絡筒機的導紗機構與卷繞形式分析

楊小鳳

（天津宏大紡織機械有限公司，中國 天津300384）

1 絡筒工序的作用

絡筒是織前準備的第一道工序，是將前紡中的管紗、絞紗或筒子紗在絡筒機上絡成一定規(guī)格的筒子，提供給針織、織機、整經、卷緯或染色等工序。經過絡筒這一工序，將紗線卷繞成一定形式的大卷裝，避免了后道工序的頻繁換管， 同時還進一步消除了紗線上存在的雜質、棉結、大頭、粗細節(jié)等疵點，提高了生產效率，改善了筒紗的質量以及編織性能。

2 絡筒機卷繞成形原理

將管紗卷繞成符合后道工序要求的成形良好的大容量筒子，在絡筒機上必須有一個均勻布紗的導紗機構。 卷繞成形，是依靠筒子的回轉運動和紗線的往復運動兩者完成的，而筒子和紗線的運動是由卷繞成形機構來完成的。因此卷繞成形機構主要由卷繞頭機構和導紗機構組成。

卷繞機構的任務是把紗線繞成螺旋線形式，一層一層有規(guī)律地緊貼在筒管表面。在卷繞過程中，紗線繞上卷裝的一點為卷取點。卷取點的運動可以從兩個不同的參考系來進行描述，如圖1 所示。

圖1 絡筒機卷繞原理

如以卷裝為動參考系，機架為定參考系，卷裝對機架的回轉運動，稱為牽連運動，其速度用p 表示;卷取點M 對機架的往復運動稱為絕對運動，其速度用V 表示;卷取點M 對卷裝的卷繞運動，稱為相對運動，其速度用V 表示。 從理論力學的角度分析，筒紗在一卷取點M 的絕對速度應等于其牽連速度與相對速度的矢量和。根據(jù)矢量圖和卷裝的展開圖可得:

V1=n1πd（V1單位為m/每分鐘）

式中：h——軸向螺距

hn——法向螺距

α——螺旋升角

V1-卷繞速度

V2-導紗速度

V-絡筒速度

絡筒機卷繞主要參數(shù)如下：

（1）卷繞密度：筒子單位繞紗體積中的紗線重量，即為筒子的卷繞密度。筒子卷繞密度的大小，反映了筒子的卷繞松緊程度。它是絡筒工序的重要工藝參數(shù)之一，不同纖維，不同線密度，不同用途的筒子應有不同的卷繞密度。

（2）卷繞比：卷繞點的往復速度可用下式表示:

式中：H——導紗動程

n2——紗線每分鐘往復次數(shù)

通常我們所稱的卷繞比，就是絡筒過程中，導紗器往返導紗一次，卷裝的卷繞轉數(shù)。 卷裝每卷繞一轉，就繞上一個紗圈;卷裝繞過n1轉，就有n1個紗圈，這些紗圈中的半數(shù)按一個方向分布，另外半數(shù)紗圈則向相反的方向按另一個旋向分布。

根據(jù)卷繞比的定義可知:

式中:i——卷繞比

當卷繞比為整數(shù)時，就表示導紗器往復導紗一次時，卷裝轉過整數(shù)轉。這就是說，導紗器進行第一次導紗往復時出發(fā)點，在進行第二次往復時又從這一出發(fā)點開始，繼續(xù)卷繞，就不斷地出現(xiàn)這種現(xiàn)象，前層紗圈和后層紗圈重疊地繞在同一個地方，卷繞上出現(xiàn)密集的紗帶，稱之為重疊。

卷繞比在不同的卷繞方式中有不同的變化規(guī)律，因此不同的卷繞方式就有不同的重疊效果。 如果卷裝上紗線是相隔多層之后發(fā)生同軌跡的往復，就不會發(fā)生嚴重重疊現(xiàn)象。 這樣，在絡筒過程中采取各種措施選取適當?shù)木砝@比或控制卷繞比的變化規(guī)律，重疊現(xiàn)象則可避免。

3 卷繞頭的運動方式

筒子的回轉運動方式有摩擦回轉和直接傳動回轉兩種。

3.1 摩擦回轉

筒子的回轉由摩擦傳動，筒紗的直徑越來越大，但與之接觸的主動摩擦棍的表面線速度不變，所以卷繞速度不變；筒管的轉速將隨著筒紗直徑的增大而自動減慢。摩擦傳動結構簡單，改變卷繞速度時，也只需改變摩擦棍的轉速。

3.2 直接傳動回轉

筒子的回轉直接由變速電機傳動。 在卷繞過程中，電機的轉速隨著筒子直徑的增大而自動降低，以保證恒定的卷繞速度。 電動機的調速，可根據(jù)紗線張力的變化來控制，也可根據(jù)筒子直徑的變化來控制。

4 導紗機構

根據(jù)筒裝后道工序的使用要求，以及紗線的品種，常使用的導紗機構有：槽筒、旋轉翼片和導紗鉤。

4.1 槽筒

槽筒是絡筒機上最常用的導紗機構，利用其表面上的溝槽曲線來作為導紗器，既是導紗器件，也是筒子回轉摩擦的傳動元件，筒子靠槽筒的摩擦進行回轉，導紗機構與卷繞頭為一個電機驅動，這種導紗方式機械結構及其控制都比較簡單。 由于槽筒的卷繞角是恒定的，因此整個卷繞過程是恒定的交叉角，變化的卷繞比進行的卷繞。

