第二节 开清棉

棉纺中，纤维开松、除杂是在一系列实现不同作用的机械组成的开清棉联合机组上完成的，这些机械依靠连接机械，如凝棉器或风机连接，实现各机台间的纤维输送。组成开清棉联合机的设备类型包括抓棉机械、开棉机械、棉箱机械等。

一、开清棉机械的分类与作用

按照开清棉机械的结构特征及其主要作用，可将开清棉机械分为下列类型。

（一）抓棉机械

抓棉机械的主要作用是从棉包上抓取纤维，并输送到下道机台，主要有自动抓棉机、称量喂给机等机械。

（二）开棉机械

开棉机械的主要作用是对纤维原料进行开松、除杂。因打手型式和作用特点的不同，开棉机械有很多具体的机型，但作用原理基本相同，都是利用打手和尘棒的作用对纤维原料进行开松与除杂作用，如轴流开棉机、豪猪开棉机等。

（三）棉箱机械

棉箱机械的主要特点是设备体积较大，都具有能容纳大量纤维原料的棉箱或棉仓。按照棉箱机械在开清棉联合机中的位置不同，其所起主要作用也会有所不同，有的以混和为主要作用，如多仓混棉机和自动混棉机；有的以均匀给棉为主要作用，如棉箱给棉机（又称自动喂棉箱）。棉箱机械还有开松和均棉等其他作用。

（四）清棉成卷机械

清棉成卷机械的主要作用是对经过多道机台开松、除杂作用的纤维原料进行更细致的开松、除杂，带有成卷部分的设备还可以将加工后的纤维制成一定卷装规格的棉卷，供梳棉机加工。

（五）输棉机械

输棉机械的作用是使连接各机台的输棉管道中产生气流流动，实现纤维原料在机台间的输送和分配。主要有凝棉器、输棉风机、配棉器和间道装置等。

（六）安全防火、防轧装置和异纤检出装置

这类装置一般安装在输棉管道上，主要作用是检测并排除纤维流中可能存在的金属、火星和异性纤维（有色纤维、异型纤维）等，防止火灾的发生、机器的轧坏，并尽可能检出其他机械不能排除的异性纤维。

二、抓棉机械

抓棉机械是开清棉联合机中的第一台单机，它的打手从按配棉成分排列的纤维包阵里顺序抓取原料，供下一机台加工，在抓棉过程中具有初步的开松与混和作用。自动抓棉机按其结构特点可分为两大类，即环行式自动抓棉机和直行往复式自动抓棉机。

（一）自动抓棉机的组成及工艺过程

1.环行式（圆盘）自动抓棉机

环行式自动抓棉机（图3-15）（见录像3-1）由抓棉小车3、抓棉打手4、输棉管道1、肋条8、内圆墙板5、外圆墙板6、地轨7及伸缩管2等机件组成。小车机架由支架连接，内侧由中心轴支撑，外侧由两只转动滚轮支撑。滚轮沿地轨做顺时针环行回转。打手机架由四根丝杠支撑，外侧两根丝杠固定在打手机架上，螺母转动；内侧两根丝杠转动，螺母固定在打手机架上。当外侧两根丝杠的螺母与内侧两根丝杠同步转动时，便带动打手做升降运动。抓棉小车运行时，肋条压紧棉包表面，打手刀尖伸出肋条逐包抓取棉块，由下台机器的凝棉器风扇产生的气流，经输棉管送至下台机器。抓棉小车回转一周，打手下降3～6mm，故打手下降是间歇性的。

图3-15 环行式自动抓棉机及抓棉装置

2.直行往复式自动抓棉机

直行往复式自动抓棉机（图3-16）（见动画3-8和录像3-2）由抓棉器2、直行小车8和转塔7等组成。抓棉器2及其平衡重锤挂在转塔7顶部的轴上，并能沿转塔的立柱导轨做升降运动。转塔7则与直行小车8相连接，它们共同沿两条地轨13做往复直行运动。抓棉打手3能在直行小车8做往返双向行程时抓棉，也能在直行小车8单向行程时抓棉。抓棉小车运行时，两组肋条4相互错开地压在棉堆的表面，在肋条和压棉罗拉5都压住棉堆的情况下，打手刀片即相继抓取棉堆表面上的原棉并开松成较小棉块；接着，棉块被打手上抛到罩盖内，并由气力输送经伸缩管6和固定输送管道11而输出。小车8走到一端转向时，抓棉器2即下降2～10mm。

地轨13的两侧都可铺放棉包。如将转塔7相对于小车8调转180°，就可在新的一侧继续抓棉生产。图3-16中1为光电管、9为卷带装置、12为行走轮、10为覆盖带。

图3-16 直行往复式自动抓棉机

（二）抓棉机的开松作用

抓棉机利用抓棉打手对棉块的撕扯、打击和抓取实现开松作用。抓棉机在满足产量的条件下，要求抓取的棉块尽量小些，以利于棉箱机械的混和与除杂。影响抓棉机开松效果的主要因素包括打手刀片伸出肋条的距离、打手转速、打手间歇下降的距离和直行（或环行）速度以及打手型式、刀片（或锯齿）数量、分布及其状态等。

