棉纺织工艺粗纱工序

第五章粗纱机,RovingFrame,5-1概述,一、粗纱机的任务牵伸：将熟条抽长拉细（E=512），提高纤维伸直平行度和分离度；加捻：加上适当捻回，提高强力，便于卷绕和退绕，并有利于细纱牵伸；卷绕：卷绕成形，便于运输、储存，适应细纱机喂入。,二、粗纱机的工艺流程,组成：喂入部分牵伸部分加捻部分卷绕部分,流程：棉条从条筒1中抽出导条辊2牵伸装置3前罗拉钳口锭翼5筒管6。,FA401粗纱机主要技术特征,锭距：216mm;节距：432mm;每节锭数：4锭数：96、108、120机器长宽：(11739、13035、14331）3650mm适纺纤维长：棉2240，化纤5165mm适纺线密度：2001250tex（Nm0.85)牵伸倍数：4.212捻度范围：1.87.9捻/10cm牵伸形式：三罗拉双短皮圈、四罗拉双短皮圈加压形式：YJ4-190，PK1500锭翼转速：6001200r/min（工艺6001000r/min)锭翼形式：悬锭,我国粗纱机的发展,50年代：1251、1251A、127150年代以后：A453B70年代：A456A、B、C、D、MA等系列1982年：A454（在A456C基础上）A454G、A456G：纺棉及中长通用FA401：吊锭、高速、大卷装,国内外著名粗纱机制造商及新机型,天津宏大：JWF1418（四电机）无锡宏源：HY493（七电机）河北太行：FA467/468（四电机）安徽华威：FA415/416（四电机）马佐里（东台）：FT1D（两伺服、两变频电机）上海二纺机：EJ521经纬合力：FA436德国青泽：660型瑞士立达：5、F5D日本丰田：FLl6、FL100日本丰和：RME微机控制意大利马佐里：BCX16、BCX16,意大利马佐里粗纱机,5-2喂入机构和牵伸机构,一、喂入机构组成：分条器、导条辊、喇叭口等；作用：积极引导棉条进入后罗拉，减少棉条的意外牵伸；分条器：隔离棉条，防止纠缠，用铝或胶木制成；导条辊：积极传动，调换链轮可调节张力，其位置、速比、距离应与条子结构及条筒规格相适应；喇叭口：引导棉条进入牵伸装置，开口大小依条子定量；,二、牵伸机构,1.牵伸形式3/4曲线：结构简单，稳定耐用，保养方便，但须条定量轻、牵伸倍数大时，控制力不够，条干均匀度差；双短皮圈长短皮圈目前国产粗纱机大多采用三罗拉双短皮圈和四罗拉双短皮圈牵伸型式。,双皮圈牵伸装置,FA401粗纱机双短皮圈牵伸型式三罗拉、四罗拉,FA401三罗拉双短皮圈牵伸形式：前、后罗拉钢质、沟槽、28mm；中罗拉钢质、菱形滚花、25mm，加强摩擦.四罗拉双短皮圈:（前方加一对集束罗拉）1、2罗拉之间为整理区（预牵伸区）;2、3罗拉之间为主牵伸区；3罗拉为钢质、滚花、25mm；其余罗拉为钢质、沟槽、28mm；各罗拉为同一平面上；也有采用三罗拉长短皮圈牵伸，但保养复杂。,皮圈(Apron),合成橡胶，1mm厚，要求厚薄均匀，弹性好；下皮圈套入下罗拉，前端由固定下销支持；上皮圈套入上罗拉，前端由可上下摆动的弹簧销支持在片簧作用下，上下销之间形成弹性皮圈钳口；下皮圈由罗拉带动，上皮圈由下皮圈的摩擦力带动；弹性钳口既控制慢速纤维运动，又允许快速纤维抽出皮圈使后部摩擦力界向前延伸，适应于较高牵伸倍数,皮圈(Apron),皮辊与皮圈,罗拉(Roller),多节组成，每节46锭，螺纹联接，保证在运转中越转越紧；前、后罗拉表面有沟槽（倾斜或平行），同档罗拉分别采用左右旋向沟槽，使其与胶辊表面组成的钳口线在任一瞬间至少有一点接触，形成对纤维连续而均匀的握持钳口，并能防止胶辊快速回转时的跳动。