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梳棉机气流分析原理与实例剖析
欧怀林（荆州市神舟纺织有限公司）
1 气流附面层原理
1.1 气流附面层原理
平板作平移运动或回转体回转时，运动体的表面因摩擦带动一层空气流动，又因空气分子间的粘度和摩擦，里层空气带动外层空气，层层带动，在运动体表面即形成气流层。该气流层中的气流速度变化剧烈（即速度梯度大），并形成一定的分布，这一气流层称为附面层。
1.1.1 附面层的厚度分布状况
在一定范围内，离形成点越远，则附面层厚度越厚。
1.1.2 附面层的速度分布状况
距运动体越近，速度越大，并接近运动体表面速度；距运动体表面越远，其速度越小。
1.1.3 附面层压力差分布状况
附面层除受到切向惯性力作用外（粘滞、摩擦所形成），还有法向离心力的作用，形成附面层径向压力差。附面层厚度方向任一点的径向压力与该点速度平方成正比（与该点附面层质量也成正比，这也是纤维和杂质的分离原理），故近回转体表面速度最快，径向压力也最大，随着附面层厚度增加，速度降低，层内的径向压力减小，外层则径向压力等于零。
1.1.4 纤杂分离原理
由于附面层具有速度分布，纤维与杂质在气流层中总是倾向于流线的切线方向；由于附面层具有径向压力分布，纤维与杂质在气流层中还倾向于流线的法线方向；由于纤维和杂质的质量与密度及纤维与杂质终末速度不同及附面层内速度分布对其空气阻力等影响，使纤维与杂质获得分离机会。附面层外层，杂质多于纤维，而在内层，纤维多于杂质。因此，可以对附面层给予不同的切割深度与切割方向可以达到调节落棉、去杂保纤的目的。
1.1.5 附面层周围气流流动情况
在常压状态，附面层带走多少气流，必然会有等量的气流通过流动进行补充。
1.1.6 气流附面层的利与弊
利用气流附面层原理，对附面层给予不同的切割深度与切割方向可以达到排除杂质短绒，调节落棉，去杂保纤的目的，这是气流附面层有利的一面；而不利的一面是气流附面层的速度、压力等变化，造成对已被充分分离的纤维运动产生干扰，使得对纤维的控制困难而引发一系列的问题。
1.2 管道流体流动的基本原理
1.2.1 连续性方程
根据质量不灭定律，流体在密闭的管道里流动时，单位时间内流过管道每一截面的流体质量是一常数。即：V1F1=V2F2。
1.2.2 能量守恒定律
流体在密闭管道里流动时，遵循能量守恒与转化定律。忽略管道阻力等因素的影响，其总压力：
P=动压P1+静压P2
为了研究问题的方便，对大小漏底等处气流的分析，可以近似采用上述原理。
2 梳棉机气流不正常的表象及气流的控制
2.1 气流不正常的表象
（1）梳棉机飞花多，清洁差，工作状况不正常。
（2）刺辊低压罩有向外喷风现象，给棉罗拉上绕花。
（3）落棉不正常。
（4）大漏底向外喷风喷花，墙板花增多。
（5）三角区纤维打转，大漏底进口积纤维。
（6）各吸风口出现气流外窜。
2.2 梳棉机气流控制的原则
合理的排杂落棉，均匀稳定的气流控制和防止关键部位（特别是几个三角区）附面层厚度、补入气流的流向对纤维运动和棉网结构产生影响。
2.3 控制气流的方法与手段
