现代粗纱机技术进步

在传统纺纱体系中，一般由熟条纺成细纱约需要150倍以上的牵伸，普通环锭细纱机牵伸倍数只能在60倍以下，因此，粗纱机是传统纺纱中熟条纺成细纱的必经工序。虽然80年代后德国绪森公司研制开发了Ringcan熟条直纺细纱的超大牵伸环锭细纱机，但在纺纱支数及品种适应性，纱线品质等方面还达不到普通的环锭细纱机的水平，因此，粗纱机仍是传统纺纱体系中不可缺少的工序，对于粗纱机纺纱性能等方面的技术进步，国内外做了许多研究，并取得一些巨大发展，尤其在20世纪后期，由于电子计算机技术，变频调整技术及传感技术等在粗纱机的应用，以及粗纱机牵伸，加压、卷绕成形等纺纱技术的不断改进，当代新型粗纱机发展成高速度、高质量、高产、高效的现代化粗纱机，如青泽670、丰田FL100、意大利FT1—D、F T1型及我国FA491、FA467型粗纱机等。归纳起来，现代化粗纱机具有如下特征： 一、四单元传动取代传统的单机传动系统，粗纱机由电子计算机控制四个变频调速控制的电机，分别传动牵伸系统，锭子系统、锭翼系统及龙筋升降系统，使粗纱的牵伸、卷绕成形完全受控于电子计算机，计算机根据粗纱工艺及卷绕成形的软件指令各电机的速度，精确完成粗纱的卷绕。这种新式四单元传动技术具有如下优点： 1、简化了粗纱机传动的机构：传统的粗纱机单机传动方式是一个主电机经过若干轮系分别传动牵伸机构，锭子、锭翼及龙筋升降系统，并经过锥轮，差微等机械变速系统实现对粗纱机的卷绕成形，各种轮系传动都需要许多齿轮等，机构十分复杂，一方面传动效果并不精确，另一方面耗用较多的动力，因此新型四单元传动是对传统粗纱机传动技术完美的改革。 2、消除了由于机械传动造成粗纱开关车细节，大大提高了粗纱质量。以往由于粗纱机前罗拉引出线速度与粗纱卷绕线速度在机械传动系统中不同步，瞬间差异大而产生细节，而且关车细节比开车细节要严重，尤其在传统粗纱机上为了调整断头后的锭翼压掌位置，便于生头或接头，机上设有微动开头，从而造成的细节十分严重，这些细节使纱线存在许多强力弱环。 　　在当代机织及针织技术高整运转条件下，纱线退绕张力峰值很高，对纱线强力的要求，不仅平均强力要达到一定水平，强力不匀率要低，强力分布离散程度要小，而且还要求纱线强力弱环要少，经测试，喷气织机由于细纱强力弱环的存在造成的断头中，细节造成的断头占61%，因此，在纺纱过程中如何减少工艺及设备上造成的细纱细节的问题是现代化高速度纺织生产的主要课题。　 　　以往在传统粗纱机上加装防细节装置，用机械或电气控制来调整粗纱卷绕与前罗拉线速度之间的差异，如加装电磁离合器，使前罗拉线速度与卷绕线速度趋于一致；也有在主电机上加装变频调速系统，使主电机软启动，从而缓冲两种线速度的差异；此外，有些企业加强粗纱以前半制品质量控制，减少断头甚至不断头，以此来消除一落纱中粗纱开关车及点动发生，杜绝由此产生的开关车细节。还有采用高效假捻器及适当提高粗纱捻系数。也有采用液力偶合器技术，以延缓机器升降速度造成前罗拉线速度与卷绕线速度之间的差异传动。但在传统的单传机传动系统中总不能很好的解决粗纱机产生开关车细节问题，粗纱机开关造成的细节在不同程度上依然存在。 　　