（纺织工程专业论文）单纱和片纱浆纱实验机的浆纱性能研究[纺织工程专业优秀论文].pdf

中文摘要 摘要 浆纱机是浆纱工序的主要生产设备，单纱浆纱机和片纱浆纱实验机在小批量的浆纱生 产中有十分重要的作用。单纱浆纱机主要应用于色织生产和打样生产，它可以提高色织产 品质量以及打样效率；浆纱实验机主要应用于纺织企业的浆料研发和浆纱实验，它可以节 约浆料研发时间以及企业成本。但由于它们起步晚，在实际的生产应用中还处于摸索和探 讨阶段，对于它们浆纱性能的研究，有利于单纱浆纱机和浆纱实验机的推广，同时可为纺 织企业合理使用单纱浆纱机和浆纱实验机提供理论和实践参考，也可为浆纱机生产厂家改 进设备不完善之处提供参考意见，进而推动我国纺织工业的发展。因此，本课题的研究有 十分重要的意义。 本课题首先分析了单纱浆纱机和浆纱实验机的机构性能特点，以江南大学联合其它企 业生产的单纱浆纱机和浆纱实验机为主要实验设备，通过对它们的浆纱性能与片纱浆纱相 比较，分析了单纱浆纱机和浆纱实验机的浆纱性能特点。其次，剖析了单纱浆纱机和浆纱 实验机产生浆纱质量问题的原因，并据此提出改进方案进行再上浆实验，通过与原浆纱实 验的浆纱性能的比较，基本解决了原实验中的浆纱质量问题。同时也从侧面反映出单纱浆 纱机应根据自身的结构特点来选择浆料配方及浆纱工艺；采用自行设计的湿分纱装置等方 法可以使浆纱实验机发挥实验指导作用。 关键词：单纱浆纱机；浆纱实验机；片纱浆纱机；浆纱性能；工艺参数；浆纱 英文摘要 a b s t r a c t s i z i n gm a c h i n ei sac e n t r a lm a n u f a c t u r i n ge q u i p m e n to ft h es i z i n g t h es i n g l e - y a ma n d l a b o r a t o r ys i z i n gm a c h i n ep e r f o r mas u f f i c i e n t l yi m p o r t a n tf u n c t i o ni nt h es m a l l l o tm a n u f a c t u r e o ft h es i z i n g t h es i n g l e y a r ns i z i n gm a c h i n ei sa p p l i e dt om a n u f a c t u r ed y e dy a mf a b r i ca n d s a m p l e s ，w h i c hc a ni m p r o v eq u a l i t yo ft h ed y e dy a r nf a b r i ca n de f f i c i e n c yo fm a k i n gs a m p l e s t h el a b o r a t o r ys i z i n gm a c h i n ei sa p p l i e dt or e s e a r c ht h es i z i n ga g e n ta n dm a k et h es i z i n g e x p e r i m e n t a t i o n ，w h i c hc a ns a v et h et i m eo fr e s e a r c ha n dt h ec o s to fe n t e r p r i s e s h o w e v e r , b e c a u s et h e ya p p e a rl a t e l y ，p e o p l eu s et h e mi nt h ef e e l i n ga n dd i s c u s s i n gp h a s e s t u d y i n go n t h e yp e r f o r m a n c eo ft h es i z i n gi si nf a v o ro ft h e i re x t e n d i n g ，a n dc a l lo f f e rt h er e f e r e n c eo ft h e t h e o r ya n dp r a c t i c ef o rt h et e x t i l ee n t e r p r i s e st ou s et h e ma n dt h em a n u f a c t u r e ro ft h es i z i n g m a c h i n et oa m e l i o r a t et h ed e f i c i e n c yt h ee q u i p m e n t ，t h e n , d r i v et h ed e v e l o p m e n to ft h et e x t i l e i n d u s t r yi no u rc o t m t r y t h e r e f o r e ，t h es t u d yo nt h i sd i s s e r t a t i o ni se x t r e m e l yv i t a ls i g n i f i c a n c e f i r s t l y ，t h i