超大牽伸機構(gòu)的設(shè)計

超大牽伸機構(gòu)的設(shè)計

大規(guī)模紡織機械的研究包括基本理論、半體制品的供應(yīng)方式、紡織機的類型、傳統(tǒng)模式和紡織機的分配等。目前已有超大牽伸紡紗技術(shù)的牽伸倍數(shù)達(dá)37~250倍,并且成紗質(zhì)量也比普通環(huán)錠紗好。超大牽伸是縮短紡紗工藝流程的主要手段之一,它在改進(jìn)環(huán)錠紡紗的成紗質(zhì)量、降低生產(chǎn)成本方面都有顯著效果和很好的發(fā)展前景。1紡織大比例研究現(xiàn)狀1.1捻度設(shè)置的摩擦界牽伸區(qū)中摩擦力界是控制纖維運動的主要因素,為確保牽伸機構(gòu)工作的可靠性,要求摩擦力界穩(wěn)定。因此形成穩(wěn)定均勻、分布良好的摩擦力界是提高牽伸能力和成紗質(zhì)量的重要途徑,這也是研究超大牽伸時需要解決的關(guān)鍵問題。摩擦力界的產(chǎn)生可以依靠粗紗捻度及加壓等措施來實現(xiàn)。目前利用捻度控制纖維的運動已經(jīng)被認(rèn)可且運用到了實際,但捻度的不穩(wěn)定性和捻回重分布現(xiàn)象使得其產(chǎn)生的附加摩擦力界并不穩(wěn)定;輕質(zhì)輥在牽伸區(qū)中可以產(chǎn)生穩(wěn)定的摩擦力界,阻止捻回的重分布向前集中。目前使用的皮圈式超大牽伸機構(gòu),由于捻度及皮圈的作用,浮游區(qū)的摩擦力界往往很大,超過所需摩擦力界,使以前羅拉速度運動的快速纖維帶走其他纖維,形成竹節(jié)等疵點。因此,近前羅拉處摩擦力界應(yīng)遵循向前逐漸減小的原則。一般來講,牽伸區(qū)中摩擦力界可分為兩部分:一部分是近后羅拉部分,大多數(shù)纖維以后羅拉的速度運動,需要一定的摩擦力界用以承擔(dān)纖維所受的牽伸力,所以不用遵循摩擦力界向前逐漸減小的原則;另一部分是近前羅拉部分,大多數(shù)纖維以前羅拉的速度運動,這部分的摩擦力界應(yīng)向前逐漸減弱,以確保以前羅拉速度運動的纖維能順利抽出。1.2棉條和雙根粗紗喂入對牽伸能力的影響超大牽伸半制品的喂入方式可分為粗紗喂入和棉條喂入,其中粗紗喂入又分為單根粗紗喂入和雙根粗紗喂入。在目前技術(shù)水平條件下,多以粗紗喂入為主,但棉條喂入仍不失為一種好的想法,值得深入研究。根據(jù)德國Suessen(緒森)公司的RingCan環(huán)錠細(xì)紗機可知,采用棉條直接喂入可省去粗紗工序。棉條直接喂入避免了由于粗紗工序引起的不勻,棉條中的纖維平行伸直,相互間的作用力小,所需的牽伸力也小。牽伸力的減小有利于后區(qū)羅拉中心距的減小,從而對纖維特別是浮游纖維的控制將得到良好的改善,提高了后區(qū)牽伸倍數(shù);同樣,在前牽伸區(qū)由于纖維平行伸直,纖維從膠圈鉗口抽出比較容易,雙膠圈鉗口不需要額外增加隔距塊以加大兩膠圈之間的隔距,纖維就可以得到很好的控制,提高了前牽伸區(qū)的牽伸能力。但目前棉條直接喂入存在一個很大的難題,即卷裝尺寸受到限制。若以棉條筒的方式喂入,換筒困難、費用高且后羅拉速度極低,棉條喂入時極易產(chǎn)生嚴(yán)重的意外牽伸。