（三）抓棉机的混和作用

原棉选配时，根据配棉方案及配棉比例确定各种成分棉包的数量。在送至开清棉联合机进行加工时，将拆开的棉包按一定规律排列在棉包台上。抓棉机的抓棉打手依次在各包上部抓取一薄层棉花，当抓棉小车绕棉包台回转一周（环行式）或走完一个行程（直行式）后，就按设定的比例抓取各种成分的棉花，从而实现不同原料的混和。影响抓棉机混和效果的因素包括以下两个方面。

图3-17 环形抓棉机棉包排图

（1）排包图的编制。编制排包图时，对来自于同一队中的棉包要做到纵向分散、横向叉开，保持横向并列棉包的质量相对均匀，如图3-17所示（图中1~8表示来自不同队中的原棉）。当棉包长短、宽窄差异较大时，要合理搭配排列；上包时应根据排包图上包，如棉包高低不平时，要做到“削高嵌缝、低包抬高、平面看齐”；混用回花和再用棉时，也要纵向分散，由棉包夹紧或打包后使用。

（2）抓棉机的运转率。为了达到混棉均匀的目的，抓棉机抓取的棉块要小，所以在工艺配置上应做到“勤抓少抓”，以提高抓棉机的运转率。运转率高，小车运行时间多，停车时间少，每次抓棉量少，而连续抓棉时间长，则混棉机棉箱内成分比较均匀。提高小车运行速度、减少抓棉打手下降动程、增加抓棉打手刀片的密度，是提高运转率行之有效的措施。提高抓棉机的运转率，对以后工序的开松、除杂和棉卷均匀度都有益。抓棉机的运转率一般要求达到80%以上。

（四）抓棉机的除杂作用

抓棉机的除杂作用主要通过抓棉时杂质的抖落实现，一些因抓棉打手开松作用而与棉块分离的大而重的杂质，不能被气流吸引随纤维一起输送到下道机台而被抖落，最后在清扫棉包台时被去除。有些抓棉机的抓棉打手的压棉罗拉具有磁性，或另装一根或两根具有磁性的辊子，使原料中暴露出来的铁杂可以被吸附而人工去除，以除去浮于原棉表面的零星铁杂，特别是再用棉中的钢丝圈、小勾刀、螺丝、垫圈、打包铁皮头等。抓棉机的开松效果越好，杂质越容易暴露，杂质与纤维间的联系力越小，大而重的杂质在抓棉机上被抖落的可能性越大。

三、棉箱机械

棉箱机械具有较大棉箱和角钉机件，大的棉箱对原料进行混和，而角钉机件对原料进行扯松，去除杂疵。棉箱机械主要包括自动混棉机、双棉箱给棉机、多仓混棉机等。

图3-18 自动混棉机

（一）自动混棉机

1.自动混棉机的机构与工作原理

如图3-18所示。自动混棉机一般由凝棉器1、摆斗2、摇栅（混棉比斜板）3、光电管4、输棉帘5、压棉帘6、角钉帘7、均棉罗拉8、剥棉打手9、尘棒10、磁铁装置11、间道隔板12等机件组成,如图3-18所示(见动画3-9)。置于自动混棉机上方的凝棉器1借助气流作用，将后方机台输出的棉块从侧向喂入储棉箱内，通过摆斗2逐层横向铺放在输棉帘5上，形成多层混合的棉堆。然后由输棉帘5和压棉帘6夹持棉堆喂给角钉帘7。装在储棉箱墙板上的光电管4能控制后方机台的喂棉，使箱内储棉高度不超过光电管的安装高度。当角钉帘7高速上行时，从棉堆上抓取并松解喂入的棉块，松解出来的大杂质如棉籽壳等可从角钉帘7下方的尘格落出。被角钉带走的棉块继续上行依次通过压棉帘6、均棉罗拉8等作用区时，又受到进一步开清；被均棉罗拉打回而未被角钉帘7带走的棉块，则重新返回棉堆进行混和。角钉帘7带出的棉块被剥棉打手9剥下，并与尘棒10共同作用对棉块进一步开松后输出，而混在纤维中的杂质则从尘棒间隙落下。在棉块输出部位装有间道隔板12，可以根据工艺要求改变出棉方向，在下出棉口装有磁铁装置11，可排除棉块中的铁物质。当调整输棉帘的线速度时，可相应调整混棉比斜板3的倾斜角度，以保证摆斗摆动所铺棉层的外形不被破坏。