s d i s s e r t a t i o na n a l y z e st h e c o n f i g u r a t i o ns p e c i a l t yo ft h es i n g l e y a ma n d l a b o r a t o r ys i z i n gm a c h i n e ，a n db a s e so nt h es i n g l e - y a ma n dl a b o r a t o r ys i z i n gm a c h i n e a st h e p r i m a r ye x p e r i m e n te q u i p m e n t ，w h i c hi sm a d eb yj i a n g n a nu n i v e r s i t y , t h a tu n i t e do t h e rf a c t o r y b yc o n t r a s t i n gt h es i z i n gp e r f o r m a n c eb e t w e e nt h es i n g l e - y a ma n dl a b o r a t o r ys i z i n gm a c h i n e a n dt h ew a r ps i z i n gm a c h i n e ，t h i sd i s s e r t a t i o na n a l y z e st h es p e c i a l t yo f t h es i z i n gp e r f o r m a n c eo f t h es i n g l e y a r na n dl a b o r a t o r ys i z i n gm a c h i n e s e c o n d l y ，t h i sd i s s e r t a t i o na n a l y z e st h er e a s o n s f o rc a u s i n gt h es i z i n gq u a l i t yb a d ，d e p e n d i n go nw h i c ht h i sd i s s e r t a t i o nb r i n gf o r w a r dn e w p r o j e c tt o s i z ea g a i n c o m p a r e dt ot h es i z i n gp e r f o r m a n c eo ft h eo r i g i n a le x p e r i m e n to ft h e s i n g l e y a ma n dl a b o r a t o r ys i z i n gm a c h i n e ，n e wp r o j e c tu l t i m a t e l ys e r i e st h ep r o b l e m so ft h e o r i g i n a le x p e r i m e n t a n dt h ec o n c l u s i o nr e f l e c t st h a tt h es i n g l e - y a ms i z i n gm a c h i n es e l e c tt h e s i z i n ga g e n ta n ds i z i n g c r a f tp a r a m e t e ra c c o r d i n g 笛i t s e l f c o n f i g u r a t i o ns p e c i a l t y a n di t r e f l e c t st h a tu s i n gt h es e p a r a t i n gw e ty a me q u i p m e n td e s i g n e db ym y s e l fa n do t h e rm e t h o d sc a d b r i n gi n t op l a yt h ef u n c t i o no f t h el a b o r a t o r ys i z i n gm a c h i n e k e yw o r d s ：t h es i n g l e - y a r ns i z i n gm a c h i n e ，t h el a b o r a t o r ys i z i n gm a c h i n e ，t h ew a r ps i z i n g m a c h i n e ，t h eq u a l i t yo f t h es i z i n g ，c r a f tp a r a m e t e r , s i z i n g 独创性声明 本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工 作及取得的研究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地 方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含 本人为获得江南大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。 