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东华人学硕十学位论文摘要 分批整经机张力系统的研究 摘要 随着国内纺织市场的竞争日益激烈，新型织机生产和应用的口益 发展，生产效率逐渐加快以及大批量定单不断的出现，原有的分批整 经机己经无法满足需要，高速、超高速分批整经机应运而生。分批整 经机具有整经速度快，生产效率高，适于大批量生产等独特的优点， 受到纺织企业的青睐。然而，这是种处于不断完善中的机型，旨；_ = i j 外相关的研究资料极少，目前，只有瑞士贝宁格( b e n n in g e r ) 、德国一皇 尔一玛雅( k a r l - m a y e r ) 公司的产品较为先进。国内有几家厂家生产， 但技术落后、规模很小。目前，对f 二高速分批整经设备，尤其足简：了 架中的张力均匀性，还存在一些关键技术问题亟待解决。 本课题通过详细研究和分析分批整经机工作原理、筒子架装置的 ，。一 类型、关键部件的结构和作用、整经退绕数学模型、气圈形态与纱线 张力的关系、影响单纱张力、片纱张力的因素，提出分批整经机的发 展趋势：高速、大卷装；完善的纱线质量；均匀的整经张力；均匀的 纱线排列；良好的劳动保护；集中方便的调节和显示；提鬲纱线的i ：虿 织性。然后，针对几个设备技术进步中的关键技术问题进行探讨和试 验分析，并提出相应的改进措施，主要包括以下内容： 。 ( 1 ) 整经退绕数学模型及边界条件。分析影响滑移摩擦力的因素、 自由气圈的暂态响应、筒子非线性退绕，建立整经退绕运动学与动力 学模型，添加边界条件。 ( 2 ) 空间曲线形态。气圈形态可分三个区域，其中区域3 对单纱张 力的贡献很小，区域2 中纱线与筒子的摩擦力不能忽略，区域l 中气 东华人学硕士学位论文摘要 圈形态对单纱张力的影响较大。高速退绕过程中，空气阻力对单纱张 力的影响是有利的。另外，区域l 和区域2 对整经单纱张力的影响依 赖于外部条件。 ( 3 ) 单纱张力。筒子尺寸参数、纱线卷绕方式、整经速度、导纱距 离、预定张力、纱线本身参数、空气阻力等因素都对单纱张力有影响。 在分批整经机的设计中，可利用改变整经速度与导纠- - 、口, i t 矗i - 离的方法来均 匀单纱张力，本文根据试验提出一种活动式导纱眼来自动调节导纱距 离的方法来达到单纱张力均匀。 ( 4 ) 片纱张力。高速整经过程中，摩擦阻力、悬索张力相比空气阻 力可以忽略，因此，本文建议应省略筒子架上的导纱瓷板和导纱棒， 减少摩擦点对纱线本身性能的破坏。 综上所述，通过对四个关键技术问题的研究，本文为新代分批 整经机的设计和使用开辟了具有一定参考价值的研究路线，同时为研 究和设计者提供理论基础和研究方法。 关键词：分批整经机，退绕数学模型，空间曲线形态，单纱张力，片 纱张力 东华人学硕士学位论文 a b s t r a c t s t u d yo nt h ey a i 之nt e n s l 0 ns y s t e mo f b a t c hw a r pi ngm a c h i n e a b s t r a c 1 a st h ec o m p e t i t i o ni nc h i n e s et e x t i l em a r k e tb e c o m e sm o l ea n dm o r e f i e c e r , t h ep r o d u c t i o na n da p p l i c a t i o no fn e wl o o md e v e l o pi n c r e a s i n g l y t h e p r o d u c t i v i t yg r a d u a l l ys t e p p e du pa n do r d e rs h e e tc o n s t a n t l yc o m eo u ti n t a r g eq u a n t i t i e s ，s o m es o u r c e so fb a t c hw a r p i n gm a c h i n ec a l i t m e e tt h e r e q u i l 4 e m e n tt b rs o m et e x i t i l e m i l l s l h me f o r e ，h i g h s p e e db a t c hw a r p i n g m a c h i n ei sn e e d e d b e c a u s eo fh i g h s p e e d ，h i g hp r o d u c t i v i t y , s u i t a b l ef o r l a r g eq u a n t i t i e s ，t h eb a t c h w a r p p i n gm a c h i n ei s w e l c o m e db u ta sa r e l a t i v e l yn e wm a c h i n e ，l i t t l ei n f o r m a t i o na b o u ti t i sa v a i l a b l e n o wo