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机织原理 2012年10月 第一章络筒winding 本章知识点筒子形式及卷绕成形分析筒子卷绕机构清纱 捻接和定长络筒辅助装置 络筒概述1 络筒目的改变卷装 增加纱线卷装的容纱量 提高后续工序的生产率 管纱络筒 绞纱络筒 松式络筒 清除纱疵 检查纱线直径 清除纱线上的疵点和杂质 改善纱线品质 络筒任务 将原纱 管纱或绞纱 加工成筒子 原纱卷装形式包括 管纱 绞纱 筒子纱 2 络筒要求卷绕张力适当 尽量保持 不损伤 纱线原有的物理机械性能 筒子卷装容量大 成形良好 便于退绕 纱线接头小而牢 尽量形成无结头纱线 用于整经的筒子要定长 用于染色筒子要结构均匀 卷密均匀 普通络筒机 络筒工艺流程 视频链接 自动络筒机 1 管纱2 气圈破裂器3 余纱剪切器4 预清纱器5 张力装置6 捻接器7 电子清纱器8 张力传感器9 上蜡装置10 槽筒11 筒子 络筒工艺流程图 图3自动络筒机 自动络筒机 5 4 3 2 1 5 筒子4 槽筒3 电子清纱器2 捻接器1 管纱 autoconer338全貌 savio orion自动络筒机流程图 管纱 筒子 村田21c自动络筒机流程图 纱路上主要部件的排列比较 第一节筒子形式及卷绕成形分析1 筒子卷绕形式按纱线之间的交叉角分平行卷绕 先后两层纱圈相互之间交叉角很小 10 纱线之间几乎平行 特征 每一层绕纱圈数多 密度大 纱圈不稳固 易脱圈 纱只能从切线方向退绕 不适应高速 交叉卷绕 相邻两圈之间有较大距离 上下层纱圈构成较大交叉角 10 11 14 称交叉卷绕 特征 纱线绕在筒子上各层纱圈交叉并有一定间隙 外层纱圈紧压内层纱圈 故抱合力大 交叉角也大 容纱量大 采用轴向退绕 适应高速 平行卷绕 退绕方式 1 锭子2 有边筒子3 导纱钩4 纱线 2 按筒管边盘形式分有边 平行卷绕 化纤长丝 无边 交叉卷绕 3 按卷装形状分圆柱形 1 平行卷绕的有边筒子 卷绕密度大 纱圈稳定性好但不适宜于纱线的高速退绕 切向 2 交叉卷绕的圆柱筒子 锭轴传动 精密卷绕 槽筒摩擦传动 一般形式 松式筒子 3 交叉卷绕的扁平筒子 直径比高度大 平行卷绕的有边筒子交叉卷绕的圆柱筒子扁平筒子 圆锥形 1 普通圆锥 筒子大小端的卷绕密度比较均匀 等厚度增长 2 变锥形 筒子大小端非等厚度增长 退解方便 适于高速整经 普通圆锥形筒子变锥形筒子 其它形状 三圆锥 瓶形 单端有边等 4 筒子卷绕常规形式平行卷绕 纱圈间距极小 且先后两层纱圈交叉角很小的卷绕方式 有边筒子 交叉卷绕 纱圈倾斜地卷绕在筒子上且相互间有一定的距离 上下层纱圈构成较大交叉角时 无边筒子 精密卷绕 导纱器一个往复内筒子卷绕恒定的纱圈数的卷绕 筒子染色用松式筒子 紧密卷绕 在相邻两次往复导纱中纱线紧挨纱线排列紧密 卷绕密度大 且筒子容纱量较大 如缝纫机用线 一 筒子卷绕机构 摩擦传动卷绕机构 金属槽筒 抗静电 减少毛羽凸肩 减少摩擦沟槽 导纱 摩擦传动机构 槽筒回转摩擦传动筒子完成旋转动 利用槽筒上的沟槽完成导纱运动 1 筒子2 槽筒3 变频电动机 筒管的材料与结构分类 a 纸管 b 木管 c 不锈钢筒管 d 塑料筒 e 钢丝筒管 锭轴传动卷绕机构 类似细纱机成形原理 由锭子使筒子作旋转运动 由专门导纱器使纱线在筒子表面作导纱运动 二 筒子卷绕原理1 