超大牵伸机构的设计

超大牵伸机构的设计

大规模纺织机械的研究包括基本理论、半体制品的供应方式、纺织机的类型、传统模式和纺织机的分配等。目前已有超大牵伸纺纱技术的牵伸倍数达37~250倍,并且成纱质量也比普通环锭纱好。超大牵伸是缩短纺纱工艺流程的主要手段之一,它在改进环锭纺纱的成纱质量、降低生产成本方面都有显著效果和很好的发展前景。1纺织大比例研究现状1.1捻度设置的摩擦界牵伸区中摩擦力界是控制纤维运动的主要因素,为确保牵伸机构工作的可靠性,要求摩擦力界稳定。因此形成稳定均匀、分布良好的摩擦力界是提高牵伸能力和成纱质量的重要途径,这也是研究超大牵伸时需要解决的关键问题。摩擦力界的产生可以依靠粗纱捻度及加压等措施来实现。目前利用捻度控制纤维的运动已经被认可且运用到了实际,但捻度的不稳定性和捻回重分布现象使得其产生的附加摩擦力界并不稳定;轻质辊在牵伸区中可以产生稳定的摩擦力界,阻止捻回的重分布向前集中。目前使用的皮圈式超大牵伸机构,由于捻度及皮圈的作用,浮游区的摩擦力界往往很大,超过所需摩擦力界,使以前罗拉速度运动的快速纤维带走其他纤维,形成竹节等疵点。因此,近前罗拉处摩擦力界应遵循向前逐渐减小的原则。一般来讲,牵伸区中摩擦力界可分为两部分:一部分是近后罗拉部分,大多数纤维以后罗拉的速度运动,需要一定的摩擦力界用以承担纤维所受的牵伸力,所以不用遵循摩擦力界向前逐渐减小的原则;另一部分是近前罗拉部分,大多数纤维以前罗拉的速度运动,这部分的摩擦力界应向前逐渐减弱,以确保以前罗拉速度运动的纤维能顺利抽出。1.2棉条和双根粗纱喂入对牵伸能力的影响超大牵伸半制品的喂入方式可分为粗纱喂入和棉条喂入,其中粗纱喂入又分为单根粗纱喂入和双根粗纱喂入。在目前技术水平条件下,多以粗纱喂入为主,但棉条喂入仍不失为一种好的想法,值得深入研究。根据德国Suessen(绪森)公司的RingCan环锭细纱机可知,采用棉条直接喂入可省去粗纱工序。棉条直接喂入避免了由于粗纱工序引起的不匀,棉条中的纤维平行伸直,相互间的作用力小,所需的牵伸力也小。牵伸力的减小有利于后区罗拉中心距的减小,从而对纤维特别是浮游纤维的控制将得到良好的改善,提高了后区牵伸倍数;同样,在前牵伸区由于纤维平行伸直,纤维从胶圈钳口抽出比较容易,双胶圈钳口不需要额外增加隔距块以加大两胶圈之间的隔距,纤维就可以得到很好的控制,提高了前牵伸区的牵伸能力。但目前棉条直接喂入存在一个很大的难题,即卷装尺寸受到限制。若以棉条筒的方式喂入,换筒困难、费用高且后罗拉速度极低,棉条喂入时极易产生严重的意外牵伸。单根粗纱喂入考虑到粗纱具有一定的捻度,产生的附加摩擦力界可以更好地控制纤维的运动,但粗纺工序严重破坏了须条的均匀度,影响产品的成纱质量。因此有人认为可以采用双根粗纱喂入,双根粗纱喂入可以改善纱条本身原因而造成的不匀,这种改善尤其是在纤维长度均匀度或粗纱长度均匀度较差时特别显著。但采用双根粗纱并合喂入会增加牵伸负担,要求细纱机或者是粗纱机的牵伸能力应有相应的提高,这样又会恶化粗纱质量,降低生产效率。所以,无论是选择棉条喂入还是粗纱喂入都存在相应的利与弊,必须结合当下技术与生产条件选择合理的喂入方式。