n l y t w oc o m p a n i e s ，b e n i n g e ri ns w i t z e r l a n da n dk a r l - m a y e ri n ( ；e r m a n ，c a n m a k ei t t h o u g hs o m ec i v i lf a c t o r i e st r yh a dt om a k ei t t h et e c h n o l o g yw a s b a c k w a r da n dt h ee n t e r p r i s es c a l ei sn l l l b ；! p r e s e n t l ， - o m ek e yq u e s t i o ：i s a r ew a i t i n gt ob er e s o l v e df o rb a t c hw a r p i n gm a c h i n e ，e s p e c i a l yk rt h e u n i f o r m i t yo fw a r py a r nt e n s i o n 。 t h i sp a p e rh a v es t u d i e da n da n a l y z e dt h ep r i n c i p l e so fb a t c hw a r p i n g m a c h i n e ，t h et y p e so fc r e e l ，t h es t r u c t u r ea n d 如n c t i o no fm a i np a r t s ， m a t h m a t i cm o d e lf o ru n w i n d i n g ，r e l a t i o n sb e t w e e nb a l l o o ns h a p ea n dy a r n t e n s i o n ，i n f l u e n c i n gf h c t o r so fs i n g l ey a r na n dm u l t i p l ey a r n ，t h e nr a i s et h e d i r e c t i o n so f b a t c hw a r p i n gm a c h i n e ：h i g h s p e e d ，l a r g ed i a m e t e rp a c k a g e s ， 东华人学硕十学位论文 a b s t r a c t p e r f e c ty a r nq u a l i t y ，t h eu n i f o r m i t yo fy a mt e n s i o n ，e x c e l l e n tl a b o r p r o t e c t i o n ，c o n v e n i e n ta d j u s t o ra n ds c r e e n ，y a r nw e a v a b i l i t y a f t e r w a r d s ，i t d o e se x p e r i m e n t so ns o m ek e yp r o b l e m sa n dr a i s e ss o m es o l v i n gm e a s u r e s ，t h em a i nc o n t e n ti s ： ( 1 ) m a t h e m a t i cm o d e l sf o ry a r nu n w i n d i n ga n db o u n d a r yc o n d i t i o n s i n f l u e n c i n gf a c t o r si ns l i p p i n gr e g i o n ，t r a n s i e n tr e s p o n s eo ff r e eb a l l o o na n d n o n l i e a ru n w i n d i n gi sa n a l y z e d i nt h ee n d ，t h ed y n a m i c a n dk i n e t i cm o d e l s a n db o u n d a r yc o n d i t i o n sa r eb u l i t ( 2 ) s p a c i a ls h a p eo fy a r n t h eb a l l o o ni sd i v i d e di n t ot h r e er e g i o n s t h e r e g i o n 3d o e sl i t t l ec o n t r i b u t i o nt ot h eu n v d n d i n gt e n s i o n ，t h ef r i c t i o n b e t w e e ny a ma n dp a c k a g ec a n t b en e g l e c t e di nt h er e g i o n2 , t h ev a r i e t y o fb a l l o o ns h