卷绕的基本曲线 螺旋线 筒子上纱线的卷绕路线是往复的螺旋线 筒子卷绕由旋转运动和往复运动两个运动叠加而成 旋转运动产生圆周速度v1 卷绕 往复运动产生导纱速度v2 导纱 两个运动的合成即络筒速度 称为纱圈卷绕角 又称纱圈螺旋上升角 是设计卷绕机构的主要参数之一 筒子上每层纱线卷绕的圈数m 导纱器单位时间单向导纱次数 nk 筒子转速 筒子卷绕基本概念卷绕角 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 交叉角 来回两根纱线之间的夹角 在数值上等于来回两个卷绕角之和 络纱速度v 合成 卷绕速度v1 圆周 导纱速度v2 横向 2 纱线卷绕规律筒子卷绕机构的传动形式 摩擦传动 锭轴传动圆柱形筒子的卷绕原理摩擦传动 以等速导纱的运动规律卷绕 即v2 c 除折回区域外 接触点的线速总是等于槽筒表面的线速v1 因为v1 v2均为常数 所以 1 卷绕角为常数 2 随卷装直径d的增加而n会小 3 随d的增加而m也会减小 4 随d的增加而h会增加 5 随d的增加 每层纱圈数减少 n筒 筒子转速d筒 筒子直径h 轴向螺距m 筒子上每层纱线卷绕圈数 m 导纱器单位时间单向导纱次数 摩擦传动满足 等速 等升角卷绕 c d筒增加 n筒降低 m 每层绕纱圈数减少 摩擦卷绕方式属 等卷绕角 升角 卷绕 等密度卷绕 轴向等螺距卷绕 即h c h 轴向螺距 螺旋线升角 即卷绕角d筒 筒子卷绕直径n筒 筒子卷绕转速 锭轴传动 特点 筒子转速不变 随着d筒增加 减小 若d筒过大 则外层纱圈 过小 筒子两端易产生脱圈 所以 一般对筒子直径有所控制 通常规定筒子直径不大于筒管直径的三倍 锭轴传动属于轴向等螺距卷绕 无法满足等升角条件 其它卷绕方式 1 精密卷绕 采用锭轴传动的方式形成的筒子称精密筒子 特点 筒子每层纱圈数恒定不变 纱线位置精确 排列整齐 卷绕直径较小 2 数字式卷绕 属有级精密卷绕 采用锭轴传动卷绕机构 但的值作有级变化 有利于退绕 减少退绕断头率 可设计的卷绕方式 在等升角和等螺距之间变化 圆锥形筒子卷绕原理 摩擦传动筒子表面与槽筒表面只有一点线速相等 其余各点在卷绕过程中均与槽筒表面产生滑移 几个基本概念 传动点b 筒子表面与槽筒表面线速度相等的点 或筒子与槽筒实现纯滚动的点 摩擦分为滑动和滚动两种 传动半径 从传动点到筒子轴心线的垂直距离 传动比 槽筒半经与传动半经的比值 筒子摩擦力和摩擦力矩的组成 槽筒摩擦传动筒子时 筒子只能有一个转速n 锥形筒子大小端的半经不相同 于是筒子的大小端产生了不同的卷绕速度 d是变量 只有传动点的线速度与槽筒的圆周速度是相同的 在传动点的左侧 接触线上各点的圆周速度都不同程度的小于滚筒 即槽筒 的圆周速度 而在传动点的右侧 接触线上各点的圆周速度都不同程度的大于滚筒 即槽筒 的圆周速度 在传动点的左侧和右侧存在不同程度的摩擦滑移产生方向不同的摩擦力和摩擦力矩 传动半径 计算假定整个筒子重量均匀地压在槽筒上的条件下 均布载荷为q 在筒子母线上取微元段ds 则ds段的摩擦力矩为 而摩擦力则 摩擦力对筒子轴心线的力矩为 于是b点左右两边的摩擦力矩数值上分别为 左边 右边 r1 筒子小端半径 r2 筒子大端半径故通过求积分并令m1 m2 求得 传动半经p与平均半经r的关系 由于 由于几何平均大于算术平均 所以 r 即传动点总是偏于筒子平均半经大端的一侧 即筒子在卷绕过程中 