原料内的杂质和疵点因纤维的种类而异，经过初加工后的纤维内仍然含有不适宜纺纱加工和影响纱线质量的杂质及疵点，需要在纺纱加工过程中尽可能去除。在开松过程中，原料除杂方法主要为物理法，即依靠机械部件、气流的作用，或者两者相结合的作用除去原料中的杂质。

除杂作用是利用纤维与杂质的性质差异（体积密度、质量、光学性质、电学性质等），且是在开松作用的基础上进行的。随着原料的不断松解，原来包裹在纤维块、束中的杂质逐渐暴露出来，并且随着松解作用的持续，纤维与杂质之间的联系力也不断减小，为杂质的去除提供了必要条件。因此，除杂作用是伴随着松解作用的实现而实现的，即松解作用是除杂作用的基础。

除杂过程中不可避免地会有纤维随杂质一起排除，因此，除杂过程中还要注意可纺纤维的损失问题，即在排除杂质时，尽可能减少可纺纤维的损失。这需要通过合理配置各机台的除杂工艺来实现。

（一）机械除杂

1．打手机械除杂　机械除杂是伴随着打手机械的开松作用同时进行的。杂质一般是黏附在纤维之上或包裹于纤维之中，纤维块的开松使纤维与杂质之间的结合力减弱。在打手打击力的作用下，如果杂质获得的冲量比纤维大，即可使杂质脱离纤维而逐渐分离出来，并通过打手周围的排杂通道（如尘棒间隙或漏底的网眼等）落下，如图3－8（a）所示。打手的周围配置有尘棒间隔排列组成的尘格，其主要作用有三个：一是托持纤维，使之随打手回转及前方机台气流的吸引向前运动；二是尘棒间形成排杂通道，排除外形尺寸小于尘棒间隙的杂质及部分短纤维；三是对纤维向前运动形成一定阻力，辅助打手对纤维进行开松。被松解的纤维块在打手携带过程中受离心惯性力的作用而被抛向尘棒受到撞击，从而得到进一步的松解与除杂，因此，打手和尘棒是打手机械开松除杂的主要机件。其影响因素主要如下。

（1）尘棒的形状和配置对除杂的影响。尘棒的形状和配置对除杂效果有着显著的影响。尘棒截面形状有三角形和圆形两种，前者大多用于棉纺，后者大多用于毛纺。三角形尘棒如图3－8（b）所示，图中平面abef为尘棒顶面，起托持棉块的作用；平面acdf为工作面，杂质撞击其上，因反射作用而被排出；平面bcde为底面，与相邻尘棒工作面构成排除尘杂的通道，α角为尘棒清除角，一般为40°～50°，其大小与开松除杂作用有关，即当α角较小时，尘棒对棉块运动的阻滞作用强，棉块在打手室停留时间增加，同时尘棒间距相对增大，开松除杂作用好，但尘棒的顶面托持作用较差。尘棒顶面与底面的交线be至相邻尘棒工作面间的垂直距离称为尘棒间的隔距。尘棒工作面与打手径向的夹角θ称为尘棒的安装角，如图3－8（c）所示，调节θ则尘棒间的隔距改变，安装角θ的变化对落棉、除杂和开松作用都有影响，即在一定范围内，θ增大，尘棒间隔距减小，顶面对棉块的托持作用好，尘棒对棉块的阻力小，则开松作用较差且落杂减少；反之，θ减小，尘棒间隔距增大，顶面托持作用削弱，易落杂和落棉，但尘棒对棉块的阻力增大，开松作用加强。为了兼顾这两方面的作用，一般尘棒的安装要使尘棒顶面与打手对棉块的打击投射线接近重合，如图3－8（c）所示的DE线为打手打击的投射线，β为投射线与打手中心和尘棒顶点连线的夹角，即要求θ＝β－α。