与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明 确的说明并表示谢意。 签名：奎互垒 日期：矛一年6 月，。日 关于论文使用授权的说明 本学位论文作者完全了解江南大学有关保留、使用学位论文的规 定：江南大学有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和 磁盘，允许论文被查阅和借阅，可以将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、 汇编学位论文，并且本人电子文档的内容和纸质论文的内容相致。 保密的学位论文在解密后也遵守此规定。 签名： 翮签名：垄生t 日期：刀力年f 月驴曰 第一章绪论 1 1 本课题研究的目的和意义 第一章绪论 1 1 1 单纱浆纱机和片纱浆纱实验机在纺织生产中的作用 浆纱是织前的一道关键准备工序。由于原纱纤维抱合不强、表面毛羽较多等原因，难 以用来直接织造。为提高经纱在织机上的可织性，使经纱能够在织机上承受多种反复的摩 擦、拉伸、弯曲等作用，需通过浆纱工艺，一方面增加纱线强力、改善纱线耐磨性能以及 贴伏毛羽，以应付在织造过程中的各种摩擦和应变，提高织机效率；另一方面，提高织物 质量及获得良好的织物手感。经纱上浆早在古代就有 1 】，主要是手工浆纱，通过刷子或筘 在纱线上抹上浆糊，晾干后绕成织轴。元代王祯农书中有使用绒刷对经纱上浆的图文； 在天工开物中“过糊”一节中记载了用淀粉、牛皮胶、骨胶浆丝的方法和工具。1 8 世 纪末英国出现动力织机，使浆纱和织布分开而成为一个独立的工序，从而有了浆纱机的出 现。经过一个多世纪的发展，浆纱机也在不断革新进步，目前，浆纱机主要是以片纱浆纱 机形式应用到纺织生产中，其在多品种、小批量生产以及变化浆料进行浆纱实验等方面存 在局限性。 单纱浆纱机和片纱浆纱实验机( 以下简称浆纱实验机) 是近几年作为片纱浆纱机的补 充，逐步应用到棉织行业中的浆纱机形式，它们的结构特点和生产流程区别于传统的片纱 浆纱机。单纱浆纱机是将单根纱线自动上浆、烘干、卷绕成满足工序要求的筒子纱。浆纱 实验机是将若干只筒子纱，一般是几十个或者几百个筒子放在筒子架上同时被引出，经上 浆、烘干后卷成经轴或织轴。而片纱浆纱机为经轴( 或织轴) 上浆，它是将若干只经轴( 或 单个织轴) 纱线同时引出，经上浆、烘干、分纱后按规定长度卷成织轴。单纱浆纱机和浆 纱实验机的出现，弥补了片纱浆纱机适用性方面的缺陷，扩大了浆纱机的应用范围。 单纱浆纱机最初用于毛纱及一些特种纱线的上浆，解决了毛纱由于毛羽多相互毡连造 成上浆难、上浆效果差等问题，近几年逐步被应用到棉织行业中，它在色织生产和打样生 产中有十分重要的意义。在色织生产中，可以解决色纱污染( 如纯白纱加少量有色纱的上 浆) 、由少量纱的伸长不同造成的经起圈等浆纱质量问题，缩短了工艺生产时间和避免了 浪费；在打样生产中，国内纺织企业或面料研发单位打样用经纱一般是不上浆的，这影响 到后面的打样工作，使用单纱浆纱机配备“织物快速准确出样系统”则可解决此类问题， 提高了打样质量和效率。中国加入w t o 在带给纺织工业机遇的同时也带了挑战，这使纺 织企业必须提高织物质量来迎合市场，降低生产成本以提高市场竞争力，做出快速反应来 提高企业订单量。人们也逐渐认识到了单纱浆纱机的重要性，随着市场对色织产品质量要 求的提高以及能使企业做出快速反应的“织物快速准确出样系统”的普及，单纱浆纱机的 作用也越来越重要。 江南大学硕士学位论文 浆纱实验机最初在纺织生产中的作用主要是用于纺织企业、浆料生产单位、高校的浆 料研发及浆纱实验。以往，在纺织企业中，在变换品种或浆料时，浆纱实验一般是在片纱 浆纱机上完成，浪费了大量的人力、财力、物力等；在浆料研发单位中，其最后的浆纱工 作仅仅通过简单的人工浸浆来完成，与实际的上浆条件都有一定的差距，这会使浆料的研 发周期增长，同时造成大量的浪费，由于浆纱实验机和片纱浆纱机原理的相似性，可解决 浆纱在实验及试用浆料方面所存在的问题。除此之外，它还可以用于大样的生产，特别在 生产服装成衣样或百米样方面，弥补了单纱浆纱机的产量低和片纱浆纱机的浪费等缺点。 综上可知，单纱浆纱机和浆纱实验机在纺织生产中有十分重要的作用。 1 1 2 单纱浆纱机和浆纱实验机浆纱性能研究的必要性和迫切性 浆纱性能的好坏直接影响织机效率和织物质量。浆料的上浆性能以及浆纱机机构性能 是影响浆纱性能的主要因素，反过来，浆纱性能的好坏也反映浆料的上浆性能以及浆纱机 的使用情况，因此，对单纱浆纱机和浆纱实验机的浆纱性能的研究，对选择浆料配方、制 定浆纱工艺以及合理使用浆纱机等方面都有十分重要的意义。 随着市场不断需求，单纱浆纱机和浆纱实验机的重要性也在逐步的提高，但是由于它 们相对片纱浆纱机起步晚，属于近年来才产生的新生事物，在实际的生产应用中还处于摸 索和探讨阶段。通过对它们浆纱性能的研究，一方面有利于掌握其性能特点及制定合理的 浆纱工艺，便于快速推广应用；另一方面可为生产厂家提供使用反馈信息，改进设备不完 善之处，进而推动浆纱工艺的发展。