a p e si n f l u e n c ey a r nt e n s i o ni nt h e1 e g i o n1 ，a i rr e s i s t a n c ei s p o s i t i v et os i n g l ey a r nt e n s i o n i na d d i t i o n ，e f f e c t so fr e g i o n1 a n dr e g i o n2 t oy a r nu n w i n d i n gt e n s i o nd e p e n do ne x t e r n a lc o n d i t i o n sa n ds u r r o u n d i n g s ( 3 ) s i n g l ey a r n t e n s i o n t h ed i m e n s i o n o f p a c k a g e ，y a r nw i n d i n g m o d e ，w a r ps p e e d ，y a r ng u i d el e n g t h ，p r e s c r i b e dy a r nt e n s i o n ，p a r a m e t e r so f y a r n i t s e l fa n da i rr e s i s t a n c ed og r e a ti n f l u e n c eo nt h e s i n g l ey a r n t e n s i o n w ec a nc h a n g et h ey a r ng u i d el e n g t ha n dw a r ps p e e dt om a k et h e y a r n t e n s i o ne v e n t h i sp a p e ra l s os u g g e s tt h a ti ti sn e c e s s a r yt od e s i g na k i n do fk e n e t i cy a r ng u i d ee y e ( 4 ) m u l t i p l ey a r nt e n s i o n d u r i n gh i g h s p e e db a t c hw a r p i n g ，f r i c t i o na n d s u s p e n d i n g t e n s i o n c o m p a r e d w i t ha i rr e s i s t a n c ec a l lb e n e g l e c t e d t h e r e f o r e ，y a r np o t e y ea n dt h r e a d c a r r i e rr o ds h o u l db en e g l e c t e d i no r d e rt oa v o i df r o mt h ed e s t r o yo ff r i c t i o n a lp o i n tt oy a r ni t s e l f i naw o r d ，t h i sp a p e rp o i n t saw a yf o rd e s i g n i n gn e wb a t c hw a r p i n g m a c h i n e ，a n di ta l s oo f f e r sat h e o r yb a s ea n dr e s e a r c hm e t h o d st os t u d yi n t h ef u t u r e k e yw o r d s ：b a t c hw a r p i n gm a c h i n e ，m a t h i m a t i cm o d e lf o ry a r n u n w i n d i n g ，s h a p eo fy a r n ，s i n g l ey a r nt e n s i o n ，m u l t i p l ey a r nt e n s i o n i v 东华大学学位论文原创性声明 本人郑重声明：我恪守学术道德，崇尚严谨学风。所呈交的学位 论文，是本人在导师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果。除 文中已明确注明和引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体 已经发表或撰写过的作品及成果的内容。论文为本人亲自撰写，我对 所写的内容负责，并完全意识到本声明的法律结果由本人承担。 学位论文作者签名：布t 春等、 日期：h 7 年3 月三。日 东华大学学位论文版权使用授权书 学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，。同意 学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许 论文被查阅或借阅。本人授权东华大学可垃i 将本学位论文的全部或部 分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制 手段保存和汇编本学位论文。 