转杯纺筒纱卷绕密度的影响因素分析

2013-06-25宋桂珍

机械管理开发 2013年1期

高原，宋桂珍

(太原理工大学机械工程学院，山西太原 030024)

0 引言

纺纱中的纱线质量及卷绕质量，对下游工序的生产效率影响较大。各种类型织机、整经机等下游工序用纱，都需有很好的卷装质量。影响转杯纺纱机卷装质量的因素包括：转杯纺纱机的卷绕形式、纱线的排列形式、卷绕密度、防叠等；影响卷绕密度的因素包括：卷绕张力、筒子架对卷绕罗拉的加压力、卷绕角度等。纺纱技术对卷绕质量的影响因素还有纱线的摩擦系数、纱线回潮、纱线和纤维的结构[1]。

1 卷绕密度对筒纱成型的重要性

卷绕密度是指筒子单位体积中纱线的重量，单位是g/cm3。纯棉纱的卷绕密度约0.4 g/cm3，满筒纱重可达4.6 kg，卷绕直径320 mm。涤棉纱的卷绕密度约0.5 g/cm3，满筒纱重可达5 kg，卷绕直径320 mm[2]。

转杯纺筒纱成形的好坏，直接影响下游工序的顺利进行；改进纱线的卷绕密度，可以显著提高下游工序的织造效率。转杯纺纱对织造效率的影响有：转杯纱的质量、卷绕质量、其它管理因素等，其中改善卷绕质量的很重要的方面就是增加卷绕密度及筒纱重量。

2 影响卷绕密度的因素分析

转杯纺纱机的卷绕系统包括：卷绕筒子架、卷绕罗拉、及其附属装置。

2.1 卷绕角

卷绕机构把纱线以螺旋线形式一层一层有规律地紧绕在筒管表面，形成圆柱形筒子、圆锥形筒子、或其他形状的筒子。纱线卷绕到筒子表面某点时，纱线的切线方向与筒子表面该点圆周速度方向所夹的锐角为螺旋线升角α，通常称为卷绕角，见图1。来回两根纱线之间的夹角称为交叉角，数值上等于来回两个卷绕角之和。

图1 各种类型筒纱的卷绕角

见表1，卷绕角是筒子卷绕的重要参数，也是卷绕机构设计的依据之一。某些转杯纺纱机的卷绕角α是可调节的，一般15°~20°之间，可用齿轮变换。

表1 卷绕角大小对其它参数的影响

2.2 卷绕张力牵伸

纱线在筒子卷装中具有一定的卷绕张力牵伸，筒子外层纱线的张力对内层纱线的向心压力使内层纱线产生压缩变形，会使内层纱线卷绕密度增大，纱线张力减弱、甚至松弛，越往内层这种压缩现象越明显。在接近筒管的少量纱层里，尽管纱线受到最大的向心压力作用，但由于筒管的支撑，其长度方向不可能收缩，仍维持较大的卷绕张力。故在筒子内部，介于筒子外层和最里层之间形成了一个弱张力区域。当纱线弹性不好或络筒张力过大时，弱张力区域的部分纱线有可能失去张力而松弛、起皱，影响筒子成形质量。

卷绕张力牵伸，按下式计算：

卷绕张力牵伸=卷绕辊线速度/引纱罗拉线速度式中：卷绕张力牵伸一般控制在0.98~1.08之间，其要求卷装既不松弛，又不因张力过大而增加断头。张力牵伸一般采用齿轮变换来调节[3]，见表2。

表2 卷绕张力牵伸与纺纱质量的关系

2.3 筒子架的压力

转杯纺纱机上，筒子架的压力包括：筒子架的重量、卷绕重量、弹簧加压重量产生的压力。压力的改变会影响到卷绕密度的变化，筒子架的压力每增加1kg，卷绕密度增加0.04 g/cm2。通过筒子架压力增加来增加筒纱的卷绕密度，从而增加了纱筒的重量，提高了织造效率；但是，筒子架弹簧的加压力也不能过大。如果加压力过大，随着纱筒直径的增加，筒子内层纱圈容易被向两端挤出，形成坏纱，破坏成形，从而影响筒子继续卷绕。

图2 压簧迫使筒子架向下卷装被压入槽筒图

图3 卷装只受筒纱本身重量简图

见图2，当纺纱刚刚开始时，卷装底纱3及筒子架1的重量不能产生足够压力，于是就要在筒子架1上要附加一个重量。弹簧2迫使筒子架1向下，于是卷装被压入槽筒。见图3。当卷装直径增大时，筒子架1上升，并以轴4为轴心。于是就改变了弹簧2的方向，随即压力越来越小。当卷装直径达到中间值时，弹簧作用为与卷装轴支点成一直线，卷装不再受弹簧力的作用，只有筒纱3本身的重量。见图4，随着卷装直径的增大，筒纱3的重量也在逐渐增大，为保持一定的卷装压力，弹簧2的力应变为降低筒子架1的压力。然而为了所需最小压力、保证卷装质量，需要安装另外一个弹簧4（安装在避震活塞连杆上）；从筒纱直径大于卷装直径中间值开始，该弹簧4就会提供一个矫正压力。总之，为了保证卷绕密度的均匀不变、提高卷装质量，卷绕过程中，筒纱筒子架的压力必须保持恒定。