吳彤 王方昌 周廣明 李德才 趙顯全 孫慶軍

摘要： 文章針對某些塑料扁絲和碳纖織物緯紗不能變化捻度的需求，改變常規(guī)儲緯器儲緯的方式，探索了多種退繞方案，發(fā)現(xiàn)徑向主動退繞效果為最佳，同時為了使紗線不交纏，利用光電信號反饋給輸出馬達，保持一定的儲存量。結果表明：采用此裝置可滿足后續(xù)織造要求，緯紗保持原有形狀不變捻度，布面質量達到了客戶要求。

關鍵詞： 儲緯裝置;退繞;不變捻度;碳纖維;塑料扁絲;光電信號;織造

中圖分類號： TS103.3

文獻標志碼： A

文章編號： 10017003（2021）08002404

引用頁碼： 081105

DOI： 10.3969/j.issn.1001-7003.2021.08.005（篇序）

Structure design of weft accumulator without twist change

WU Tong1， WANG Fangchang1， ZHOU Guangming2， LI Decai1， ZHAO Xianquan3， SUN Qingjun1

（1.Shandong RIFA Textile Machinery Co.， Ltd.， Liaocheng 252000， China; 2.Shandong Liaocheng Siyuan Electric AutomationCo.， Ltd.， Liaocheng 252000， China; 3.Hebei Jigao Chemical Fiber Co.， Ltd.， Shijiazhuang 052160， China）

Abstract： To meet the requirement of changing the twist of weft yarn for some plastic flat yarn and carbon fiber fabric， transform the storage mode of conventional weft accumulator， this paper has explored a variety of unwinding plans， and found that the radial active unwinding effect was the optimal. In the meantime， in order to prevent the yarn from intertwining， the photoelectric signal was fed back to the output Marta to maintain a certain storage capacity. The results reveal that this device can meet the subsequent weaving requirements while maintaining the original shape of weft yarn without twist change. The fabric surface quality can also meet the customer requirements.

Key words： weft accumulator; unwinding; twist unchanged; carbon fiber; plastic flat yarn; photoelectric signal; weaving

收稿日期： 20210222;

修回日期： 20210707

基金項目：

作者簡介： 吳彤（1973），男，工程師，主要從事紡織機械、織造設備的調試與織造工藝參數(shù)的研究。

2008年中國塑料扁絲及其制品的產(chǎn)量約177.18萬t，時至今日，其前景依然廣闊[1]。2020年國際市場的碳纖維同比增長了3%，中國市場需求量在利好政策作用下強勁增長了29%[2]。隨著以上兩種材料的普遍運用，各個織造生產(chǎn)商都加大了對塑料扁絲織物及碳纖維織物的開發(fā)，以適應不斷提高的客戶需求[3]，但當前的設備其產(chǎn)量及質量不能滿足客戶的需求。利用無梭織機織制塑料扁絲織物及碳纖維織物成為一種現(xiàn)實需求，但無梭織機必須配備儲緯器，目前常規(guī)的儲緯器類型都是在緯紗筒軸向引進緯紗，儲存在紗鼓上，再從紗鼓軸向引出，這樣在退繞和儲存的過程中均會使紗線捻度發(fā)生變化，并對緯紗造成不同程度的摩擦扭曲。因為塑料扁絲橫截面是長和寬差值較大的形態(tài)，碳纖維紗線不耐磨且抗剪切性能差，使用這兩種原料織制的織物大多要求緯紗在織口內是平展無扭曲的，緯紗亦不能有損傷[4]，故現(xiàn)有模式的儲緯器無法滿足織造需求。袁樹信等[5]在理論上描述了無捻度變化的一種儲緯裝置，使用馬達徑向退繞，把紗線吸進透明硬管內，再行引出，但該結構使紗線彎曲太大，透明管空間分散，紗線可能交纏;袁天行[6]提出了使用同步帶帶動滑塊上的儲緯輪，進行儲緯和送緯，但儲緯輪頻繁運動不適用于織機的高速運轉;余用婷等[7]提出依靠轉杯的回轉來帶動紗筒管的轉動，使紗線能夠沿著紗筒外圓切線的方向引出，杜絕紗線因自然扭曲而產(chǎn)生捻度的現(xiàn)象，但緯紗的運動不是勻速的，轉杯速度的控制是一個難點;紗線再引入儲緯器，從其儲紗鼓上引出時又會產(chǎn)生自然加捻的問題。圍繞無捻度變化的儲緯裝置已有如上技術人員的研究，但多是理論性描述或實驗室階段的，需要設計、生產(chǎn)一種可市場化、連續(xù)化生產(chǎn)的不變捻度儲緯裝置。因此，本文在借鑒現(xiàn)有成熟儲緯器工作原理的基礎上，參考前人在這方面不同工作方式的研究，通過多次試驗，開發(fā)了一種不變捻度儲緯裝置，以期滿足織造設備對緯紗輸入方式的不同需求。

