1 超大牽伸裝置開發(fā)優(yōu)勢(shì)及方案設(shè)計(jì)

1.1超大牽伸裝置的開發(fā)優(yōu)勢(shì)

常州同和紡織機(jī)械制造有限公司生產(chǎn)的羅拉、搖架等專件在國(guó)內(nèi)居于領(lǐng)先地位，達(dá)到了國(guó)際先進(jìn)水平，已成功研制出六錠新一代無機(jī)械波羅拉。瑞士SMM和德國(guó)SKF等公司開發(fā)的新型單錠傳動(dòng)的錠速可達(dá)到35000轉(zhuǎn)/分。這些高質(zhì)量的專件具備了開發(fā)超大牽伸裝置的首要條件。

1.2四羅拉超大牽伸裝置的方案設(shè)計(jì)

四個(gè)伺服電機(jī)分別驅(qū)動(dòng)前羅拉、中羅拉、中后羅拉和后羅拉。四羅拉牽伸，隔距分配：前中42~44；中后45~55；后后62~66，雙皮圈式板簧搖架加壓。整個(gè)方案的設(shè)計(jì)如圖1所示，實(shí)物圖如圖2所示。

(1)牽伸倍數(shù)分配

超大牽伸細(xì)裝置選用四羅拉四皮圈式板簧搖架加壓，以適應(yīng)穩(wěn)定量粗紗喂入牽伸的要求，牽伸倍數(shù)能達(dá)到20~250倍之間。具體分配如圖3所示：前區(qū)牽伸倍數(shù)控制在10~50倍左右，中區(qū)牽伸倍數(shù)控制在2~4倍，后區(qū)牽伸倍數(shù)控制在1.5倍以內(nèi)。

(2)加捻卷繞裝置

采用超大牽伸后，要獲取合理的機(jī)械和紡紗效率，紗線的輸出速度必然比傳統(tǒng)的環(huán)錠紡紗速度有較大提高，錠子每分鐘速度將達(dá)到20000轉(zhuǎn)甚至更高，因此對(duì)卷繞裝置中的專件要求非常高，需要選配高速易保養(yǎng)錠子、綱領(lǐng)、鋼絲圈和錠帶等。

(3)控制部分

羅拉均采用伺服電機(jī)單獨(dú)控制，整體實(shí)現(xiàn)無齒輪傳動(dòng)。四根羅拉的速度由紡紗工藝的參數(shù)來決定。設(shè)后羅拉的速度為n1,中后羅拉的速度為n2，中羅拉的速度為n3，前羅拉的速度為n4。按照前區(qū)牽伸達(dá)到50倍，中區(qū)牽伸達(dá)到4倍，后區(qū)牽伸達(dá)到1.25倍，總的牽伸倍數(shù)可達(dá)到250倍。在程序中，可按紡紗工藝參數(shù)和牽伸倍數(shù)的分配進(jìn)行如下計(jì)算：

            n2=1.25*n1；

n3=4*n2=4*1.25*n1=5*n1；

n4=50*n3=50*5*n1=250*n1；

控制部分已經(jīng)采用模塊化設(shè)計(jì)，而且四根羅拉的速度之間已經(jīng)產(chǎn)生關(guān)聯(lián)，因此在紡紗實(shí)驗(yàn)時(shí)，只需根據(jù)紡紗支數(shù)的工藝參數(shù)和紡紗的效率來決定前、中、中后和后羅拉的速度。

圖1 四羅拉超大牽伸裝置                            圖2 超大牽伸裝置實(shí)物圖

1、伺服電機(jī)2、齒輪箱3、齒形帶輪4、同步帶

5、后羅拉6、中后羅拉7、中羅拉8、前羅拉

圖3 超大牽伸裝置示意圖

2 超大牽伸紡紗工藝分析

    超大牽伸紡紗技術(shù)的工藝流程是：1采用大定量粗紗喂入細(xì)紗機(jī)，牽伸倍數(shù)可達(dá)20~250倍之間，成紗質(zhì)量比普通環(huán)錠紡紗好。粗紗機(jī)的配備量大幅度下降，同等紗錠廠房面積要少，設(shè)備投資也減少了。2采用普通定量粗紗喂入細(xì)紗機(jī)，牽伸倍數(shù)達(dá)20~250倍之間，可以紡制高支紗，生產(chǎn)效率大幅度提高。3采用板簧搖架加壓，增加對(duì)羅拉的壓力，增大對(duì)須條的握持力，減少膠圈的滑溜，防止纖維的急跳、粘滑的現(xiàn)象。由于采用棉條喂入，沒有粗紗捻度引起的纖維交叉現(xiàn)象，在前區(qū)中纖維平行伸直，牽伸力明顯減小，雙膠圈的隔距也可縮小，使?fàn)可靺^(qū)中的邊緣纖維得到有效的控制。