1.3设置大牵伸的最小牵伸个数超大牵伸机构型式设计所要遵循的原则是:在摩擦力界稳定、机构简单、看管方便的前提下,尽可能地使牵伸倍数得到最大的提高。为实现大牵伸、强控制的效果,应尽量减小浮游区长度、缩短罗拉中心距和胶圈钳口隔距。下面将从工艺选配和机构型式两方面具体分析。1.3.1长皮圈及加压与隔距的影响(1)罗拉列数一般来讲,罗拉的列数越多机构越复杂,加压装置也越复杂,操作起来很不方便,所以超大牵伸机构的设计并非罗拉列数愈多愈好。意大利有一种六列罗拉的超大牵伸装置,牵伸倍数达200倍,每个牵伸区分配的牵伸倍数很小,牵伸效率低,且机构十分复杂,加压困难。实践证明100以上的超大牵伸可以在四罗拉牵伸装置上实现,而40倍左右的大牵伸由于加压装置和附加皮圈等原因,采用3根罗拉比4根罗拉更好。在不过分增加罗拉列数的前提下,实现牵伸倍数的提高可以从控制牵伸区中纤维的运动来着手。(2)皮圈型式超大牵伸所用的皮圈型式种类很多,最常用的有两种,即双短皮圈和长短皮圈。双短皮圈牵伸皮圈对纤维的控制主要通过皮圈钳口隔距和皮圈本身的弹力来调节,且可缩小浮游区的长度,牵伸能力较好。随着皮圈使用时间的延长,皮圈作用给须条的压70|纺织导报ChinaTextileLeader·2013No.1力逐渐减小,摩擦力界也相应变小,这使得其对纤维的控制缺乏稳定性。双短皮圈的弹力无法调节,上下皮圈的线速度不匀,当下皮圈线速度大于上皮圈并达到一定数值时,就会使下皮圈的运转受阻,从而形成中凹的现象。长短皮圈牵伸装置下皮圈采用长皮圈,通过张力辊来保持皮圈的张力,一般用于主牵伸区。上皮圈采用短皮圈及活动皮圈销,活动皮圈销可以随着皮圈软硬的变化调节压力,从而达到稳定地控制纤维运动。长短皮圈避免了皮圈的中凹现象,条干CV值比双短皮圈要好。当通过的须条厚度不匀时,活动皮圈销利用其自动升降功能调节对须条的作用力,牵伸后须条的均匀度有所改善。当须条较粗时,分配的单位握持力减小,而皮圈销和弹簧增加的压力远远小于须条厚度的变化,故须条比较容易牵伸;反之,须条较难牵伸。(3)加压与隔距加压是为了在牵伸过程中有力地控制纤维运动,形成稳定良好的牵伸环境,防止纤维产生滑溜并改善条干CV值。用于超大牵伸的加压机构有重锤杠杆强制加压、自重加压和摇架加压等,其中摇架加压机构又分为圈簧摇架加压、板簧摇架加压和气动摇架加压,随着技术的更新,杠杆加压和自重加压因各自的局限性已逐渐被摇架加压所替代。圈簧式加压弹性保持持久且不易产生塑性变形,但不易保证罗拉加压钳口的平行度,从而导致罗拉钳口隔距的大小产生变化。板簧式加压相对圈簧式加压精度更高,且有利于胶圈钳口前移,缩短浮游区长度。气动加压压力稳定、重加压强控制、有欠压过压自调系统且清洁维护方便,其性能优于弹簧摇架加压,但系统复杂。在牵伸区中,皮圈钳口到前罗拉钳口之间的距离为浮游区长度,纤维在牵伸过程中变速点主要集中在浮游区,此时纤维束呈扁薄状态,纤维数量较少且相互间的作用力小,运动很难控制。浮游区长度直接影响变速点的分布,为了使纤维束在浮游区中实现良好的牵伸,应尽量缩小浮游区隔距,增强对纤维束的控制能力。对纤维的运动情况影响较大的另一个工艺参数为胶圈钳口隔距,钳口隔距过大,纤维受到的压力小,容易造成慢速纤维被快速纤维带走的现象;钳口隔距过小,纤维很难从前罗拉钳口抽出,牵伸力随之增大,如果此时前罗拉钳口的握持力无法适应,便会产生硬头等疵点。