2.自动混棉机的作用

（1）开松作用。自动混棉机是通过带有角钉机件对棉块的撕扯作用及打手与尘棒的自由打击作用实现开松，包括四个方面，即角钉帘垂直抓取被输棉帘和压棉帘夹紧、握持的棉层，有握持撕扯作用；角钉帘与压棉帘两个角钉面间对棉块的撕扯开松；均棉罗拉与角钉帘作用区，两个角钉面对棉块的撕扯作用；剥棉打手剥取角钉帘上纤维层时的打击开松及剥棉打手与尘棒间对棉块的自由打击作用。

自动混棉机的扯松和自由打击作用柔和，对纤维损伤小。一般安排在开清棉流程的开始部分，与抓棉机通过输棉管道和凝棉器连接。影响自动混棉机开松作用的因素包括各部分的隔距及各主要机件的速度。

（2）除杂作用。自动混棉机的除杂点有四处，即杂质可从输棉帘的木条间隙下落；角钉帘底部和剥棉打手下部均有尘棒，可以排除杂质；如果采用下出棉方式，磁铁装置可以吸附棉流中的铁杂。由于自动混棉机位于开清棉流程的开始部分，棉块较大，除杂以除大杂为主，如棉籽、不孕籽等。

（3）混和作用。如图3-19所示，装在自动混棉机后部储棉箱上部的凝棉器1将初步开松混和的原料吸到本机来，通过摆斗2的左右摆动将棉层横向铺设在输棉帘3上，形成多层原料叠合的棉堆。压棉帘4和输棉帘共同夹持棉堆送给角钉帘5，角钉帘对棉堆沿垂直方向抓取，即所谓“横铺直取”，从而实现不同原料的充分混和。

图3-19 自动混棉机的混和原理

（4）均匀作用及其影响因素。自动混棉机后部储棉箱装有摇栅—水银开关装置（A006 B型）或光电控制装置（A006 BS或FA 016型），控制后部储棉箱的棉量，如图3-18所示，当棉量高度超过控制的上限高度时，控制其供应机台停止给棉（抓棉小车停转），随着机台的输出，存棉高度下降，当下降到控制的下限高度时，控制供应机台继续给棉（抓棉小车运动）。储棉箱存棉量的控制在不致引起堵车的情况下以较大为宜，以增强混和效果。

此外，当角钉帘携带棉块运动遇到均棉罗拉时，给角钉帘带出的较大的棉块、较厚的棉层会由于均棉罗拉的打击而经由压棉帘上部返回中部储棉箱，保证角钉帘带出的棉层均匀。均棉罗拉的均匀效果主要受均棉罗拉与角钉帘间距的影响，适当减小该隔距，有利于提高均匀效果。

（二）多仓混棉机

多仓混棉机主要利用多个储棉仓起细致的混和作用，同时利用打手、角钉帘、均棉罗拉和剥棉罗拉等机件起到一定的开松作用。多仓混棉机的混和作用，都是采用不同的方法形成时间差而进行混和的。按照形成时间差的不同方法，目前，国内外流行的多仓混棉机有两种典型代表，一种是不同时喂入的原料同时输出形成时间差实现混和，如FA 022型多仓混棉机（图3-20）。另一种是同时喂入的原料，因在机器内经过的路线长短不同（路程差），因而不同时输出，实现了混和，如FA025型多仓混棉机（图3-21）。

图3-20 FA 022型多仓混棉机

图3-21 FA 025型多仓混棉机

（1）FA 022型多仓混棉机（见动画3-10）。这种混棉机根据需要有6仓、8仓或10仓三种形式，图3-20所示为6仓。开松的原棉通过输送管2和管道内的活门进入垂直棉仓1，当棉仓原棉达到预定容量后，由压差开关控制气动机构关闭活门3，同时下一仓的活门自动打开，顺序逐仓进料。各仓底部均装有一对给棉罗拉4和一只打手5，纤维经罗拉输出，由打手开松后落到混棉通道内混和，最后由气流输出。该机在第二仓位上装有光电管6，以控制各棉仓喂料级差及下一周期喂料开始。

（2）FA 025型多仓混棉机。如图3-21所示，经初步开松混和的原料，由气流输送至本机的输棉管1内，各箱上部的配棉罗拉2将原料均匀地输送到各自的棉仓3内。各仓的隔板4沿原料流动方向逐渐缩短，且下部呈弧形，使各仓的原料转过90°，由输棉帘5和给棉辊6将棉层呈水平方向喂入角钉帘7抓取，经均棉罗拉8和剥棉辊9后，进入储棉箱10又经一对喂棉罗拉11和开棉打手12开松后，由前方气流经管道13输出。棉箱中的气流由上排气口14、下排气口15排出。

由此可知，各仓原料到达角钉帘7所经过的路程长短是不同的，靠近输棉管入口的棉仓路程短，而远离输棉管入口的棉仓路程长。因此，各个棉仓的棉层相互错位，形成路程差（实际上也是因同时喂入各仓的原料不同时输出而形成了时间差），使不同成分的原料充分混和。