保密口，在年解密后适用本版权书。 本学位论文属于 t - 不保密 学位论文作者签名：珠t 日期： 司年月d 日 春暑、 东华大学硕七学位论文第一章绪论 第一章绪论 1 1 分批整经机的国内外概况 目f ； ，国内技术先进的分批整经机都采用变频调速电动机直接驱动经轴，整 经线速度恒定，无级可调；经轴、压辊、导纱辊同步两侧刹车，灵敏可靠，刹车 距离短；通过电脑触摸屏人机界面进行工艺参数的设定和显示，操作方便、直观、 信息量大；部分整经机还应用测长辊和经轴联合计长方式，使测长精度大为提高； 筒子架、张力器、自停装置形式多种，可以选择。 自上世纪8 0 年代以来，我国纺织企业引进了包括瑞士贝宁格、德国哈科马、 斯拉霍斯特、同本河本、金丸等先进的新型高速整经机，其中瑞士的贝宁格最多， 引进的时问也最早。瑞士贝宁格分批整经机代表了国外分批整经机的先进水平， 其高速分批整经机采用v 型筒子架，前后排引出的纱线张力差异小；采用大直径 制动盘液压制动，刹车平稳、有力；每个筒子导纱孔处安装o p i o s t o p 光电式断 头自停装置，断头不会卷入经轴，同时在机器四个部位显示纱线断头位簧，方便 挡车工尽快找到断头，提高生产效率；如果某筒子纱在_ 定时问内连续断头三次， 则触摸屏自动提示将该筒子换掉，以免影响整个筒子架的生产效率；每个断头自 停装置处装有两个喷嘴吹风装置，对纱线及断头自停装置同时进行清洁；采用经 轴和压纱辊联合计长方式，使计长精度误差为1 1 0 0 0 ；配置防缠绕装置专利技术， 利用导纱辊的空间运动消除停车引起的经轴并纱现象；触摸屏具有强大的管理功 能：工艺参数输入、运转状态的显示( 如当前卷绕密度、绕纱周长和直径、整经 车速、整经长度、机器效率、总断头数、每百万米断头数、停车次数等) 以及品 种管理( 可储存多套品种工艺参数，调用方便，利于品种快速更换) ，还能及时对 运转错误发出警示。 简子架是整经机一个重要的组成部分，随着整经卷绕速度的不断提高，对整 经筒子架的要求也越来越高，不仅要求筒子架要满足整经工序最基本的工艺要求， 而且要求尽量减少整经过程中纱线张力的变化，提高整经质量。同时还要尽量缩 短换筒停机h - j n ，提高整经机的生产效率。贝宁格分批整经机配置b e n v - c e e e l 筒子架。其技术特征主要有： ( 1 ) 应用范围广。换批时不用寸- j 结，而是重新穿入纱线即可，即使从单纱换到 尔华火学硕十学位论文第一章绪论 倍捻纱或者从粗特纱换到细特纱也不会有任何问题。 ( 2 ) 低张力。由于省略导纱部件和导纱棒，即使速度达到1 2 0 0 m m i n ，纱线牵 引张力也很低。从而大大减少发生断经的机会，并有利于后续浆纱和织造过程生 产效率的提高。 ( 3 ) 交错排列的筒子使空间利用十分有效。筒子架的长度比较短，减少了空气 阻力和纱线张力。 ， ( 4 ) 高产量。低张力是提高生产速度的前提，v 型筒子架的实际速度完全可以 达到1 2 0 0 1 r d m i n 。此外，勿需将纱线放入导纱部件，因两缩短了断经与换批时的停 机时间。 ( 5 ) 筒子易于插装。 ( 6 ) 装有切纱装置。切纱装置装有旋转刀片，换批时一次切断所有的纱线。 ( 7 ) 不会产生松纱。自动预张力器可防止机器停机时的松纱现象。预张力器会 根据整经过程中的不同阶段自动调整到正确位置。 ( 8 ) 纱线张力得以平衡。使用预张力器通过适当调整包围角得以补偿从满简到 空筒引起的纱线张力的差别。 ( 9 ) 有效抑制气圈。通过两根表面光滑且耐磨的金属杆可有效减小气圈。 ( 1 0 ) 安装o p t o s t o p 筒子架纱线监测器，使停机时无松纱，低经纱张力。内 置光电纱线监测器全程监测断头，保证整经轴中不会产生缺纱。 国内大部分厂家配置矩形固定式筒子架，其技术特征主要有： ( 1 ) n 长辊、经轴、压辊同步刹车，经轴与压辊为液压圆盘钳式制动，测长辊 为电磁制动，灵敏可靠。 ( 2 ) 步进系统控制w 型伸缩筘与经轴同步摆动，保证纱线的均匀排列，有阳蝎j i ： 吹风保证筘齿保持清洁。 ( 3 ) 有落针接触式断头自停装置。 ( 4 ) 有挡风板隔开飞花，降低断头。 ( 5 ) 配有安全栏杆，保证操作者安全。 b e n v - c e e e l 筒子架跟国内生产分批整经机厂家一般配置的平行筒子架相 比具有以下优点： ( 1 ) 不采用张力盘和导纱瓷眼，没有摩擦。 ( 2 ) 纱线和纱线之问平行，纱线之恻张力差异比较小。 尔华大学硕士学位论文第一章绪论 ( 3 ) 筒子架采用交错排列。相同的筒子架容量，筒子架长度相对较短。前后 排纱线张力差异容易缩小。挡车工的巡回时间相对较短。 ( 4 ) 前后排筒子纱之间的张力差异通过改变预张力杆的包围角来缩小。 ( 5 ) 断头自停装置安装在每个筒子引纱处，一旦纱线断头，立即反应，? 不会 卷到经轴里。 迄今为止，国内分批整经机技术取得了很：欠的进步出现了像江阴但裕机械、 江阴华方、江阴四纺机、射阳久佳、射阳中意、射阳宝瑞等分批整经机劫造纶业， 研制出不少适合中国国情的分批整经机。