,罗拉,皮辊(TopRoller),双节活芯式、两节组成一套，外包丁腈橡胶，31mm；要求：表面光滑、耐磨，并具有适当的弹性和硬度；罗拉与皮辊要保持平行。,2.牵伸工艺配置,牵伸倍数：决定于细纱特数和熟条定量、粗纱机和细纱机牵伸能力及合理匹配，如：3/4曲线牵伸：49倍；双皮圈牵伸：512倍；牵伸分配：根据牵伸型式和总牵伸倍数，考虑熟条及粗纱定量、纱线品种；前区为主牵伸，牵伸倍数大；后区为预牵伸，牵伸倍数小（一般为1.171.56）。,罗拉加压,由纤维种类、条子定量、粗纱特数、牵伸倍数、罗拉握持距确定；3/4：前/中/后：1221/1016/812daN/双锭双皮圈：1726/1017/817daN/双锭,三、加压机构,作用：产生罗拉钳口压力，使其握持纤维，控制纤维运动；形式：弹簧摇架式、气压摇架式、重锤杠杆式国产新型粗纱机均采用弹簧摇架式,粗纱机YJ1-150A摇架,气压摇架（F1/1A）,加压：按下手柄，气囊对压力板3作用，杠杆传递力；释压：抬起手柄，传递杆脱离手柄；,SKF2000系列摇架,金坛纺机摇架外形,5-3加捻机构,加捻的基本知识：加捻的条件:一端握持，另一端围绕自身轴线旋转。常用加捻的度量：捻度、捻系数,一、加捻(twisting)假捻：两端握持，中间加捻；真捻：一端握持，另一端加捻。,假捻,真捻,二、加捻机构,1.加捻过程粗纱机的加捻机构：锭翼（锭翼随锭杆回转）粗纱锭翼顶孔锭翼侧孔导纱臂压掌杆压掌叶筒管锭翼转一转，加上一个捻回;捻度(捻/m)=锭翼转速(r/min)/粗纱输出速度(m/min)；,2.捻陷,C-加捻旋转点；B捻陷点；BC段捻回多，AB段捻回少（少2040%），故AB段粗纱强力低，易断头；前后排锭翼包围弧不同，前排捻陷更严重；解决方法：顶孔装假捻器或刻槽，产生假捻，提高强度。,A,加捻旋转点,几种粗纱锭帽假捻器形式,甲：FA401机乙：SYC刻槽丙：FL16机不刻槽丁：GDY刻槽,三、加捻机构主要是锭翼、锭杆,1.锭翼(Flyer),开式锭翼,全封闭锭翼,开槽式,闭槽式,1-假捻器;2-侧孔;3-支承套管;4-导纱臂;5-平衡臂;6-压掌杆;7-压掌叶;8-锭杆,托锭,组成：支承套管、平衡臂、导纱臂、压掌杆、压掌叶；锭翼回时，压掌叶在杆的离心力和粗纱张力作用下压向纱管表面，使粗纱卷绕紧密。改变粗纱在压掌曲臂上的包绕圈数可调节粗纱张力。,吊锭锭翼,铝合金锭翼，支承在上龙筋内，齿轮或齿形带传动；筒管随下龙筋升降，由下龙筋内的长轴和齿轮传动。,吊锭的特点：（1）落纱不拔锭翼，操作方便，减轻工作强度，有利于自动化；（2）支承刚性好，回转稳定性高，也便于结构加固，可加大翼臂开档，减小变形，适应高速、大卷装；,（3）上龙筋阻隔了锭翼回转气流对自由纱段的干扰，减少了纱条飘动和飞花；（4）断头时，须条落在上龙筋上，不会飘头影响邻近纺纱；（5）锭翼顶孔到侧孔距离长，穿头不便，需引纱钩穿线。,压掌的作用,离心力矩之差随卷绕直径增大而减小，使外层纱压力小于内层纱压力，防止卷装疵病。,压掌（presser）：压掌叶、压掌杆等锭翼回转，压掌绕空心臂转动一定角度，粗纱卷绕过程中，压掌叶始终压向粗纱管，压掌杆较压掌叶重，且一落纱过程中压掌杆的离心力矩总是大于压掌叶的离心力矩；小纱大纱：压掌杆离心力大小，即FF；压掌叶离心力小大，即ff；,各种悬（吊）锭结构,新型锭翼的特点：,锭翼材料都选用铝合金，强度高而离心力小。锭翼外型设计采用斜肩式，翼臂总长度缩短，臂上端刚度大，弹性变形量小。锭翼表面涂有极光滑的特殊涂层，以减少空气摩擦阻力，并防止粘挂纤维。翼臂断面设计为流线型，以减少高速回转时的空气阻力。锭端都套有橡胶制成的假捻器，假捻效果明显。,2.