（三）双棉箱给棉机

棉箱给棉机的主要作用是均匀给棉，并具有一定的混和及扯松作用。给棉机在开清棉流程中靠近成卷机，以保证棉卷定量，提高棉卷均匀度。

图3-22 A092 AST型振动板双棉箱给棉机

A092 AST（FA 046）型振动板双棉箱给棉机的主要机构如图3-22所示（见动画3-11）。原棉经凝棉器喂入本机的进棉箱10，进棉箱内装有调节板12，用以调节进棉箱的容量；侧面装有光电管2，可根据进棉箱内原料的充满程度控制电气配棉器进棉活门的启闭，使棉箱内的原料保持一定高度。进棉箱下部装有一对角钉罗拉9输出原料。机器中部为储棉箱7，下方有输棉帘8。原料由角钉罗拉输出后，落在输棉帘上，由输棉帘送入储棉箱。储棉箱中部装有摇板11，摇板随箱内原料的翻滚而摆动。当原料超过或少于规定容量时，由于摇板的倾斜带动一套连杆及拉耙装置，从而控制角钉罗拉的停止或转动。输棉帘前方为角钉帘5，角钉帘上植有倾斜角钉，用以抓取和扯松原料。角钉帘的后上方为均棉罗拉6，均棉罗拉从角钉帘上打落较大及较厚的棉块或棉层，以保证角钉帘带出的棉层厚度相同，使机器均匀出棉，并具有扯松原料的作用。清棉罗拉13对均棉罗拉6进行清洁。均棉罗拉表面装有角钉，与角钉帘的角钉交叉排列。均棉罗拉与角钉帘之间的隔距可以根据需要进行调节。角钉帘的前方有剥棉打手4，用于从角钉帘上剥取原料，使其进入振动棉箱，同时具有开松作用。振动棉箱由振动板3和出棉罗拉1等组成。振动棉箱的上部装有光电管，控制角钉帘和输棉帘的停止或转动。经振动板作用后的筵棉由输出罗拉均匀地输送到单打手成卷机。

（四）混和效果的评定

混和效果常用以下三种方法进行评定。

（1）混入有色纤维法。在混和原料中混入一定数量的染色纤维，经机械混和处理后取样，再用手拣法分拣出有色纤维，称其重量，然后计算有色纤维百分率的平均数、均方差、变异系数等，进行对比分析混和效果。

（2）切片法。将条子或纱线切片，然后放在显微镜下观察，分析其混和效果。

（3）染色评定法。此方法多用于化学纤维混纺产品。它是成纱或织成布后再经染色，由染色的结果来分析混和效果的方法。

四、开棉机械

（一）轴流开棉机

轴流开棉机有单轴流和双轴流两种形式。单轴流式开棉机如图3-23所示，原料由进棉口2进入打手室后被打手4抓取，并随打手一起向下回转，与尘棒5撞击后被抛向罩壳，落棉由落棉小车6收集，并由排杂打手7排出。由于罩壳内的导流板3与打手角钉呈螺旋线排列，原料沿打手轴向呈螺旋线形式向出棉口1前进。在前进过程中，原料又连续两次与尘棒撞击后被抛向罩壳。原料在机器内围绕打手共翻滚三次，并且在自由状态下接受打手角钉的打击开松，纤维损伤较少，杂质不易被打碎。

图3-23 单轴流开棉机

（二）多辊筒清棉机

多辊筒清棉机一般与多仓混棉机机械连接，对混和后的原料进行开松、除杂。辊筒的数量有一个、三个、四个不等，这里以三辊筒清棉机为例介绍其作用原理。如图3-24所示，从多仓混棉机输出的棉层由输入棉帘1喂入，被压棉罗拉2压紧，并在给棉罗拉3的握持下，被第一辊筒（打手）4打击开松，之后依次受第二辊筒5，第三辊筒6的打击开松。在每个辊筒下方有带除尘刀口的吸口8吸取尘杂，分梳板7起进一步开松纤维的作用，与之装在一起的落棉调节板，可根据所纺原棉和除尘杂要求的不同，调节吸口开口的大小以控制各自的落棉和落棉含杂量。被开松后的原棉在前方机台风扇作用下由出棉口9向前输出。加工不同形状或性质的原料，三个辊筒打手可选择不同的类型，如纺细绒棉时，三个辊筒的配置依次为稀梳针、粗锯齿、细锯齿；纺长绒棉时，三个辊筒的配置依次为稀梳针、密梳针、粗锯齿。

