并获得了使用者的一致好评，是现阶段先进梳棉机的一个技术亮点和优势，也是先进梳棉机在细节上处处体现出稳定、易操作、易维护的技术特点。
4.5 智能化控制水平再上新高度
德国特吕茨施勒公司展出了WASTECONTROL落棉感应系统、T-GO隔距自主优化智能技术和NEPCONTROL生条棉结控制系统。这些在线检测、精确调整技术在推出TC03型梳棉机时，已经提出相对应的技术概念，经过20多年的发展和进步，这些技术从最初的概念，经过技术升级完善，精度不断提升，成本不断降低，已经可以大规模应用于生产实践当中。特吕茨施勒公司和立达公司的智能控制技术也从另一个视角展示了先进梳棉机在加工制造、装配精度、大数据应用等方面的高度和广度，可以说国外先进梳棉机的智能化控制水平又上了一个新高度。
4.6 预牵伸技术与装置已经成熟
国外预牵伸技术与装置经过10多年的迭代升级已经成熟。梳棉机的圈条器配置预牵伸装置，加工出来的生条可以直接应用到转杯纺纱设备上纺制粗号纱，这种发展及应用趋势越加明显。展会上德国特吕茨施勒公司的IDF 3型圈条器、瑞士立达公司的RSB-Module 55型圈条器、印度LWM公司的CDS型圈条器，从侧面反映出国外用户对配置预牵伸装置梳棉机的市场需求。
5 结语
总体而言，从本届展会上可以看出德国特吕茨施勒公司和瑞士立达公司运用网络化、数字化、大数据等先进的智能控制技术给梳棉机赋能，很大程度减少了因锡林筒体、回转盖板铝型材骨架热膨胀导致的回转盖板梳理隔距变形，突破了传统梳棉机回转盖板工艺隔距极限值，通过自动在线调整技术，使梳棉机在锡林高速旋转中保持回转盖板隔距值的相对稳定，不仅展现了世界一流梳棉机的智能化水平，也展示了两家公司在智能化制造方面的新水平和新高度。相比而言，近年来的国产梳棉机在加工、制造、装配精度等方面也取得了长足的进步，差距也在不断缩小，但是在设备的一致性、智能化控制、大数据应用、专家系统等方面基本还处于起步的概念设计和研发试验阶段，这也是国产梳棉机今后需要努力的方向。
参考文献：
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