图3－8（c）中R为打手半径，r为打手与尘棒间的平均隔距，则：

一般尘棒间隔距由原料入口到出口是由大到小，这是因为原料入口处棉块较大，当打手对原料开始打击时，原料向尘棒的冲击速度大，开松效果明显，排出的杂质较多且较大。随着原料的逐步开松，大棉块逐步松解成小棉块（束），落杂量也逐步减少且杂质逐步减小，尘棒间的隔距应逐渐减小，以防止好纤维落出。

（2）除杂作用分析。杂质在尘棒间排除，有三种不同的情况。

图3－8　三角形尘棒及其配置

①打击排杂：如图3－9所示为打击排除杂质的情况（见动画视频3－5）。当原料受到打手的打击开松而使杂质与纤维块分离，则杂质由于体积小、重量大，在打击力的作用下被抛向尘棒工作面，在其反射作用下被排除。

②冲击排杂：如图3－10所示为冲击排杂情况（见动画视频3－6）。若原料经打手打击开松后，杂质与纤维未被分离，则共同以速度v沿打手切向被抛向尘棒。当纤维块撞击到尘棒上时，杂质因较大冲击力的作用而冲破松散的纤维块，从尘棒间排出。有些尘棒在棉块撞击时还会产生振动，如弹性扁钢尘棒，有利于杂质与棉块的分离而抖落。

图3－9　打击排除杂质

图3－10　冲击排杂

图3－11　撕扯分离排杂

③撕扯分离排杂：当纤维块一端受到打手刀片打击，另一端接触尘棒而受到阻力时，受到两者的撕扯而被开松，使杂质与纤维分离，分离后的杂质靠本身重力由尘棒间落下，如图3－11所示（见动画视频3－7）。

2．开松除杂机械的气流对除杂和落纤的影响　在开松除杂机械上，开松除杂作用除了取决于打手和尘棒的结构及工艺配置外，还在很大程度上受到打手室内气流的影响。开松机械纤维的输送，大多靠风扇产生的气流吸引或吹送，同时打手的高速回转也产生气流，空气的流动状态和气流的速度直接影响纤维块在打手室内和管道内的运动情况。由于气流对纤维块和杂质的阻力不同，则促使纤维块和杂质分离。杂质的相对密度大而体积小，受气流阻力小，容易从尘棒间落出，而纤维块体积大且密度小，易受尘棒阻滞和气流的托持作用而不易落出，即使落出，也还有可能随流回打手室的气流再返回打手室，这种现象称为回收。通常希望形成这样一种理想的气流状态，即能使杂质充分下落，而可纺纤维不会落出。因此，必须了解气流的基本规律，并对其加以控制，以便发挥机械的效能，从而进一步提高开松除杂作用，减少可纺纤维的损失，达到节约原料、降低成本的目的。

图3－12　豪猪式开棉机打手室纵向气流压力分布

（1）打手室的气流和规律。以豪猪式开棉机为例，根据试验得出，其打手室全部尘棒区纵向气流压力分布规律如图3－12所示。在给棉罗拉附近的2～3根尘棒处，由于打手回转带动气流流动，但因有喂入棉层，形成封闭状态，因此该处是负压区，在此处开设后进风补风口，气流由外向打手室补入。在死箱（呈封闭状态，与外界没有气流交换，即没有气流流入或流出）处，由于打手的高速回转带动气流流动，气压逐渐增加，并达到最大值，使得该区气压为正值，气流主要是沿尘棒工作面向外流动，也有少量气流沿尘棒底面补入。在靠近活箱处，因为前方凝棉器吸风的影响，压力逐渐降低，有些地方会出现负压，特别在死活箱交界处，气流压力非常不稳定。在活箱区，由于凝棉器吸风的作用，越靠近出口处，负压越大，在该区开设补风口，气流将不断补入。根据流体力学定律，气体在管道内流动时，各截面的流量应相等，因此，对打手机械而言，风扇的吸风量应和打手室的排风量相等。设打手回转后形成打手风量为Q′1，尘棒间有一部分气流出，流出量为Q″1，则打手的剩余风量Q1可由下式计算得到：

