对位芳纶丝束上油机的改进设计

高占勇，马静阳

(邯郸宏大化纤机械有限公司，河北 邯郸　056046)



对位芳纶丝束上油机的改进设计

高占勇，马静阳

(邯郸宏大化纤机械有限公司，河北 邯郸056046)

摘要：为了增加对位芳纶丝束中单丝间的抱合力，减少表面静电效应，提高成品纤维的纺织加工性能，阐述了摩擦式上油机和喷嘴式上油机的结构、工作原理、性能特点及不足，介绍了新型对位芳纶丝束上油机结构特点和工作原理。指出：新型对位芳纶丝束上油机集合了摩擦式上油机和喷嘴式上油机的优点，有效避免了二者的缺陷，丝片上油量易控制且上油均匀性好、速度较快，传动机构少、制造成本低，油剂不易飞溅且利用率高，使用维护方便、可靠性好、应用范围广，满足了对位芳纶丝束的上油工艺要求。

关键词：上油机；对位芳纶；摩擦式；喷嘴式；改进设计

0引言

对位芳纶是一种具有高强度、高模量、耐高温等性能的纤维，广泛应用于国防军工、土木结构工程、航天航空、机电、建筑、汽车、体育用品等多个领域，具有不可替代的优越性[1-4]。随着国内对位芳纶纺丝工艺的不断成熟，对位芳纶纺丝设备的性能已经成为影响纺丝工艺的重要因素之一。上油机是对位芳纶纺丝生产线上的一种重要设备，它位于烘干机之后，对从烘干机中出来的丝束进行上油，以增加丝束中单丝间的抱合力，减少表面静电效应，从而提高成品纤维的纺织加工性能。目前，国内常见的对位芳纶丝束上油机的结构，还不能充分发挥出其应有的性能，需要进一步改进完善。

1现有对位芳纶丝束上油机结构分析

对位芳纶丝束上油机通常分为摩擦式上油机和喷嘴式上油机两种。

1.1摩擦式上油机

图1为摩擦式上油机结构示意。该机由齿轮箱、导丝辊、上油辊、上油槽、防护罩以及与上油机配套的减速电机、油剂箱、泵阀管路等组成。其中，齿轮箱由Q235-A钢板焊接而成，其操作面有不锈钢材质的防护面板。齿轮箱用于安装减速电机、导丝辊、上油辊、上油槽等零件。导丝辊和上油辊都采用了0Cr18Ni9不锈钢焊接结构，辊体外表面镀梨皮铬。上油槽和防护罩由0Cr18Ni9钢板焊接而成[5-9]。每个导丝辊都配备1台减速电机，导丝辊与相临的上油辊通过齿轮进行啮合传动，两者转动方向相反。

1.1.1工作原理

在图1中，丝束从摩擦式上油机右下方进入，先绕过第1个导丝辊，然后依次在两个上油辊辊面摩擦上油，最后绕过摩擦式上油机左上方的导丝辊，完成丝束上油工作。两个导丝辊的转动方向与丝束走向相同。两个上油辊分别位于丝束的左侧和右侧，它们的转动方向与丝束走向相反，这种排布形式可以满足丝束双面上油的工艺要求。上油槽位于上油辊正下方，槽内盛有油剂，上油辊的部分辊面被油剂液面浸没。当上油辊转动时，油剂沾到辊面上，并通过上油辊与丝束的摩擦将油剂沾到丝束上。为防止油剂飞溅，每个上油槽都配备了一个防护罩。

1.1.2性能特点

摩擦式上油机是一种用途比较广泛的通用型上油机，可以给多种类型的纤维上油，但是具有上油量不易控制、上油均匀性较差、上油速度慢、传动机构多等缺点。实践证明，这种上油机比较适用于在最高丝速为100 m/min的低速对位芳纶生产线上，而不适于中、高速运转。

1.2喷嘴式上油机

图2为喷嘴式上油机结构示意。该机由机架、导丝辊、喷油嘴、接油盘以及与上油机配套的油剂箱、泵阀管路等组成。在图2中，机架通常由0Cr18Ni9型钢焊而成，用于安装导丝辊、喷油嘴和接油盘。导丝辊和接油盘都采用0Cr18Ni9不锈钢焊接结构，辊体外表面镀梨皮铬。喷油嘴的材质为高纯度陶瓷，其数量由丝束数量决定，有多少根丝束就需配备多少个喷油嘴。每个喷油嘴上都有一个V形槽，V形槽侧壁上又有若干个小喷油孔，这些小喷油孔通过喷油嘴上的大进油孔与上油管路相联。

1.2.1工作原理

在图2中，丝束上油相对简单，丝束从喷嘴式上油机右侧进入，经过喷油嘴上油后，从上油机左侧出去。当丝束从喷油嘴上V形槽内经过时，来自小喷油孔的油剂呈水平且垂直于丝束的方向喷向丝束，从而完成丝束的上油工作。喷油嘴的进油通过上油管路供应，从喷油嘴上流下来的油剂通过接油盘、回油管重新流到油剂箱内。

1.2.2性能特点

喷嘴式上油机具有上油量容易控制、上油均匀性好、上油速度快、传动机构少(只有油剂泵需要配备减速电机)等优点，但其仍具有油剂易飞溅且一次性利用率低等缺点。实践证明，这种上油机较适用于最高丝速为300 m/min的高速对位芳纶生产线。如果丝速进一步提高，就需相应提高喷油嘴的喷油速度，这不仅会影响上油的精度，还会加剧油剂飞溅，造成环境污染。另外，如果丝速太高，丝束上携带的多余油剂也会因飞溅而造成环境污染。

