多股線繩加捻制備中等長問題的探討

宜昌經(jīng)緯紡機(jī)有限公司 李艷紅 汪斌 潘松/文

1概述

隨著各種新興纖維材料的成功研發(fā)，如高強(qiáng)滌綸絲、尼龍、芳綸、碳纖維、玄武巖等，由這些高性能纖維制備的線繩，其強(qiáng)度及伸長率與相應(yīng)的鋼纜相近，但重量僅為鋼纜的10%，等重量時(shí)，其強(qiáng)度比鋼纜高10倍之多，具有高強(qiáng)、高模、輕質(zhì)、低延伸等優(yōu)良的工程應(yīng)用特性，同時(shí)還具備耐海水腐蝕、漂浮于水、操作方便等特點(diǎn)，被廣泛應(yīng)用到船舶、冶金、機(jī)械、礦山、港口、電力、漁業(yè)、運(yùn)輸、軍事等領(lǐng)域。特別在工程應(yīng)用中，被用作橡膠工業(yè)制品的骨架材料，如汽車輪胎、三角傳送帶、同步帶、礦山輸送帶、承受中高壓的膠管等。部分應(yīng)用如圖1所示。

圖1 線繩的應(yīng)用

隨著市場(chǎng)需求和應(yīng)用越來越廣泛，對(duì)線繩制備技術(shù)裝備的研發(fā)也越來越受到人們重視，一般線繩的制備工藝為：

在線繩制備技術(shù)中，捻線是一個(gè)關(guān)鍵工藝過程，對(duì)線繩的品質(zhì)、強(qiáng)力等技術(shù)指標(biāo)起到主要作用。宜昌經(jīng)緯紡機(jī)有限公司是國內(nèi)規(guī)模最大、品種最全，擁有自主加捻核心技術(shù)和專利，集研發(fā)、生產(chǎn)制造和銷售各類捻線設(shè)備的高新技術(shù)企業(yè)，是國內(nèi)“捻線機(jī)生產(chǎn)基地”，主要技術(shù)有環(huán)錠、直捻、倍捻、并絡(luò)等成熟的工藝技術(shù)。本文重點(diǎn)討論重型環(huán)錠加捻設(shè)備對(duì)多股線繩加捻中紗線等長問題的實(shí)踐與探討。

多股捻線，是指將多股有捻或無捻紗線進(jìn)行并合加捻的工業(yè)過程。

等長指標(biāo)是指隨機(jī)選取捻線機(jī)捻制的線繩1米，將單絲充分解捻后，其單絲長度的最大差值。比如等長要求為10mm，即1米長的線，在充分解捻后，每根單絲長度最大差異小于等于10mm。

線繩強(qiáng)力是制作線繩的一個(gè)重要技術(shù)指標(biāo)，強(qiáng)力除了在制備過程中紗線有損傷外，合股線單股的等長與強(qiáng)力有著較大的關(guān)系，等長差異小，強(qiáng)力保持越好，等長差異越大，則強(qiáng)力損失越多[1,2]。

表1 K3783型捻線機(jī)主要技術(shù)參數(shù)

圖2 加捻機(jī)

2 試驗(yàn)設(shè)備簡介

以宜昌經(jīng)緯紡機(jī)有限公司生產(chǎn)的K3783捻線機(jī)為例，分析各種影響等長的因素。

K3783型多股加捻機(jī)，適用于各種化學(xué)纖維長絲如錦綸、滌綸、人造纖維及玻璃纖維的多股并合加捻，用以加工線、繩等產(chǎn)品。其主要技術(shù)參數(shù)，見表1。

表2 生產(chǎn)隨機(jī)抽查，等長測(cè)試數(shù)據(jù)，單位mm

機(jī)器主要特點(diǎn)：紗線退繞可配置機(jī)上紗架或外置紗架，送紗機(jī)構(gòu)為雙羅拉氣動(dòng)壓輥結(jié)構(gòu)，鋼領(lǐng)潤滑為集中供油方式，錠子為獨(dú)立電錠結(jié)構(gòu)變頻調(diào)速控制，配有停車時(shí)自動(dòng)氣動(dòng)剎車，可單錠獨(dú)立操作，具有原絲單絲斷頭單錠停車功能，見圖2。

圖3 雙羅拉壓輥送紗機(jī)構(gòu)