因此，对单纱浆纱机和浆纱实验机浆纱性能的研究有 很大的必要性；从短期内实现其工业价值方面考虑，也有迫切性。 本课题是在分析单纱浆纱机和浆纱实验机的机构性能的基础上，通过纱线在单纱浆纱 机和浆纱实验机上进行上浆，来研究其浆纱性能情况，有利于浆纱工作者认正确制定单纱 和浆纱实验机的浆纱工艺、合理使用单纱浆纱机和浆纱实验机，并可为浆纱机生产厂家改 进单纱浆纱机和浆纱实验机提供参考依据。因此，对于本课题的研究，不论对指导上浆及 快速发挥单纱浆纱机和浆纱实验机的工业价值，还是对学术研究都具有十分重要的意义。 1 2 单纱浆纱机和浆纱实验机的上浆机理及发展 1 2 1 单纱浆纱机和浆纱实验机的上浆机理 片纱浆纱机的上浆有溶剂上浆、泡沫上浆、预湿上浆、高压上浆等方式【2 引。片纱浆纱 机随着上浆方式的不同，其上浆机理也有所变化。在溶剂上浆中，采用低沸点、低比热的 有机溶剂或液态c 0 2 作为经纱上浆用的液体，溶剂载体表面张力小，对纤维的润湿作用强， 浆在纱上分布均匀，能量消耗低，沸点低容易干燥，有利于提高浆纱机速度。在泡沫上浆 中，主要是利用泡沫所产生的巨大表面积，增加浆液与经纱的接触，以提高上浆效果，它 一般采用较高浓度的浆液，通过泡沫发生器使浆液大量起泡，通过泡沫供应器将泡沫状浆 第一章绪论 液压出喷涂在纱层上，在第一压浆辊处，以较小压力起到涂抹作用，使浆液均匀涂部在纱 层上，第二压浆辊着重于使泡沫破碎，使浆液渗透到纱线内部。在预湿上浆【4 】中，通过预 湿装置，洗去纱线表面的蜡、果胶等物质，烘燥使纱线保持外干内湿，然后进入浆槽上浆， 有利于浆液的渗透。在高压上浆中，通过在传统的浆纱机上，采用高压高浓低粘工艺，在 纱线经过浸浆后，在高压浆力的作用下，使浆液渗透到纱线内部，以利于实现浆纱机的高 速生产。目前，考虑到上浆方式的实际生产应用，片纱浆纱机目前采用的上浆方式主要是 高压上浆和预湿上浆。 单纱浆纱机和浆纱实验机的上浆机理类似于片纱浆纱机的传统上浆机理，区别于溶剂 上浆、泡沫上浆等上浆方式，它们主要还是浸浆压浆，所用浆料为传统浆料，上浆载体为 水。浆料和水按配比混合并烧煮成具有一定粘度的浆液，纱线先在浆液中经过一段时间的 浸浆，此时主要是纱线表面的纤维进行润湿并黏附浆液，在自由状态下浆液向纱线内部的 浸透量是很小的。然后带有一定量浆液的纱线进入上浆辊和压浆辊之间的挤压区经受压浆 作用，上浆辊表面带有的浆液、压浆辊表面微孔中压出的浆液、连同纱线本身沾的浆液在 挤压区入口处混合并参与压浆。经过挤压之后，纱线表面的毛羽伏贴在纱身上。从微观角 度分析，吸有浆液的经纱通过强有力的挤压之后，浆液与纤维的分子距离更加接近，分子 间力与氢键结合力增强，加速了分子的相互扩散，结果浆液对纤维的润湿性能、黏附强度 得到提高。纱线离开挤压区时，压力迅速下降，压浆辊表面微孔变形恢复，伴随着吸收浆 液，由于这时经纱与压浆辊尚未脱离接触，故微孔同时吸收挤压区压浆后残剩的浆液和经 纱表面多余的浆液，发生了第二次浆液的分配。再经过烘燥装置，烘干渗透到纱线内部和 包覆在纱线表面的浆液，使浆料在内部作用于纤维，增加抱合，在外部伏贴毛羽。 1 2 2 单纱浆纱机的发展 单纱上浆采用的是筒对筒的上浆方式，原先有在络筒机上加装上浆装置和烘干机构来 实现单纱的上浆，但由于实际效果和其他原因，在纺织行业中，这种单纱上浆的方法并没 有推广应用。直到近几年，单纱上浆才以一种单独的机械形式单纱浆纱机应用于纺织 行业中，它可以用于毛纱、麻纱等多种纱线的上浆。近几年，随着对轻薄毛纺织品的大量 需求，人们寻找各种各样的加工方法，以期得到轻薄织物。经研究对比，利用毛纱上浆是 制织轻薄织物的一个有效途径，由于羊毛纤维的缩绒性，造成同一纱线中同片段及各根纱 线之间的伸长和张力不匀对织造产生影响。毛纱独有的性质以及毛纺织产品多品种、小批 量的特点，决定了采用棉织工业用片纱浆纱机的不适应性，毛纱上浆经过多种实践，通过 两种方式可以达到上浆效果，一种是使用新型浆料在分条整经机采用经轴一经轴冷上浆； 另一种是就是采用筒子单纱上浆。单纱浆纱机就是根据毛纱单纱上浆工艺研发出来，结合 色织行业的浆纱特点，单纱浆纱机也逐步应用到棉织行业中。关于国外单纱浆纱机的发展 方面的文献较少，不过从市场调研来看，目前主要有日本的三禾友诚有限公司生产的 y a m a d a 单纱浆纱机，其主要型号有y s 6 型。德国k a j i 集团生产的k s 系列( k s 一3 及 江南大学硕士学位论文 其改进型k s 7 ) 单纱浆纱机。 在我国，对单纱浆纱机的研制最初主要是应用于毛纱的单纱上浆。青海省纺织工业研 究所的周晓红等【6 j 在1 9 9 3 年1 月申请了名称为“毛纱上浆浆料配方、上浆工艺及设备”专 利，并于1 9 9 4 年7 月公开，在专利中提到：本发明为一种毛纱上浆的浆料配方、上浆工艺 及设备，属于毛纺行业纺纱到织造工艺的改进。本发明提供的是由聚乙烯醇、水以及1 0 5 净洗剂、甘油和乳化蜡s w - 3 等组成的上浆浆料，采用1 2 锭单纱浆纱机，将单纱直接上机浸 入浆槽，由两个压浆装置控制上浆，再经烘箱绕制到六角纱架上热风烘干的工艺，使上浆 毛纱能够达到织造所需的强度等性能，从而使毛织物达到超轻薄的程度。1 9 9 4 年河北省石 家庄纺织研究所研发了一种单纱浆纱机 。丌，该浆纱机采用烘箱内热风烘干，在纱框上采用 横动装置，使单根纱线上浆后在烘箱烘干并向出纱方向移动，最后经卷绕成筒子纱。