是变化的 设在筒子母线上传动点距筒子小端的距离为x 则当筒子平均半经逐渐增大 传动点 至筒子小直经端的距离便逐渐减小 即逐渐向平均半经处靠拢 锥形筒子卷绕时大小端圆周速度的变化 锥形筒子在直经增大时 圆周速度在小直经端自小至大变化 而在大直经端自大至小变化 大小端的线速度差异随筒子直经增加而逐渐缩小 并逐渐向平均线速接近 传动点 锥形筒子的卷绕角在卷绕过程中的变化 因为 设v2为一常数 由于筒子大小端的圆周速度不等 大端大于小端 因此 筒子大端的卷绕角要小于筒子小端的卷绕角 且筒子大端里层的卷绕角要小于外层的卷绕角 同理 小端里层的卷绕角要大于外层的卷绕角 大小端的卷绕角的差异也是逐渐缩小 卷绕角与卷绕密度成反比 分析整个筒子卷绕密度变化 传动半径传动点位置 圆锥形筒子摩擦传动几点结论 传动半径总是大于筒子的平均半径 且随着筒子直径增大 传动点逐渐向筒子的平均半径方向移动 筒子大小端卷绕角不同 大端的卷绕角小于小端的卷绕角 卷绕角与卷绕速度成反比 每层绕纱圈数m n筒 m m为单向导纱次数 次 min 随着d增大 n筒减小 因此每层绕纱圈数减小 纱圈的平均节距hp h m h为筒子高度 随着d增大 m 减小 因此纱圈的平均节距增加 圆锥筒子的锭轴传动特点 n筒和m 单向导纱次数 是常数 所以每层绕纱圈数m 和纱圈的平均节距h也不变 随着筒子直径的增加 卷绕线速增加 卷绕角变化 张力不匀 很少采用 三 筒子的卷绕密度1 定义 筒子单位绕纱体积中纱线的质量称为筒子的卷绕密度 单位 g cm3 一般整经用筒子 0 38 0 45g cm3 染色用筒子 0 32 0 37g cm3 2 影响密度的因素筒子卷绕形式 紧密或非紧密 纱线种类 特数 纱圈的卷绕角 络筒张力及筒子对滚筒的压力 络筒张力对筒子卷绕密度的影响 张力愈大 卷绕密度也愈大 里层的要大于外层 纱圈卷绕角对筒子卷绕密度的影响 通过分析得 可知 筒子卷绕密度和纱圈交叉角2 的正弦值成反比 对圆锥筒子来说 筒子大端的纱圈卷绕角小于小端 故筒子大端的卷绕密度要大于小端 筒子大端外层的卷绕角比大端里层的卷绕角大 故大端外层的卷绕密度要小于里层 即里紧外松 筒子小端外层的卷绕角比小端里层的卷绕角小 故小端的外层卷绕密度要大于里层 即里松外紧 这种结构 是筒子小端易出菊花芯的原因之一 筒子加压对筒子卷绕密度的影响 加压力大 卷绕密度大 反之 则小 若重锤加压 随筒子直经增大时 因筒子自身重量不断增加而使筒子受到的压力也逐渐增大 致使筒子的卷绕密度先小后大 即内松外紧 也会出现菊花芯现象 不加压 则密度达不到要求 而且成型不良 建议采用变压力加压方式 等厚度增加的圆锥形筒子 3 计算方法 对于等厚度增加的筒子 同一纱层在不同区段上纱线卷绕密度的关系为 筒子卷绕密度反比于卷绕直径和卷绕角正弦值的乘积 为了保证圆锥形筒子大小端卷绕密度一致 同一纱层大端的纱线卷绕角应小于小端 一般机械方法很难解决 只有通过传感器 控制系统 得以解决 四 卷绕的稳定性短程线 纱线是以一定张力绕在纱层面上 在张力状态下 它在纱层面上就有走向最短线的趋势 即短程线的趋势 圆柱形卷装上纱圈在端点折回处的平衡要求分析如下 纱线在筒子上不滑移的条件是 滑移力f fn 纱线受到的摩擦力 即 五 自由纱段对筒子成形的影响自由纱段的基本概念 导纱点和卷绕点之间的纱段由于槽筒有沟槽 导纱点位置在不断变化 