3試驗(yàn)對(duì)比分析

試驗(yàn)條件：設(shè)備配置為雙羅拉壓輥氣動(dòng)加壓，紗架為機(jī)上紗架。原絲為高強(qiáng)滌綸絲1500D，初捻品種為6股，復(fù)捻為3＊6股，因此最終產(chǎn)品為18股1500D的線繩，合股紗27000D。

在設(shè)備安裝調(diào)試完成，經(jīng)過試樣及測(cè)試，設(shè)備進(jìn)入正常生產(chǎn)，按照上述規(guī)格品種，隨機(jī)測(cè)試等長數(shù)據(jù)。

測(cè)試說明：每次試驗(yàn)隨機(jī)抽取2卷紗，每卷紗間斷的（不連續(xù)）取樣10次進(jìn)行測(cè)試。測(cè)試數(shù)據(jù)見表2。

技術(shù)要求中，該品種線纜等長要求為≤8mm。從實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)看，平均值是滿足標(biāo)準(zhǔn)要求的，但數(shù)據(jù)離散性大，部分測(cè)試數(shù)值超過了10mm，超過標(biāo)準(zhǔn)要求次數(shù)有6次。經(jīng)過多次測(cè)試，數(shù)據(jù)結(jié)果與上述測(cè)試數(shù)據(jù)基本一致，需要解決的問題是，如何調(diào)整與改變，以改善等長指標(biāo)，更好的滿足標(biāo)準(zhǔn)要求，提高合股線的強(qiáng)力。

我們分析，紗線經(jīng)過退繞、合并、加捻、卷繞的整個(gè)工藝中，影響等長的主要因素，在于若干根單絲的張力，合股前單絲張力一致性差或者波動(dòng)大，則一定會(huì)影響到等長。由此，我們計(jì)劃從送紗機(jī)構(gòu)、絲道、加捻三角區(qū)、紗架形式等四個(gè)方面進(jìn)行試驗(yàn)、測(cè)試、分析。

3.1改善送紗壓輥的壓紗力

送紗機(jī)構(gòu)為雙羅拉壓輥機(jī)構(gòu)，上壓輥置于2只下羅拉中間，對(duì)羅拉的壓力可通過氣壓進(jìn)行調(diào)整。紗線徑向退解后，經(jīng)過換向輪、斷紗檢測(cè)裝置、分絲輪，平行進(jìn)入后羅拉?？紤]到化纖長絲與金屬表面的摩擦系數(shù)較低，上羅拉采用包膠羅拉，設(shè)計(jì)合理的壓輥直徑以增加紗線的包覆長度，同時(shí)，為適應(yīng)多合股線繩的大張力退解，2只下羅拉呈45°角排列，上羅拉采用了氣動(dòng)加壓方式，見圖3。壓紗力可根據(jù)紗線粗細(xì)及退繞張力進(jìn)行調(diào)節(jié)，避免紗線與羅拉表面的滑移，確保紗線經(jīng)過羅拉送紗時(shí)其速度與羅拉輸線速度一致，從而確保紗線的加捻品質(zhì)，理論上，合股紗線的等長與單紗在羅拉表面是否滑移相關(guān)。

試驗(yàn)紗成品為滌綸27000D，為3股9000D合股加捻制成，根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，紡紗壓紗力一般在0.4Mpa，為改善等長效果，該實(shí)驗(yàn)將壓紗力增大到0.65Mpa，測(cè)試數(shù)據(jù)見表3。

表3 生產(chǎn)隨機(jī)抽查，等長測(cè)試數(shù)據(jù)，單位mm

試驗(yàn)數(shù)據(jù)說明，增加壓紗力，對(duì)等長略有改善，效果不明顯。

3.2改善絲道部件，由滑動(dòng)摩擦改為滾動(dòng)摩擦

紗線從卷裝上退解后到進(jìn)入羅拉前，會(huì)有比較長的絲道路徑，并有多處比較大的折彎，一般紗線換向的位置，采用導(dǎo)紗桿的方式，紗線與導(dǎo)絲元件表面為滑動(dòng)摩擦，現(xiàn)將紗線換向改為導(dǎo)輪方式，紗線與導(dǎo)絲元件表面為滾動(dòng)摩擦，這樣就改善了紗線與導(dǎo)紗元件的摩擦方式，減小紗線在換向時(shí)的張力波動(dòng)，將有利于改善合股紗線的等長。經(jīng)過現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)，測(cè)試數(shù)據(jù)見表4。