2对位芳纶丝束上油机的改进

为了解决摩擦式上油机和喷嘴式上油机存在的问题，在借鉴这两种上油机优点的基础上，设计了一种新型对位芳纶丝束上油机，结构如图3所示。

新型上油机相对于上述两种机型有很大改进，由底座、箱体、上油辊、上油槽、喷油管、喷油管支杆、U形定位块、铰接点、减速电机以及与该上油机配套的油剂箱、泵阀管路等组成。在图3中，底座和箱体由Q235-A钢板焊接而成，其操作面有不锈钢材质的防护面板。箱体用于安装减速电机、上油辊、上油槽和喷油装置。上油辊为0Cr18Ni9不锈钢焊接结构，辊体外表面镀梨皮铬。上油槽也是0Cr18Ni9不锈钢焊接结构，下部有进油口和回油口，上油槽结构形式与图1的相同，但是比图1中的上油槽宽很多，收集油剂和防止油剂飞溅的效果也更理想。根据对位芳纶丝束上油工作环境需要，喷油装置中的喷油管、喷油管支杆、U形定位块、铰接点等也必须由0Cr18Ni9不锈钢制造。喷油管为中空结构，它位于上油辊正上方，两者之间有10 mm的缝隙。喷油管上部有进油口，下部有一排喷油孔。喷油管支杆与喷油管焊为一体，能以铰接点为中心进行摆动，图3中所示位置为喷油管工作时的位置，此时喷油管支杆依靠U形定位块定位。

2.1工作原理

上油机工作之前，先让对位芳纶丝束以生头速度从上油辊上方(贴着辊面)水平通过，然后将喷油管摆到图3所示位置上，即丝束从上油辊和喷油管之间10 mm宽的水平缝隙中穿过。由于对位芳纶丝束一般都比较薄，因此丝束上表面与喷油管下部的喷油口之间会保持一定距离。一切准备就绪后，启动减速电机，减速电机通过联轴器、传动轴将动力传递给上油辊，并带动上油辊以生头转速顺着丝束的走向进行旋转。随后，通过油剂泵分别向上油槽、喷油管内通入油剂。上油辊的部分辊面被上油槽内的油剂浸没，转动时油剂就会沾到辊面上，并通过上油辊与丝束的摩擦将油剂沾到丝束的下表面上。喷油管内通入油剂后，下部喷油孔开始往丝束上表面喷洒油剂。丝束生头工作完成后，将丝束速度提高到正常开车速度，同时相应提高上油辊转速和油剂供应量，使之与丝束正常开车速度相适应。

2.2性能特点

改进后的上油机集摩擦式上油机和喷嘴式上油机长处于一身，具有以下优点：① 丝片的上油量容易控制，上油均匀性好；② 上油速度较快，可达350 m/min；③ 传动机构少，制造成本低；④ 油剂不易飞溅，油剂利用率高；⑤ 使用和维护方便，可靠性好；⑥ 应用范围广，除了对位芳纶丝束外，还能给其它品种纤维丝束进行上油。

3结语

目前，改进后的对位芳纶丝束上油机已经在仪征化纤、北京国能两家化纤厂的生产线上应用。从现场使用情况看，该上油机有效避免了摩擦式上油机和喷嘴式上油机的缺陷，且使用、维护方便，可靠性好，在使用过程中取得了良好的上油效果，满足了对位芳纶丝束的上油工艺要求。

参考文献：

[1] 李晔.对位芳纶的发展现状、技术分析及展望[J].合成纤维，2009，38(9)：1-5.

[2] 杨拯，吴清基，胡盼盼，等.芳纶1414纺丝过程中聚合体的相对分子质量变化及其控制[J].合成纤维，2010，39(4)：14-17.

[3] 刘雄军，佘万能，何晓东.对位芳纶的合成及纺丝工艺研究进展[J].合成纤维工业，2006，29(4)：52-53.

[4] 许深.中国化学纤维机械设备工业现状与发展[J].合成纤维工业，2008，31(4)：38-39.

[5] 成大先.机械设计手册[M].北京：化学工业出版社，2002.

[6] 邓文英.金属工艺学[M].北京：高等教育出版社，1991.

[7] 王爱珍.工程材料及成形技术[M].北京：机械工业出版社，2003.

[8] 刘鸿文.材料力学[M].北京：高等教育出版社，2004.

[9] 戴枝荣.工程材料[M].北京：高等教育出版社，1992.

The Revised Design of the Oiler of Para-aramid Fiber Tow

GAO Zhanyong,MA Jingyang

(Handan Grand Chemical Fibre Machinery Co.,Ltd.,Handan 056046,China)

Abstract:In order to increase para-aramid fibre filament cohesion,reduce surface electrostatic effect,improve the finished fiber textile processing performance,description is done to the oilers of friction type and spraying type regarding structure,working principle,performance characteristics and the disadvantages.Introduction is made to the new oiler for the para-aramid filament regarding the structure and the working principle.It is pointed out that the new oiler is a integration of the conventional oiler of friction type and the spraying type avoiding the disadvantages of the two.It is easy to control fiber oiling amount with good oil film uniformity.It is of fast operation with less transmission mechanism,low manufacturing cost.And more,it is of oil splash resistant,high utilization rate,convenient maintenance,and good reliability,thus wide application,meeting the oiling requirements of the para-aramid fiber tow.

Key Words:oiler;para-aramid fiber;friction type;spraying type;revised design

收稿日期：2015-08-01

作者简介：高占勇(1975—)，男，河北邯郸人，高级工程师，主要从事化纤机械设备的研发。

中图分类号：TS152.2

文献标志码：B

文章编号：1001-9634(2016)02-0024-03