三通道環(huán)錠細紗機牽伸區(qū)新結構探索

韋金平

(經(jīng)緯智能紡織機械有限公司，山西 晉中 030601)

0 引言

三通道智能環(huán)錠細紗機自推向市場以來，主要應用在色紡和花式細紗領域，通過紡紗廠和科研院校對設備牽伸機構的研究，探索出許多新的紡紗工藝，具有特殊風格的織物逐漸推向市場。作為一種能夠紡制耦合細紗的多通道環(huán)錠細紗機，提升普通細紗機的功能，在紡制具有竹節(jié)、段彩效果的花式細紗方面具有很大優(yōu)勢。

以往的細紗生產(chǎn)對色紗和花式紗的質(zhì)量要求不高，著重關注顏色差異、細紗強力等某些顯著特征，這是因為棉纖維染色后適紡性能下降的緣故；三通道細紗機紡紗時，特別是在纖維牽伸過程中，也應遵循環(huán)錠紡牽伸倍數(shù)分配的基本規(guī)律，避免損傷纖維、破壞牽伸的穩(wěn)定性，才能提升其紡紗品質(zhì)，由此判斷目前三通道細紗機的牽伸型式還有較大改進空間。

1 現(xiàn)有結構存在的問題分析

現(xiàn)有三通道細紗機的牽伸區(qū)結構，限于空間位置和加捻時纖維在加捻三角區(qū)的包裹順序要求，傳動原理設計如圖1所示。由圖1可以看出，3根后羅拉均獨立轉(zhuǎn)動，任意1根轉(zhuǎn)動時不受其他羅拉的約束，3根粗紗進入牽伸區(qū)的速度只和對應的后羅拉轉(zhuǎn)速相關。

伺服系統(tǒng)執(zhí)行紡紗工藝后，無須添加其他附屬裝置就可實現(xiàn)耦合細紗的紡制，即時響應工藝要求，細紗風格富于變幻。但這種結構，3束纖維共用1個前區(qū)牽伸倍數(shù)，在紡等線密度細紗時某些纖維束的后區(qū)牽伸倍數(shù)可能會很大，導致細紗質(zhì)量下降[1]。

以3根定量各為400 tex的粗紗按左、中、右順序排列，牽入通道紡制占比各為10%，60%和30%的20 tex等線密度細紗。由于共用前區(qū)牽伸倍數(shù)，所以只能按后區(qū)牽伸倍數(shù)越小越好的原則，先確定1根在細紗中占比較大粗紗的后區(qū)牽伸倍數(shù)。如選擇紡機織用紗的1.25倍，牽伸工藝參數(shù)見表1。

表1 牽伸工藝參數(shù)表

表1中，先設定在細紗中占比較大粗紗的后區(qū)牽伸倍數(shù)，然后根據(jù)它在細紗中的占比計算出總牽伸倍數(shù)和前區(qū)牽伸倍數(shù)，另外兩個通道的后區(qū)牽伸倍數(shù)也按同樣的方法計算。這種方法，纖維在細紗中的占比越少，對應的后區(qū)牽伸倍數(shù)就越大。通常，后區(qū)牽伸倍數(shù)大于2.5時，進入前區(qū)的纖維束結構就會變得松散，連續(xù)性變差，緊密度得不到保證，造成前區(qū)膠圈控制纖維不利，粗細節(jié)明顯，細紗條干均勻度難以保證，成紗中片斷不勻率會顯著增大，這些均是由設備的機械結構和紡紗工藝共同導致的不利因素，無法避免[2]。

表1中，若僅改變粗紗定量來保證牽伸計算數(shù)值，如設定位于左通道的粗紗定量為66.67 tex，也可以把后牽伸倍數(shù)限制在1.25。但實際生產(chǎn)中，這是行不通的：首先是不利于生產(chǎn)組織，因為粗紗工序和細紗工序品種多、任務重，容易造成管理混亂；其次，因為機械結構決定了3束纖維共用1套上、下膠圈，當纖維在細紗中占比懸殊時，會出現(xiàn)無法壓緊纖維束的問題。圖2為前牽伸區(qū)橫斷面示意。

分析認為，3束纖維在上、下膠圈的握持下向前運動，通過膠圈壓力區(qū)時，3束纖維中占比較多的一束會撐起上膠圈，造成占比較少的纖維束隨著膠圈前進時因為壓力不足而出現(xiàn)隨機滑溜，產(chǎn)生不勻牽伸、細紗條干變差；試驗還發(fā)現(xiàn)，即使在中羅拉后面安裝機械式纖維集合器，纖維束在進入膠圈壓力區(qū)后因為3根纖維束壓力不同，依然會自然分散，集聚效果并不理想。

2 一種前后區(qū)分別獨立牽伸的新結構

三通道環(huán)錠細紗機里的3束纖維共用1個前區(qū)牽伸倍數(shù)是機械結構決定的，為了執(zhí)行細紗工藝不得不加大在細紗中占比較少纖維束的后區(qū)牽伸倍數(shù)，但比例懸殊時會導致牽伸不勻，因此有必要提出一種新的雙區(qū)獨立牽伸結構型式，見圖3所示。

