楊小鳳

（天津宏大紡織機(jī)械有限公司，中國(guó) 天津300384）

1 絡(luò)筒工序的作用

絡(luò)筒是織前準(zhǔn)備的第一道工序，是將前紡中的管紗、絞紗或筒子紗在絡(luò)筒機(jī)上絡(luò)成一定規(guī)格的筒子，提供給針織、織機(jī)、整經(jīng)、卷緯或染色等工序。經(jīng)過(guò)絡(luò)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(shí)還進(jìn)一步消除了紗線上存在的雜質(zhì)、棉結(jié)、大頭、粗細(xì)節(jié)等疵點(diǎn)，提高了生產(chǎn)效率，改善了筒紗的質(zhì)量以及編織性能。

2 絡(luò)筒機(jī)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(luò)筒機(jī)上必須有一個(gè)均勻布紗的導(dǎo)紗機(jī)構(gòu)。 卷繞成形，是依靠筒子的回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)和紗線的往復(fù)運(yùn)動(dòng)兩者完成的，而筒子和紗線的運(yùn)動(dòng)是由卷繞成形機(jī)構(gòu)來(lái)完成的。因此卷繞成形機(jī)構(gòu)主要由卷繞頭機(jī)構(gòu)和導(dǎo)紗機(jī)構(gòu)組成。

卷繞機(jī)構(gòu)的任務(wù)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(guò)程中，紗線繞上卷裝的一點(diǎn)為卷取點(diǎn)。卷取點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)可以從兩個(gè)不同的參考系來(lái)進(jìn)行描述，如圖1 所示。

圖1 絡(luò)筒機(jī)卷繞原理

如以卷裝為動(dòng)參考系，機(jī)架為定參考系，卷裝對(duì)機(jī)架的回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，稱(chēng)為牽連運(yùn)動(dòng)，其速度用p 表示;卷取點(diǎn)M 對(duì)機(jī)架的往復(fù)運(yùn)動(dòng)稱(chēng)為絕對(duì)運(yùn)動(dòng)，其速度用V 表示;卷取點(diǎn)M 對(duì)卷裝的卷繞運(yùn)動(dòng)，稱(chēng)為相對(duì)運(yùn)動(dòng)，其速度用V 表示。 從理論力學(xué)的角度分析，筒紗在一卷取點(diǎn)M 的絕對(duì)速度應(yīng)等于其牽連速度與相對(duì)速度的矢量和。根據(jù)矢量圖和卷裝的展開(kāi)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(dǎo)紗速度

V-絡(luò)筒速度

絡(luò)筒機(jī)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(luò)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(yīng)有不同的卷繞密度。

（2）卷繞比：卷繞點(diǎn)的往復(fù)速度可用下式表示:

式中：H——導(dǎo)紗動(dòng)程

n2——紗線每分鐘往復(fù)次數(shù)

通常我們所稱(chēng)的卷繞比，就是絡(luò)筒過(guò)程中，導(dǎo)紗器往返導(dǎo)紗一次，卷裝的卷繞轉(zhuǎn)數(shù)。 卷裝每卷繞一轉(zhuǎn)，就繞上一個(gè)紗圈;卷裝繞過(guò)n1轉(zhuǎn)，就有n1個(gè)紗圈，這些紗圈中的半數(shù)按一個(gè)方向分布，另外半數(shù)紗圈則向相反的方向按另一個(gè)旋向分布。

根據(jù)卷繞比的定義可知:

式中:i——卷繞比

當(dāng)卷繞比為整數(shù)時(shí)，就表示導(dǎo)紗器往復(fù)導(dǎo)紗一次時(shí)，卷裝轉(zhuǎn)過(guò)整數(shù)轉(zhuǎn)。這就是說(shuō)，導(dǎo)紗器進(jìn)行第一次導(dǎo)紗往復(fù)時(shí)出發(fā)點(diǎn)，在進(jìn)行第二次往復(fù)時(shí)又從這一出發(fā)點(diǎn)開(kāi)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(gè)地方，卷繞上出現(xiàn)密集的紗帶，稱(chēng)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(fù)，就不會(huì)發(fā)生嚴(yán)重重疊現(xiàn)象。 這樣，在絡(luò)筒過(guò)程中采取各種措施選取適當(dāng)?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(yùn)動(dòng)方式