（1）控制气流的产生量。锡林高速旋转产生的附面层是产生气流的主要原因，其次是刺辊。因此合理的锡林、刺辊速度对稳定气流是至关重要的。随着新型针布的不断出现与改进，增加了我们用密度换速度，用密度、锋利度换分梳度的工艺手段。比如考虑降低刺辊转速，但又担心分梳度不够，此时就可以对刺辊采用密齿，薄齿的办法来达到这一目的。
（2）合理分配各点的气流（特别是三角区）。利用罩板、漏底等处的工艺隔距，合理分配气流。
（3）利用低压罩、棉网清洁器、排尘排杂等处负压吸口导流及缓解释放高压区的气流。
（4）合理的气流补入。合理的气流补入有助于稳定压力、稳定落棉、托持棉网及自动清洁等功能。
3 梳棉机气流分析与控制实例
3.1 实例1
小漏底与刺辊，大漏底鼻尖与锡林和刺辊，锡林与后下罩板，这几处的隔距对气流的影响。
3.1.1 小漏底与刺辊的隔距
小漏底入口隔距加大，进入小漏底的气流量增加，小漏底内部的气流与落棉的排除将有所增加。但因小漏底入口切割附面层的深度减小，故第二落杂区排除的落物减少，所以总的落棉会减少，落棉含杂率有所提高。
小漏底出口隔距的大小影响小漏底内部的气压状况。小漏底出口隔距加大，流出小漏底的气流量增加，使得刺辊与锡林隔距点三角区处和小漏底出口处静压增高。小漏底内部静压必须适当，过小不利于排除短绒。过大则网眼排除的气流过急，容易使长纤维骑跨在网眼之间造成网眼糊塞。同时，小漏底内部静压过高，易使入口处积聚纤维甚至挂花，间断的带入小漏底或落入车肚，造成棉网云斑或入口落白。
因此，小漏底与刺辊的隔距设置与后车肚落棉以及小漏底内部的静压关系密切，应合理设计。
如果小漏底网眼糊塞，收小小漏底出口隔距后改善不显著，此时，我们还可以通过收小大漏底出口隔距，放大后罩板入口隔距来平衡气流的办法得到满意的效果。
3.1.2 大漏底鼻尖至锡林和刺辊间的隔距
此间隔距直接影响大小漏底内的气压。
这一隔距应符合这样一个要求：使锡林和刺辊隔距点上下空间的压力比大小漏底中的压力稍大，并且使大小漏底部分鼻尖以下的压力逐渐下降而不是突然下降，以使由大小漏底网眼或孔隙中排出的气流尽量缓和。
当大漏底鼻尖和锡林之间的隔距很大时，大漏底的压力固然能缓和，但鼻尖以上部分的压力则迅速上升，鼻尖两侧及刺辊漏底压力上升，小漏底下落棉增加。
当大漏底鼻尖至刺辊间的隔距过大时，也会发生同样的情况。这时小漏底部分的气流虽然大部分能被刺辊所带走，但由于气流都拥塞在锡林和刺辊之间，鼻尖以上的压力增加，小漏底和刺辊之间的压力也会相应地增高，因而排出气流的速度增加，这时将会产生糊漏底的现象。
所以，大小漏底中空气的压力与大漏底鼻尖至锡林和刺辊之间的隔距有关，二者隔距之和以稍小为宜。但因刺辊带动的气流要比锡林表面的附面层少一些，因此，大漏底鼻尖至刺辊间的隔距可以比大漏底鼻尖至锡林间的隔距稍大。
3.1.3 锡林与后下罩板上下口的隔距
此间隔距也直接影响到小漏底气压与落棉。
上口隔距不变，下口隔距改小（下口大于上口），汇合气流不易进入后罩板，小漏底内压力上升，后落棉增加。
上口隔距改小，下口隔距不变（下口大于上口），小漏底内气压上升，后落棉增加。
上口隔距改大，下口隔距不变（上口大于下口），小漏底内气压降低，后落棉减少。
其他隔距请大家自己分析。