（三）豪猪开棉机

豪猪式开棉机的作用原理如图3-25所示（见动画3-12），储棉箱2内装有调节板9，以改变输出棉层的厚度，侧面装有光电管。下方的木罗拉4输出原料，喂给给棉罗拉5，原料在给棉罗拉的握持下接受豪猪打手6的打击。豪猪打手下方的63根尘棒，分为四组包围在打手的3/4圆周上，尘棒隔距可以调节，尘棒下方的尘箱内装有输杂帘8可将杂质输出。机台上方附有凝棉器1，依靠气流将后方机台输出的原料吸附在尘笼表面，落入本机储棉箱2中。当棉箱中储棉量过多或过少时，可通过光电管控制后方的机台停止给棉或重新给棉，以保持箱内一定的储棉量。在正常工作时，储棉箱内的原棉依靠自重缓缓落下，在木罗拉4与给棉罗拉5的握持下输出，受豪猪打手6的猛烈打击、分割和撕址。被打手撕下的棉块，沿打手圆弧的切线方向撞击在尘棒7上，在打手与尘棒的共同作用以及气流的配合下，使棉块获得进一步的开松与除杂，并从出棉口3输出。被分离的尘杂和短纤维则从尘棒间隙落下，由输杂帘8输出。在出棉口处装有剥棉刀，以防止打手返花。

图3-24 三辊筒清棉机结构示意图

图3-25 豪猪式开棉机

开棉机械种类繁多，除了上述介绍的机型外，还有六辊筒开棉机、多刺辊开棉机、混开棉机、精开棉机等，但其作用原理基本相同，都是通过打手与尘棒或除尘刀、分梳板、吸口等组成的托持、排杂附件组合的配合，对原料进行开松、除杂，其区别一般体现在打手的形式、打手的数量及打击形式（自由打击或握持打击）上，这里不再赘述。

五、清棉成卷机械

清棉机械的作用是对经过开棉机开松除杂的原料继续开松、均匀、混和，清除叶屑、破籽、不孕籽等杂质和部分短纤维。清棉机械是开清棉加工的最后一台机械，如果采用成卷工艺，清棉机有成卷部分，将经过精细开松、除杂后的纤维制成一定规格的纵横向均匀的棉卷；如果采用清梳联，清棉机不装配成卷部分，经清棉机精细开松、除杂后，纤维以散纤维的形式由风机直接输送到梳棉机后部的喂棉箱，由喂棉箱将散纤维制成均匀的棉层，喂入梳棉机。

单打手清棉成卷机的机构如图3-26所示（见动画3-13），由棉卷秤1、存放扦装置2、渐增加压装置3、压卷罗拉4、棉卷罗拉5、导棉罗拉6、紧压罗拉7、防粘罗拉8、剥棉罗拉9、尘笼10、风机11、综合打手12、尘棒13、天平罗拉14、角钉罗拉15、天平杆16等机件组成。双棉箱给棉机振动棉箱输出的棉层经角钉罗拉15、天平罗拉14、天平杆16喂给综合打手12。当通过棉层太厚或太薄时，经铁炮变速机构，自动调节天平罗拉的给棉速度。天平罗拉输出的棉层受到综合打手的打击、分割、撕扯和梳理作用，开松的棉块被打手抛向尘棒13，杂质通过尘棒落出，棉块在打手与尘棒的共同作用下，得到进一步的开松。由于风机11的作用，棉块被凝聚在上下尘笼10的表面，形成较为均匀的棉层，细小的杂质和短纤维穿过尘笼网眼，被风机吸出机外。尘笼表面的棉层由剥棉罗拉9剥下，经过防粘罗拉8，输向紧压罗拉7，棉层压紧后经导棉罗拉6，由棉卷罗拉5绕在棉卷扦上制成棉卷，自动落卷称重。

图3-26 FA141型单打手成卷机示意图

清棉机的产品（棉卷）要达到一定的均匀要求，必须对棉层的纵、横向均匀度加以控制。单打手成卷机的均匀机构为天平调节装置。

天平调节装置由棉层检测、连杆传递、调节和变速等机构组成，如图3-27所示。由16根天平杆2及一根天平罗拉1组成的检测机构，检测喂入棉层厚度，通过一系列连杆导致一定位移传给变速机构，产生相应的给棉速度。

图3-27 天平调节装置

天平罗拉1下有十六根并列的天平杆2，天平罗拉的位置是固定的，而天平曲杆则以刀口3为支点，可以上下摆动。当棉层变厚，天平曲杆头端被迫下摆，其尾端上升，通过连杆4、5使总连杆6随之上升。总连杆上升又使平衡杠杆7以8为支点向上摆动，使与平衡杠杆左端相连的调节螺杆10上升，此时，双臂杠杆11以12为支点向右摆动，带动连杆13使铁炮皮带叉14右移，铁炮皮带15也随之向主动铁炮16的小直径处移动一定距离。由于主动铁炮转速是恒定的，被动铁炮17由主动铁炮传动，它又通过蜗杆18、蜗轮19、齿轮20传动天平罗拉及其后方的给棉机构。此时，铁炮皮带向主动铁炮的小直径处移动，天平罗拉转速减慢，相应给棉速度减慢。反之，棉层变薄时，由于天平曲杆本身的重量及平衡重锤9的作用，天平曲杆头端上抬，平衡杠杆左端下降，铁炮皮带向主动铁炮大直径处移动，天平罗拉转速成比例地增加，给棉速度加快。