通常为使原料在打手室出口处均匀地向前输送，要求风扇的吸风量Q2略大于打手的剩余风量Q1，此时应在打手室尘棒间进行补风，设补风量为Q3，则可得到下列平衡式：

式（3－3）中补风量Q3一般由三部分构成，一部分自尘棒的间隙补入，一部分自打手轴的两侧轴向补入，一部分由不同位置的补风门补入，这些都可以调节和控制。

式（3－2）结合打手室气流分布规律可以看出，增加Q′1，会使打手室入口附近负压值增加，导致死箱部分正压值增加并向前扩展，从而引起其他气流量的变化，其中，Q″1将显著增加；增加Q2会使打手室出口附近负压值增加并向后扩展，也会引起其他气流量的变化，其中Q3将显著增加。

（2）落物控制。在打手机械对原料的开松过程中，尘棒间既有气流流出又有气流流入，但在不同部位的流出量和流入量可以进行调节，流出气流有助于除杂，而流入气流对纤维有托持、回收作用。运用气流对落物控制，应该从以下三方面考虑。

①合理配置打手和前方机台凝棉器（或风机）风扇速度：这两个机件的转速直接影响打手室的纵向气流分布。通常凝棉器风扇的吸风量应大于打手的剩余风量。风扇转速增大，吸风量大，使打手室回收区加长，尘棒间补风量增加，回收作用加强，落物减少，除杂作用减弱，特别是减弱了对细小杂疵的排除。打手转速增加，打手产生的气流量以及尘棒间流出的气流量都增加，落物增加。在棉块密度大、含杂多时，可适当提高打手转速。若打手转速不变，在原料正常输送的情况下，适当降低风扇转速，则落杂区加长，纤维在打手室内停留的时间延长，开松和除杂作用也会加强。

②合理调整尘棒间隔距：尘棒间隔距的大小，不但影响对原料的托持作用和落物的排除，而且会使气流在尘棒间的流动阻力改变。根据除杂原则，尘棒间隔距从入口到出口应该是由大变小。在入口处，因气流补入作用强及迅速排杂的需要，可以按杂质的大小来调节隔距。因在此处的纤维块较大且有气流补入，故隔距放大有利于大杂质的排除，而且气流易于补入，使以后尘棒间气流补入量减少而增加落杂。在进口补入区之下是主要落杂区，在此区尘棒间排出的气流较急，所以一些能落出的杂质多数由此区落出，而以后落下的杂质较少、较小，纤维块在此区已逐渐开松变小，因此尘棒间隔距应收小，以减少纤维的损失。在出口回收区，纤维块更小，落下的杂质也更小，故此处尘棒间隔距可更小些。但也可以采用适当加大此处隔距的方法，使补入气流增多，以减弱主落杂区的气流补入，充分发挥主除杂区的除杂作用。如果将出口处尘棒反装，会使尘棒对纤维的托持作用加强，补入气流增加，纤维回收作用也增强。

③合理控制各处进风方式和路线：根据流体的连续性原理，在保持流量不变的情况下，改变上、下进风量的比例或补风口位置，就会改变纵向气流分布，从而影响落棉。控制尘棒各区补风量，可影响落棉，原则上应是落杂区少补，回收区多补。为此生产中通常将车肚用隔板分隔成两部分，在主要落杂区，其周围密封，很少有外界气流进入，做成“死箱”，其中大多数尘棒间气流都由打手室流出，因而排出较多的杂质；靠近出棉部分，进风门开启，做成“活箱”，其中有较强气流从尘棒间流入，能使落出的部分纤维和细小杂质又回入打手室，成为主要收回区，但仍有少量较大杂质落出。为了更好地排杂，可以再在箱内加装挡板、气流导板、开后进风门或前进风门加以调节。