筒子的回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)方式有摩擦回轉(zhuǎn)和直接傳動(dòng)回轉(zhuǎn)兩種。

3.1 摩擦回轉(zhuǎn)

筒子的回轉(zhuǎn)由摩擦傳動(dòng)，筒紗的直徑越來(lái)越大，但與之接觸的主動(dòng)摩擦棍的表面線速度不變，所以卷繞速度不變；筒管的轉(zhuǎn)速將隨著筒紗直徑的增大而自動(dòng)減慢。摩擦傳動(dòng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，改變卷繞速度時(shí)，也只需改變摩擦棍的轉(zhuǎn)速。

3.2 直接傳動(dòng)回轉(zhuǎn)

筒子的回轉(zhuǎn)直接由變速電機(jī)傳動(dòng)。 在卷繞過(guò)程中，電機(jī)的轉(zhuǎn)速隨著筒子直徑的增大而自動(dòng)降低，以保證恒定的卷繞速度。 電動(dòng)機(jī)的調(diào)速，可根據(jù)紗線張力的變化來(lái)控制，也可根據(jù)筒子直徑的變化來(lái)控制。

4 導(dǎo)紗機(jī)構(gòu)

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(dǎo)紗機(jī)構(gòu)有：槽筒、旋轉(zhuǎn)翼片和導(dǎo)紗鉤。

4.1 槽筒

槽筒是絡(luò)筒機(jī)上最常用的導(dǎo)紗機(jī)構(gòu)，利用其表面上的溝槽曲線來(lái)作為導(dǎo)紗器，既是導(dǎo)紗器件，也是筒子回轉(zhuǎn)摩擦的傳動(dòng)元件，筒子靠槽筒的摩擦進(jìn)行回轉(zhuǎn)，導(dǎo)紗機(jī)構(gòu)與卷繞頭為一個(gè)電機(jī)驅(qū)動(dòng)，這種導(dǎo)紗方式機(jī)械結(jié)構(gòu)及其控制都比較簡(jiǎn)單。 由于槽筒的卷繞角是恒定的，因此整個(gè)卷繞過(guò)程是恒定的交叉角，變化的卷繞比進(jìn)行的卷繞。

圖2 槽筒導(dǎo)紗示意圖

4.2 旋轉(zhuǎn)導(dǎo)紗撥片

旋轉(zhuǎn)撥片導(dǎo)紗機(jī)構(gòu)是靠相向轉(zhuǎn)動(dòng)的導(dǎo)紗撥片來(lái)完成導(dǎo)紗的，在每一個(gè)往復(fù)導(dǎo)紗動(dòng)程中，紗線在卷裝上卷繞的周數(shù)始終相等，也就是說(shuō)筒子的回轉(zhuǎn)數(shù)和導(dǎo)紗器往復(fù)數(shù)之比是一個(gè)常數(shù)。導(dǎo)紗器與卷繞頭的驅(qū)動(dòng)均為積極式傳動(dòng)。 這種導(dǎo)紗方式的機(jī)械結(jié)構(gòu)與控制都比槽筒式復(fù)雜，但是可以得到比較優(yōu)良的筒子。

圖3 撥片導(dǎo)紗示意圖

4.3 導(dǎo)絲鉤

橫動(dòng)采用導(dǎo)絲鉤，俗稱(chēng)“兔子頭”，橫動(dòng)電機(jī)軸連接一個(gè)鋼絲輪，通過(guò)鋼絲輪的正反旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)緊固在鋼絲上導(dǎo)紗器左右移動(dòng)，實(shí)現(xiàn)紗線的橫動(dòng)排線運(yùn)動(dòng)；卷繞由卷繞電機(jī)直接驅(qū)動(dòng)紗筒旋轉(zhuǎn)，實(shí)現(xiàn)紗線的卷繞運(yùn)動(dòng)，橫動(dòng)和卷繞兩個(gè)運(yùn)動(dòng)合成后即表現(xiàn)為紗線以螺旋線的形狀來(lái)回卷繞在紗筒表面。 這種導(dǎo)紗方式機(jī)械結(jié)構(gòu)比較簡(jiǎn)單，主要由各電機(jī)的運(yùn)動(dòng)控制輔以軟件算法來(lái)得到優(yōu)良的卷裝。

