當前紡織行業產能過剩嚴重，普通紗線已毫無市場競爭力，棉紡企業紛紛將目光投向附加值高的精梳紗。但目前精梳機在產品適應性、速度、柔性梳理等方面還有待提高。東華大學機械學院聯合一些企業經研究提出了一種全新的并行梳理概念，或許將改變傳統精梳機的不足。
棉紡工序中，通過精梳進一步排除短絨、伸直纖維和清除纖維中的棉結雜質是生產高品質紗的關鍵工序。隨著國內外市場對成紗質量及其經濟性要求的不斷提高，精梳工序顯得尤為重要。我們通過分析傳統精梳機和國外精梳機的工作原理，探討制約傳統精梳機速度和質量提高的原因，基于流水線（多工位)并行工作原理，提出一種全新的并行梳理概念，并設計出新型回轉鉗板式精梳機試驗樣機。
傳統“單工位”方式
傳統精梳機錫林轉1圈完成1個工作循環，即1個鉗次。每個工作循環有錫林梳理、分離前準備、分離接合、頂梳梳理以及錫林梳理準備4個工藝階段。主要由鉗板機構、梳理機構、分離接合機構等配合完成。實現工藝過程的特點是梳理、分離、接合等各個工藝動作都對同一簇纖維須叢集中在一個位置依次進行。如同裝配一臺機器，將所有的工序集中在一個位置上裝配，這是一種低效率的“單工位”集中工作方式，不適應大批量高效的產品裝配。傳統精梳機的工作原理正是這種“單工位”集中工作方式。隨著精梳機速度的提高，完成1個鉗次所用的時間越來越短，600鉗次/分的精梳機，完成1個鉗次的時間僅為0.1秒，各機構須在此較短的時間周期內再分隔各自的運動時間，相互精確配合，通過往復、擺動、停歇等復雜運動對同一簇纖維須叢在狹小的空間位置上先后完成各自的工藝動作。由于機構的運動速度不可能無限制的提高，這意味著傳統精梳機的速度提高到一定程度后，即使通過數字化控制、輕質高強材料、多電機傳動等新技術運用，優化機構運動性能和提高機件的加工質量，也只能取得錦上添花的效果，難以取得突破性的發展。另一方面，傳統精梳機的錫林回轉1周完成1個鉗次的梳理，高速將使錫林線速度過快，加劇纖維的損傷，影響產品質量，這也是制約傳統精梳機速度進一步提高的重要因素之一。
打造流水線“多工位”作業
我們將流水線“多工位”并行工作理念引入精梳機工作原理。設計流水線作業概念為：流水線上各個工作地按照產品工藝過程的順序排列，每個工作地只特定完成一道或少數幾道工序，流水線按照統一的節拍進行生產，這是生產效率得以極大提高的根本原因。并行梳理精梳機設計思路為：將精梳機工藝過程分為給棉羅拉輸入須叢、錫林針齒梳理頭端、頂梳梳理尾端、輸出羅拉完成須叢接合幾道工序，分布在錫林圓周的不同工位進行，數組鉗板均布在錫林上隨著錫林回轉，作為“輸送裝置”，負責從第1個工位（給棉羅拉）將纖維須叢夾持住依次輸送到其他工位（頂梳、輸出羅拉）。各工位的工藝動作只依賴于與鉗板運動節拍的配合。各道工序的執行機構在各自位置對應不同的鉗板，并行完成工藝動作，相互間沒有關聯。由此可見，這種精梳機完全顛覆了傳統精梳機低效率的“單工位”集中工作方式，消除了傳統精梳機各工藝動作時間和空間上的苛刻配合要求，創造了得以大幅提高梳理速度的條件。
基于上述思路設計的并行梳理精梳機，主要包括給棉裝置、錫林裝置、頂梳裝置及輸出裝置。棉卷喂入裝置位于錫林的右上方，頂梳裝置位于錫林的上方，輸出裝置位于錫林裝置的左側，3組梳針板和鉗板相隔120°均布于錫林圓周上，鉗板繞固定的錫林軸隨錫林回轉。
給棉裝置將棉層喂向錫林，位于錫林圓周表面的梳針插入須叢對纖維頭端進行梳理，一部分短纖維被錫林梳針梳掉，粘附在錫林梳針上的這些短纖維以后會被吸風裝置的負壓氣流吸走。經過梳理的纖維須叢隨后被錫林上的鉗板夾持住頭端，纖維尾端則從喂入棉卷中被抽出來，而向外伸出。隨后鉗板帶著尾端向外的纖維經過頂梳時，該尾端被上方的旋轉頂梳梳理，其中未被鉗板夾持住的短纖維則被頂梳針帶走。被鉗板夾持的纖維須叢轉到左側輸出位置時，利用輸出羅拉的負壓使兩端被梳理過的纖維須叢頭端以一定的重疊率搭接在已輸出的棉網尾端，與此同時，右側相隔120°的鉗板又夾住新的已梳頭端的纖維須叢自給棉羅拉棉卷中分離出來，將全過程重復繼續進行。
實現高速優質生產
該新型精梳機，實現了錫林低速回轉條件下的高效梳理，有望突破傳統精梳機的制約瓶頸，顯著提高精梳質量和精梳機生產效率。并行梳理精梳機有很多優點：第一，柔順梳理。錫林圓周上布置有3組鉗板，錫林回轉1周即可完成3個鉗次的梳理，因此錫林可以低速回轉，纖維須叢頭端接受錫林針板的柔順梳理。傳統精梳機三角區內留給頂梳的位置僅能容納頂梳梳針，梳針插入纖維須叢尾端只有1次非常短促的梳理，梳理作用弱、負荷大、使用壽命短。而并行梳理精梳機錫林采用旋轉頂梳，纖維須叢尾端可受到針齒的多次柔順梳理，可提高頂梳的梳理效果。第二，實現高速。錫林直徑為125毫米的傳統精梳機，在600鉗次/分的速度下，錫林梳理線速度達235米/分，而在相同鉗次速度下，錫林直徑為200毫米的并行梳理精梳機，錫林梳理線速度為125米/分，僅為傳統錫林精梳機的54%，符合柔順梳理的工藝要求。換而言之，如果并行梳理精梳機錫林梳理線速度為235米/分，則生產速度可達1122鉗次/分。第三，簡化機構。并行梳理精梳機主運動件為錫林、給棉羅拉、旋轉頂梳、輸出羅拉，分布在錫林圓周不同部位，安裝空間沒有嚴格限制。整個機械系統沒有復雜的運動和傳動機構，機構得以大大簡化，降低了制造難度和成本。第四，改善性能。錫林、給棉羅拉、頂梳、輸出羅拉等主要部件作單向回轉運動；位于錫林內的鉗板機構沒有大動程往復擺動運動，質量大幅減輕，能有效地降低鉗板張合產生的噪聲，增強機器運行的穩定性；旋轉頂梳消除了頂梳往復擺動的影響；輸出羅拉沒有傳統精梳機分離羅拉的倒、順、停等復雜的周期循環動作，因而有利于改善機器的動力性能，減低功耗。