后来 烘 箱 自停装置 图1 - 2g c 3 4 1 型单纱上浆机的工艺流程图 湖南省纺织机械厂也研发出了用于毛纱浆纱生产用的g c 3 4 1 型1 2 锭单纱上浆机，c r c 3 4 1 型 单纱上浆机的工艺流程图如图1 2 所示。虽然以上单纱浆纱机对毛纱上浆有一定的作用，但 应用到色织行业中，发现存在烘燥难、效率低等问题。针对这些问题，单纱浆纱机新一轮 研发是从2 0 0 2 年开始，最初由江南大学联合江阴通源纺机有限公司于2 0 0 2 年3 月开始对单 纱浆纱机进行研制，目的是为了提高毛纱上浆效率，并用于色织行业中多品种、小批量棉 型纱线的浆纱生产，以及配备由江南大学联合无锡中阳机电有限公司研发的“织物快速准 确出样系统”，并在2 0 0 3 年成功研发了g a 3 9 1 型( 卧式) 系列( 6 锭、1 2 锭) 单纱浆纱机， 该机型在烘燥部分使用了新型的转笼，改善了以往单纱上浆机如g c 3 4 1 型等难以用于棉织 行业的缺点，并结合现代变频技术的应用，使其在毛纱的单纱浆纱效率大大提高。该机型 被无锡太平洋色织有限公司引入，用于色织小批量和打样浆纱生产，虽然其工艺还需进一 步完善，从企业的使用情况及反应来看，g a 3 9 1 型单纱浆纱机可以提高产品质量和市场竞 争力，可使企业的整体效益提高。后来，江南大学又和江阴通源纺机有限公司联合成功开 发了g a 3 9 1 型( 立式) 单纱浆纱机。随着市场对色织行业的新要求，以及纺织相关的企事 业单位对“织物快速准确出样系统”重视，国内陆续有单位或企业用于棉织行业的单纱浆 纱机生产和研发。东华大学的朱苏康教授于2 0 0 3 年与安徽淮北飞亚纺织有限公司联合开发 4 第一章绪论 - j d s s j 型单纱浆纱机；天津市隆达机电科技发展有限公司也研发生产的a s s 3 0 0 0 型单纱浆 纱机；台湾的硕奇实业有限公司则开发了s s 5 6 0 型单纱浆纱机。 1 2 8 浆纱实验机的发展 浆纱实验机的研发是基于解决浆料的研发周期长、不便用于使用片纱浆纱机进行浆纱 实验的问题之上。从目前市场调研来看，国外主要有英国的s d la t l a s 小型实验浆纱机， 有意大利d e l h i 技术研究机构的z e l l 小型高压浆纱机，有n c 州大学的c a l l o w a y 小型实验 浆纱机。 国内对浆纱实验机的研发始于8 0 年代初，为促进浆纱工艺和浆料的研究，纺织部于 1 9 8 1 年下达上海纺织工业局研制小型浆纱试验机，1 9 8 3 年由东华大学联合其他企业试制 完成，并通过鉴定。经过适当改进后定为j s s j 一8 3 型浆纱试验机，由江苏省泰县第二纺织 机械厂批量生产。西北纺织工学院也在那时研制了w t - 1 型小型浆纱试验机。进入2 1 世纪， 江南大学也与盐城纺织机械有限公司联合研制出一台浆纱实验机，用于江南大学中国棉纺 织行业协会浆料检测中心实验上浆。同时，盐城纺织机械公司还开发出l s g a 6 0 0 型浆纱 实验机( 又被称为小样浆纱机) ，郑州纺织机械有限公司也成功研发了型号为z l g a 8 0 1 浆 纱实验机( 小样浆纱机) ，并通过鉴定。生产浆纱实验机( 小样浆纱机) 的厂家还有台湾 大雅实业有限公司。随着这些小样浆纱机的研发，使浆纱实验机的作用也发生了扩展，其 作用不仅仅用来做实验，还可以用与工业生产，浆纱实验机的作用也重新被浆纱工作者关 注。 1 8 国内外研究现状 1 3 1 浆纱机结构性能的研究 浆纱机结构性能对浆纱性能有很大的影响，人们对国内外新型片纱浆纱机性能进行了 大量的研究8 1 2 】，考虑其不是本文研究的重点，对片纱浆纱机结构性能方面的研究就不在 一一列出。 国外在单纱浆纱机性能方面的研究文献较少，他们说的“s i n g l ee n ds i z i n g ” 1 3 1 7 浆纱 机并不是筒对筒工艺，主要应用于毛纱、长丝或特种纱线的浆纱，其结构性能与本文所说 的单纱浆纱机结构性能差别较大。在k a j i 集团和三禾友诚有限公司的官方网站上简要给 出了k s 系列和y a m a d a 单纱浆纱机的结构特点。国内的在单纱浆纱机结构性能方面的 研究主要有： 周晓红等6 】在毛纱上浆浆料配方、上浆工艺及设备的专利中，介绍了一种毛纱单纱上 浆设备，并对压浆装置、烘箱等部分进行了说明。 王敏等7 1 在一种浆纱机发明专利上，详细介绍了单纱浆纱机的传动装置、上浆装置、 烘干装置和卷绕装置。 江南大学硕士学位论文 钱现等【1 8 】、武海良等在毛纱浆纱的工艺探讨中分析了g c 3 4 1 型单纱浆纱机上浆流 程和机构特点。 王鸿博等【2 0 】研究了g a 3 9 1 型( 卧式) 单纱浆纱机的机构性能，详细介绍了g a 3 9 1 型 单纱浆纱机的主转动、上浆装置、烘燥贮纱装置、张力控制等机构特点，其中烘燥贮纱装 置是一种新型的转笼。 国外在浆纱实验机结构性能方面的研究文献很少。主要一些文字资料都是通过各生产 或使用单位官方网站上获得，n c 州大学有一种浆纱实验机，宽度为6 英尺，筒子最大容 量为2 5 0 个，并给出了图片资料。