松式络筒工艺设计与质量控制

松式络筒工艺设计与质量控制

摘要

供染色的筒纱比一般的筒纱规定更高，尤其是规定筒纱的密度均匀一致、有非常

精密时无重叠的I纱线层、锭长锭径愈加精确、纱线日勺退绕更好，这种卷装在染色

过程中具有最佳日勺液体渗透性。本文对影响筒纱密度及均匀性的I有关原因进行了

试验分析，对有关工艺参数进行了优化。得出了如下结论：

松式络筒速度不影响筒纱密度；臂压力对密度的影响较大，一般在密度相差较大

时优先考虑调整臂压力；张力是控制筒纱密度日勺关键原因，在筒纱密度相差不大

时进行微调；超喂口勺目的是充足释放张力，根据纱线品种的不一样可选择不一样

的超喂比；交叉角重要是配合软边表消除硬边和以便下道工序退绕，一般状况选

择精密型，根据纱线品种可选择不一样日勺交叉角。交叉角一般不适宜选择太大；

温湿度对松式卷装密度影响较大，一般要控制它日勺稳定性。

关键词：密度臂压力超喂交叉角张力

1绪论

1.1课题背景及意义

1.2伴随人们审美意识口勺增强和生活水平的提高，高档色织产品愈来愈受到人

们爱慕。不仅仅真丝绸，化纤丝、人造丝、混纺纱和棉纱等也可采用色丝制

造，这就促使纱筒软色工艺在色织行业获得广泛应用。一般纱筒染色前需要

将外购的坯纱络成适合于筒子染色用的“松式筒子”供下道工序用，因此松

式精密络筒机的需求日益增长。怎样生产出合格的松式筒子卷装，以便筒纱

均匀染色就成为人们需要着手处理口勺问题。

1.3国内外研究现实状况

高档色织产品愈来愈受到人们爱慕，纱线日勺染色目前大都采用两种方式,

一种是绞纱染色，另一种是筒纱染色。两种染色方式比较，绞纱染色投资成本相

对较少，但绞纱染色后还需要通过络筒上织机私用，因此目前诸多顾客但愿直

接筒纱染色。为了生产出筒纱染色日勺合格卷装，国内外日勺许多纺织机厂及技术人

员做了一系列的研究。首先生产出能做松式络筒的设备，另一方面要优化影响筒

纱密度日勺工艺。

供染色日勺筒纱比一般的筒纱规定更高，它不仅规定清除纱疵、接长纱线、外

形美观、退绕良好、具有一定重量的卷装，并且还规定筒纱的密度均匀一致、有

非常精密的无重叠的纱线层、锭长锭径愈加精确、纱线的退绕更好。另一方面生

产筒纱染色的设备机电一体化规定更高、调整筒纱密度要以便精确。

1.4筒子染色是染纱工艺上日勺一项新技术、可以减少工序，对提高劳动生产率也

很有经济价值。为了适应筒子染色日勺需要，上海色织机配件二厂设计制造了

SG80-1型60锭松式络筒机，该机系用管纱喂给并卷绕松式宝塔形筒子纱,

更合适于化纤纱线，又可供整经、并纱等工序使用。王瑞生，王乐娥对松式

络筒机进行过技术改造，他们将1332M型络筒机筒锭式卷绕改为弓形架式

卷绕，在工艺上采用低速度、轻加压以减少张力，减少卷绕密度，改善筒子

成形等。以使筒子卷绕蓬松，合用色织行业对筒子纱染色的需要。80年代

末费县纺织厂制迨了槽筒松式络筒机，整机性能和零部件质量符合地方原

则，产品合格，满足了纺织生产之急需。90年代是我过松式络筒机发展较

快日勺时期。目前，国产较先进的松式络筒机是天津宏大集团生产的GA036

型精密络筒机。采用单锭集中传动方式，导纱机构采用的是旋转翼片，筒纱

密度仍然依托老式机械式的调整，机电一体叱程度还不是很高。国外的松式

络筒机已经走在了前列，瑞士SSM企业产生的DP1-D高速松式络筒机，意大