铁炮机械式变速机构对棉层喂给量的均匀调整能力有一定限度，并有很大的滞后性，喂入棉层厚度频繁变化和过分不匀时，很难达到理想的均匀程度。目前，已逐步采用机电式自调匀整装置，如图3-28（a）所示，天平曲杆尾端总连杆挂有重锤3，重锤上装有精度较高的位移传感器，棉层厚薄变化由位移传感器转化成电压信号送匀整仪2处理，调节电动机1的速度来改变天平罗拉的转速，以达到匀整的目的，该装置反应灵敏，调速范围宽，变速控制更有效。

图3-28 机电式自调匀整装置

六、连接装置与安全防护装置

（一）连接装置

开清棉工序采用多机台生产，在整个工艺流程中，通过凝棉器或输棉风机把各单机连接起来，利用管道气流输棉，组成一套连续加工的系统。此外，为了平衡产量，原棉由开棉机输出后，在喂入清棉机前，还要进行分配，故在开棉机与清棉机之间，要设有一定形式的分配机械。

1.凝棉器

尘笼式凝棉器的机构图如图3-29所示，当风机3高速回转时，空气不断排出，使进棉管1内形成负压区，棉流即由输入口向尘笼2表面凝聚，一部分小尘杂和短绒则随气流穿过尘笼网眼，经风道排入尘室或滤尘器，凝聚在尘笼表面的棉层由剥棉打手4剥下，落入储棉箱中。

2.输棉风机

输棉风机在原料输送过程中起气流泵的作用，通过使输棉管道中产生一定流速的气流，完成纤维原料在机台间的输送。

3.配棉器

由于开棉机与清棉机产量不平衡，需要借助配棉器将开棉机输出的原料均匀地分配给2~3台清棉机，以保证连续生产并获得均匀的棉卷或棉流。配棉器的形式有电气配棉器和气流配棉器两种。电气配棉采用吸棉的方式，气流配棉采用吹棉的方式。

图3-29 尘笼式凝棉器

图3-30 A 062型电气配棉器

图3-31 FA 121型金属除杂装置

A 062型电气配棉器的机构图如图3-30所示，主要由进棉斗3、配棉头4和安全防轧装置5组成。A062型电气配棉器连接在最后一台开棉机前、双棉箱给棉机之后，利用凝棉器2的气流作用，把经过开松的棉块均匀分配给2~3台双棉箱给棉机1。

（二）安全防护装置

1.除金属杂质装置

FA 121型除金属杂质装置如图3-31所示，在输棉管的一段部位装有电子探测装置，当探测到棉流中含有金属杂质时，由于金属对磁场起干扰作用，发出信号并通过放大系统使输棉管专门设置的活门1作短暂开放（图中虚线位置），使夹带金属的棉块通过支管道2，落入收集箱3内，然后活门立即复位，恢复水平管道的正常输棉。棉流仅中断2~3s，而经过收集箱的气流透过筛网4，进入另一支管道2，汇入主棉流。

图3-32 桥式吸铁装置

此外，还有一种直接安装在管道上的桥式除铁杂装置，如图3-32所示。装有永久性磁铁部分输棉管道呈倒V字形，棉流自右向左运动，当棉流中有铁杂时，永久性磁铁可将其吸住。被磁铁吸附的铁杂可定期清除。

2.火星探除装置

纤维原料中的火星（一般为机件间或机件与金属杂质间碰击产生）是引起车间火灾的严重隐患。火星探除装置就是用于管道中输送的纤维原料内可能存在的火星进行探测与排除。该装置外形如图3-33所示，由火星探测控制箱1、金属探测装置2和排杂执行机构3组成，火星探测装置采用红外线探测传感器探测快速运动的棉流中可能存在的火星，如果发现棉流中存在火星，则执行机构的旁路活门打开，将带有火星的棉流排除，然后再关闭旁路活门，继续生产。

图3-33 火星探除装置

（三）异型纤维探除装置

异型纤维是指与在加工的纤维性质与类型不同的纤维，这些纤维由于染色性质与所加工的纤维不同，最终会在织物染色后成为布面疵点，影响织物的外观质量，必须在纺纱加工过程中去除。

异型纤维探除装置如图3-34所示。棉流由入口1进入，由出口5输出。光电感应器方阵2实时辨别异型纤维和异类杂质，发现异型纤维或异类杂质后，由高速气流喷嘴喷射的气流将含有异型纤维或异类杂质的棉流经排出通道3吹落到落棉收集箱4中。该装置还可以排除所有类型的异类杂质，包括麻、毛发、纸、丙纶丝、羽毛、叶屑、色丝、染色纤维、碎布等光学性质异于在加工的纤维及非纤维性异物。