圖3提出的雙區(qū)獨立牽伸結構，參照原三通道后羅拉的型式，把中羅拉也改造成三通道，既可避免共用前區(qū)牽伸倍數(shù)，還可保證前后牽伸區(qū)的型式和普通細紗機一樣，即后區(qū)是自由牽伸，前區(qū)是上、下膠圈式牽伸[3]。限于環(huán)錠紡的加捻原理，3束纖維必須共用同根前羅拉以便集聚和加捻。這種牽伸結構雖然復雜，但可以應對各種不同工藝要求的細紗，且經(jīng)過CAD系統(tǒng)三維模擬，現(xiàn)有環(huán)錠細紗機牽伸區(qū)的空間結構只需改動少量零件即可放置，傳動動力也可以在車頭、車尾分別安裝以便合理分配。

用新結構的三通道環(huán)錠細紗機紡制表1中工藝要求的等線密度細紗，每束纖維的前后區(qū)牽伸倍數(shù)分配只與其自身的牽伸倍數(shù)相關，數(shù)值設置可根據(jù)需要盡量降低后區(qū)牽伸倍數(shù)。重新分配牽伸后的牽伸工藝參數(shù)如表2所示。

表2 新結構三通道環(huán)錠細紗機牽伸工藝參數(shù)

從表2可看出，當左通道的纖維束后區(qū)牽伸倍數(shù)在1.25～2.5間變動時，前區(qū)牽伸倍數(shù)在160～80間變化，右通道的后區(qū)牽伸倍數(shù)在1.25～2.5間變動時，其前區(qū)牽伸倍數(shù)則在53.34～26.67間變化，3束纖維共用1根前羅拉，某束纖維牽伸倍數(shù)越大，意味著中羅拉和后羅拉的轉(zhuǎn)速越慢，所以中羅拉設計成三通道式，可以合理的分配轉(zhuǎn)速比(牽伸倍數(shù)比)，提高細紗質(zhì)量。

3 新結構的注意事項

3.1 布置伺服電機

為了實現(xiàn)三通道環(huán)錠細紗機智能化紡紗和擴大適紡范圍，其牽伸區(qū)所有羅拉和羅拉傳動軸都采用伺服電機驅(qū)動。由伺服系統(tǒng)控制的新結構和原結構相比，中羅拉增加2根傳動軸，若所有伺服電機都集中在細紗機車頭或者車尾則會造成擁擠，可參照超長型細紗機羅拉動力源的分布，在車頭和車尾分別布置。

3.2 選用牽伸器材

此外，由于中羅拉和后羅拉各帶2根傳動軸成組安裝，在現(xiàn)有結構基礎上，需更換大尺寸羅拉滑塊，且受到紡織機械標準件(如羅拉軸承)尺寸的影響，其羅拉隔距的調(diào)節(jié)會受到限制，不適合紡長度太短的纖維；中羅拉和后羅拉的下傳動軸占用了部分空間，傳統(tǒng)的下長膠圈張力架安裝位置受到擠占，因此下膠圈宜采用短膠圈，并用新式張緊結構撐緊。新結構的前牽伸區(qū)為三通道上下膠圈式牽伸，其上銷、下銷、膠圈的型式和尺寸均需重新考慮以提升牽伸效果和成紗質(zhì)量；鑒于其膠圈寬度約為普通膠圈的1/3，以及各通道較大的牽伸倍數(shù)，故所紡粗紗號數(shù)宜小不宜大。

3.3 集聚紡工藝要求

研究發(fā)現(xiàn)，加捻三角區(qū)的尺寸影響纖維在加捻

時候的包裹順序，導致細紗表面性質(zhì)變化；原結構的3根粗紗進入牽伸區(qū)直到前羅拉出口處并不集聚，束纖維間距離較大，引起加捻三角區(qū)過大，新結構推薦配置抽氣式集聚紡技術，依靠合適的負壓工藝片槽口對纖維進行集聚整理。但是由于不同槽口形狀的負壓工藝片對纖維集聚的原理不同，三通道式環(huán)錠細紗機需要T形對稱單槽或者三槽式負壓工藝片整理、聚合纖維，以控制加捻三角區(qū)的尺寸。

4 結語

三通道環(huán)錠細紗機的突出特點是可以實現(xiàn)智能紡紗，在色紡和花式細紗領域中有其獨特功能。但其后區(qū)牽伸倍數(shù)不能獨立設置，導致細紗中占比較少的纖維束對應的后區(qū)牽伸倍數(shù)過大、前區(qū)共用膠圈不能壓實纖維等問題，由此引起的細紗品質(zhì)下降問題須引起重視。筆者提出的這種新的牽伸結構，雙區(qū)牽伸倍數(shù)均可實現(xiàn)獨立設置，理論上能解決上述問題，為耦合細紗的智能紡牽伸結構提出了一種新的設計思路，但還需通過實踐不斷探索并完善。