新型四单元传动技术使四种速度：即前罗拉引出线速度与卷绕速度在电子计算机控制下始终保持在一定张力水平上同步，使粗纱机纺纱正常，开关车不会产生细节。 　　四单元传动粗纱机对品种支数的适应性很好，改变品种时纺纱卷绕张力不必重新设定，能自动选择最佳的纺纱张力，开关车时能保持卷绕线速度与牵伸前罗拉引出线速度同步，关车时卷绕机构先停，牵伸机构后停，使前罗拉至锭翼之间的粗纱略有松弛，开车时张力又恢复正常。新型粗纱机彻底消除了粗纱细节，这是粗纱机的重大进步。 3、精确的调节卷绕张力： 　　新型粗纱机由于采用四单元传动技术，使卷绕速度与前罗拉引出线速度之间始终保持一定的张力值，卷绕速度略大于引出线速度1%，不论大纱、中纱、小纱或车间相对湿度的变化，经计算机控制的卷绕张力始终保持恒定，这是四单元传动的优势。 　　普通单电机传动带有锥轮变速的粗纱机的张力调节麻烦，而且也不准确，在正常状态下，铁炮皮代基本上是等距离移动，不能因粗纱卷绕直径变化而对卷绕张力进行相应调整，像青泽660，瑞士F1／1A及一些国产新型粗纱机A456、A458等，都属单电传动的粗纱机，张力调节靠不等距移动铁炮皮带在铁炮上的位置来补偿卷绕张力的变化，瑞士F1／1A为轨道式张力补偿装置，我国FA401或日本粗纱机应用调节轮或张力补偿系统来进行张力调节，FL—16粗纱机应用偏心齿轮或张力补偿装置，日本RMK—2型粗纱机采用差动靠模板式调节装置等，所有这些张力调节装置数基本原理都靠移动铁炮皮带的位置进行张力调节。此外，在无级变速的粗纱机上还采用了电子脉冲式微调装置，各有优缺点，但归根结底是张力调节不精确。粗纱条干平均CV%值为5.54%，大、中、小纱伸长差异率为0.26%，电子式微调条干CV%值为4.63%，大、中、小纱伸长率差异较小。新型粗纱机上应用了张力传感器自动控制与调节卷绕张力控制系统（CCD装置），实质是在线主动控制粗纱大、中、小纱及卷绕高低位置的粗纱张力的自动调整粗纱张力动态的张力微调技术，张力调节效果明显；如果在四单元传动技术基础同时应用在线张力微调（CCD技术），粗纱机的张力差异将更加理想。 　　除了全机张力调节实现计算机控制的微小无极在线调节外，粗纱机前后排的粗纱张力也存在差异，因为前后排粗纱导纱角不同，伸长也不同，意大利的一些毛纺粗纱机把粗纱牵伸机构由水平位置改为垂直位置，使牵伸罗拉与卷绕线在一条直线上，以此来消除锭与锭，特别是前后排锭子的张力差异。棉纺粗纱机也有将后排锭翼台高，消除前后排导纱角差异而引起的卷绕张力差异。目前实践认为粗纱锭翼上加装高效假捻器，提高了粗纱抗伸长能力，前后张力差异已基本满足要求，尤其在新型四罗拉双皮圈牵伸型式的粗纱机上引出粗纱线条宽度小，由于加装了小开口集合器及高效假捻器，前后排张力差异问题已基本上达到要求。 　　总之，由于四单元传动粗纱机的出现，对杜绝开关车粗纱细节，精确控制卷绕张力，严格控制大、中、小纱数伸长差异等方面也得到令人满意的解决，因此，可认为当代新型粗纱机技术进步的重要特征是实现了四单元变频电机传动并由电子计算机控制系统设计应用的成功，不仅提高本工序生产效率，产品质量，更重要 为下游工序高速运行及提高产品质量创造了坚实的条件。 