常有人问，某点的隔距设计多大为宜，其实片面地回答这个问题是不好说的，为什么呢？梳棉机各处的隔距不能单独说，应该以整个系统的观念进行分析。比如说，大漏底出口隔距发生变化，它将直接影响刺辊锡林三角区处的气流和压力，动一个点，可能会牵涉多处的变化，因此必须综合考虑这些因素，最重要的是要根据车上的实际状况进行优化。如上例中为缓解大漏底内的气流和压力，可以调整大漏底进口或出口的隔距，但这些隔距调整后，其他相关点的气流和压力也将发生变化，需要综合平衡，特别是要在车上观察才能得到正确的方法。
3.2 实例2
梳棉机锡林卡死。
锡林卡死的原因主要是跑墙板花，而跑墙板花的主要部位在锡林和大漏底之间（这个部位纤维不受控制，仅仅依靠锡林针尖的握持，自由度很大），造成跑的原因是气流问题。
（1）A186大漏底是前后两块，如果前大漏底和后大漏底的结合部分前面低后面高，气流在此受阻必然向两边跑，带出纤维充塞墙板。
（2）如果漏底左右两边与锡林隔距相差过大，气流将向隔距大的那边流动，带出墙板花。
（3）如果大漏底进出口隔距不匹配，大漏底内压力过高，造成气流向外流动，带出墙板花。
解决措施：
（1）保证机械状态，保证气流均匀一致。
（2）将给棉罗拉处两边的导棉板再向内一边收窄2 cm，让喂入棉卷宽度减小，这样能缓解塞车（特别对刺辊两边塞车解决更好）。
（3）将大漏底进口隔距适当收小（减少进入大漏底的气流，可以缓解其内部的压力），检查大漏底两边的隔距是否一致，同时注意大漏底下的两个吸风口保持通畅。收小大漏底进口后，要观察大漏底进口有无积花，如有，则不能收小，可通过大漏底出口来调节。
总之，通过气流控制和采取一定的措施，跑墙板花是可以解决的。当然车间飞花太大也是原因之一。
3.3 实例3
A186F梳棉机，后部主要隔距工艺如下：刺辊~小漏底进口6.5 mm，刺辊~小漏底出口（第四点）2mm，刺辊~大漏底鼻尖（第五点）1.5 mm，刺辊~锡林0.18 mm,锡林~大漏底出口0.66 mm，锡林~后罩板进口×出口0.48 mm×0.48 mm。出现小漏底糊挂纤维，入口处挂棉帘。
小漏底糊挂纤维，入口处挂棉帘，除了要保持部件的光洁外，控制小漏底内的静压非常重要。
如果小漏底内静压过高，网眼排除的气流速度会加大，但同时较长纤维也容易随气流喷出，钩挂和横跨在网眼之间，从而使网眼糊挂。而且内部静压高，刺辊上的纤维受气压的作用容易积聚在小漏底的入口处。
在这种情况下，可以调整如下隔距：
（1）适当收小小漏底出口隔距（此处隔距大，带出漏底的气流量多，刺锡三角区和漏底出口的静压很大，直接影响小漏底内的静压增高）。
（2）适当收小大漏底出口隔距（收小时同时要观察大漏底内的静压是否正常）。
（3）适当放大后罩板的进口隔距。
（4）保持刺辊低压罩的排气通畅。
工艺调整如下：刺辊~小漏底进口6.5 mm，刺辊~小漏底出口（第四点）1.0 mm，刺辊~大漏底鼻尖（第五点）1.0 mm，刺辊~锡林0.18 mm，锡林~大漏底出口0.56 mm，锡林~后罩板进口×出口061 mm×0.48 mm。调整后生产正常。
梳棉的几个三角区的气流变化，就像高速公路一样。比如说，收小大漏底出口，大漏底带出的气流会减少（相当这个道上车流量减少了），放大后罩板进口，相当于加宽了道路，这样一来自然就通畅了。
3.4 实例4
A186F梳棉机纺粘胶不出盖板花，前上罩板上口隔距由0.69mm放大至0.84 mm，更不容易出。
在一般情况下，主导盖板花多少的主要是机械作用，放大前上罩板上口的隔距。