需要说明的是，不同类型的开松机械，其打手周边的附件配置有多种型式，除了尘棒组成的尘格外，还有除尘刀（一组或多组）、分梳板（一块或多块）、网眼板（漏底）等组合型式，类型不同，作用特点有所不同，但均可实现在托持纤维的基础上排除一定规格的杂质和短绒，有的兼有辅助开松的作用，除杂原理和影响因素可结合具体机型的打手及其附件配置自行分析。落杂通道的落杂既可以是在气流辅助作用下的自由落杂，也可以通过吸风罩的主动吸取排杂。

（二）气流除杂

1．尘笼的除杂作用　在棉纺开清棉机的凝棉器、清棉机和毛纺开毛机上利用尘笼来清除部分沙土和细小杂质，其除杂方式是利用了过滤原理。以清棉机为例，集棉尘笼是由冲孔的钢板或钢丝编结成网眼板卷成圆筒，圆筒两端开口并且与机架墙板相通，两侧机架墙板构成气流通道，与下风扇相连接，如图3－13（a）所示。风扇回转时，向尘室排风，在尘笼表面形成一定的负压，吸引打手室中的气流向尘笼流动。纤维被吸附在尘笼表面形成纤维层，而沙土、细小杂质和短绒等则随气流通过小孔或网眼进入尘笼，经风扇排入尘道。当滤网上凝聚纤维时，这些纤维层本身就是孔隙更小的过滤器，只有直径或尺寸比纤维层的孔隙小的尘杂和短绒，才可能透过孔隙而与可纺纤维分离。(www.daowen.com)

图3－13　尘笼与风道的结构

2．气流喷口的除杂作用　气流除杂机目前主要应用于棉纺，其作用原理如图3－14所示，棉块经过一定形式打手的开松除杂后，在其向外输送的输棉管道中，设置一段气流喷嘴管道2，其截面逐渐减小，使棉流逐渐加速，为增大棉流速度，可采用增压风机1进行补风。当流速加大到一定数值后，管道突然折转120°，使气流发生急转弯，管道在转弯处开有喷口，如图3－14所示。由于杂质密度大、惯性大，在高速气流中不易改变方向而从喷口中喷出，棉纤维因密度小、惯性小，而随高速气流继续向前输送，这样就完成了除杂作用。气流除杂机的加工特点是纤维散失较少，能除去较大杂质，如棉籽、籽棉、不孕籽等。气流除杂必须在棉块具有一定开松度的基础上才能较好地发挥作用，为减少杂质的破碎，多使用自由打击的打手处理。气流除杂机的落棉率一般为0．2%～0．4%，落棉含杂率为70%～80%。

3．除微尘机除尘杂　除微尘机（强力除尘机）工作原理与尘笼的除杂原理类似。如图3－15所示，纤维与气流在机内的运动路线如箭头所示。在风机1将后方机台输出的纤维吸入本机并沿管道向上输送，在两片摆动门2的摆动作用下，均匀地分散到网眼板3的整个宽度上，部分含尘空气透过网眼板的孔眼排出（通过管道输送到滤尘机组处理），部分尘杂和短绒得以排除。被阻隔在网眼板表面的纤维在风机4形成的气流流动作用下沿输出管道输出本机。

图3－14　气流喷口除杂

图3－15　除微尘机

（三）除杂效果的评定

原料经过开松除杂机械处理后，为了比较除杂的效果，应定期进行落物试验和分析。表示除杂效果的主要指标有以下几个。

1．落物率　它反映开松除杂机的落物数量。通过试验称出落物的重量，按下式计算：

2．落物含杂率　它反映落物的质量。用纤维杂质分析机把落物中的杂质分离出来进行称重，按下式计算：

3．落杂率　它反映喂入原料中杂质被去除的数量，也称绝对除杂率，按下式计算：

4．除杂效率　它反映除去杂质的效能大小，与原料含杂率有关，可按下式计算：

5．落物含纤维率　为了分析落物中纤维的数量，有时要算出落物含纤维率，可用下式计算：