二、牵伸及加压系统的技术进步： 　　牵伸与加压系统的配置，是保证粗纱质量的关键，20世纪后半期国内外新型粗纱机已普遍采用双皮圈式牵伸形式，淘汰了罗拉式牵伸。皮圈牵伸形式能更有效的控制纤维运动，获得优良的产品质量，也淘汰了杠杆重垂式加压方式，改为弹簧摇臂加压，牵伸部件也相应采用了许多新技术，提高了牵伸倍数和产品质量。 1、牵伸形式的改进：目前新型粗纱机采用三罗拉双短皮圈、三罗拉长短皮圈及四罗拉双短皮圈等牵伸形式，国外像青泽660、青泽668及我FA401、日本FL16、FL100等粗纱机均有以上牵伸形式的配置。 ①以FA401为例，三对罗拉组成两个牵伸区，前区为主牵伸区，罗拉中心距46—90毫米，有上下销、上下皮圈、隔距块等组成的皮圈控制元件，后区牵伸1.12—1.48倍,全牵伸5—12倍，适纺长度22—65毫米，其他还有国产粗纱机如FA454系列等。双短皮圈的磨擦力界分布较合理，比三罗拉式牵伸优异，但不宜生产定量过重的粗纱，定量过重，皮圈控制不好，纤维须条容易分层。 ②三罗拉长短皮圈牵伸:瑞士F1/1A型粗纱机属三罗拉长短皮圈牵伸与青泽660型，日本FL16型及国产A454G型、A451G型等与三罗拉双短皮圈相比较，三罗拉长短皮圈运转较平稳，对产品质量改善有利，但容易发生吊皮圈现象，清洁机构（吸尘管）失去应有的空间位置，设计比较困难。 ③四罗拉双短皮圈牵伸：国产FA421型粗纱机属于双短皮圈牵伸，其它如日本FL16、青泽668等也有四罗拉双短皮圈的应用，也称D型牵伸，我国新开发的FA491粗纱机也采用四罗拉双短皮圈牵伸，实质上四罗拉双皮圈有三个牵伸区，但1—2罗拉之间的牵伸倍数只有1.05倍为正理区，主牵伸区在2—3罗拉之间，前集棉器放置在整理区，主牵伸区不放置集棉器，实现牵伸不集中束，集束不牵伸的要求，以达到提高条干均匀度的目的。四罗拉牵伸整理区使主牵伸区牵伸后的纤维在整理凝聚区起到集束作用，因此普通三罗拉双皮圈的总牵伸倍数4—18倍，一般为5—12倍的工艺效果好，当牵伸倍数18倍以上时四罗拉双皮圈的牵伸形式比较适应，四罗拉双皮圈形式对于重定量的粗纱经过集束作用使生产出来的粗纱毛羽少而光洁，但生产轻定量的粗纱，在牵伸倍数不大的情况下，三罗拉双皮圈牵伸倍数不大，已能满足要求，不必再增加一个正理区，使机构复杂。 ④三罗拉双短皮圈及四罗拉双短皮圈也有长短皮圈配置.双短皮圈中的下皮圈尺寸要求十分严格，其过松过紧对粗纱均匀度产生影响，下短皮圈无张力控制，再加上皮圈长度误差及其它另部件制造装配误差使下皮圈运动线速不一，从而造成粗纱锭间的误差，并产生纤维分层现象，还会产生下皮圈下凹现象而在长短皮圈牵伸机构中，长皮圈有张力控制，其运动线速度均匀正常，对纤维控制能力好，纤维运动比较稳定，纺纱质量较好，但双短皮圈比长短皮圈维护保养方便，吸尘设置空间较大，此外，长皮圈在使用过程中，还发生吊皮圈问题。双短皮圈与长短皮圈形式相比较各有优缺点，主要在于按装维护及相关配件（如上、下销等）质量好坏而异。目前国内外先进粗纱机多采用四罗拉双短皮圈，即D型牵伸。 ⑤皮辊皮圈质量在牵伸部件中占重要地位，皮圈要有一定弹性，厚度要均匀，上下皮圈搭配厚度合适，否则会影响粗纱CV%值，一般下皮圈是主动件，上皮圈是被动的，上皮圈线速度小于下皮圈<