即自由纱段的存在 造成卷绕点和导纱点不重合 造成卷绕过程中卷绕角的变化 造成导纱动程和筒子高度的差异 造成筒子两端卷绕密度的不均匀 使筒子成形不良 要求 使自由纱段保持最短的 不变的长度 六 卷装中纱线张力对筒子成形的影响 筒子卷装内部纱线张力情况 筒管 筒子内纱线张力和卷绕密度的关系 分析与结论 1 在络筒张力张力作用下 筒子外层纱线的张力引起它对内层纱线的向心压力作用 2 外层纱线的向心压力使内层纱线产生压缩变形 压缩的结果使内层纱线卷绕密度增大 纱线张力减弱 甚至松弛 3 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 其长度方向可能收缩 仍维持较大的卷绕张力 4 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 部分纱线有可能失去张力而松弛起皱 筒子胀边 菊花筒子等疵点 影响筒子成形质量 措施 1 改变络筒张力 2 络筒加压压力渐减方式 七 纱圈的重叠和防叠纱圈重叠的产生与消失 筒子在卷绕时 每一个后来绕上筒子表面的纱圈应对它前面的纱圈有一定位移量 这样 纱圈就会均匀地分布在筒子的表面 但如果纱圈的位移量恰好等于零时 即纱圈的位移角等于零时 那么 后次导纱周期绕上筒子表面的纱圈仍在前次导纱周期绕在筒子表面的纱圈位置上 这种现象称为纱圈的重叠卷绕 当重叠纱条的厚度较明显地增加了筒子的卷绕半径时 筒子的绕纱圈数随即减少 并出现不足一圈的小数位 重叠就会消失 如 0 则方式重叠 不等于0 则不重叠 重叠筒子对后续生产引起的问题 筒子上凹凸不平的重叠条带使筒子与槽筒接触不良 凸起部分的纱线受到过度摩擦损伤 造成后道工序纱线断头 纱身起毛 重叠的纱条会引起筒子卷绕密度不匀 筒子卷绕容量减小 重叠筒子的纱线退绕时 由于纱线相互嵌入或紧密堆叠 以致退绕阻力增加 还会产生脱圈和乱纱 重叠过于严重的筒子将会妨碍染液渗透 以致染色不匀 槽筒摩擦传动筒子重叠的原因 在摩擦传动络筒中 随着筒子直径增大 筒子转速逐渐降低 当筒子绕到某特定直径时 在一个或几个往复导纱周期中 筒子每层绕纱圈数恰好为整数或接近整数时 筒子上的纱圈就会前后重叠起来 槽筒络筒机的防叠措施 周期性改变槽筒转速 村田 周期性移动或摆动筒子托架 意大利 德国 采用防叠槽筒 国产 周期性移动或摆动筒子托架 筒子由锭轴传动卷绕比i 筒管转速 导纱器往复频率 常数 则重叠卷绕比的小数部分确定了纱圈位移角 该小数a称为防叠小数 因此 卷绕的防叠效果取决于该小数的选择 生产实践表明 当a为0 4 0 6左右时 纱圈转折点在筒子端面大致均匀分布 第二节络筒张力 工艺参数 为了使筒子成形良好 具有一定的卷绕密度 且不损伤纱线物理机械性能 络筒张力必须适当 选择纱线张力的原则 在满足筒子成形良好的前提下 以小为宜 并力求张力均匀一致 同一卷装内外 不同筒子之间 一 管纱退绕过程中的几个名词解释气圈 退绕时纱线一方面沿管纱轴向上升 同时又绕轴线作回转运动 从而在空间形成一个特殊的旋转曲面 导纱距离d 纱管顶端到导纱部件之间的距离 退绕点 纱线受到退绕影响的一段纱线的终点 分离点 纱线开始脱离纱管表面而进入气圈的过渡点 气圈高度h 分离点到导纱钩之间的距离 二 管纱络筒时构成纱线张力的因素1 分离点张力 t1 退绕点张力 t0 纱线对卷装表面的粘附力 纱线从静态过渡到动态所需克服的惯性力 