1 工作原理

工作原理如圖1所示。用馬達帶動紗筒軸，緯紗筒套在紗筒軸上，與紗筒軸一起聯(lián)動，紗線從緯紗筒的徑向脫離，脫離的過程中緯紗沒有扭曲，故沒有變化捻度;為了促使紗線順利脫離緯紗筒，使用噴嘴以適當?shù)拇盗恳喚€，儲緯箱底部有吸風口，紗線受重力及吸力作用而下垂至儲緯箱內;利用光纖傳感器[8]能夠將被測物體的狀態(tài)轉變?yōu)榭蓽y信號的特點，使用2對對射式光纖傳感器探測紗線的位置，發(fā)出反饋信號給儲緯裝置控制器，儲緯裝置控制器經(jīng)過判斷給馬達發(fā)出低速、高速或停止運轉的信號，以此保持儲緯箱內始終有適當長度的緯紗，再把緯紗通過瓷環(huán)和張力夾引出至織機。這樣在退繞、存儲和引出的過程中，緯紗捻度保持不變且紗線受到的磨損很輕，達到了使用要求。

2 機械結構設計

本裝置主要由退繞裝置、吹風裝置、存儲裝置、導出裝置等組成。

2.1 退繞裝置

退繞裝置主要由紗筒軸、連接桿、馬達、軸承座和小離合等組成，其中紗筒軸（圖2）由一個頂端呈錐形的移動軸、一個固定軸及其中間放置的環(huán)狀漲緊彈簧構成，借鑒油封彈簧的結構，利用彈簧被由內向外擠壓時環(huán)狀直徑變大的方式把彈簧與緯紗筒內壁連接在一起，進而把緯紗筒與紗筒軸固定在一起運動。通過旋轉手柄把移動軸左右擺動，擠壓或放松彈簧，固定或者拆下緯紗筒。

2.2 吹風裝置

緯紗筒轉動時，為了使緯紗順利脫離緯紗筒，設計了吹風裝置，如圖3所示。通過噴嘴以適當?shù)拇盗恳暭喢撾x緯紗筒，為了減輕壓縮空氣對紗線的傷害，設置一個控制閥，當退繞裝置停止轉動時，關閉壓縮空氣的噴出。根據(jù)紗線的不同，采用手動閥門對壓縮空氣的壓力進行調節(jié)。

2.3 存儲裝置

采用兩塊4 mm×300 mm×1 300 mm的有機玻璃板，用兩根20 mm×10 mm×1 300 mm的木條或鋁條連接起來組成一個長方體中空形狀的儲緯箱，透明的有機玻璃板利于觀察緯紗的運行狀態(tài)，儲緯箱底部安裝帶有吸風口的底座，吸風馬達與吸風口之間通過塑料管連接。為了防止斷裂的紗線被吸入吸風馬達，在儲緯箱底部吸風口的上方布置過濾網(wǎng)。箱體兩側安裝三組光纖傳感器，光纖傳感器的高低位置根據(jù)織機筘幅設定。