锭杆(Spindle),插锭：锭杆支承并传动锭翼，为细长钢轴，下部插入锭脚油杯中，中部支承、传动；筒管活套在锭杆外，筒管由上龙筋传动并升降。吊锭：锭杆用来支承筒管，锭翼由上龙筋悬吊和传动。,粗纱机锭翼、筒管横截面图,插锭：锭翼（锭杆）由下部传动；,吊锭：锭翼（锭杆）由上部传动；,传动筒管,5-4卷绕机构,一、粗纱卷绕运动基本规律卷绕的基本要求：有适当的紧密度，增加卷装容量；纱圈排列整齐，层次分明，不脱圈，不塌边，使退绕顺利。粗纱在下道工序中采用的是周向退绕，故粗纱筒子采用圆柱形平行卷绕。,粗纱的卷绕方式,粗纱以螺旋线一圈挨一圈地绕在筒管圆柱形卷绕面上，纱层高度自内向外递减，形成两端为截头圆锥体、中间为圆住体的形状。故粗纱卷绕运动包括两部分：纱相对于筒管的周向运动；纱相对于筒管的轴向移动和移动动程逐层递减。,往复导纱,周向卷绕,卷绕回转运动,粗纱的卷绕转速=|筒管转速-锭翼转速|，即：,(wind),(bobbin),(spindle),粗纱卷绕类型,管导：nbns翼导：nbns对比：翼导时，如粗纱断头，易产生纱线飘散，影响邻近纱线;筒管转速随卷绕直径增大而增大，使管纱回转不稳定，动力消耗不平衡；开车启动时张力增加二导致断头等现象。棉纺粗纱机采用管导。,1.管纱的卷绕速度与卷绕直径成反比粗纱卷绕时，任一时间内管纱的绕取长度，必须和前罗拉输出的长度相等，即nw管纱的卷绕转速(r/min)；L单位时间前罗拉输出纱条的长度(mm/min)；dx管纱的卷绕直径(mm)。,二、粗纱卷绕的四个条件：,2.筒管与锭翼有相对运动wbs,3.筒管的升降速度与管纱的卷绕直径成反比.粗纱逐圈轴向排列是由升降龙筋带动筒管作升降运动而实现的，每绕一圈粗纱，升降龙筋需移动一个圈距。升降龙筋的升降速度为：a粗纱轴向卷绕圈距(mm)。,4.升降龙筋的升降动程逐层缩短。为了使管纱绕成两端呈截头圆锥体的形状，升降龙筋的升降动程需要逐层缩短，以使管纱各卷绕层高度逐层缩短。,三、粗纱卷绕运动的实现,粗纱机传动图,罗拉、锭杆（锭翼）匀速转动，由主轴、齿轮、链轮传动；筒管、龙筋升降按同一规律随粗纱卷绕直径变化，用同一变速机构，由两种速速合成差动机构。,新型粗纱机采用多电机，如四电机：1-传动罗拉；2-传动锭翼；3-传动筒管；4-龙筋升降,主动,被动变速,筒管转速由主轴的恒速和变速机构的变速两部分合成，通过摆动机构传动装在升降龙筋上的筒管；成形装置：按粗纱管上的卷绕层数控制变速机构输出的速度大小变化；根据粗纱管上绕纱高度控制换向机构的换向动作，使龙筋升降及时换向；其动作由龙筋升降运动触发。,四、粗纱卷绕机构,1.变速机构作用：传动筒管回转和龙筋升降运动机构：一对锥轮（ConeDrum）（铁炮）上锥轮：主动恒速下锥轮：被动变速调节方法：筒管每绕完一层，锥轮皮带受成形装置棘轮的传动向主动轮小头（或被动轮大头）移动一小段距离，使下锥轮降速，使nw和vh降低。,曲线锥轮和直线锥轮,被动,2.差动机构,作用：将主轴的恒速和变速机构传来的变速合成后传动筒管。组成：首轮、末轮、转臂。,优点：使变速机构适用于各种捻度的纺纱。使粗纱机实现等螺距平行卷绕。,减轻变速机构的功率负担。使筒管功率大多来自主轴，减轻锥轮皮带传递力，减少皮带滑溜，提高调速准确性和灵敏度；方便实现落纱后的筒管生头。抬起下锥轮，使卷绕转速等于0，筒管与锭翼同速，不需另外生头机构。,差动装置的类型,I类：转臂由变速机构传动（A456A、A454）II类：转臂由主轴传动（A453、A455、FA401）III类：转臂传动筒管（一般不用）,差动装置的速度计算请参见课本P150,不一致系数：筒管的恒速与锭速之差对锭速比值的百分率，称为不一致系数,当F=0时，说明卷绕规律正常；当F0时，表示筒管具有附加的卷绕速度，这将影响纺纱张力和纱线正常卷绕，F的绝对值越大，卷绕规律的破坏越严重。