（四）重杂分离装置

重杂分离装置是利用纤维与密度大的重杂的性质差异排除重杂。如图3-35所示为重杂分离器工作原理图。高速纤维流进入U形弯道时，在离心力的作用下撞击底部尘格，重杂便从尘棒间隙落入收集箱中，一般与桥式吸铁组合，以去除金属杂物。

图3-34 异型纤维探除装置

图3-35 重杂分离器

七、开清棉机械的组合

1.组合原则

开清棉联合机的组合要求应与开清棉工序的工艺要求相符合。为提高产品质量，保障正常生产，组合时要满足以下要求。

（1）贯彻“多包细抓、混和充分、成分准确、打梳结合、多松少返、早落少碎、防火防爆、棉卷均匀、结构良好”等工艺原则。

（2）合理配置开清点数量，以适应不同原料的含杂。化学纤维蓬松、不含杂、含疵点少，开清点数量可少。

（3）合理选择打手型式和打击方式，先自由状态打击再握持状态打击，以达到逐步开松的目的。

（4）配置一定数量的棉箱机械，一般2～3箱，采用多仓混棉机，更能提高混和效果，使棉卷结构均匀、染色均匀。

（5）流程的输棉管道中需设置间道装置，以适应开清点和棉箱机械数量的配置，使单机组合更具有灵活性和适应性，且机组中须安置防铁装置或除金属装置。

2.组合实例

（1）国产设备加工化学纤维用开清棉联合机组（成卷流程）。如图3-36所示为加工原棉用开清棉联合机组：环行式抓棉机×2→除金属杂质装置→自动混棉机→梳针打手开棉机→二路电气配棉器→棉箱给棉机+单打手清棉成卷机×2。图中各单机通过管道连接，深色管道表示含尘气流排除通道。

流程中“+”表示两种设备机械连接；→表示气流输棉。该流程开清点有两个，即梳针打手开棉机及单打手清棉机；棉箱机械有两台，即自动混棉机与棉箱给棉机；自动混棉机、梳针打手开棉机及棉箱给棉机的储棉箱上部附有凝棉器。

图3-36 国产加工化学纤维用开清棉联合机组

1—环行抓棉机 2—除金属杂质装置 3—自动混棉机 4—梳针打手开棉机

5—二路电气配棉器6—振动式喂棉箱 7—单打手清棉机 8—电气控制箱

（2）国产设备加工纯棉清梳联流程。

如图3-37所示为国产设备加工纯棉清梳联流程：往复式抓棉机→多功能气流塔→金属及火星探除器→单轴流开棉机→输棉风机→精开棉机→输棉风机→火星探除器→清梳联喂棉箱+梳棉机。该流程有单轴流开棉机（自由打击开松）和精开棉机（握持打击开松）两个开清点，多仓混棉机一个混合点（兼有开松作用）。

图3-37 国产纯棉清梳联流程

1—往复式抓棉机 2—多功能气流塔 3—金属及火星探除器 4—单轴流开棉机

5—火星探除器 6—多仓混棉机 7—输棉风机 8—精开棉机 9—清梳联喂棉箱+梳棉机

（3）国外加工纯棉用开清棉联合机组。如图3-38所示为国外某纯棉清梳联流程：往复式抓棉机→输棉风机→桥式吸铁→金属及火星探除器→除尘装置→多仓混棉机+三打手清棉机→桥式吸铁→重杂分离器→精细开棉机→除尘塔→输棉风机→清梳联喂棉箱+高产梳棉机。该流程有三打手清棉机（自由打击开松为主）和精细开棉机（握持打击开松）两个开清点，多仓混棉机一个混合点，体现了开清棉工序高效、短流程的趋势。

图3-38 国外纯棉清梳联流程

1—往复式抓棉机 2—输棉风机 3—桥式吸铁 4—金属及火星探除器

5—除尘装置 6—多仓混棉机 7—三打手清棉机 8—重杂分离器

9—输棉风机 10—精细开棉机 11—除尘塔 12—清梳联喂棉箱 13—高产梳棉机

八、棉卷质量控制

棉卷质量直接影响各工序半制品的质量及成纱质量。棉卷质量包括：棉卷均匀度、棉卷含杂率和含杂内容、棉卷结构。棉卷质量不仅与原棉有关，而且与工艺调整、机械维修、操作管理、温湿度控制等都有密切关系。为提高棉卷质量，一方面要充分发挥开清棉工序各单机的作用，另一方面也要制订必要的棉卷质量检验项目和控制指标，以便及时发现问题，加以纠正，确保成纱质量的稳定。

