织造原理
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第三节 整经卷绕

从筒子架退绕下来的纱线需要卷绕成经轴(或织轴),卷绕过程中要保持整经张力和卷绕密度均匀、适宜,卷绕成形良好。

一、分批整经卷绕

分批整经中,片纱密度较小(一般为4~6根/cm),为使经轴成形良好,经轴卷绕要有一个很小的卷绕角,即在卷绕运动的同时还要有导纱运动。伸缩筘在控制片纱宽度和位置的同时,还左右往复移动,引导纱线均匀分布在经轴表面,并且纱圈互不嵌入,以便于退绕。根据纱线直径及纱线排列密度,伸缩筘动程在0~40mm范围内调整。在伸缩筘到导纱辊以及导纱辊到整经轴卷绕点之间存在着自由纱段,因为自由纱段的作用,整经轴上每根纱线卷绕点的左右往复动程远小于伸缩筘的导纱动程,一般只有2~5mm。部分分批整经机在结构设计上作了改进,缩短了自由纱段长度,使伸缩筘往复运动的导纱功效准确地传递到整经轴上,提高了经纱排列的均匀性。

为保持整经张力恒定不变,整经轴必须以恒定的表面线速度回转,于是随整经轴卷绕半径增加,其回转角速度逐渐减小,然而整经卷绕功率恒定不变。因此,整经卷绕过程具有恒线速、恒张力、恒功率的特点。

图2-27 经轴摩擦传动

1—三相交流电动机 2—滚筒 3—纱线 4—导纱辊 5—经轴 6—导轨

(一)经轴卷绕

1.摩擦传动方式 传统分批整经机常采用摩擦传动方式。如图2-27所示,三相交流电动机1通过传动滚筒2恒速转动,经轴5可在导轨6上水平运动,在水平加压力F的作用下被紧压在滚筒表面,接受滚筒的摩擦传动,由于滚筒的表面线速度恒定,所以经轴亦以恒定的线速度卷绕纱线,达到恒张力卷绕目的。

这种传动系统简单可靠,易于维护,但亦存在制动过程经轴表面与滚筒之间的滑移造成的纱线磨损,断头关车不及时等弊病,且随着整经速度提高,情况进一步恶化。因此,在高速整经机上不再采用这种传动方式,普遍采用直接传动方式。

2.直接传动方式 这种整经机的经轴两端为内圆锥齿轮,工作时与两端的外圆锥齿轮啮合。采用经轴直接传动后,随着卷绕直径的逐渐增加而线速度会加大,为保证整经速度恒定,经轴的转速应逐渐降低,因此主电动机的速度必须连续可调。调速方法有直流电动机调速、液压马达调速和变频电动机调速等。目前采用最多的是变频调速。

采用变频调速的经轴直接传动如图2-28所示,随着经轴卷绕直径的增加,当测速发电机3检测到的实际整经速度大于设定速度时,变频器就会降低输出频率,交流电动机1的转速降低,使整个整经过程中,整经速度维持在设定值。变频调速具有精度高、响应快、成本低、性能可靠等特点。

图2-28 采用变频调速的经轴直接传动

1—交流电动机 2—加压滚 3—测速发电机 4—纱线 5—导纱辊 6—经轴

(二)经轴加压

经轴加压的目的是使经轴表面平整,密度均匀并达到工艺所要求的卷绕密度,要求所加的压力要均匀、柔和、恒定。目前常见的经轴加压方式有机械式、液压式和气动式等。图2-29所示的是机械式水平加压方式,图2-30所示的是气动加压方式。

图2-29 摩擦传动整经机重锤式水平加压

1—经轴 2—活动支座 3—导轨 4—滚筒 5—链条 6—链轮 7—加压重锤

图2-30 直接传动整经机气动式加压

1—经轴 2—加压辊 3—气缸

对于摩擦传动的分批整经机,经轴加压的另一个目的是保证经轴随滚筒回转而不产生滑移,特别是在整经机的启动和制动阶段,即经轴与滚筒之间的正压力N必须满足:

式中:T——片纱总张力;

f——滚筒与经轴表面纱线间的摩擦系数。

(三)经轴制动

在整经过程中发生经纱断头,应对经轴及时制动迅速停车,不使断头卷入经轴内。对于摩擦传动的分批整经机,整经速度不能太高,一般小于500m/min,以免制动时滚筒与经轴之间因过分滑移对纱线造成严重的损伤。新型分批整经机配备高效的液压或气动制动系统,速度可达1000m/min以上。为了防止制动过程中测速辊(导纱辊)、加压辊与经纱发生滑移造成测量误差和经纱磨损,普遍采用测速辊、加压辊和经轴三轴同步制动,并且加压辊在制动开始时迅速后退脱离经轴表面不与经纱摩擦,待所有运动停止后加压辊再压向经轴表面。