圖2 槽筒導紗示意圖

4.2 旋轉導紗撥片

旋轉撥片導紗機構是靠相向轉動的導紗撥片來完成導紗的，在每一個往復導紗動程中，紗線在卷裝上卷繞的周數(shù)始終相等，也就是說筒子的回轉數(shù)和導紗器往復數(shù)之比是一個常數(shù)。導紗器與卷繞頭的驅動均為積極式傳動。 這種導紗方式的機械結構與控制都比槽筒式復雜，但是可以得到比較優(yōu)良的筒子。

圖3 撥片導紗示意圖

4.3 導絲鉤

橫動采用導絲鉤，俗稱“兔子頭”，橫動電機軸連接一個鋼絲輪，通過鋼絲輪的正反旋轉驅動緊固在鋼絲上導紗器左右移動，實現(xiàn)紗線的橫動排線運動；卷繞由卷繞電機直接驅動紗筒旋轉，實現(xiàn)紗線的卷繞運動，橫動和卷繞兩個運動合成后即表現(xiàn)為紗線以螺旋線的形狀來回卷繞在紗筒表面。 這種導紗方式機械結構比較簡單，主要由各電機的運動控制輔以軟件算法來得到優(yōu)良的卷裝。

圖4 導紗鉤導紗示意圖

5 紗線卷繞形式

5.1 隨機卷繞

在卷繞過程中，如果V1、V2、V 三者之間的比值保持不變，則螺旋升角α 保持不變，所以hn和h 的比值也是一個常數(shù)。 所以紗圈法向螺距和軸向螺距均將隨卷繞直徑d 的變化而成正比變化。這種卷繞通常也被稱為隨機卷繞。

隨機卷繞是筒子的圓周卷繞速度和紗線往復速度之間保持恒定的比率，紗線的交叉角維持常數(shù)，即通過恒定的卷繞速度和恒定的橫動速度來實現(xiàn)。 隨機卷繞的形式主要問題是：當雙動程和圓周長度之間的比值是整數(shù)時， 會造成一個紗線層直接繞在另一個紗線層上，或緊貼著繞在下一個紗線層的旁邊，因此產生了條紋或者疊紗，無論采取什么樣的防疊措施，都無法從根本上解決重疊問題。 隨機卷繞的特點是：卷裝穩(wěn)定，密度恒定，有重疊的條帶區(qū)，偶爾會出現(xiàn)退繞不良，絡筒機成本低。

圖5 隨機卷繞紗線排列

5.2 精密卷繞

由公式（2）可得

若使V2與n1之間的比值保持不變，則稱為軸向等螺距卷繞。在等螺距卷繞時，螺旋升角則是一個變值，螺旋升角的正切應與卷繞直徑d 成反比變化。 這種卷繞通常也被稱為精密卷繞。

精密卷繞是卷裝的轉速和橫動次數(shù)是以恒定的比例來執(zhí)行的，這種卷繞的稱之為精密卷繞。 在精密卷繞中，卷繞頭通過直接傳動來實現(xiàn)，是積極式的，可以通過選擇正確的卷繞比來徹底避免紗線的重疊問題。在整個卷裝上，紗線之間的距離是恒定的，交叉角隨直徑的增大而減小，密度隨著直徑的增加而增大，在卷裝外層的密度要高于其內層的密度。 因此，卷裝的穩(wěn)定性相對較低，其外層容易脫落。 精密卷繞的特點是：

無重疊帶區(qū)，退繞性能良好；卷裝弱、易損壞；密度不恒定，絡筒機成本高。

圖6 精密卷繞紗線排列

5.3 數(shù)碼卷繞

數(shù)碼卷繞結合了隨機卷繞與精密卷繞的優(yōu)點，使雙動程和轉數(shù)之間的比值在一定的直徑范圍內保持恒定， 交叉角僅在±1°的范圍內變化。 采用這種卷繞，可以避免在任何區(qū)域中密度極高的疊紗。 此外，在整個卷狀直徑上密度不會改變，卷裝始終保持穩(wěn)定的結構。 數(shù)碼卷繞的特點為：無重疊條帶區(qū)；退繞性能良好；卷繞密度恒定；卷裝穩(wěn)定，不易損壞；卷裝容量大，絡筒機成本較高。

圖7 數(shù)碼卷繞紗線排列

6 總結

綜上所述，以槽筒導紗的絡筒機得到的筒子是隨機卷繞排列的卷裝，由于卷繞頭是摩擦傳動，為了避免機械打滑，紗線必須承受較大的張力才能使紗線緊貼在槽筒的溝槽內，對紗線得損傷較大，卷繞速度難以提高；以旋轉導紗撥片或導絲鉤導紗的絡筒機采用相應的控制系統(tǒng)輔以軟件的精密算法可以實現(xiàn)精密卷繞或者數(shù)碼卷繞，卷繞頭為電機直接驅動，積極式卷繞，導紗器對紗線輕柔的撥動紗線便能完成卷繞，對紗線的損傷小。

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