虽然圜内技术先进的整经设备的机电一 体化程度已接近国际2 0 世纪9 ( 1 年代的水平但我们必须看到国产分批整经机与 进口产品相比在整体技术水平、品种适应性、运转效率、稳定性和可靠性等方面 尚有很大差距。 1 2 分批整经机的发展趋势 ( i ) 高速、大卷装。新型高速整经机的最高整经速度达1 2 0 0 m m i n 。随着织饥 幅宽的增加，整经机的幅宽也相应增加，幅宽可达2 4 r a ，特殊规格可达2 8u 1 。 ( 2 ) 完善的纱线质量维护。取消滚筒摩擦传动采用变颁凋速 主术直缓拖动经轴， 纱线恒线速、恒张力卷绕，并以压辊加压控制整经轴的卷绕密度。由于均匀适宜 的卷绕密度以及大大减少了纱线的摩擦损伤，减少了纱线毛羽，使纱线的原有质 量得到维护。 ( 3 ) 均匀的整经张力。普遍采用新型筒子架，实行筒子架集体换筒，提高片纱张 力均匀程度。，使用高效率的自动装置缩短换筒工作停台时问。采用新受张力装胃， 减小纱线的张力波动和纱线之间的张力差异。 ( 4 ) 均匀的纱线排歹l j 。伸缩筘作水平和垂直方向的往复移动，弓i 寻纱线均匀摊，列， 保证经轴表面圆整。 ( 5 ) 良好的劳动保护。整经机上装有光电式安全装置，当人体接近高速运行区域 时，立刻关车，以免人身和机械事故发生。部分整经机装有车头挡风板，保护操 作人员免受带有纤维尘屑的气流干扰。 ( 6 ) 集中方便的调节和显示。整经机工艺参数的调节、产量的显示、机械状态指 示、操作按钮等都集中安装在操作方便的位置，利于管理。 。( 7 ) 改善纱线质量，提高纱线的可织性。在部分分批整经机上还装有毛羽检测装 置和静电消除装置。 东华大学硕七学位论文第一章绪论 1 3 本论文的主要内容及意义 本课题主要根据纱线力学和气圈理论，建立整经退绕数学模型和气圈边界条 件，对分批整经过程中影响筒子退绕单纱张力差异的因素进行研究，并利用实验 数掘分析各因素对单纱张力的影响，分析空气阻力、摩擦阻力、动态悬链线对纱 线片纱张力的影响。主要内容为： ( 1 ) 建立整经退绕的运动学、动力学模型和气圈边界条件，分析气圈形态与纱 线张力之问的关系。 ( 2 ) 测量平面气圈和空间气圈理论的模型参数及导纱眼出口处的纱线张力。 ( 3 ) 用理论和试验数据分析筒子半径、导纱距离、整经速度、空气阻力、纱线 本身结构及卷绕方式等因素对纱线张力的影u i 匈。 ( 4 ) 分析导致片纱张力差异的因素、配件对纱线张力的影响，建立数学模型并 试验，提出均匀片纱张力的措施。 分批整经过程中，经纱退绕是生产过程中的重要环。当纱线高速整经退绕 时会引起纱线张力过大，导致断头增加，纱线局部损伤。故目前为止，为保征稳 定的产品和经轴质量，大部分纺织企业所使用的是低速分批整经机。 国外有人曾经测算( 换筒时间不计在内) ，当整经速度为1 0 0 0 m m i n ，简予 数为6 0 0 个，纱线特数为2 5 r e x 时，如果整经断头率为1 根l o ；米，则在6 x1 0 4 米的总整经长度内，共断头3 6 根。假定处理一次断头的时间为1 1 2 分钟，9 1 i 总 共停车4 0 3 分钟，此时整经机的效率为5 9 。如果断头增加到4 根1 0 6 米，则卷 绕一个经轴的总断头数增至1 4 4 根，需停车1 6 1 2 m i n ，其机械效率仅2 7 。因此， 纱线的高速整经和稳定的产品质量对分批整经机提出越来越高的要求。 东华人学硕士学位论文第二章筒子架 第二章筒子架 2 1 整经工序 整经工序是浆轴质量的基础和关键。随着娜内新型织机生产和应用的日益发 展，对于，z z f i 、。a 。, , 准备设备的重要性认识亦逐渐加深。没有高质量的经轴卷装，是不 司能充分发挥织机的生产效率， ，整经的目的是在于改变纱线的卷装形式，由单根纱线卷装的筒予哽为多根纱 的具有织轴初步形式的卷装一经轴。整经工序的任务是把一定数量的筒子纱，按 工艺设计要求的长度和幅宽，以适当均匀的张力平行卷绕在经轴上，为经纱上浆、 并合成织轴做准备。 整经是十分重要的织前准备工序，它的胁_ 】= ：质量将直接影响后道：【序的生产 效率和织物质量。高效的生产无疵点经纱是f l i 代的要求，鬲效不但意味着高的生 产速度、短的停台时间，而且要考虑整经的全过程和工序要求。因此，对整绎工 序的一般要求为呲“： ( 1 ) 全片经纱张力应均匀，并且在整经过程中保持张h 恒定，从而减少后道工 序中经纱断头和织疵； ( 2 ) 整经过程中不应恶化纱线的物理机械性能，应保持纱线的强力和弹性，尽 量减少对纱线本身的摩擦损伤。 ( 3 ) 全片经纱排列均匀，经轴卷装表面平整，卷绕密度均匀致； ( 4 ) 整经根数、整经长度、纱线配置和排列应符合工艺设计规定。 ( 5 ) 接头质量应符合规定标准。 整经工序根据不同的纱线种类和工艺要求可分为分批整经、分条整经、分段 整经和球经整经等方式。分批整经是将织物所需的总经纱根数分成几批，分别卷 绕在几个经轴上，再把这几个经轴在浆纱机或并轴机上合并，卷绕成定数量的 织轴。 分批整经的特点是整经速度快，生产效率高，适于大批量生产；缺点是回丝 多，对于多色或不同捻向经纱的整经，色经的排列困难，因此只能用于自坯织物 或单色织物的整经，所成经轴大多需经过浆纱工序以形成织轴，故适宜于单色纱 织物的整经1 。 