單根粗紗喂入考慮到粗紗具有一定的捻度,產(chǎn)生的附加摩擦力界可以更好地控制纖維的運動,但粗紡工序嚴(yán)重破壞了須條的均勻度,影響產(chǎn)品的成紗質(zhì)量。因此有人認(rèn)為可以采用雙根粗紗喂入,雙根粗紗喂入可以改善紗條本身原因而造成的不勻,這種改善尤其是在纖維長度均勻度或粗紗長度均勻度較差時特別顯著。但采用雙根粗紗并合喂入會增加牽伸負(fù)擔(dān),要求細(xì)紗機或者是粗紗機的牽伸能力應(yīng)有相應(yīng)的提高,這樣又會惡化粗紗質(zhì)量,降低生產(chǎn)效率。所以,無論是選擇棉條喂入還是粗紗喂入都存在相應(yīng)的利與弊,必須結(jié)合當(dāng)下技術(shù)與生產(chǎn)條件選擇合理的喂入方式。1.3設(shè)置大牽伸的最小牽伸個數(shù)超大牽伸機構(gòu)型式設(shè)計所要遵循的原則是:在摩擦力界穩(wěn)定、機構(gòu)簡單、看管方便的前提下,盡可能地使?fàn)可毂稊?shù)得到最大的提高。為實現(xiàn)大牽伸、強控制的效果,應(yīng)盡量減小浮游區(qū)長度、縮短羅拉中心距和膠圈鉗口隔距。下面將從工藝選配和機構(gòu)型式兩方面具體分析。1.3.1長皮圈及加壓與隔距的影響(1)羅拉列數(shù)一般來講,羅拉的列數(shù)越多機構(gòu)越復(fù)雜,加壓裝置也越復(fù)雜,操作起來很不方便,所以超大牽伸機構(gòu)的設(shè)計并非羅拉列數(shù)愈多愈好。意大利有一種六列羅拉的超大牽伸裝置,牽伸倍數(shù)達(dá)200倍,每個牽伸區(qū)分配的牽伸倍數(shù)很小,牽伸效率低,且機構(gòu)十分復(fù)雜,加壓困難。實踐證明100以上的超大牽伸可以在四羅拉牽伸裝置上實現(xiàn),而40倍左右的大牽伸由于加壓裝置和附加皮圈等原因,采用3根羅拉比4根羅拉更好。在不過分增加羅拉列數(shù)的前提下,實現(xiàn)牽伸倍數(shù)的提高可以從控制牽伸區(qū)中纖維的運動來著手。(2)皮圈型式超大牽伸所用的皮圈型式種類很多,最常用的有兩種,即雙短皮圈和長短皮圈。雙短皮圈牽伸皮圈對纖維的控制主要通過皮圈鉗口隔距和皮圈本身的彈力來調(diào)節(jié),且可縮小浮游區(qū)的長度,牽伸能力較好。隨著皮圈使用時間的延長,皮圈作用給須條的壓70|紡織導(dǎo)報ChinaTextileLeader·2013No.1力逐漸減小,摩擦力界也相應(yīng)變小,這使得其對纖維的控制缺乏穩(wěn)定性。雙短皮圈的彈力無法調(diào)節(jié),上下皮圈的線速度不勻,當(dāng)下皮圈線速度大于上皮圈并達(dá)到一定數(shù)值時,就會使下皮圈的運轉(zhuǎn)受阻,從而形成中凹的現(xiàn)象。長短皮圈牽伸裝置下皮圈采用長皮圈,通過張力輥來保持皮圈的張力,一般用于主牽伸區(qū)。上皮圈采用短皮圈及活動皮圈銷,活動皮圈銷可以隨著皮圈軟硬的變化調(diào)節(jié)壓力,從而達(dá)到穩(wěn)定地控制纖維運動。長短皮圈避免了皮圈的中凹現(xiàn)象,條干CV值比雙短皮圈要好。