,3.摆动机构,摆动机构位于差动装置输出合成速度齿轮和筒管轴端齿轮之间，其作用是将差动装置的输出转速传递给随龙筋升降的筒管.在新型粗纱机上则位于卷绕变速传动齿轮与筒管轴端齿轮之间，将变频器输出的变速传至筒管。,摆动装置的形式：齿轮式和链轮式：老式，周转轮系，龙筋升降产生一个附加转速，影响卷绕正确性；万向联轴节式：新式，花键轴在花键套筒内自由伸缩。,要求三轴和两头在同一平面；输入、输出轴平行,4.升降及换向机构,作用：将变速装置的输出转动转换为龙筋和筒管的升降移动；形式：链条式、齿条式两种。,换向机构（FA401机）（双锥轮式）,锥轮5、6与换向横动轴4活套，由离合器控制交替与两锥轮啮合，离合器由电磁铁通过连杆及拨叉控制。,5.成形装置,筒管每绕完一层粗纱，成形装置完成三个动作：移动锥轮皮带作用位置，以减慢筒管转速和龙筋升降速度减速移动换向机构拨叉，切换锥齿轮的啮合传动，改变龙筋升降方向换向缩短龙筋下一次升降动程，使粗纱管卷装两头呈圆锥形减小动程,成形装置的种类,压簧式摇架式机电组合式目前多数用机电式,FA401粗纱机的机电组合式成形装置工作原理,成形滑架1装在龙筋上随同升降，下降时1通过圆齿杆2带动上摇架3绕O顺钟向摆，下摇架6在拉簧5作用下有顺时针运动趋势，6的顶部台阶右侧被右边的鸟形掣子7顶住不能转；当龙筋降至最低位置，3右摆臂上的调节螺钉8将7压下，使其脱开对6的抵制。5使6绕O顺时针转动。由于拉簧20的作用，使左边的7下落，抵在6的台阶左侧上。,O,在5的拉动下6迅速摆动的瞬间，成形装置完成三个运动：锥轮皮带移位：下摇架6顺时针转动带动13撞击11，使其脱离12的控制，棘轮回转，拉簧14使右侧掣子抵住棘轮，只能转半个齿。绳轮16放出钢丝绳，皮带拨叉左移。上龙筋换向：两只换向器17，感应片18装在撞头13上，触发讯号，使换向机构中的双向电磁铁动作，改变方向。动程缩短：棘轮12转半齿，通过齿轮传动，使与圆齿杆2啮合的角度齿轮19绕O逆钟向转，带动圆齿杆2左移，缩短了圆齿杆摆动半径，相应缩短龙筋动程。,五、辅助机构,1.张力补偿机构小纱张力调节：改变锥轮皮带起始位置；大纱张力调节：更换张力变换齿轮；中间张力调节：张力微调装置,张力补偿装置的形式,偏心轮式差动靠模板式补偿轨式圆盘式作用：在锥轮皮带原有移动量基础上调节、补偿，使大、中、小纱的张力在一落纱时间内基本一致。,FA401粗纱机圆盘式张力补偿装置,绳轮圆盘上固装6个均布滑块，可变径绳轮；张力正常时，绳轮取等径，锥轮皮带作等距移动；张力偏小时，绳轮半径调小，锥轮皮带移动减小；张力偏大时，绳轮半径调大，锥轮皮带移动增大。,在新型粗纱机上，通过CCD张力传感器保证纺纱张力的均匀。CCD光电全景摄像系统，它在粗纱通道的侧向判别粗纱条通过时的位置线，通过纱条实际位置与基准位置的变化判断纱条张力的大小。检验精度0.1mm.,2.防细节装置,停车时，筒管回转惯性使纱段张力大，产生细节。,方法一：电磁离合器齿轮2活套在轴3上，正常纺纱时，离合器断电，传递扭矩；停车时，离合器通电，摩擦片脱开，2空转，筒管转速因差动装置的输入为0而下降，避免细节。,方法二：采用慢速启停装置，使整个部件的运转速度保持同步升降，有效避免粗纱张力突变而产生细节。,3.满纱自动控制装置,完成动作：满纱定长；龙筋定向和定位自停；下锥轮抬起；皮带返回；下锥轮落下。,5-5粗纱机的传动和工艺计算,虽机型较多，但传动路线及变换齿轮的配置基本相同。,粗纱机的传动工艺要求：（1）粗纱机的恒速机件，如牵伸罗拉、导条罗拉、锭子及筒管的恒速部分，都应由主轴直接传动。