利FADIS生产H勺FT-RT松式络筒机。他们都采用电子导纱具有设备性能可靠、

维护简朴、调整以便等特点、所生产的松式筒子纱成形好、品质高、卷烧密

度均匀一致，尤其适合于筒纱染色。

1.5陶发明先生就DP1-D松式络筒机日勺重要性能进行了分析，DP1-D松式络筒

机是精密卷绕设备，具有设备性能可靠、维护简朴、调整以便等特点，所生

产的松式筒子纱成形好、品质高、卷绕密度均匀一致，尤其适合于简纱染色。

简介了该设备的重要特点是气动控制，精密卷绕，机电一-体化。参赛和工艺

参赛的设定与调整辅以计算机数字终端控制，可以提高松式卷装日勺质量。

2.7高速松式络筒机的重要部件及特点

2.3.1导纱装置

（1）横动导纱采用日勺是“导纱器”，即俗称日勺“兔子头”，对纱线日勺损伤

很小，尤其合用于高档色织纱线口勺卷绕；此外由于各电机在机械上没有直接日勺传

动连接，辅以高速精密运动控制软件算法，可以很以便地实现高速精密交叉卷

绕，往复频率最大为800次/分钟，即每分钟1600次换向。它是目前最先进的导

纱模式。这种电子导纱形式口勺卷装具有良好口勺退绕性能。

（2）横动伺服电机控制。为了保证纱筒具有良好口勺染色性能，需要从开始

卷绕到满筒之间任何直径点上，筒子上的纱线在空间上成立体交叉，彼此都不

平行，保证每层纱线没有重叠，就是说需要对纱筒的卷绕比进行精密控制。所谓

卷绕比，就是横动导纱钩每往复一次，纱筒卷绕日勺圈数。交叉卷绕有老式欧I槽筒

卷绕（任意卷绕）、恒定卷绕比精密卷绕、数控分层卷绕三种形式，一般采用恒

定卷绕比精密交叉卷绕和数控分层卷绕两种功能实现精密交叉卷绕，“单锭控制

驱动器”通过实时采集卷绕电机反馈编码器脉冲信号计算其实时速度，根据精密

卷绕工艺规定，用独特数控算法得出横动伺服电机口勺速度给定指令，以保证横

动伺服电机转速与卷绕电机转速按照卷绕比的定义保持一定关系，让纱线以空

间螺旋线的形状往复绕在纱筒上。

（3）卷绕无刷电机。卷绕电机直接驱动纱筒旋转，实现纱线的卷绕运动。

横动和卷绕两个运动合成后即体现为纱线以螺旋线的形状来回卷绕在纱筒表面。

2.3.2卷绕支撑装置

(1)支撑罗拉，每个导纱器均装有一种支撑罗拉。它有卷绕驱动，每个罗

拉均装有一种磁性体，并与一种静态的探测器装在一起用于检测筒子转速，进

而控制筒纱长度。

(2)卷绕支架，支架由两边两个支架构成，可调整卷取筒管和支撑罗拉间

的平行度。即可生产平行卷装和有锥度的卷装。

1)控制臂：一种带有控制编码器日勺马达，一根传播皮带，一种锥形环，这

种传播可防止卷取筒管口勺磨损。可根据所规定的卷装密度和硬度来调整和保持支

撑罗拉上的卷绕压力。

2)筒子支架压力赔偿装置：每个筒子支架均装有一种气动装置，用于调整

和赔偿支撑罗拉上的筒子的传播压力，即臂压力。

2.3.3喂纱装置

(1)超喂罗拉：精密卷绕过程中纱线线速度肯定不小于纱筒退绕线速度，

张力值也因此增大，而过大日勺张力不仅得不到优质纱筒，并且会增长纱线的断

头，减少生产效率。因此，高速松式络筒机采用了所谓“超喂”的措施，即送出

纱线的速度不小于卷取纱线日勺速度，将纱线卷绕时筒子“硬拖”纱线的状况变化

成缓和地卷取纱线的状况，从而减少断头，获得满意H勺松式卷绕筒子。纱线在超

喂滚筒上围绕口勺圈数取决于超喂量得大小，一般RJ超喂量控制值在1.02〜1.06

(一圈状况下)之间，它可以通过计算机终端调整超喂量。

