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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(wú)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(wú)齒輪傳動(dòng)。四根羅拉的速度由紡紗工藝的參數(shù)來(lái)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(lái)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(lái)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(wú)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(lái)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(wú)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(lái)說,只是紗線強(qiáng)力比較好,條干、粗節(jié)等數(shù)據(jù)不夠好。