（2）粗纱的变速机件，如升降龙筋及筒管的变速部分，都需由变速机构来传动。（3）粗纱机的锭子是恒速，改变捻度是由改变前罗拉输出速度来实现的。但前罗拉速度的改变必须与筒管的卷绕线速度一致，因此，改变捻度时，前罗拉输出速度、筒管卷绕速度和升降龙筋的升降速度必须同时改变，以保证卷绕规律不被破坏。,一、变换齿轮的种类和作用,1.牵伸齿轮（Z6Z8）：调节前、后罗拉速比，即改变E，获得所需粗纱的特数。总牵伸变换齿轮配置在前后罗拉的齿轮系中。2.捻度齿轮（Z1Z3）：调节前罗拉速度，改变粗纱捻度。配置在主轴和变速机构上锥轮之间。3.升降齿轮（高低牙）（Z9Z11）：调节龙筋升降速度，以获得粗纱卷绕法向螺距。配置在下锥轮至龙筋的升降传动路线中，龙筋变速不影响筒管转速。,4.张力齿轮（Z4、Z5）：改变锥轮皮带每次移动量，即改变筒管卷绕转速改变张力。装在成形装置上。5.卷绕齿轮（Z13）：调节始纺位置时的粗纱张力，当空管直径、粗纱定量改变较大，锥轮皮带始纺位置调整不能满足时，调节卷绕齿轮。配置在下锥轮和差动机构之间。6.升降渐减齿轮（角度牙）（Z12）：调节龙筋每次升降缩短的距离，即决定管纱上下两端的锥角。配置在成形装置主轴上，与圆齿杆相啮合，品种调换时才用。,二、粗纱机的工艺计算,1.牵伸倍数总牵伸倍数=前罗拉表面线速度/后罗拉表面线速度后区牵伸倍数=中罗拉表面线速度/后罗拉表面线速度,2.捻度,Tw（捻/10cm）=前罗拉转一转时的锭杆转数/前罗拉周长工艺设计时，根据产品要求选择适当的捻系数t；计算：确定捻度变换牙（Z1、Z2、Z3）,3.卷装轴向卷绕密度,密度（层/cm）=1/筒管每转的龙筋升降距离工艺设计时，由特数计算轴向卷绕密度，确定升降变换轮齿数：Z9、Z10、Z11、Z13。,4.径向卷绕密度,径向卷绕密度（层/cm）=锥轮皮带移动总量锥轮皮带每次运动量/卷装径向总厚度工艺设计时，可由特数算出相应的径向卷绕密度，然后确定张力齿轮比Z5/Z4。,进入二十世纪九十年代，数控电路、变频技术及微电子技术开始在纺织设备上使用，粗纱机的卷绕传动系统中取消了传统的铁炮变速装置、成型装置和张力微调装置，用两个电机在计算机和变频器的控制下完成粗纱的卷绕成型以及牵伸、加捻的同步运转,其代表机型有FA425。同时粗纱机的卷绕传动部分也有了大的改变，不仅取消了变速、成型、张力补偿装置和差动装置，而且取消了除牵伸以外的所有工艺参数变换齿轮，采用PLC及工业计算机，通过变频、伺服系统控制多台电机分别传动锭翼、罗拉、卷绕部分和龙筋，以代替原有的传动系统,代表机型有FA468、FA491。,三电机传动：锭翼和罗拉筒管龙筋四电机传动：锭翼罗拉筒管龙筋只保留牵伸变换齿轮，利用多只CPU实现电器控制上的准确性和实时性.,七电机传动：前罗拉中罗拉后罗拉锭翼筒管龙筋导条辊和清洁器取消了全部变换齿轮,国外粗纱机的发展：机电一体化程度高,多电机变频调速传动实现了在线跟踪检测自控（CCD张力检测）采用触键检查及其的运转状况，输入显示工艺参数或故障,高质量的锭翼和锭子传动机构Ro-we-Mat670前后排导纱角相同具有精确的三定（定长、定向、定位）及自动生头采用自动落纱装置生产环境好,国内新型粗纱机(以四轴同步运行为例)取消了传统的锥轮、成形、摆动、差动、换向等复杂机构用四台电机单独传动锭翼、罗拉、筒管和龙筋升降，采用变频电动机或伺服电机。有效控制慢速启动与刹车，确保频繁点动与刹车，抑制了细节的产生，具有防细节功能，不再需要防细节装置。,以数学模型为基础，完成电机的速度控制、粗纱张力和成形控制，在高速下保持恒张力纺纱。精确进行三定采用前低后高锭杆，进行等纺纱角纺纱采用小张力的封闭吊锭，筒管及锭翼采用