（一）棉卷含杂的控制

在整个纺纱过程中，清除原棉中杂质、短绒的任务主要由开清棉和梳棉两个工序来承担。如果开清棉工序清除杂质多，则梳棉工序除杂负担就可减轻。原棉中含杂内容不同，清除杂质的难易程度也不同。有的杂质不易在开清棉工序中清除，若强行多落这部分杂质，便会有很多可纺纤维随着落下，落棉含杂率低，对节约用棉不利。所以必须对清、梳两工序进行适当分工，使其合理负担。大杂质和黏附力很小的杂质，如棉籽、籽棉、砂土等，尽量在开清棉中除去；与纤维具有一定黏附力的较大杂质，如不孕籽、僵片、破籽等，也要尽量除去；对那些与棉纤维黏附力大、质量轻的杂疵，如带纤维籽屑、软籽表皮、短绒等，可留给梳棉工序清除。

总之，必须充分发挥开清棉工序各单机的除杂作用，使棉卷含杂率尽可能降低。在清梳合理分工的前提下，开清棉工序的总除杂效率要求达到表3-1的水平。

表3-1 开清棉工序的总除杂效率

（二）棉卷的均匀度控制

棉卷不匀可分为纵向不匀和横向不匀，在生产中以控制纵向不匀为主。纵向不匀是反映棉卷单位长度的重量差异情况，它直接影响生条重量不匀率和细纱的重量偏差，通常以棉卷1m长为片段，称重后算出其不匀率的数值。棉卷不匀率的控制应根据所纺原料而定，一般棉纤维控制在l％以下，棉型化学纤维控制在1.5％以下，中长化学纤维控制在1.8％以下。在棉卷测长过程中，通过灯光目测棉层横向的分布情况，如破洞及横向各处的厚薄差异等；横向不匀过大的棉卷，在梳棉机加工时，棉层薄的地方，纤维不能处在给棉罗拉与给棉板的良好握持下进行梳理，因为这样容易落入车肚成为落棉。另外，生产上还应控制棉卷的重量差异，即控制棉卷定量或棉卷线密度的变化，一般要求每个棉卷重量与规定重量的差异不超过200g，超过此范围作为退卷处理。退卷率一般要求不超过1％，即正卷率需在99％以上。

为了使制成的棉卷均匀、重量一致，必须做好如下工作。

（1）原料：原料的回潮率、含水及含油率差异过大或配棉成分中原棉、回花、再用棉间的密度差异过大，如不均匀混和，还会影响天平罗拉下棉层密度的变化，从而使输出棉量不均匀。

（2）工艺：加强开松、充分混和是提高棉卷均匀度的先决条件，因为开松愈好、混和愈充分，原料的密度差异愈小，愈有利于棉卷均匀度的改善。提高开清棉工序各单机运转率，稳定棉箱中存棉的密度要保证棉卷均匀，以控制各单机单位时间的给棉量及输出量的稳定。正确选用打手和尘笼的速度，使尘笼吸风均匀。

（3）机械状态：天平调节装置工作状态正常、动作灵敏，如有变形或磨损，要及时修理；支点位置和重锤位置应按要求调整好；皮带张力适当，以减少溜滑跑偏；皮带不能过宽，且需保持处于铁炮中央位置，以保证传动正确，速度合乎要求。

（4）车间温湿度：控制车间温湿度的变化，使棉卷回潮率及棉层密度趋于稳定，以保证棉卷的正卷率；开清棉车间温度夏季控制在31～32℃，冬季控制在20～22℃，相对湿度一般为55％～65％。

（5）操作管理：抓棉机值车工排放棉包工作的合理与否，将影响混棉的均匀性；成卷部分值车工调试天平调节装置的熟练程度直接影响棉卷均匀度的好坏。落卷时，棉卷的生头质量将影响棉卷的棉层不均匀率与棉卷结构。

思考题

1.开松与除杂的目的是什么？

2.按对原料的作用方式，自由开松有哪两种形式？握持开松有哪两种形式？

3.说明自由开松与握持开松的特点。

4.影响开松作用的因素有哪些？

5.开松效果评价有哪些方法？

6.作图表示三角尘棒的结构及安装角，并说明安装角对开松除杂的影响。

7.打手与尘棒间的排杂，有哪几种情况？

8.以豪猪开棉机为例，画出打手周围的气流规律，并说明其主要作用。

9.作图表示并说明气流喷口除杂的机理。

10.什么是除杂效率、落杂率、落物率和落物含杂率？

11.简述影响抓棉机开松作用的因素。

12.简述自动混棉机混和作用原理。

13.简述多仓混棉机的作用原理。

14.自由打击开松开棉机的代表机型有哪些，简述其各自作用原理。

15.简述影响豪猪开棉机开松除杂作用的因素。

16.简述清棉成卷机天平调节装置作用原理。

17.棉卷质量指标有哪些？哪些因素影响这些指标？怎样控制？

18.写出开清棉联合机组一例，并加以介绍说明。

19.简述除金属杂质装置的原理。

20.简述异型纤维检出装置的作用原理。

21.简述火星探除装置的工作原理。