3(2)张力控制装置：精密卷绕加工时纱线张力的大小直接影响筒子卷绕的

松紧度，从而影响筒子绕纱日勺容量和染色的轻易，并影响纱线加工的I断头

率，因而多种精密卷绕络筒机均有纱线日勺张力控制环节，尤其是供筒子染

色用的纱线日勺加工张力，不适宜过大，以获得松式卷筒，有助于染色。本方

案除了采用措施保证相对恒定的纱线卷绕线速度外，还此外设计有一种张

力递减调整装置，采用一种步进电机控制的张力调整杆。在线速度升速过程

中，通过调整步进电机日勺转角状态，控制张力调整杆的角度，变化纱线通

过门栅夹持力度，以保证卷绕张力恒定，此外按照特殊纱筒“里紧外松”的

工艺规定，可以根据纱筒卷绕半径调整张力杆的角度，保证卷绕纱筒小直

径时卷绕张力大，大直径时卷绕张力小。它有一种簧片和法兰安装在一起,

予以纱线对日勺的I张力，它可以通过计算机终端调整。

4(3)在线张力控制张力器：它是全电子化的张力控制系统，可持续控制纱

线张力，从开始一直到卷装成形结束。它可通过数字终端设定日勺纱线卷烧张

力，纱线卷绕张力受一安装在每一卷绕锭子上的特殊日勺“在线”电子探测器

检测，电子张力控制装置反之对纱线产生作用。虽然对于一种很小日勺纱线张

力变化，此张力器也能把张力恢复到设定值。

5高速松式络筒工艺设计与质量控制

5.1染色筒子的质量规定

5.2松式络筒规定非常精密日勺纱线层，这样可以生产出密度可控日勺用于染色日勺

松式卷装。松式卷装在染色过程中具有最佳的液体渗透性，其内外层纱线密

度完全均匀。松式络筒的规定不是越松越好，基本点是密度均匀一致，根据

染色经验一般密度设计规定以0.35g/cn?为中心，3为宜。

5.3影响纱筒密度的原因与控制措施

（1）松式络筒对工艺的规定非常严格，为了生产出符合染色规定日勺松

式卷装，首先要通过大量的试验测欧I数据，对数据进行记录分析,

从影响松式卷装的重要原因着手，逐项进行修正，积累一定H勺经

验，按生产品种和染色的规定对工艺进行优化设计来到达质量控

制口勺目孙

（2）影响松式络筒卷装的重要原因有：速度、臂压力、张力、超喂、

交叉角、温湿度。

（3）卷绕线速度：理论上分析，纱筒卷绕的线速度随纱筒的卷绕半径

变化而变化，而线速度的变化直接引起卷绕张力欧I波动，从而会

影响纱筒日勺成形质量和纱线日勺机械物理性能。假如外层纱日勺张力

不小于内层纱日勺张力，就轻易产生筒子外层纱挤压内层纱日勺胀边

现象；假如络纱过程中张力变化过大，也会轻易导致纱线因络纱

张力不一样出现纱线拉伸率不一样，这就规定在络筒过程中尽量

减小张力及压力的波动。因此除保证恒定纱筒压力外，保证卷绕

速度相对稳定是控制张力波动的一项重要措施。目前，松式络筒

机一般采用800〜1000m/min口勺线速度为宜。

（4）臂压力：它是影响筒纱密度的关铤原因之一。可根据所规定的卷

装密度和硬度来调整和保持支撑罗拉上日勺卷装压力。伴随筒纱直

径日勺增大卷装重量加大，这时筒子支架日勺气动装置来调整和赔偿

支撑罗拉上的传播压力。根据经验生产松式卷装臂压力一般选择

在2〜3N。

（5）超喂：超喂的目的是充足释放张力，一种超喂罗拉在卷绕过程中

的最终牵伸之前对纱线进行超喂，赔偿了由喂入卷装的退绕导致

的张力变化。超喂值可又控制系统控制超喂电机，根据纱线品种

最大超喂可达70%以上。

5.4张力：调整筒纱密度重要措施，重要是通过变化张力日勺大小来调整。一般张