當(dāng)通過的須條厚度不勻時,活動皮圈銷利用其自動升降功能調(diào)節(jié)對須條的作用力,牽伸后須條的均勻度有所改善。當(dāng)須條較粗時,分配的單位握持力減小,而皮圈銷和彈簧增加的壓力遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于須條厚度的變化,故須條比較容易牽伸;反之,須條較難牽伸。(3)加壓與隔距加壓是為了在牽伸過程中有力地控制纖維運動,形成穩(wěn)定良好的牽伸環(huán)境,防止纖維產(chǎn)生滑溜并改善條干CV值。用于超大牽伸的加壓機構(gòu)有重錘杠桿強制加壓、自重加壓和搖架加壓等,其中搖架加壓機構(gòu)又分為圈簧搖架加壓、板簧搖架加壓和氣動搖架加壓,隨著技術(shù)的更新,杠桿加壓和自重加壓因各自的局限性已逐漸被搖架加壓所替代。圈簧式加壓彈性保持持久且不易產(chǎn)生塑性變形,但不易保證羅拉加壓鉗口的平行度,從而導(dǎo)致羅拉鉗口隔距的大小產(chǎn)生變化。板簧式加壓相對圈簧式加壓精度更高,且有利于膠圈鉗口前移,縮短浮游區(qū)長度。氣動加壓壓力穩(wěn)定、重加壓強控制、有欠壓過壓自調(diào)系統(tǒng)且清潔維護方便,其性能優(yōu)于彈簧搖架加壓,但系統(tǒng)復(fù)雜。在牽伸區(qū)中,皮圈鉗口到前羅拉鉗口之間的距離為浮游區(qū)長度,纖維在牽伸過程中變速點主要集中在浮游區(qū),此時纖維束呈扁薄狀態(tài),纖維數(shù)量較少且相互間的作用力小,運動很難控制。浮游區(qū)長度直接影響變速點的分布,為了使纖維束在浮游區(qū)中實現(xiàn)良好的牽伸,應(yīng)盡量縮小浮游區(qū)隔距,增強對纖維束的控制能力。對纖維的運動情況影響較大的另一個工藝參數(shù)為膠圈鉗口隔距,鉗口隔距過大,纖維受到的壓力小,容易造成慢速纖維被快速纖維帶走的現(xiàn)象;鉗口隔距過小,纖維很難從前羅拉鉗口抽出,牽伸力隨之增大,如果此時前羅拉鉗口的握持力無法適應(yīng),便會產(chǎn)生硬頭等疵點。超大牽伸時,牽伸區(qū)中纖維的運動更加敏感,必須處理好牽伸力、隔距、加壓、摩擦力界之間的關(guān)系,才能實現(xiàn)良好的牽伸。1.3.2拉四膠圈牽伸裝置目前使用最多的超大牽伸牽機構(gòu)型式主要有三羅拉雙膠圈牽伸裝置、三羅拉四膠圈牽伸裝置、四羅拉四膠圈牽伸裝置等。三羅拉雙膠圈牽伸裝置以緒森公司的RingCan環(huán)錠細(xì)紗機為例,該細(xì)紗機采用棉條直接喂入,粗紗捻度低,所需牽伸力小,有利于膠圈鉗口隔距和后羅拉中心距的縮小,從而提高了細(xì)紗機的牽伸倍數(shù),后區(qū)牽伸倍數(shù)可達(dá)3.5~4,前區(qū)也較普通細(xì)紗機提高了3~4倍,并且所紡紗線CV值比普通環(huán)錠細(xì)紗好,粗節(jié)、細(xì)節(jié)、棉結(jié)少,強力高。三羅拉四膠圈牽伸裝置有別于三羅拉雙膠圈牽伸裝置,它主要靠提升后區(qū)牽伸能力來提高總牽伸倍數(shù)。有試驗研究表明,以三羅拉長短膠圈為基礎(chǔ)將后區(qū)改為長短膠圈牽伸,則牽伸裝置對后區(qū)內(nèi)須條的控制增強,提高了后區(qū)的牽伸能力,同時有利于成紗質(zhì)量的提高。