尔华大学硕士学位论文第二章筒子架 2 2 筒子架分类 2 2 1 按筒子退绕方式分类 筒子架按筒子退绕方式可分轴向退绕和切向退绕两种。轴向退绕的整经筒子 为圆锥简子，经纱轴向退绕时筒子不需要回转，这有刊于提高整经速度及整经质 量，并可增加筒子卷装容量，因而得到广泛利用。切向遐绕的整经筒子为自边筒 子，筒子需绕锭座回转退绕出经纱，简子回转时惯性大，刚开始退绕时钞线突然 张紧，张力猛增，而停止时，纱线松弛，张力锐减，鹑绎质量差，筒子容量也受 到限制。因此，切向退绕的整经筒子不适于高速整经。 2 2 2 按更换筒子方式分类 筒子架按更换筒子方式可分连续式整经和问断式整经两种。连续式整经简? f 架又称复式筒子架，从复式筒子架上引出的每根纱线是山两只筒子( 工作简子和 预备筒子) 交替供应的，预备筒子的纱头与汇在退绕的二i 乍简子的纱尾接在起， 在工作筒子上的纱线退绕完毕时，预备筒子自动进入退绕工作状态，成为：r 作筒 子，原来工作简子的空筒取下，装上满筒子，成为新的预备筒子，这种整绎方武 的换筒工作在整经连续生产过程中进行，更换筒子不需停台。恻断式整经缃，j ：勰 也称为间歇整经筒子架，问歇整经筒二于架上引出的每根纱线是出只筒子供给的， 筒子上的纱线用完时，必须停车进行换筒。 阳j 断整经筒子架又分固定式和活动式两种。固定式筒子架引出的每根纱线：曲 一组筒子架上的筒子供给i 筒子上的纱线用完时，由人 i 逐个换符，停台时闸蒈 长，对整经机械效率有显著影响：活动式筒子架引r 出的每根纱线由两组筒子i = i ： 作筒子和预备筒子) 交替供应，筒子架上的工作筒子退绕完毕时，整经机短暂静 车，通过人工操作或自动控制使预备筒子与j 作筒子拥互换位，这样预备鲻j = 遂 入工作位置，。成为工作筒子，原来的工作筒子退出j 作位置，被换上新的满筒， 转为预备筒子。 就换筒停台时间而言，活动式筒子架介于固定式筒子架和复式筒子架之恻。 比固定式筒子架大大缩短。另外，活动式筒子架与复式筒子架相比，活动式瀚子 架有如下特点： ( 1 ) 有利于高速整经。复式筒子架上，纱线从工作筒子跳到预备筒子时，经纱 张力发生突变，突变量随着整经速度的提高而增加，通常纱线张力增加一倍以上， 引起纱线断头。 6 东华人学硕士学位论文第二章筒子架 ( 2 ) 减少翻改品种产生的筒脚纱。复式筒子架在翻改品种时，产生大量筒脚纱。 ( 3 ) 有利于减少筒子架占地面积。在筒子卷绕直径与整经根数相同的情况下， 采用复式筒子架使筒子架长度增加一倍以上。 ( 4 ) 有利于均匀整经片纱张力。由于活动式筒子较短，筒子在筒子架上的不同 区域引出的纱线长度差异减少，从而纱线之间张力差异也就减小。同时，在络简 定长条件下，各筒子的退绕直径相等，刘均匀片纱张力有利。 ( 5 ) 有利于提高整经机械效率。筒子架长度缩短，工人在断头处理时( 特别是 处理后排纱线断头) 所走的路程也就缩短，断头处理的停台时髓j 减少，机敞设率 提高。 2 2 3 按筒子架的外形分类 筒子架按筒子架的外形可分v 形筒子架和矩形筒子架两种。在v 形筒子契上 纱线离开张力装罨后被直接引到整经机伸缩筘这为换筒和断头处理带来方便， 并使筒子架不同区域所引出的纱线的摩擦包围角的差异很小，有利于均匀片纱张 力。由于纱线受摩擦点的阻力影响较弱，因此特别适合于低张力的高速整经。v 形 筒子架上同排张力器的工艺参数可以统一便于集中管理，主要缺点是占地断积 较大，虽然长度方向比矩形筒子架缩短2 0 ，但宽度方面却增加一倍以上。矩形筒 子架的特点与v 形筒子架相反。 2 2 4 新型筒子架 新型筒子架即可实现集体换筒，使所有筒子退绕直径相同，又不致换筒停车 时间过长，将尽量缩短换筒停车时间。另外，其配备自动剪纱器和整经断头自停 等装置，大大完善了筒子架的技术特征。新型筒子架一般有如下几种形式： ( 1 ) 循环链式筒子架 循环链式筒子架如图2 一l 所示，这种筒子架的特点是成v 形，筒子架内侧有 较大的空地，可以存放筒子和运筒工具。筒子架两侧各有一对循环链条，这对链 条可使各排的筒子锭座立柱绕环形轨道移动，将用完的筒子锭座从筒子架外侧的 工作位置运送到内侧的换筒位置，而将事先装好的满筒送至工作位置。采用这种 筒子架，大大节约换筒时i 训，有利于提高整经的片纱张力均匀程度，十分适宜于 低张力情况下的高速整经。 7 东华人学硕士学位论文 第二章筒子架 圈2 一t 循环链式馋：二望 ( 2 ) 分段旋转式筒子架 分段旋转式筒子架如图2 2 所示，筒子架以二二! | 简子锭寝立柱为个墨l 转单 元。停车时启动电动机l ；通过链条驱动蜗秆3 、蜗j ：i2 传动及各单元的立 ： ：硒转 使内侧的满筒4 转过。1 8 0 。至外侧工作位胃外侧构? 壑：萄5 转到内侧换简位嚣。 籼 于换筒时间缩短，整经机械效率大大提高剐。 i 幽2 - 2 分段旋转式筒子架 ( 3 ) 组合车式筒子架 组合车式筒子架如图2 - 3 所示，由若：f 活动小车1 和框絮组成，车底下装有 轮子，能自由移动。整经所需的筒子装在若干辆活动小车上，每辆活动小车两侧 为筒子锭座，所容纳的筒子排数和层数不尽相同，般可容纳8 0 1 0 0 只。纱线从 筒子上引出后，经过导纱瓷板2 和张力架3 引向机头。