退绕点到分离点之间的摩擦纱段和管纱表面之间的摩擦力 这是构成分离点张力的最主要部分 2 气圈作用引起的张力 t2 离开卷装表面 气圈重力 空气阻力 前进运动的法向惯性力 回转运动的法向惯性力 哥氏惯性力 纱线两端张力 3 张力装置和导纱部件引起的张力 t3 t t1 t2 t3管纱轴向退绕张力t2的绝对值比较小 若以它作为络筒张力进行络筒 会得到极其松软 成形不良的筒子 使用张力装置的目的是 产生一个纱线张力的增量 在适度增加络筒张力的同时 提高络筒张力均匀程度 以卷绕成成形良好 密度适宜的筒子卷装 三 管纱轴向退绕时纱线张力的变化规律退绕一个层级 时纱线张力变化规律 1 规律 t顶 t底 2 结论 张力波动幅度小 管纱卷绕方式 卷绕层 束纱层整只管纱退绕时纱线张力的变化规律 1 满管时a b 张力最小 气圈节数最多 2 中管时b c 张力增加 气圈节数减少 3 管底时c d 接近空管 张力最大 气圈节数最少 随着退绕的进行 摩擦纱段逐渐增加 退绕到一定时候 气圈颈部与管顶碰撞 气圈形状突变 气圈个数减少 张力发生阶跃 突变 纱线断头 四 影响退绕张力的因素络筒速度 络筒速度 纱线张力 纱线特数 纱线特数 纱线张力 导纱距离d 1 导纱距离为50mm时 纱线张力波动较小 总是单节气圈 2 导纱距离为200mm时 张力变化幅度达到4倍以上 3 导纱距离大于250mm时 纱线张力波动也较小 无单气圈 五 均匀纱线退绕张力的措施正确选择导纱距离 70mm以下或500mm以上使用气圈破裂器 控制器 1 安装在纱道中形成气圈的部位以改变气圈的形状 改善纱线张力波动 2 作用原理 使运动中的纱线和它摩擦碰撞 原来将出现的单节气圈破裂成双节气圈 从而通过减小摩擦纱段的途径 避免在管底退绕张力陡增的现象 3 传统形式 环状 球状 管状等 4 新型气圈控制器 气圈控制器 气圈控制器 新型气圈控制器 六 张力装置1 目的适当增加纱线的张力 提高张力均匀程度 以满足筒子卷绕成形良好 密度适宜的要求 2 张力装置和导纱部件加压原理作用原理 通过机件对纱线的摩擦使其张力增加 圆盘式张力装置 张力垫圈 缓冲垫块 张力垫圈弹簧和缓冲毡块 磨盘 重锤 弹簧 张力调节装置 累加法 纱线通过两个相互紧压的平面之间 由摩擦获得张力 n 张力累加次数 加压形式 垫圈加压 弹簧加压 空气加压等 特点 不扩大纱线张力的波动程度 当接头或粗节通过压板时 会发生动态张力波动 络纱速度越快 波动越大 倍积法 纱线绕过一个曲面 经过摩擦而增加张力 张力按倍数增加 特点 动态张力波动较小 张力波动成倍数增加纱线张力的不匀程度得不到改善 但高速适应性好 间接法 纱线绕过一个可转动的圆柱体的工作表面 依靠摩擦阻力矩 间接地对纱线产生张力 特点 高速条件下纱线磨损少纱线张力均值增加的同时 张力不匀率 结构复杂 双张力盘形式 气动 第三节清纱 捻接和定长一 电子清纱用途 检查纱线直径 清除纱疵杂质 提高纱线质量 类型 光电式 电容式 1 光电式电子清纱器构成检测头 发光源 光敏接受器等 信号处理机构 执行机构 光电式工作原理 检测纱疵的侧面投影纱疵的直径d和长度l鉴别电路执行机构驱动剪刀完成剪切纱疵特点 对扁平状的纱疵可能漏切 灰尘积聚对检测准确率有影响 怕振动 受回潮率影响较小或无关 检测电路 光学系统 电脉冲 d l 检测临界值 发出清除脉冲 2 电容式电子清纱器构成 