2.1 超大牽伸與紗條不勻

在牽伸過程當(dāng)中產(chǎn)生紗條不均勻的主要原因有兩種，可歸結(jié)為牽伸不勻和機(jī)械不勻。牽伸不勻一般采用“移距理論”進(jìn)行闡述。牽伸倍數(shù)越大，紗線的不勻率就越高。這是因?yàn)樵跔可斓倪^程中，浮游纖維的運(yùn)動(dòng)得不到控制，使纖維不能在同一點(diǎn)變速而引起了移距偏差，移距偏差與牽伸倍數(shù)成正比。并且傳統(tǒng)的大牽伸裝置通常采用五羅拉形式，最后一個(gè)區(qū)為牽伸準(zhǔn)備區(qū)，兩對(duì)羅拉間的牽伸倍數(shù)很小，由于受1.25的限制，牽伸速度低，容易引起纖維的急跳，而且纖維間動(dòng)、靜摩擦力交替變化，使纖維容易產(chǎn)生粘滑現(xiàn)象，進(jìn)而引起紗條不勻，而超大牽伸裝置在傳統(tǒng)的牽伸理論的基礎(chǔ)上已經(jīng)有了突破。經(jīng)研究表明，隨著牽伸倍數(shù)的增大，必須要增強(qiáng)牽伸區(qū)中摩擦力場(chǎng)的強(qiáng)度，增強(qiáng)對(duì)浮游纖維運(yùn)動(dòng)的控制，使纖維變速點(diǎn)分布集中在很小的范圍內(nèi)。在實(shí)際紡紗過程中，必須將變速點(diǎn)分布前移至前羅拉鉗口處附近才能盡可能的降低紗條不均勻性。機(jī)械不勻是由機(jī)械裝置的誤差引起的。由于牽伸倍數(shù)的增大，對(duì)羅拉的剛度，安裝精度等零部件的要求非常高。以羅拉產(chǎn)生的機(jī)械不勻?yàn)槔a(chǎn)生的紗條不勻以極差系數(shù)J(%)來表示：

J(%)=I*E/L-------------------------------------------(1)

式中：I------羅拉鉗口線移動(dòng)距離；

E-----牽伸倍數(shù)；

L------1/2羅拉周長(zhǎng)。

由公式(1)，可得紗條機(jī)械不勻與牽伸倍數(shù)成正比，牽伸倍數(shù)越大，羅拉偏心、彎曲造成紗條的機(jī)械不勻越大，所以主牽伸區(qū)的牽伸羅拉一定要采用高精度的無機(jī)械波羅拉，其它的零件也必須是高質(zhì)量的，才可能消滅機(jī)械波產(chǎn)生的影響。

2.2 牽伸力與握持力的關(guān)系

整個(gè)須條在牽伸過程中用于克服摩擦阻力的力稱為牽伸力。隨著牽伸倍數(shù)增大，相應(yīng)粗紗定量增加，前區(qū)和后區(qū)摩擦力場(chǎng)都相應(yīng)增加，這些都增大了牽伸區(qū)的牽伸力。羅拉鉗口的握持力是指上膠輥與下羅拉組成的鉗口對(duì)須條的動(dòng)摩擦力，其大小與羅拉加壓、鉗口下須條的粗細(xì)和幾何形狀、鉗口與須條的動(dòng)摩擦系數(shù)及膠輥的硬度和彈性等因素有關(guān)。

牽伸理論指出：能否正確處理牽伸過程中“牽伸力與握持力”和“控制力與引導(dǎo)力”這兩對(duì)力的關(guān)系，是超大牽伸成功能否取得成功的關(guān)鍵。牽伸的基本要求是：在牽伸過程中，握持力始終大于牽伸力；前羅拉的鉗口線上浮游纖維的引導(dǎo)力必須大于控制力。由于在牽伸過程中，握持力和牽伸力都是變化的，這就要求最小握持力必須要大于最大牽伸力，一般來講，握持力比最大牽伸力大2~3倍。也就是說牽伸力的增大時(shí)受到握持力的限制的，否則就會(huì)出現(xiàn)牽伸不開或者出現(xiàn)硬頭，影響正常生產(chǎn)任務(wù)。

2.3 超大牽伸紡紗質(zhì)量分析

超大牽伸試紡工藝：

羅拉隔距：前區(qū)43毫米，中區(qū)48毫米，后區(qū)63毫米。

皮輥加壓：前羅拉19kg，中羅拉17kg，中后羅拉19kg，后羅拉19kg。

羅拉直徑：前羅拉27mm，中羅拉27mm，中后羅拉27mm，后羅拉27mm。

鋼領(lǐng)直徑：42mm。

為了檢驗(yàn)超大牽伸紡紗質(zhì)量，用重定量的粗紗分別在超大牽伸和普通環(huán)錠兩套系統(tǒng)上分別進(jìn)行試紡，試紡對(duì)比效果如表1所示：

超大牽伸環(huán)錠紡細(xì)紗機(jī)如下圖4所示。此臺(tái)機(jī)器羅拉和搖架是用同和公司制造的六錠新一代無機(jī)械波羅拉和新一代的板簧搖架，錠子和鋼領(lǐng)均采用國(guó)外進(jìn)口的，能夠滿足高速的要求。由于車間的溫度、濕度等條件都不能滿足正常紡紗的要求，因此超大牽伸的紡紗質(zhì)量不夠理想。相對(duì)于普通環(huán)錠紡細(xì)紗機(jī)來說，只是紗線強(qiáng)力比較好，條干、粗節(jié)等數(shù)據(jù)不夠好。