在e h s yl a b 的官方网站则给出了s d la t l a s 实验浆纱 机的主要结构特点国内对浆纱实验机结构性能的研究主要有： 黄洪颐2 “，魏焕卿 2 2 1 详细介绍了j s s j 8 3 型小型浆纱试验机的机构性能特点。 唐龙贵1 2 驯介绍了w t - 1 型小型浆纱试验机的机构特点。 瞿才新等 2 4 ，窦海萍等【2 5 】等介绍了新型l s g a 6 0 0 型浆纱实验机的主要机构，对上浆 机构，烘干结构、前车机构等性能进行了分析。 曹东风等【2 6 j 分析z l g a 8 0 1 浆纱实验机的工艺流程，并对筒子架、浆槽、烘房、卷绕、 张力控制等机构特点进行了说明。 1 3 2 浆纱机工艺参数的研究 合理的浆纱机工艺参数，可以最大程度的发挥浆纱机的作用，不仅可以提高浆纱性能 以及浆纱效率，还可开发新品种，节约企业浆纱成本，增加企业效益。根据品种、机型选 择合理的浆纱机工艺参数一直以来都是浆纱工作者研究热点。对浆纱机工艺参数的对相关 研究主要有以下几个方面： 在理论分析方面，文献 2 7 2 9 概述了浆纱机的主要工艺参数，并细致分析了浆槽温度、 压浆力、浆纱机速度、压浆条件等对浆纱性能的影响；朱苏康t 3 0 从理论角度探讨了压浆力 和浆纱机速度对上浆率的影响机理，他运用弹性流体润滑理论定性地分析了上浆率与压浆 力、浆纱速度的关系；运用达西定律定性地说明了浆液对纱线的渗透量与压浆力、浆液粘 度、浆纱速度的关系，而渗透量的多少和浆液渗透性能直接相关。n i s h i m u r a t t 3 1 】研究了浆 液浓度、浆液温度以及浆纱速度对上浆率，浆液渗透和被覆方面了影响。s t e p a n o v i cj 等p 2 】 研究了浆纱前后纱线的力学性能，如断裂强力，增强率，强力不匀等的影响因素。黄立新 3 3 1 从探讨影响上浆率的影响因素角度，分析了浆液温度、浆纱速度、压浆辊及浸没辊与上 浆率的关系。吴翔口4 从浆纱主要工艺参数与浆纱质量的关系入手，给出了影响上浆率的主 要因素，并将这些因素分为可调因素和不可调因素，其中可调因素：浆液参数、压浆次数 及压浆力、浆纱速度和浆纱张力；不可调因素为：原纱条件、压浆辊材料、重量尺寸等。 并详细阐述了一些因素对上浆率的影响。窦玉坤等口5 j 分析了影响浆液渗透性能的分析，并 指出了浆液渗透性能及上浆率与压浆力之间的关系。石东来口6 】分析了在浆纱机速度提高后 影响浆纱质量的主要因素，其中就有浆纱速度的影响以及压浆辊表面状态及压浆辊配置与 第一章绪论 工艺。洪仲秋口7 】结合高压上浆，对压浆力及各项工艺参数之间的关系以及对压浆力对各参 数的影响进行了全面分析。 在实验研究方面，钱现等【38 以两种片纱浆纱机为主要对象，测试并分析了压浆力及压浆 辊硬度对压出加重率、浆纱机速度、压榨宽度及浆纱质量的影响，并根据浆纱机蒸发量探 讨了浆纱机的极限速度。沈艳琴等 3 9 】对三种形式的片纱浆纱机的压浆力、压榨宽度等工艺 参数，采用现场实测的方法，进行了分析研究，并得到：随着压浆力的增加，压榨宽度宽 度，在压浆力相同的情况下，压浆辊硬度越低、压榨宽度越大。樊飞等【4 0 】采用三种不同压 浆力分别在片纱浆纱机对四种细号及特细号高密品种进行了上浆实验。通过对比分析三种 压浆力条件下的浆纱增强率及减伸率，认为细号及特细号品种的浆纱工艺应根据实际情况 采用压浆力，以保证经纱获得足够的被覆，细号品种应适当增大压力以有效提高浆纱渗透 效果。梁浩祥【4 l 】等分析了三种片纱浆纱机的上浆性能，进而给出了三种浆纱机的适用范围。 黄彦萍n 2 等采用相同的浆液配方，对三种片纱浆纱机的浆纱性能进行了对比分析，并指出 了三种浆纱机适合生产的品种和实际中碰到的问题和解决办法。 1 4 目前研究中存在的不足 目前，在浆纱机性能、浆纱机工艺参数等方面做了大量的研究工作，但总的来说，但 仍存在一些不足： ( 1 ) 虽然以往研究分析了单纱浆纱机和浆纱实验机部分机型的结构性能特点，但涉 及应用方面的研究较少。 ( 2 ) 以往从理论和实践角度对浆纱机的工艺参数有很多的研究，但基本上是基于研 究片纱浆纱机而得到的，是否适合单纱浆纱机和浆纱实验机则需要通过实验来验证。 本课题就是基于上面的不足，从浆纱机的应用角度，全面考察单纱浆纱机和浆纱实验 机的浆纱性能，以使人们可以对单纱浆纱机和浆纱实验机有系统和全面的了解，一方面便 于推广应用，另一方面推动浆纱工艺的发展和完善以往的研究。 1 5 本课题研究的主要内容 本课题主要研究单纱浆纱机和浆纱实验机的浆纱性能，研究不同品种在浆纱机的浆纱 性能差异，以便为浆纱工作者提供参考依据，利于他们制定浆纱工艺，合理利用浆纱机。 因此，本课题研究的主要内容为以下几个方面： ( 1 ) 分析单纱浆纱机和浆纱实验机的性能特点，并对不同型号的单纱和浆纱实验机 的结构特点进行对比说明。 ( 2 ) 采用同种浆料配方与工艺，使用粗细不同的几种棉纱及涤棉混纺纱线，分别在 单纱浆纱机、浆纱实验机和片纱浆纱机上进行上浆实验，比较单纱浆纱机、浆纱实验机与 片纱浆纱机浆纱性能特点。 7 江南大学硕士学位论文 ( 3 ) 对造成单纱浆纱机和浆纱实验机产生质量问题的原因进行分析，并提出改进办 法或方案。 ( 4 ) 采用改进方法或方案在单纱浆纱机和浆纱实验机上进行再上浆，与原实验的浆 纱性能做对比分析，评价改进方案的上浆效果，并找出合理的浆纱机工艺参数。 