每个筒子架上活动小车的 数量根据实际需要而选定，但备用活动小车数量至少等于工作小车数瞳儿引。换筒前， 东华人学硕+ 学位论文 第二章筒子架 先将装载满筒的小车推到筒子架旁，待筒子架上的纱线用完时，启动链条装置， 从筒子架框架后部撤出带有筒脚的小车，将满筒小车装入到工作位置，这种换筒 方式大大缩短停台时间，提高了整经机械效率。但是，备用的小车数量多，设备 价格高，并且占地也大。 图2 3 组合车式筒子架 2 3 整经张力装置 分批整经过程中，为使经轴获得良好的成形和较大的卷绕密度，整经筒子架 上一般设有张力装置，给纱线以附加张力。设置整经张力装置的另目的是调节 片纱张力，即根据筒子在筒子架上的不同位置，分别给以不同的附加张力，抵消 因筒子位置及其它因素所产生的张力差异，使片纱张力均匀。值得指出的是，随 着整经速度的提高，空气阻力附加给纱线的张力已能满足整经的要求，故超高速 分批整经机上最好不配置张力器。 图2 4 为常见的垫圈式张力装置，该装置通过改变张力圈的重量来调节纱线 张力，但输出张力波动较大盯8 1 。图2 5 为双柱压力盘式张力装置，它主要通过改 变两个氧化铝张力柱来改变纱线包围角，从而起到调节纱线张力的作用。图2 6 为双张力盘式张力装置，它是一种设计比较合理的张力装置，第一纽张力盘超减 震作用，第二组张力盘控制纱线张力。纱线除在张力出口处有包围角外，尽量避 免倍积法张力原理，于是筒子退绕造成的纱线张力波动不被进一步扩大。减震环 和弹簧加压两种方式可使累积法张力装置中的动态附加张力波动减少到最小程 度。在圆盘驱动齿轮的作用下，两只底盘慢速回转，防止飞花、杂物的积累，保 证张力装置正常工作。这种张力装置的输出波动较小，适应高速整经。 9 东华人学硕十学位论文第二章筒子架 图2 - 4 垫圈式张力装置图2 5 双柱压力盘式张力装置 i 1 图2 书双张力盘式弓k 力装置 卜瓷柱2 一张力盘3 一绒毡4 一张力圈5 一纱线6 一挡纱扳7 一压力盘8 一张力柱9 一导纱钩l o 一之 枉一凋二仃轴1 2 - 导纱眼1 3 一上张力盘1 4 一卜张力鼎1 5 一减震环1 6 一从动轮1 7 一主动齿轮i 8 一 加乐弹簧 ， 电磁张力装臂( 如图2 - 7 ) 一般配置在一些新型高速分批整经机上，它利用可调 电磁阻尼力对纱线施加张力。纱线包绕在个转轮上，转轮由轴承支撑，其机械 摩擦阻尼力矩很小。转轮内发电磁线圈，产生电磁阻尼力矩施加转轮。通过改变 线圈电流参数即可调节纱线张力的大小。 在瑞士贝宁格和德国m z d 型高速整经机上，不设专门的张力装置旧3 ，单纱张力 由退绕张力、断头自停装置产生的附加张力以及导纱机件的摩擦阻力所组成，这 可以减少纱线的磨损，有利于片纱张力均匀和高速整经。 i o 东华大学硕十学位论文第二章筒子架 图2 7 电磁张力裟簧 在1 4 5 2 型整经筒予架上，采取分段分层酉i ? 哿张力圈萋量的措施。分段毋层配 置张力圈重量的原则是：前排重于质排，：二 ，间罂萋于t 、下箧，具俸虑视筒子絮 长度和产品类别等情况雨定。一般有筒f 架i ! i f 后方i 均分两段或三段的配置，也：行 结合上下方向分三层而成六个区或九个区的配置。为使张力更加均匀，迈啊泉闱 弧形分段配置张力圈重量。应当指出，分段分层数越多，张力越趋丁致， e i 瓮 理也越不方便。在某些新型高速整经机上，一般对筒子架前后力向分段设定索力 装置工艺参数，每段的参数可集中调节和控制。 图2 8 导纱棒 导纱棒功能是调节片纱张力的均匀程度( 如图2 8 ) ，筒子粜每排没镌东学 纱棒式张力装置n j ，纱线自筒子引出后，经过导纱海i 、2 ，绕i 冬：立柠3 ，霄参! 爱 自停钩4 而弓 向前方j 通过调节导纱棒2 的位置束调节导纱棒j 、2 阿的建，父小， 从而调节纱线对导纱棒的雹圈角来改变和控荡纾纱张力。 2 4 断头自停装置 一般筒子架上每锭都配有断头自停装置，整经断头自停装置的作用是当纱线 断头时，立即向整经机车头控制系统发出信号，由车头控制系统立即停车。高速 整经机对断头自停装置的灵敏度提出了很高的要求，要求在8 0 0 1 0 0 0 m m i n 整经 速度下整经断头不卷入经轴，从而方便挡车工处理断头。因此为尽早检测断头， 东华人学硕士学位论文 第二章筒子架 断头自停装置安放在整经筒子架的前部。某些断头自停装置带有指示灯，当纱线 发生断头时，自停装置发信号关车，同时指示灯指示断头所在的层次位置，便于 挡车工找头。 整经断头自停装置按自停原理分，有机械式断头自停装置、电气式断头自停 装置、电子式断头自停装置三种。机械式断头自停装置常见的如落针夹辊式自停 装置。( 如图2 9 ) 结构复杂容易安装不正，机件摩擦而失灵，目前已很少使用。 图2 9 落针夹辊式臼俘机构 卜落针2 一后夹辊3 一前夹辊4 一关车撞杆5 落针盒6 一竖浮机杆7 一保持架 电气式自停装置常见的有停经片式电气自停装置臼停钩式电气装置静电 感应式断头探测器。停经片式电气自停装置( 如图2 一1 0 ) 十分简单，纱线断头后经 停片因自重下落，接通导电棒，使控制回路导通发动关车。这种自停装置容易积 纤维尘埃，引起自停动作失灵。自停钩式自停装置妇i 如图2 一1 1 ) 的断头信号传感 元件是自停钩。纱线断头时自停钩下落，铜片上升，铜棒接通并发动关车。