2.4 導出裝置

瓷環(huán)安裝在儲緯箱頂部右側，三組張力夾采用夾紗片結構，如圖4所示。根據(jù)紗線原料、粗細、劍頭型號[9]及布面工藝要求，可調整夾紗片間距，以達到合適的緯紗張力。

3 電氣控制設計

3.1 電氣原理

控制系統(tǒng)由控制器、馬達、放大器、光纖傳感器、開關電源等組成，原理如圖5所示。

3.2 工作方式

放大器A連接的光纖傳感器安裝在高處，放大器C連接的光纖傳感器安裝在低處，紗線受重力及吸力的影響，會穿過光纖傳感器探測區(qū)域，此時會有4種不同的工作方式，見表1。

一般不會出現(xiàn)放大器A沒有探測到紗線信號而放大器B和放大器C探測到紗線信號的情況，如果出現(xiàn)則馬達停止，同時顯示報警，此時應查找故障原因，進行排故。速度1、速度2的設置和織機筘幅、織機速度、緯紗筒直徑、緯紗粗細有關，根據(jù)實際運行效果進行調整。噴氣織機儲緯器具有緯紗定長的特點[10]，本裝置沒有采用把紗線繞在具有定長功能的儲紗鼓上的方式，故不可用于噴氣織機、噴水織機等要求緯紗定長的無梭織機，僅適應于劍桿織機、片梭織機等不需要緯紗定長的無梭織機。根據(jù)紗筒軸轉速（r/min）×緯紗筒直徑（cm）=織機織造門幅（cm）×織機速度（r/min），按緯紗筒最小直徑8.3 cm，計算得到儲緯裝置上配置的不同轉速馬達、織機織5造門幅與織機最大速度的關系，如圖6所示。在馬達最高轉速確定的情況下，織造門幅越寬，織機所能達到的最高速度越低。

4 實踐操作

在GA731-Ⅱ幅寬為230 cm的織機上做對比試驗，速度調節(jié)為150 r/min，織物工藝參數(shù)如下：經(jīng)紗為11英支棉、經(jīng)密26.2 根/cm，緯紗為2.8 mm×0.2 mm塑料扁平絲、緯密3.5 根/cm，組織為3/1斜紋。儲緯裝置參數(shù)如下：壓縮空氣壓力8 kPa、馬達轉速893 r/min、紗筒軸轉速893 r/min。先采用常規(guī)方式供緯，后織入一根白色緯紗作為標記，之后增加上不變捻度儲緯裝置進行織造，以標記線為中間位置取44根緯紗長度的布樣，在布樣中間部位拍照片，如圖7所示。經(jīng)檢驗，在第7、第8、第11、第14、第15、第16、第20、第24緯紗處發(fā)現(xiàn)捻度變化，其中常規(guī)方式供緯出現(xiàn)7次，采用不變捻度儲緯裝置后出現(xiàn)1次，部分捻度變化放大細節(jié)如圖8所示。

根據(jù)上述織造扁平絲的經(jīng)驗，針對碳纖維的特點調整了個別參數(shù)進行織造，速度調節(jié)為140 r/min，緯紗為12 K碳纖維、緯密改為3.75 根/cm，織物組織改為平紋。儲緯裝置中壓縮空氣壓力改為4 kPa、馬達轉速改為834 r/min。

5 結 語

采用此裝置織造塑料扁絲織物，緯紗保持原有形狀不變捻度，減少了打折起捻的情況，確保了布面的平整，緯紗排列整齊，經(jīng)緯紗之間縫隙均勻，布面質量得到提高;織造碳纖維織物時，有利于提高碳纖維在長度方向的抗拉伸強度，極大降低纖維扭曲，進而提高了整個碳纖維織物布面的使用需求，擴大了碳纖維織物的使用范圍。

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