表4 生產(chǎn)隨機(jī)抽查，等長測(cè)試數(shù)據(jù)，單位mm

試驗(yàn)數(shù)據(jù)說明，改善絲道中紗線換向時(shí)的轉(zhuǎn)向方式，由滑動(dòng)摩擦改為滾動(dòng)摩擦，對(duì)等長有改善，效果不明顯。

3.3改變線繩輸出前羅拉加捻三角區(qū)形態(tài)

多股紗線經(jīng)過雙羅拉壓輥機(jī)構(gòu)的輸送，保持進(jìn)入羅拉時(shí)的平行狀態(tài)，在前羅拉出口與加捻點(diǎn)之間形成加捻三角區(qū)，將加捻點(diǎn)前移，兩種結(jié)構(gòu)示意圖見圖4。

圖4 加捻點(diǎn)前移示意圖

在這兩種狀態(tài)下，做對(duì)比試驗(yàn)，測(cè)試數(shù)據(jù)見表5。

表5 生產(chǎn)隨機(jī)抽查，等長測(cè)試數(shù)據(jù)，單位mm

試驗(yàn)數(shù)據(jù)說明，改善加捻三角區(qū)形態(tài)，使平行喂如的三根初捻紗，在進(jìn)入羅拉壓輥的包覆區(qū)間至出羅拉后的一段，使其保持平行的狀態(tài)，對(duì)等長的改善有一定的效果。

3.4改機(jī)上紗架為外置紗架

機(jī)上紗架，是將紗架安裝在主機(jī)車面以上的部位，這種紗架可以有效的減少設(shè)備占地面積，但絲道短，紗線退繞張力波動(dòng)大，且操作不方便。外置紗架，是指將退繞卷裝設(shè)置在主機(jī)兩側(cè)，中間通過絲道部件進(jìn)行連接，其優(yōu)點(diǎn)在于絲道較長，紗線張力波動(dòng)較小，操作方便。

在采用機(jī)上紗架進(jìn)行試紡時(shí)，由于所加工品種較粗，特別是3根經(jīng)過初捻的紗線在徑向退解時(shí)，紗道較短，張力波動(dòng)大，不利于合股線的等長，因此設(shè)計(jì)并制作了一組外置紗架進(jìn)行試驗(yàn)，改前與改后，見圖5。測(cè)試數(shù)據(jù)見表6。

圖5 機(jī)上紗架與外置紗架示意圖

表6 生產(chǎn)隨機(jī)抽查，等長測(cè)試數(shù)據(jù)，單位mm

試驗(yàn)數(shù)據(jù)說明，通過改進(jìn)紗架，延長絲道后，合股線等長改善明顯，效果很好，能較好的滿足用戶對(duì)線繩的品質(zhì)要求。

4 結(jié)語

1）通過實(shí)驗(yàn)可以看出紗線是分股入還是分絲入羅拉，對(duì)等長的影響并不大。

2）改善絲道部件狀態(tài)，由過絲表面由滑動(dòng)改為滾動(dòng)，對(duì)等長的影響并不大。

3）通過對(duì)送紗機(jī)構(gòu)壓輥壓力的調(diào)整試驗(yàn)，說明了對(duì)某一種線繩，當(dāng)壓力值達(dá)到某一數(shù)值時(shí)，再增加壓力對(duì)等長沒有改善，相反地卻增加羅拉運(yùn)行負(fù)載，軸承承受更大的徑向載荷，因此送紗機(jī)構(gòu)壓紗力選擇應(yīng)該綜合考慮。

4）退繞方式。機(jī)上紗架，由于絲道短，每一根紗線退繞張力一致性差，波動(dòng)大，合股等長效果不理想；采用機(jī)器外置紗架，絲道長，有利于單絲退繞張力的一致，且波動(dòng)小，合股紗等長效果好，但缺點(diǎn)是設(shè)備占地面積較多。

綜合以上結(jié)論，可以發(fā)現(xiàn)，改善加捻三角區(qū)位置，改內(nèi)置紗架為外置紗架退繞，都會(huì)取得比較好的捻線效果。實(shí)際生產(chǎn)中，需要根據(jù)所捻紗線的規(guī)格、品種、合股紗股數(shù)、捻度等來選擇合理的工藝參數(shù)及紗線退繞方式，以獲得優(yōu)良的制線品質(zhì)。