圖4 導(dǎo)紗鉤導(dǎo)紗示意圖

5 紗線卷繞形式

5.1 隨機(jī)卷繞

在卷繞過(guò)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(gè)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(chēng)為隨機(jī)卷繞。

隨機(jī)卷繞是筒子的圓周卷繞速度和紗線往復(fù)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(guò)恒定的卷繞速度和恒定的橫動(dòng)速度來(lái)實(shí)現(xiàn)。 隨機(jī)卷繞的形式主要問(wèn)題是：當(dāng)雙動(dòng)程和圓周長(zhǎng)度之間的比值是整數(shù)時(shí)， 會(huì)造成一個(gè)紗線層直接繞在另一個(gè)紗線層上，或緊貼著繞在下一個(gè)紗線層的旁邊，因此產(chǎn)生了條紋或者疊紗，無(wú)論采取什么樣的防疊措施，都無(wú)法從根本上解決重疊問(wèn)題。 隨機(jī)卷繞的特點(diǎn)是：卷裝穩(wěn)定，密度恒定，有重疊的條帶區(qū)，偶爾會(huì)出現(xiàn)退繞不良，絡(luò)筒機(jī)成本低。

圖5 隨機(jī)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(chēng)為軸向等螺距卷繞。在等螺距卷繞時(shí)，螺旋升角則是一個(gè)變值，螺旋升角的正切應(yīng)與卷繞直徑d 成反比變化。 這種卷繞通常也被稱(chēng)為精密卷繞。

精密卷繞是卷裝的轉(zhuǎn)速和橫動(dòng)次數(shù)是以恒定的比例來(lái)執(zhí)行的，這種卷繞的稱(chēng)之為精密卷繞。 在精密卷繞中，卷繞頭通過(guò)直接傳動(dòng)來(lái)實(shí)現(xiàn)，是積極式的，可以通過(guò)選擇正確的卷繞比來(lái)徹底避免紗線的重疊問(wèn)題。在整個(gè)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(nèi)層的密度。 因此，卷裝的穩(wěn)定性相對(duì)較低，其外層容易脫落。 精密卷繞的特點(diǎn)是：

無(wú)重疊帶區(qū)，退繞性能良好；卷裝弱、易損壞；密度不恒定，絡(luò)筒機(jī)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(jié)合了隨機(jī)卷繞與精密卷繞的優(yōu)點(diǎn)，使雙動(dòng)程和轉(zhuǎn)數(shù)之間的比值在一定的直徑范圍內(nèi)保持恒定， 交叉角僅在±1°的范圍內(nèi)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(gè)卷狀直徑上密度不會(huì)改變，卷裝始終保持穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)。 數(shù)碼卷繞的特點(diǎn)為：無(wú)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(luò)筒機(jī)成本較高。

圖7 數(shù)碼卷繞紗線排列

6 總結(jié)

綜上所述，以槽筒導(dǎo)紗的絡(luò)筒機(jī)得到的筒子是隨機(jī)卷繞排列的卷裝，由于卷繞頭是摩擦傳動(dòng)，為了避免機(jī)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(nèi)，對(duì)紗線得損傷較大，卷繞速度難以提高；以旋轉(zhuǎn)導(dǎo)紗撥片或?qū)Ыz鉤導(dǎo)紗的絡(luò)筒機(jī)采用相應(yīng)的控制系統(tǒng)輔以軟件的精密算法可以實(shí)現(xiàn)精密卷繞或者數(shù)碼卷繞，卷繞頭為電機(jī)直接驅(qū)動(dòng)，積極式卷繞，導(dǎo)紗器對(duì)紗線輕柔的撥動(dòng)紗線便能完成卷繞，對(duì)紗線的損傷小。

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