以三羅拉長短膠圈為基礎(chǔ)將后區(qū)改為雙短膠圈牽伸,同樣也能加強對后區(qū)須條運動的控制,牽伸倍數(shù)可達(dá)100多倍,減少了成紗毛羽的數(shù)量,特別是長毛羽的數(shù)量。四羅拉四膠圈牽伸裝置是在三羅拉雙膠圈的基礎(chǔ)上添加了一對中后羅拉及一對膠圈,從而細(xì)紗機的總牽伸能力大大提高,牽伸倍數(shù)可達(dá)200多倍,成紗質(zhì)量也有明顯的提高,該牽伸裝置喂入方式可以是棉條喂入。1.4多電機獨立傳動超大牽伸裝置的牽伸倍數(shù)高,對牽伸傳動的要求比普通牽伸更加嚴(yán)格。以三羅拉牽伸為例,若其采用SKF型牽伸,傳動路線為前羅拉傳動后羅拉,再由后羅拉傳動中羅拉,這時后羅拉需要承擔(dān)兩列羅拉消耗的功率,而且牽伸倍數(shù)高,羅拉間的速度差異較大,使得齒輪很容易磨損,運轉(zhuǎn)不平穩(wěn)。為了保證牽伸傳動機構(gòu)的順利工作,必須使傳動機構(gòu)的內(nèi)應(yīng)力減弱,可以從牽伸傳動型式、增加齒輪寬度和改變齒輪材質(zhì)等方面入手,重點在于改變牽伸傳動型式。近幾年,隨著科技的進(jìn)步,也有提出用多電機獨立傳動的,多電機獨立傳動可以很好地控制各羅拉的轉(zhuǎn)速,并且無需變換齒輪及考慮齒輪的磨損現(xiàn)象等。電子牽伸傳動在超大牽伸細(xì)紗機上的應(yīng)用有利于細(xì)紗機形成穩(wěn)定可靠的牽伸環(huán)境,為實現(xiàn)超大牽伸紡紗技術(shù)提供了有力的條件,具有很好的發(fā)展前景。合理的牽伸傳動有利于提高細(xì)紗機的牽伸效能,優(yōu)化后區(qū)牽伸,方便工藝調(diào)整,這對超大牽伸尤為重要。1.5前區(qū)牽伸的控制牽伸分配主要根據(jù)細(xì)紗機的牽伸型式和總牽伸倍數(shù)來確定。在細(xì)紗機上如何合理分配牽伸、發(fā)揮各牽伸區(qū)的牽伸效能是實現(xiàn)超大牽伸的關(guān)鍵。一般的牽伸裝置后牽伸區(qū)是牽伸準(zhǔn)備區(qū),為張力牽伸,牽伸倍數(shù)較小,其牽伸倍數(shù)的變化對成紗質(zhì)量的影響較大,故牽伸分配時要著重考慮后區(qū)牽伸倍數(shù)的大小。傳統(tǒng)直線型牽伸的后區(qū)牽伸倍數(shù)小于1.4倍,依納V型牽伸的后區(qū)牽伸倍數(shù)為1.3~2.0倍,由此來看合理配置各牽伸元件是可以適當(dāng)提高后區(qū)牽伸倍數(shù)的。超大牽伸研究的主要內(nèi)容就是合理控制牽伸區(qū)中纖維的運動情況,不同的牽伸型式,其牽伸區(qū)中纖維運動不同。為了達(dá)到提高總牽伸倍數(shù)的目的,關(guān)鍵在于提高對牽伸區(qū)中纖維的控制。在超大牽伸的研究中,必須改變后區(qū)牽伸倍數(shù)過小的牽伸分配形式,提高后牽伸區(qū)的牽伸倍數(shù)是提高總牽伸倍數(shù)的主要途徑。2超細(xì)牽伸技術(shù)有待突破提高細(xì)紗機牽伸效能的關(guān)鍵在于對纖維運動情況的控制,必須處理