这种 装置带有胶木防尘盒，有一定的防飞花尘埃作用，怛结构比较复杂。 1 ：1 4 、 1 l ? 图2 1 0 停经片式电气自停机构 l 一停经片2 一前扁铁3 一后扁铁4 一导电杆5 一导电铜棒 电气自停装置的电路导通元件接触表面会氧化，接触电阻增加，长期使用后 1 2 东华人学硕十学位论文 第二章筒子架 自停装置灵敏度会下降。断头关车失灵是这类自停装置的常见事故。 幽2 一l l 匀停钩式断头自俘琴：疆 l 一臼停钩2 一铜柞3 一指示灯4 一架摩0 一弘6 分离棒7 嘲司片 电子式断头自停装置又可分为光电式和稳。奋j = i = 随种。光电式电气鼠停装置具有 较高的断头自停灵敏度和准确率，该装譬果用2 , - r i - 7 钋 线发光二极管佧为麓射源，接 受鄢分采用与反光谱波长，! 妾近的光敏二二掇：哿。自戌义i i 的乡l 外线笈列器和接收器在 每一层纱线t 、部形成条光束通道。当纱线并断科，经箨片出纱线支撑与光路。 方，光束直刺光敏管上，光敏营将光信号车换成高电垃输出信号。当纱线断头列， 经停片下落挡住光路，光敏：旨输出低电平信每，发动关车并指示灯亮： 2 幽2 - 1 2 静电 謇：碗式断头探洲器 i 一_ v 型导槽2 一电路盒3 一银层4 一铜箔 静电感应式断头自停装置( 图2 1 2 ) 的感测部分为一v 形槽电容器，整经机正 常运行时，纱线紧贴v 形底部运动，由于纱线运行及表面不平整的抖动，电容器 产生的电信号类似“噪声”信号，一旦发生经纱断头，这种“噪声”信号消失， o 乃：华人学硕十学位论文第二章筒子架 控制电路立即发动关车， 为了适应高速整经，有的整经机设有张力断纱器，当张力超过预定值时，主 动将纱切断，防止断头卷入经轴。德国z c 型、美国西点8 4 4 型整经机上均设有夹 纱器，每根纱线都对应一个夹纱器。当纱线断头或其它原因机器停车时，夹纱器 央持纱线。在停车和启动加速过程中，纱线出夹纱器保持并控制经纱张力，只有 在整经机达到jf ：常速度时，央纱器才会完垒放弦，这司。以防止纱线纠缠。也有利 于整经速度的提高。 2 5 伸缩筘装置 纱线穿入伸缩筘的不同部位时会形成：下i l 司的摩擦包角，从而导致片纱张力的 差异。纱线合理穿入伸缩筘即要达到片纱张力均匀，又要适当兼顾操作方便。嗣 前使用较多的有分排穿筘法和分层穿筘法i 如图2 1 3 所示) n 3 。 于 f ：l234排i234 ( a ) 分排穿筘法( h 、，j 联穿筘统 图2 一1 3 纱线穿入伸缩筘的阳种穿法 分排穿筘法即把筒子架上自订排的筒子纱穿入伸缩筘的中阳j ，然后逐 j = 往外穿。 出于自，j 排筒子纱穿入中间筘齿时，引纱折角欠产生较大摩擦阻力；嬲后排的经 纱穿入伸缩筘的外侧，纱线摩擦包围角小，产生的摩擦阻力较小。此方法虽然刁i ： 方便，但因引出距离较短的前排纱线穿入纱路包围角较大的伸缩筘中部，而后排 穿入包围角较小的边部，能起到均匀纱线张力的作用，并且纱线断头时也不易缠 绕邻纱。故这种穿法可以补偿因前后排位置不同产生的差异，均匀片纱张力。 分层穿法即把上层经纱依次穿入伸缩筘中删的筘齿，然后逐层往外穿：而下 1 4 尔华人学硕士学位论文 第二章筒子架 层( 或上层) 的经纱穿入伸缩筘的最外侧。分层穿法层次清楚，找头、引纱操作 方便。但把张力大的上层或下层经纱穿入弓l 纱折角大的中间筘齿，加大了张力差 异，因而恶化了经轴的平整度。目前多数工厂采用分排穿法。 东华人学硕士学位论文第三章纱线运动学与动力学 第三章纱线运动学与动力学 3 1 退绕张力的产生 纱线在筒子上的遐绕在纺织工艺过程中有定的普遍意义，其堙论的 i ：f 究对 实践的指导有着非常重要的意义。整经的目的是改变纱线的卷装形式，在整经对 程中；。纱线从筒子：上退绕然后卷绕到经轴上， 生产出稳定质量的产品斋绘襄经 设筹提供可靠的退绕装置。 筒子架是整经机个重娶的组成都分，i ；i ! 嚣墼黪强! 磨的不断提离，婀：挺露筒 子架的要求也越来越高，不仅要求筒子架要满足整经t 艺的基本要求，而臣要尽量 减小整经张力差异，提高整经质量。 整经张力分单纱张力和片纱张力，单纱张力应恢适壤，单纱张力应夫，会e i 起经纱强力及弹性损失，破坏纱线的物理性能，后道事中，特别是织机t 经尘少 断头增加。单纱张力过小，使经轴卷绕密度降低，绕2 i j 量j ，! ，且易造成雩至轴戡形 不良。片纱张力不匀会影响浆纱生产和浆籍! 顼童，并亡：织机上产生开l = j 琴清、一二 跳”织疵等科利，疵病。因此，后续各道t ：序群j 生产：效盔、产品质量在f 良火器蹬! 二 取决于纱线的整经张力状况。 轴向退绕跟径向退绕方：式比较，轴向退绕更适宦亍纱线的高速整经。交甏式 卷绕的筒子跟平行式卷绕的筒子比较，交叉式筒子结构曼稳定，奠囊_ ：! 镞：；i 堪 绕。圆锥形筒子跟圆柱形筒子比较，轴向退绕方式更有利于纱线高速速绕。 纱线从固定筒子上退绕时，纱段路径町分为三个区域：( 区域1 ) 一在窜气 中运动的纱段，b c ( 区域2 ) 一在筒子表面滑移的纱段， b i 区域3 ) 一在筒子誊：幢 静上 = 的纱段，如图3 一l 所示。 幽3 1 筒子遐绕纱路路径 因此，导纱眼处( 0 点) 纱线的张力取决于纱线对筒子表面的粘附力( a b 段) 、