第二章单纱浆纱机和浆纱实验机的结构特点 第二章单纱浆纱机和浆纱实验机的结构特点 浆纱机的结构特点对浆纱性能很大的影响。单纱浆纱机和浆纱实验机机型变化时，其 结构也有所差异。单纱浆纱机根据结构不同，可分为卧式和立式两种；浆纱实验机结构则 需根据型号来定。从单纱浆纱机和浆纱实验机与片纱浆纱机浆纱流程图( 如图2 - 1 、图2 - 2 、 图2 - 3 所示) 比较可以看出，单纱浆纱机和浆纱实验机的主要机构由筒子退绕部分、浆槽 部分、烘燥部分、卷绕、张力控制等部分组成，本章就这几部分对单纱和浆纱实验机的结 构特点进行分析说明，并对不同机型的结构特点进行比较。 回昌菌一苗当回 倒匕= = 令刨匕= = 冷l 烘房l 匕兰兰兰乏 l 筒子l 图2 - 1 单纱浆纱机浆纱流程图 回昌菌一苗昌圈 图2 - 2 浆纱实验机浆纱流程图 回昌菌一苗昌圈 2 1 退绕部分 图2 - 3 片纱浆纱机浆纱流程图 单纱浆纱机是纱线从单个筒子上退绕，在进入浆槽前，配有张力控制器和断纱自停装 置，一旦发生纱线断头，机器可自动停车。其中可放置的筒子数一般根据企业要求可调整， 卧式的一般有6 锭、1 2 锭；立式的有4 锭、8 锭、1 2 锭和2 0 锭几种。 浆纱实验机的退绕部分由纱架、张力器、断纱自停等装置组成。筒子架上筒子容量一 般随机器型号改变而有所变化。总体上来说，一般用于实验用的浆纱实验机筒子容量为几 十个，而用于工业生产的浆纱实验机( 小样浆纱机) 筒子容量为几百个，如s d l a t l a s 浆纱 实验机最多可放置筒子数目为3 0 个，江南大学和盐城纺机联合研发的浆纱实验机最多可放 8 0 个筒子，意大利d e l h i 技术研究机构的z e l l j 、型高压浆纱机可放5 0 个筒子，l s g a 6 0 0 、 z l g a 8 0 1 以及大雅的浆纱实验机最多可放8 0 0 个筒子。 9 扛南大学硕士学位论文 2 2 浆槽部分 2 2 1 浆槽 卧式单纱浆纱机采用的是独立的不锈钢浆槽( 如图2 4 所示) ，为便于清洗，浆槽为可 拆卸式；立式单纱浆纱机则采用的是统一浆槽( 如图2 5 所示) ，保证了筒子间上浆性能的 均匀性。它们都配有输浆泵、回浆管、液面控制、温度自控等装置。为保证浆槽温度的恒 定，单纱浆纱机也配有煮浆保温装置，由于单纱浆纱机( 卧式) 浆槽数目多、浆槽容量小， 不适宜采用片纱浆纱机般的联体浆槽，所以单纱浆纱机煮浆保温部分被分离开来，卧式和 立式的煮浆保温设备与浆槽的相对位置及保温原理图分别如图2 2 和图2 3 所示。g a 3 9 1 型 单纱浆纱机的浆槽内浆液高度一般为2 m m ，浸浆长度约为1 5 6 m m 。 浆 覆流动方向 浆液保温设备 图2 4 卧式单纱浆纱机( 6 锭) 的保温示意图 图2 5 立式单纱浆纱机( 4 锭) 的保温示意图 浆纱实验机的浆槽形式基本上与片纱浆纱机类似，采用主辅浆槽连体形式。辅浆槽位 于主浆槽后方，里面包含加热器，辅浆槽内的浆液通过浆泵的作用，从底部向前打入主浆 槽。浆槽配有温度显示、温度控制等装置。有些浆纱实验机则没有辅助浆槽，目的是防止 蒸汽中因含水量过大引起浆液浓度下降，从而影响上浆质量【州。浆槽容量一般根据筒子架 开关阀 第二章单纱浆纱机和浆纱实验机的结构特点 容量来定，s d l a t l a s 浆纱实验机浆槽容量为5 0 0 m 1 ；j s s j - 8 3 型、w t - l 型以及江南大学联合 研发的浆纱实验机浆槽容量为3 0 0 0 4 0 0 0m l ；l s g a 6 0 0 型、z l g a s 0 1 型以及大雅的浆纱 实验机浆槽容量为片纱浆纱机的1 5 1 6 。 2 2 2 上浆装置 单纱浆纱机采用的单浸单压方式( 如图2 6 所示) ，单纱浆纱机上浆辊和压浆辊比片纱 浆纱机要小的多，上浆辊采用硬质丁腈橡胶辊，直径为1 2 0 m m ，压浆辊是硬度为6 0 肖式硬 度的丁腈橡胶辊，直径为8 2 r m 。卧式单纱浆纱机采用杠杆重锤加压，为达到合理的渗透和 被覆，压力有1 8 档位置可调；立式单纱浆纱机则采用的是气动加压，压浆力可根据气压调 节。 1 一纱线2 一导纱辊3 一刮浆片4 一棉球5 压浆辊卜上浆辊愀液 图2 - 6 单纱浆纱机上浆示意图 浆纱实验机的上浆装置与片纱浆纱机类似，其采用的压浆方式有单浸单压、双浸双压 两种，压浆辊加压一般通过重锤杠杆加压或气动加压，并都可以通过调节来控制压浆力的 大小。江南大学联合开发的浆纱实验机采用的双浸双压方式，上浆辊为钢质光面辊，压浆 辊为金属辊外包丁腈橡胶，压浆辊和上浆辊直径为5 0 m m ，加压方式为重锤加压，四个加 压臂上分别有1 1 档压力可调。 2 3 烘燥部分 单纱浆纱机的烘燥方式为热风烘燥，烘房加热方式为蒸汽或电加热。g a 3 9 1 型卧式单 纱浆纱机的烘燥部分使用的新型贮纱装置 2 0 是一种在烘房内贮存纱线的转笼，它采用了蜗 杆、蜗轮机构、同步齿型带机构以及旋转机构，来保证转笼贮存一定长度的纱线，从而达 到延长纱线在烘房中的停留时间，既可保证纱线完全烘干，达到规定的回潮率，又可实现 高速，提高浆纱效率，该贮纱装置的结构如图2 7 所示。立式单纱浆纱机的烘燥部分则与卧 式的有所区别，它是在竖直方向配列两个转笼( 如图2 8 所示) ，转笼由1 8 根直径约5 8 m m 不锈钢棒组成。