有的整经机在筒子架上还设有夹纱器,每根纱线都对应一个夹纱器。当因纱线断头或其他原因造成停车时,夹纱器便迅速夹持住纱线,防止纱线因惯性退绕而松弛。在启动加速过程中,由夹纱器控制经纱张力,当整经机达到正常速度时,夹纱器才会完全放松。这既可以防止纱线纠缠,也有利于车速的提高。

二、分条整经卷绕

分条整经机的卷绕分大滚筒卷绕和倒轴卷绕两个阶段。卷绕传动方式一般采用直流调速电机或变频调速电机直接传动,以达到恒速卷绕的目的。

(一)大滚筒卷绕

分条整经机大滚筒的一端为圆台体,经纱的卷绕过程如图2-31所示。在大滚筒回转的同时导条器也作横向移动,经纱则按等距螺旋线绕在大滚筒上,各层纱线与滚筒轴线平行。第一条带以滚筒的锥状斜面为支撑进行卷绕,第二条带又以第一条带为支撑,依次类推。为了保证良好的卷绕成形,条带的倾角应与锥状斜面倾角相同。大滚筒每转一圈,导条器使条带横移一定距离,形成的纱层横截面为平行四边形。

图2-31 分条整经大滚筒卷绕

1、2、3—条带 4—大滚筒 5—导条器

如图2-32所示,设h为导条速度,即大滚筒每转一圈导条器横向移动的距离(cm),则:

式中:b——纱层厚度,cm;

α——条带倾角。

在大滚筒上卷绕一层纱线,增加的纱线重量G和体积V分别为:

GD·m·Tt·10-5(g),VD·W·b(cm3

式中:D——卷绕直径(cm);

W——条带宽度(cm);

m——条带经纱根数;

Tt——经纱特数。

则纱线的卷绕体积密度γ(g/cm3)为:

由式(2-5)、式(2-6)得:

图2-32 导条速度分析

由式(2-7)可见,若圆台体锥角固定不变,则整经品种改变时导条速度必须随之改变,以保证条带卷绕成形良好。有些分条整经机的导条速度不能连续可调,只能分档变化。因此,大滚筒的圆台体设计成活动斜角板式,斜角板的倾角能够进行自由调节。

对于纱线表面光滑的品种,圆台体的锥角小些,有利于经纱条带在滚筒上的稳定性,但是大滚筒的总长度变长,设备的占地面积增加。活动斜角板式大滚筒的圆台部分实际为多边形结构,这会导致第一条带与其他条带因多边形与圆形周长之间的差异而出现卷绕长度不同,所以新型分条整经机普遍采用固定锥角的圆台体结构,锥角有9.5°、14°等系列,根据加工对象进行选型。

(二)倒轴卷绕

纱线从整经大滚筒上退绕下来,通过再卷(倒轴)机构卷绕到织轴上,为了保证织轴卷绕平整,织轴在卷绕的同时还要做横向移动,横向移动速度与导条速度相同,但方向相反。

图2-33 织轴加压装置工作原理

1—经纱 2—织轴 3—加压气缸 4—压辊 5—压杆

纱线卷到织轴上时的张力称为卷轴张力。为了保证织造的顺利进行,卷轴张力要均匀、适当,张力过大、过小或较大的波动,都会影响织机的正常运转和织物的质量。

在倒轴卷绕过程中,还要对织轴卷绕进行加压。常用的加压方式是液压或气动加压,如图2-33所示。通过调节加压压力来控制织轴的卷绕密度,从而可以用较小的卷轴张力获得较大的卷绕密度。这既保证纱线有良好的弹性,又增大了卷装容量,提高了织轴卷绕质量。

(三)经纱分绞

为使织轴上经纱的排列顺序相对固定,保证穿经工作顺利进行,每个条带在卷绕前都要对经纱进行分绞操作。分绞是借助分绞筘完成的,分绞原理如图2-34所示。分绞筘中每隔一个正常筘眼1就有一个封堵筘眼2,条带中的经纱依次穿过正常筘眼和封堵筘眼,封堵筘眼在中部有2个焊封点,限制了经纱上下运动,而正常筘眼中的经纱可以上下运动。分绞时,先将分绞筘压下,正常筘眼中的奇数经纱位置不动,而封堵筘眼中的偶数经纱被压下,奇数经纱在上偶数经纱在下被分成两层,两层间穿入一根分绞线3,如图2-34(a)所示;然后,将分绞筘上抬,正常筘眼中的奇数经纱位置不动,封堵筘眼中的偶数经纱被抬起,于是奇、偶数经纱又被分成两层,在两层间再穿入一根分绞线,如图2-34(b)所示。这样两根分绞线之间的相邻经纱呈十字交叉状,经纱的排列顺序被严格固定。

图2-34 分绞筘分绞过程

一般分绞筘的每筘眼中穿入一根经纱,对于方平或纬重平织物,每个筘眼可穿2根。