但某些纤维（如粘胶、腈纶），或者盖板针布握持力很差时，气流因素则起主导作用。前上罩板进口隔距大时，锡林带入的气流多，这时，已被盖板握持的纤维，可能会随带入的气流重新被锡林带走，从而不出盖板花。此时，将此处隔距缩小，带入锡林气流少，一部分气流从盖板处流出，这股气流对盖板花走出起到积极作用，盖板花就正常了。生产实践中将前上罩板上口隔距缩小到0.43 mm，盖板花反而正常。此时如果降低前上罩板的高度，效果会更好。
3.5 实例5
FA215梳棉机，盖板反转，前上罩板上口的隔距以多少为合适？按照33英丝做，结果在上口积聚纤维，不定时带入棉网，造成云斑。上口如何积聚纤维的？
（1）上口隔距小，锡林气流附面层厚，在此处切割附面层引起纤维在此堆积。在锡林速度比较高，锡林针布不太好的情况下容易出现。
解决措施：放大上口隔距或降低锡林速度。
（2）上罩板有毛刺挂花。解决措施是砂光。
（3）上罩板处有外界气流补入，将斩刀花带入（在A186上容易出现），主要原因是锡林带入罩板的气流多，在罩板进口形成负压。此时应缩小上罩板进口隔距，让部分气流流出。
现场查看的实际情况为：前上罩板严重变形，隔距中间小（实测不足15英丝），因此在此处造成积花。这个例子说明机械状态的重要性和各处工艺隔距必须满足规定的偏差范围，这样才能达到真工艺上车的目的。
3.6 实例6
有两个厂纺粘胶时，梳棉机断头多，现场察看发现情况如下：甲厂用的是A186F梳棉机，无论快速慢速均发现有棉网不定时出现大的破洞断裂后断头。乙厂是FA224梳棉机，速度低时生产状况正常，一旦开到高速或湿度偏大时断头频繁。
实例6中同样纺粘胶，也是同样的问题（断头多，生活不好做），但产生的原因却不一样。检查这种断头，必须要查看锡林和道夫的三角区，用手电观察这个三角区的气流情况，大漏底进口气流和纤维的情况，道夫上棉网的凝聚情况。
在甲厂A186梳棉机上，观察到已经转移到道夫上的棉网，在没走出三角区之前不定时地被大漏底进口吸入一段造成道夫上棉网破洞造成断头。从三角区看，补入大漏底进口的气流对道夫上棉网有轻微冲击，进口补风量稍大，粘胶纤维表面很光滑，很容易被吸走造成破洞。把大漏底进口隔距改小，减少大漏底进口的补风量，但效果不明显。当时考虑降低锡林转速，但又否认了这一想法，担心影响棉网质量。
仔细考虑后，缩短前大漏底长度，让补入气流避免直接冲击到道夫棉网，同时前大漏底缩短后，大漏底进口远离了道夫棉网，吸入棉网的现象应该可以消除。具体办法是：将前大漏底从尘棒处锯开，减掉一根尘棒(弧长大约3~4 mm)然后再焊接到一起装上车。装上后前大漏底高度大约降低了2 mm。开车完全正常。
乙厂的FA224纺粘胶出现断头，在三角区看到的情况是大漏底进口，三角区气流比较正常，开慢速道夫上棉网很漂亮，一旦开快速时，感觉道夫上的棉网有浮起来的感觉，道夫针布有握持不住的现象，再加上道夫速度过高后，道夫本身回转产生气流冲击棉网，当道夫局部针齿状况较差或者局部棉网太薄时，破洞就产生了。采取措施是：适当加重生条定量，适当降低出条速度(总产量基本不变)。改进后工作状况正常。
参考文献：
［1］庄心光.棉纺工艺设计［M］．北京：纺织工业出版社.1979.
［2］华东纺织工学院棉纺教研室，棉纺学［M］．北京：纺织工业出版社.1981.
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