1 概述
开棉设备是集机、电、气等高新技术于一体的纺织机械设备。作为各种工艺流程的前纺设备，在提高纺织产品档次与质量中起着重要作用。我公司(原郑州纺织机械厂清梳联工程公司)在消化、吸收世界先进纺织技术的基础上，自行研制开发了FAl02、FAl03、FAl04、FAl06、FAl08系列等多种型号规格的开棉设备。近年来，经不懈地改进、完善和提高开棉设备的设计和制造水平，缩短了我国开棉设备与国际先进水平的差距。根据国外纺机的发展动态和国内外用户的要求，现研制开发了FAll3型单轴流开棉机。该机具有高产量、高除杂效率、高自动化等特点，在生产使用中体现了其设计合理，工艺性能好，机电一体化水平高。
2 主要结构特点及技术规格参数
2．1 结构特点
导流板采用在其上面焊接与开棉辊筒中心线成64*夹角的若干导流片，以便配合在上面装有螺旋状排列的角钉的开棉辊筒，从而使原料沿导流板围绕开棉辊筒外表面螺旋前进。
开棉辊筒为直径750mm的V形角钉辊筒，分16排呈螺旋状排列，每排9枚，原料在螺旋前进过程中，受密集角钉的打击，开松效果好，除杂效率高；开棉辊筒的简体采用整张钢板卷制而成，表面光滑，圆整度好。
开棉辊筒传动轴与另一端非传动轴为两根独立的空心短轴，且均采取涨套连接，相对于采用传统的一根通轴，既重量轻、运转平稳、振动小，又节约了材料，降低了成本。
开棉辊筒转速和尘格角度可以在线自动调节，并可同时设定不同的工艺参数，还可适应抓棉机对不同的原料进行分组抓取，同时供应两条清花线，工艺参数自动转换。
尘棒分左右两组，可通过两只步进减速电机带动连杆机构对两组尘棒进行同步调节。
排杂打手装在落杂收集箱里，落杂收集箱下面装有滚轮，可由机器内拉出，以便察看落杂情况，也可通过其上装有的两个视窗察看落杂情况。
开棉辊筒侧面装有除尘装置，有利于排除微尘和短绒。
全机控制系统采用PLC控制，操作显示屏可显示、设置不同的工艺参数，实现了监控及信息处理，自动化程度高，操作方便，性能可靠。
在整机设计过程中，体现了“安全第一”的指导思想。整机设有多处安全保险装置，为确保劳动者的人身安全提供了重要保障。
整机设计合理，结构紧凑，外形美观，在开清棉或清梳联流程中与其他设备浑然一体。
2．2 技术规格参数
机幅 1600mm；
最高产量 1200kg／h；
开棉辊筒
型式 V形角钉；
直径 750nun；
转速480～960r／min(变频调节)；
尘格装置
尘棒型式 三角尘棒；
尘棒数量 72根(分左右两组，每组36根)；
调节方式 步进电机在线自动调节；
排杂装置
排杂打手型式 6叶翼片式；
排杂打手直径 350mm；
排杂打手转速 16r／rain；
进棉管
直径300mm；
风量 2160—2880m3／h；
静压 +50～+150pa；
出棉管
直径300mm；
风量 2160～3600m3／h；
静压 -50～-200pa；
排尘管
直径220mm；
风量 1440～1800m3／h；
静压 -400～-700pa；
排杂(吸落棉)管
直径 160mm；
风量 1800m3／h；
静压 -700pa；
电机功率
主电机 11 kW；
排杂电机0．37kW；
尘格电机96W；
控制系统 PLC控制。
3 主要机构性能分析
3．1 开棉辊筒部分
开棉辊筒为本机的重要组成部分，由简体、角钉、法兰、空心轴等组成。装在筒体上的角钉呈螺旋状排列，由进棉口喂人的原料沿打手切线方向进入，在后方风机的作用下，围绕打手外表面螺旋前进，其优点是延长了原料在本机中停留的时间，增加了原料受打击的次数，从而开松效果好，除杂效率高，成为本机的显著特点之一。
本机的另一个显著特点是开棉强度即开棉辊筒的转速具有在线调节功能。为方便工艺参数的制定，开棉强度分为l～10档，通过PLC的程序自动转换成开棉打手的转速(480～960 r／min，每档转速差约48)，控制开棉打手变频器的工作，以实现打手转速的在线调节功能。相对于改变打手转速须停车更换皮带轮来说，其优越性不言自明。
3．2 尘格装置部分
尘格装置亦为本机的主要组成部分，由尘棒、调节板、连杆机构及步进电机等组成。尘棒分左右两组，其安装初始角度为10’，最大角度40‘。本机通过两只步进减速电机带动连杆机构对两组尘棒进行同步调节，尘棒安装角度可根据原料情况和工艺要求在控制面板上分7档设定，每档之间安装角度相差5同样，尘棒安装角度的改变为在线调节。
3．3 排杂装置部分
排杂装置为本机不可缺少的组成部分，主要由落杂收集箱和排杂打手组成。落杂收集箱为梯型箱体，下部装有排杂打手，打手为6叶翼片式，由齿轮减速电机通过滚子链传动，其排杂状态通过在线调节，既可设定为连续排杂，亦可设定为间隔排杂(排杂时间和排杂间隔时间根据工艺要求可任意设定)。落杂收集箱一侧与排杂(吸落棉)管道相连，落棉杂质可通过此管道被吸到滤尘系统。底面装有滚轮，可由机器内拉出，以便察看落棉情况。
3．4 气动控制系统
当前方机台风机未开时，开棉辊筒不能启动，这样可有效防止堵车，避免机器损坏，维护正常生产。
3．5 电气控制系统
全机控制采用西门子S7-200系列PLC实现自动控制。通过CPU226可编程控制器与TD200显示面板进行逻辑控制、计算和操作。由TD200显示面板可直接输入打手转速、尘格角度、排杂时间、排杂间隔，在调试阶段可用手动操作来实现各部分的动作，并可直观地显示机器运行状态、故障部位、原因，同时发出警报。高质量的PLC与工／O的直观性不仅提高了整机的可靠性、稳定性，也使得所有操作更简便、快捷。
4 生产使用情况
本机于2001年9月安装在无锡纺织机械试验中心进行生产运转实验。专项试验数据表明：在工艺选择优化的条件下，低含杂(1％～1．2％)原棉或较高含杂(3．5％)原棉经过本机处理后，实际除杂效率可达35％一37．5％，棉结增长率可控制在3．5％，短绒增长率变化较小，有时还可达到负增长。用该机所在的成卷系统生产的C14．6 tex棉纱，成纱条干CV％值达到了97公报的25％水平，km细节、km粗节达到了97公报的25％---50％水平，km棉结达到了97公报的5％～25％水平。由此可以看出，本机是一种除杂效率高，棉结增长少，适应原棉含杂范围较广的预开棉机。
本机自投入批量生产以来，在短短的一年时间里，用户使用效果良好，已远销巴基斯坦等东南亚国家，为企业创造了良好的经济效益。
5 结束语
FAll3型单轴流开棉机的研制成功，在开清棉或清梳联流程中为国内纺织厂设备改造和技术进步提供了一种新机型。为保持和扩大我国纺织机械在国际市场上的地位，随着生产使用范围的不断扩大，我们仍将根据国外纺机的发展动态和国内外用户的要求，不断地进行改进提高。我们深信FAll3型单轴流开棉机无论在国内还是国际都会有广阔的市场前景。
3/30/2004
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