这两种贮纱装置贮纱长度都可达到3 0 0 m 以上，同时配有自动退纱装置。 江南大学硕士学位论文 霍固 ( a ) 正视图( b ) 侧视图 图2 7 卧式单纱浆纱机贮纱装置的结构图图2 8 立式单纱浆纱机贮纱装置的结构图 浆纱实验机采用的烘燥方式有烘筒式和热风式两种。s d l a t l a s 浆纱实验机采用的是2 个电热烘筒，j s s j 一8 3 型、l s g a 6 0 0 型、z l g a 8 0 1 型等浆纱实验机采用的是四烘简。江南 大学联合开发的浆纱实验机则采用的是热风式烘燥方式，加热方式采用的是电加热，烘房 配备温度显示和控制装置。 2 4 卷绕部分 单纱浆纱机采用槽筒摩擦传动，可直接获得筒子纱。同时，为了达到一定的卷绕密度， 一般配置重锤式加压装置。 浆纱实验机的卷绕有两种：一种是由电机直接传动完成卷绕，如j s s j 8 3 型、w t - 1 型 等；另一种是变频电动机经两级三角带减速传动主轴，直接驱动大滚筒。其中滚筒导条小 车丝杆和横动丝杆的作用，滚筒可进行横动。最后倒轴完成卷绕，j i 盯l s g a 6 0 0 型、z l g a s 0 1 型等。 2 5 其他装置 2 5 1 传动系统 单纱浆纱机采用独立马达传动系统，主要传动路线由主动马达通过中间轮、主传动轮 传动主传动轴，然后分3 路分别传动上浆辊( 上浆装置) 、转笼轴( 烘燥装置) 和槽筒轴( 卷绕 机构) 。整个传动系统通过张力( 伸长) 调节系统来控制各区纱线的速度。 最新研发的浆纱实验机则采用分单元传动，通过3 个变频电机分别传动上浆辊、张力 架上的转动轴以及主轴，或者在张力架上加装同步传感器，通过张力调节系统来调节各区 纱线的速度。 第二章单纱浆纱机和浆纱实验机的结构特点 2 5 2 张力控制 单纱浆纱机主要是对上浆区( 主传动轴一上浆辊) 、烘干区( 1 - 浆辊一转笼) 、卷绕区 ( 转笼一槽筒轴) 3 区的张力控制。采用3 组机械式精密齿轮调速箱，分别控制3 区的张力 和伸长，使纱线的总伸长控制在1 以内，从而保证纱线的物理机械性能。( 1 ) 上浆区张 力控制：采用消极喂纱方式，由烘房中高速转动的纱框带动纱线进入浆槽，在浆槽前端装 置有门式张力器，使纱线保持良好的状态，以利于更好地上浆。 ( 2 ) 烘干区张力控制： 纱线经上浆辊上浆后到烘房进行烘干，期间纱线绕在转笼的皮带上，同时皮带在水平方向 上缓慢平移使纱线之间有一定间隙，不至于粘结在一起。上浆辊的轴上有8 个齿轮，即8 档， 可以自由调节上浆辊的转速，从而达到控制烘干区纱线张力的目的。( 3 ) 纱线从转笼出 来后经纱线断头自停装置检测后到达卷绕区，利用浆纱机顶端的悬垂式皮带轮有一定的弹 性收缩，可以机械地调节好纱线的张力，同时在齿轮箱内有1 组共8 个齿轮可以任意选择来 控制卷绕区内槽筒的卷绕速度，达到控制卷绕区纱线张力的目的。 浆纱实验机主要对退绕区( 筒子架一上浆辊) 、上浆区( 上浆辊一烘筒) 、烘干区( 烘 筒一滚筒) 3 区的张力控制。( 1 ) 退绕区张力控制：主要通过调节筒子架上的张力控制器， 同时在进入浆槽前加分纱板或分纱筘来达到控制退绕区张力的目的。( 2 ) 上浆区张力控 制：在烘房后方有张力控制架，其张力信号可作用于上浆辊，使其无级变速，进而达到控 制上浆区张力的目的。( 3 ) 烘干区张力控制：张力架的张力信号作用于主轴的变频电机， 使其无级调速，达到控制烘干区张力的目的。 2 5 3 自动控制 单纱浆纱机浆槽和烘房内都配有温度显示及自动控制装置，温度自控装置采用温度传 感器、温度控制器及电磁阀组成的闭环控制系统，能按工艺设定的温度实现自控。“在转笼 上配有自动退纱装置，由张力传感器及电磁阀组成的闭环控制系统。同时单纱浆纱机上还 配有断头自停装置。 近年出现的浆纱实验机在浆槽和烘房内也都配有温度显示及自动控制装置，在筒子架 上配有断头自停装置。 2 6 本章小结 本章主要从单纱和浆纱实验机的退绕、浆槽、烘燥、卷绕、张力控制、传动等部分， 分析了它们的机构性能特点，并在某些部分比较了卧式和立式浆纱机以及几种浆纱实验机 的差异。同时，通过对单纱浆纱机和浆纱实验机的机构性能的分析可知，现代科学技术也 逐步应用到单纱浆纱机及最新研发的浆纱实验机上，比如变频技术以及自动控制技术的应 用，这为提高浆纱性能提供了条件。 江南大学硕士学位论文 第三章单纱和浆纱实验机与片纱浆纱机的浆纱对比实验 3 1 实验方案的制定 在单纱和浆纱实验机上进行浆纱实验的目的是：分析单纱和浆纱实验机浆纱性能特 点，并解决浆纱过程中碰到的问题，进而寻求单纱和浆纱实验机在棉织生产中合理的浆纱 工艺，从而为他人合理使用提供参考依据。因此，根据实验目的本次实验方案制定如下： ( 1 ) 为全面考察单纱和浆纱实验机的浆纱性能，本次实验选取在棉织行业中纯棉和 涤棉混纺纱作为实验材料，从科学研究的角度，本次实验选取纱支从粗到细的几种纱线进 行上浆实验。 ( 2 ) 通过对单纱浆纱机和浆纱实验机与片纱浆纱机的浆纱性能做比较，来研究单纱 浆纱机和浆纱实验机与片纱浆纱的浆纱性能有何差异。之所以与片纱浆纱机的浆纱性能做 对比分析，原因有二：单纱浆纱机和浆纱实验机与片纱浆纱机的上浆机理类似；片纱 浆纱机的浆纱工艺已基本成熟。只有用单纱浆纱机和浆纱实验机的不成熟和