超大牵伸时,牵伸区中纤维的运动更加敏感,必须处理好牵伸力、隔距、加压、摩擦力界之间的关系,才能实现良好的牵伸。1.3.2拉四胶圈牵伸装置目前使用最多的超大牵伸牵机构型式主要有三罗拉双胶圈牵伸装置、三罗拉四胶圈牵伸装置、四罗拉四胶圈牵伸装置等。三罗拉双胶圈牵伸装置以绪森公司的RingCan环锭细纱机为例,该细纱机采用棉条直接喂入,粗纱捻度低,所需牵伸力小,有利于胶圈钳口隔距和后罗拉中心距的缩小,从而提高了细纱机的牵伸倍数,后区牵伸倍数可达3.5~4,前区也较普通细纱机提高了3~4倍,并且所纺纱线CV值比普通环锭细纱好,粗节、细节、棉结少,强力高。三罗拉四胶圈牵伸装置有别于三罗拉双胶圈牵伸装置,它主要靠提升后区牵伸能力来提高总牵伸倍数。有试验研究表明,以三罗拉长短胶圈为基础将后区改为长短胶圈牵伸,则牵伸装置对后区内须条的控制增强,提高了后区的牵伸能力,同时有利于成纱质量的提高。以三罗拉长短胶圈为基础将后区改为双短胶圈牵伸,同样也能加强对后区须条运动的控制,牵伸倍数可达100多倍,减少了成纱毛羽的数量,特别是长毛羽的数量。四罗拉四胶圈牵伸装置是在三罗拉双胶圈的基础上添加了一对中后罗拉及一对胶圈,从而细纱机的总牵伸能力大大提高,牵伸倍数可达200多倍,成纱质量也有明显的提高,该牵伸装置喂入方式可以是棉条喂入。1.4多电机独立传动超大牵伸装置的牵伸倍数高,对牵伸传动的要求比普通牵伸更加严格。以三罗拉牵伸为例,若其采用SKF型牵伸,传动路线为前罗拉传动后罗拉,再由后罗拉传动中罗拉,这时后罗拉需要承担两列罗拉消耗的功率,而且牵伸倍数高,罗拉间的速度差异较大,使得齿轮很容易磨损,运转不平稳。为了保证牵伸传动机构的顺利工作,必须使传动机构的内应力减弱,可以从牵伸传动型式、增加齿轮宽度和改变齿轮材质等方面入手,重点在于改变牵伸传动型式。近几年,随着科技的进步,也有提出用多电机独立传动的,多电机独立传动可以很好地控制各罗拉的转速,并且无需变换齿轮及考虑齿轮的磨损现象等。电子牵伸传动在超大牵伸细纱机上的应用有利于细纱机形成稳定可靠的牵伸环境,为实现超大牵伸纺纱技术提供了有力的条件,具有很好的发展前景。合理的牵伸传动有利于提高细纱机的牵伸效能,优化后区牵伸,方便工艺调整,这对超大牵伸尤为重要。1.5前区牵伸的控制牵伸分配主要根据细纱机的牵伸型式和总牵伸倍数来确定。在细纱机上如何合理分配牵伸、发挥各牵伸区的牵伸效能是实现超大牵伸的关键。一般的牵伸装置后牵伸区是牵伸准备区,为张力牵伸,牵伸倍数较小,其牵伸倍数的变化对成纱质量的影响较大,故牵伸分配时要着重考虑后区牵伸倍数的大小。传统直线型牵伸的后区牵伸倍数小于1.4倍,依纳V型牵伸的后区牵伸倍数为1.3~2.0倍,由此来看合理配置各牵伸元件是可以适当提高后区牵伸倍数的。超大牵伸研究的主要内容就是合理控制牵伸区中纤维的运动情况,不同的牵伸型式,其牵伸区中纤维运动不同。为了达到提高总牵伸倍数的目的,关键在于提高对牵伸区中纤维的控制。在超大牵伸的研究中,必须改变后区牵伸倍数过小的牵伸分配形式,提高后牵伸区的牵伸倍数是提高总牵伸倍数的主要途径。2超细牵伸技术有待突破提高细纱机牵伸效能的关键在于对纤维运动情况的控制,必须处理