力装置与一种簧片安装在一起，通过数字式控制面板来调整法兰弹簧上的

压力变化纱线的张力。它设有一种起始张力和一种结束张力，张力由计算机

终端控制，按一线性变化来控制筒纱大小卷装时日勺密度一致性。一-般可设置

儿克到几十克不等。

5.5交叉角：筒纱的卷绕方式可分为精密型网状卷绕、随意模式口勺卷绕、间层式

卷绕。高速松式络筒机一般采用精密卷绕，也可采用其他方式卷绕。交叉角

用度来表达，它表达的是卷装上纱线的卷绕半角。度数越高退绕越好，但导

丝速度也越高，提议使用中间值。精密卷绕具有恒定的卷绕数其交叉角是变

化日勺，它的特点是卷装上日勺纱线有规律地精确分层，较高H勺卷装卷绕速度，

较高的卷装退绕速度，生产直径有限制口勺卷装，卷装的内外层密度差异小。

正是精密卷绕的交叉角是变化的，这就以便了我们设置左右软边表。通过设

置对的H勺软边表来消除筒纱的硬边，这也是松式络筒要满足筒纱染色的关

键技术之一。为了到达染色的规定还可以设置锥度表生产出完美的卷装。实

际生产中我们只要在计算机中的选择卷绕方式、软边表及锥度表。

5.6温湿度：松式络筒,对温湿度的规定非常高，温湿度H勺微小变化都会影响筒纱

的密度和成形。这就需要良好的生产环境来控制温湿度日勺变化。一般温湿度

控制在70%左右。

5.7试验及分析

工艺参数对筒纱密度的影响

1）现以纯棉100英支的双股线为例，生产松式平行卷装，通过试验分

析各工艺对松式卷装口勺影响。

2）速度

卷装线速度设定为800、1000、1200m/min,对筒纱密度进行测定，测

定成果见表3-1.

表3T速度与筒纱密度关系

卷装线速度（m/min）80010001200

密度(g/cn?)0.3930.3930.395

3）从表3-1试验数据分析，纱线的速度对筒纱密度影响不明显，因此

理论上纱线日勺线速度可以任意选的，且纱线日勺线速度高，产量高。

实际生产中纱线H勺线速度与纱线粗细、原料种类等有关，并且纱线

的线速度越高，筒纱的外观形状越矩控制。为了不影响纱线的机械

物理性能，松式络筒机一般采用800〜1000m/min的线速度为宜。

4）臂压力

臂压力是影响筒纱密度H勺关键原因之一，现选的臂压力为2.3.4N进行

生产，对筒纱密度进行测定，测定成果见表3-2.

表3-2臂压力与筒纱密度关系

臂压力（N）234

密度(g/cmD0.3730.3960.415

5）从表3-2可见，伴随臂压力的增大，筒纱密度逐渐增长，因此臂压

力是影响筒纱密度日勺关键原因之一，当实际密度与设计密度相差较

大时，必需通过调整臂压力才能实现。

6）超喂

现设定超喂率为5.25.50%进行生产，对筒纱密度进行测定，测定成果

见表3-3.

表3-3超喂与筒纱密度关系

超喂（%）52550

密度(g/cm3)0.4060.3760.375

7）从表3-3可见，超喂由5%增到25%时，筒纱密度展现下降，当超喂

继续增大到50%时，筒纱密度几乎不再变化，因此超喂是充足释放

张力，当释放不充足时密度明显偏大，筒纱成形有涨边现象，即筒

纱的内外层纱线的密度有差异。当超过了释放范围对密度的影响就

不明显了，且释放过大还会影响纱线的断头。一般纱线选择在25%

左右很好。

8）张力

张力是影响密度的重要原因，现设定张力为5.15.25克进行生产，对

筒纱密度进行测定，测定成果见表3-4.