电容传感器 检测电路 信号处理电路 执行机构 工作原理 检测单位长度内纱线质量的变化 纱线以恒速通过电容器的两块金属极板之间 纱线质量及介电常数的变化 电容量变化 鉴别电路 执行机构 驱动剪刀剪切纱疵 特点 对扁平纱疵不会漏切 不怕震动 检测准确率与回潮率有关 3 衡量电子清纱器优劣的指标 光电式和电容式电子清纱器主要工作性能对比 二 捻接技术接头对生产效率及织物质量的影响 捻接方法 空气捻接 机械捻接 静电捻接 粘合法 熔接法 包缠法等 捻接质量要求 1 直径 1 1 1 3倍 2 强度 原纱断裂强度80 以上 3 长度 20 25mm 空气捻接技术原理 利用压缩空气的高速喷射 在捻接腔内将两根纱尾的纤维捻接在一起 形成一根符合质量要求 无结头的捻接纱 特点 适用的纱线范围广 棉 毛 混纺 合纤纱 savio空气捻接器 村田空气捻接器 机械捻接原理 靠两个转动方向相反的搓捻盘将两根纱线搓捻在一起 特点 适用的纱线范围窄 主要是棉纱 捻接质量好 条干均匀 强力高 对包芯纱的捻接效果较好 机械捻接器 三 电子定长 自停 定长自停目的 减少后继工序筒脚纱浪费及增加倒筒工作 测长原理 1 直接法 通过测量络筒中纱线运行速度 达到测长目的 2 间接法 通过测量络筒中槽筒转数 转换成相应的纱线卷绕长度 实现定长 筒子绕纱长度 经轴绕纱长度的整数倍 适当的余量 第四节络筒辅助装置自动换管装置自动换筒装置清洁除尘系统 第五节络筒综合讨论一 络筒工艺设计原理1 络筒速度自动络筒机 1200m min 络纱速度 以上国产槽筒式络筒机 1332md 500 800m min 确定原则 化纤纯纺或混纺纱 易产生静电 毛羽增加 细号纱或强力低的纱线 纱线质量差 条干不匀的纱线 则宜选择较低的络筒速度 2 导纱距离普通络筒机 短导纱距离 兼顾张力均匀及插管操作方便等因素 自动络筒机 长导纱距离 并附加气圈控制器 3 张力装置形式及工艺参数圆盘式 1 垫圈式和弹簧式 采用累加法工作原理 调节垫圈重量 弹簧压缩力来改变加压重量 2 气压式 采用累加法工作原理 通过调节压缩空气压力来给予张力 梳形式 采用倍积法工作原理 通过调节梳齿张力 弹簧力改变纱线对梳齿的包围角 以调节纱线张力 autotensefx纱线张力均匀装置 确定张力的原则加压力的大小应一致 在满足成形及后加工的前提下 采用较轻的加压力加压力的大小与纱线的特数 性能有关 4 清纱器形式及工艺参数 机械式清纱器的工作原理纱线通过与之直径相配应的隙缝 粗节被卡断 杂质 尘屑 飞花等被剥落 从而达到清纱目的 机械式清纱器的特点和工艺参数 1 梳针式 对竹节 毛羽 飞花等有较好的清除功效 隔距为 4 6 d 2 板式 适合于中 细特涤棉纱 能较好地清除毛羽 飞花等疵点 隔距为 1 5 1 75 d 3 隙缝式 对扁平纱疵检出能力较弱 适合于中 低档纱 隙缝隔距为 1 5 3 0 d 电子清纱器的工艺参数 1 纱疵长度 2 纱疵直径 3 清纱特性曲线 速度跟踪功能 电子式清纱器 参数设定 根据纱疵直径变化率d 和纱疵长度 cm 两项 设定清纱设定值 按乌斯特纱疵分级图 纱疵分23级 短粗节 疵长0 1 1cm为a类 1 2cm为b类2 4cm为c类 4 8cm为d类 16级 长细节疵长8 32cm 直径减量 30 45 为h1级 直径减量 45 75 为h2级疵长 32cm 直径减量 30 45 为