纺织技术 | 梳棉机刺辊与锡林针齿工作角选择依据的研究（上）

目前，梳棉机使用的刺辊或锡林针齿的工作角的设计主要依据试验或生产实践逐渐积累而成。但对新材料的使用，在设计或选择使用刺辊或锡林针齿规格时缺少理论依据。同时，对于针齿抓住或抓取纤维没有明确的定义，也没有建立力学模型。如何通过大量已经取得的实证研究成果来获得理论支撑，是当前急待需要解决的课题。

1.纤维束被针齿工作面控制的方式

图1 纤维束被针齿控制的方式示意图

如图1所示，AB为针齿工作面，AC为针齿齿背；与A到滚筒旋转中心连线的夹角为α。在AB上O处，因纤维束尾部受到分梳，则纤维束受力R作用；O处的AB的法线为OD，R与OD夹角为β。而纤维束受到针齿工作面在O点处法线方向的反作用力N，并受到针齿工作面的静摩擦力f。

1.1 纤维束被针齿工作面抓住

如图1（A）所示，α＞0，R在针齿工作O点法线OD的下方，工作面对纤维束产生一个沿着工作面向上的阻力f，阻止纤维束向针底下滑的趋势。

如图1（B）所示，α＜0，R在针齿工作O点法线OD的上方，工作面对纤维束产生一个沿着工作面向下的阻力，阻止纤维束向针尖滑脱的趋势。

当α=0时，R在针齿工作O点法线OD重合，纤维束与工作面不产生静摩擦力，即f=0，此时，纤维束在针齿工作面O处没有向下或向上滑动趋势。

1.2 纤维束在针齿工作面上滑动

当α＞0时，纤维束就会沿着针齿工作面向齿底滑动，这样，进入针齿工作面前区域的纤维束都将直入齿间空间内，实现针齿抓取纤维的功能。

当α＜0时，纤维束就会沿着针齿工作面向齿尖方向滑动，这样，进入齿间的纤维将沿着针齿工作面有脱离针齿的可能。

2.刺辊针齿抓取纤维情况的认证

图2 刺辊分梳纤维层过程示意图

如图2所示，刺辊针齿作圆周旋转运动，喂给纤维层以V纤维进入刺辊齿间接受分梳。当刺辊针齿齿尖从A点抓取纤维旋转到B点过程中，经过近似一个齿距弦长的圆弧轨迹，被针齿抓取的纤维经过伸直、抽拔作用，从A处未被抓取的纤维层中抽拔出两个齿距长的纤维段，此时相邻后续针齿也到达A点开始抓取纤维；当针齿到达C位置后，即完成了分梳纤维的任务。由于纤维长度远大于针齿的两倍齿距，则纤维束的末端与另一排相邻针齿抓取的纤维束头端在分梳时因抽拔而纠缠在一起，形成了纤维束尾带而嵌入两纵列针齿间，使得被刺辊针齿抓取的纤维束都联系在一起，形成一张网，成为刺辊针面负荷。如图3。

图3 刺辊针面负荷上，针齿、纤维束主体部分、纤维束尾带三者关系示意图

由图2（B）可知，纤维束处在针齿尖位置，AB是针齿工作面，AC是针齿齿背，AQ是针齿齿尖与旋转中心Q的连线，AB与AQ的夹角即为针齿工作面的工作角α，AD垂直AB；R是纤维层对纤维束的拖曳作用力，即分梳力，与AQ垂直，则R与AD的夹角∠DAB=β；N为针齿工作面受纤维束作用而产生的对纤维束的反作用力，与AB垂直；f为纤维束受到针齿工作面的阻力，沿着针齿工作面向上。因此，R与N反向作用线的夹角β=α。

表1 刺辊针齿与适纺纤维间关系表

由表1可知，目前刺辊针齿的工作角都大于0，且由序号1至11，刺辊针齿的工作角都选择在摩擦角范围内，因此，选择刺辊针齿工作的大小，必须依据所纺纤维与针齿材料的静摩擦系数所决定的纤维摩擦角大小，且必须在该摩擦角的范围内，然后所纺纤维的其他机械物理性能来确定具体的刺辊针齿工作角。序号5、6针齿工作选择0度，则表示最先被针齿抓住纤维，只能固定接触针齿工作面A点位置，滞留针齿针尖附近；而序号12，针齿工作角大小选择20度，则居于所纺该类原料的摩擦角范围中间，则视所纺具体原料的静摩擦系数，其摩擦角比针齿工作角大，则被针齿所抓纤维滞留在针尖附近，如果摩擦角比针齿工作角小，则被针齿抓住的纤维束就会沿着针齿工作面向齿底滑下。

由于刺辊针齿是从刺入到脱离纤维层，是连续抓取纤维，开始的纤维束被针齿抓住后就会滞留在针齿齿尖附近处的工作面上，后续可能出现两种情况：

第一种是后续被抓取的纤维，其分梳力较大，使得部分纤维嵌入已经聚集在针齿工作面上纤维束，并产生侧向挤压作用，促使该类纤维束沿着针齿工作面方向运动；由于齿尖方向相邻两齿的间距大于齿底方向的间距，则向针齿齿尖方向运动极为困难，从而迫使其向齿底方向运动。

第二种是，已经聚集在针齿工作面上纤维束，对后续来的纤维束就成了针齿新的工作面，随着齿尖处工件面上纤维累积，重新形成的针齿工作面的工作角很快大于摩擦角，使得后续被抓取的纤维顺利进入齿底。这样也实现了纤维的混和，增强纤维束尾带中的纤维联系，提高刺辊针面负荷网络的强度，为后续向锡林针面顺利完成纤维层的牵伸与转移创造了良好的基础。

（未完待续）

作者：史志陶

编辑：中国纱线网，转载请注明出处

想要获取更多纺织资讯和最新行情，关注公众号「纱线网newyarn」，回复「行情」，及时获取最新纺织行情；回复「加群」，邀请您加入1000个纺织群；回复「招聘」，查看最新岗位信息。

长按扫码关注中国纱线网官方唯一公众号纱线网newyarn

关注纺织热点，解读行业政策，发布企业动态。