表3-4张力与筒纱密度关系

张力（g）51525

密度（g/cn?）0.3750.3960.425

9）从表3-4可见，伴随张力的增长，筒纱密度增长，因此张力对筒纱

的密度影响明显，一般根据不一样的纱线品种选择不一样的张力来

控制筒纱密度。尽管张力调整筒纱密度比较以便，调整范围比较大，

但在实际生产中张力应选择适中，由于张力太小会影响筒纱的成形,

张力太大不仅影响筒纱成形还直接损失纱线日勺物理机械性能，导致

纱线断头增长。因此当张力选择适中时不符合筒纱密度规定时要考

虑选择合适的臂压力来满足密度规定。

10）交叉角

现用16。（固定交叉角）和精密卷绕进行生产，对筒纱密度进行测定，

测定成果见表3-5.

表3-5交叉角与筒纱密度关系

交叉角16°（固定交叉角）精密

密度(g/cm3)0.3760.375

11）从表3-5可见，交叉角对密度的影响不大。本文在前述的“交叉

角”分析中懂得它影响筒纱的成形及后道，序的染色、退绕。精密

卷绕日勺交叉角是变化的，这就以便了我们设置左右软边表。通过设

置对日勺欧I软边表来消除筒纱的硬边，这也是松式络筒要满足筒纱染

色的关键技术之一。

12）温湿度

由于纺织纤维具有吸放湿性能，因此车间相对湿度应当对纱线的

加工带来一定口勺影响。目前相对湿度为60、70、80%条件下进行生产，对

筒纱密度进行测定，测定成果见表3-6.

表3-6温湿度与筒纱密度关系

温湿度(噌607080

密度(g/cm3)0.3660.3720.391

由表3-6可见，伴随相对湿度的增长，筒纱密度展现增长趋势。即温湿度对筒纱

时密度影响也比较明显，由于当温湿度增长时纱线时吸湿增强，纱线之间的粘

附力增大，因此密度明显增大。一般使用选择70%左右为宜。松式络筒规定温湿

度相对要稳定，生产时若变化较大不仅对密度日勺一致性有影响，且直接影响筒

纱日勺外观，产生鼓边、松芯等。

3.3.2工艺的优化设计

(1)现需设计纯棉100英支口勺双股线松式平行卷装，规定内外层纱线的密

度一致，容许范围是±0.015g/cm3.

通过3.3.1的试验根据，本文设计工艺参数组合见表3-7.对筒纱内网层密

度进行测定，试验数据见表3-8.

表3-7工艺参数一

卷装线速度臂压力(N)超喂(%)张力(g)交叉角温湿度(%)

(m/min)

8003258精密69

表筒纱内外层密度

序号直径(nun)体积(cm3)重量(g)密度(g/cnf)

17095.93370.392

274164.66650.396

386393.761530.388

496610.922410.395

51161116.844420.394

61301527.776000.393

从表3-8可见，筒纱内外层密度最大差异为0.008不不小于±0.015g/cm3,

差异在规定范围，符合工艺设计的规定，满足了松式卷装的规定。

(2)现需设计纯棉60英支H勺双股线松式平行卷装供筒纱染色。规定密度在

0.37±0.015g/cm3,重量1000土30g,直径160±2mm。

由3.3.1日勺试验根据，本文进行工艺参数优化设计，工艺参数见表3-9.对筒纱

密度进行测定，试验数据见表3T0.

表3-9工艺参数二

卷装线速度臂压力(N)超喂(%)张力(g)交叉角温湿度(％)

(m/min)

90032512精密71

表3T0筒纱的密度

序号直径(mm)体积(cm3)重量(g)密度(g/ciiP)

1158.42475.110040.406

2159.32496.910240.410

3158.42460.010060.409

4158.32469.310140.411

5158.02420.110080.417

6158.52475.410140.410

从表3-10试验数据分析可见，5锭号密度为0.417与设计密度偏差为

0.057,远不小于偏差值，1锭号密度为0.406与设计密度偏差为0.046,

也不小于偏差值，总体讲筒纱密度值偏大。3.3.1的试验数据，影响筒

纱密度日勺重要原由于臂压力和张力，本文就调整这两个参数，对表

3-9工艺参数二进行优化设计，臂压力由3N调整为2.