1 超大牽伸裝置開發優勢及方案設計

1.1超大牽伸裝置的開發優勢

常州同和紡織機械制造有限公司生產的羅拉、搖架等專件在國內居于領先地位，達到了國際先進水平，已成功研制出六錠新一代無機械波羅拉。瑞士SMM和德國SKF等公司開發的新型單錠傳動的錠速可達到35000轉/分。這些高質量的專件具備了開發超大牽伸裝置的首要條件。

1.2四羅拉超大牽伸裝置的方案設計

四個伺服電機分別驅動前羅拉、中羅拉、中后羅拉和后羅拉。四羅拉牽伸，隔距分配：前中42~44；中后45~55；后后62~66，雙皮圈式板簧搖架加壓。整個方案的設計如圖1所示，實物圖如圖2所示。

(1)牽伸倍數分配

超大牽伸細裝置選用四羅拉四皮圈式板簧搖架加壓，以適應穩定量粗紗喂入牽伸的要求，牽伸倍數能達到20~250倍之間。具體分配如圖3所示：前區牽伸倍數控制在10~50倍左右，中區牽伸倍數控制在2~4倍，后區牽伸倍數控制在1.5倍以內。

(2)加捻卷繞裝置

采用超大牽伸后，要獲取合理的機械和紡紗效率，紗線的輸出速度必然比傳統的環錠紡紗速度有較大提高，錠子每分鐘速度將達到20000轉甚至更高，因此對卷繞裝置中的專件要求非常高，需要選配高速易保養錠子、綱領、鋼絲圈和錠帶等。

(3)控制部分

羅拉均采用伺服電機單獨控制，整體實現無齒輪傳動。四根羅拉的速度由紡紗工藝的參數來決定。設后羅拉的速度為n1,中后羅拉的速度為n2，中羅拉的速度為n3，前羅拉的速度為n4。按照前區牽伸達到50倍，中區牽伸達到4倍，后區牽伸達到1.25倍，總的牽伸倍數可達到250倍。在程序中，可按紡紗工藝參數和牽伸倍數的分配進行如下計算：

            n2=1.25*n1；

n3=4*n2=4*1.25*n1=5*n1；

n4=50*n3=50*5*n1=250*n1；

控制部分已經采用模塊化設計，而且四根羅拉的速度之間已經產生關聯，因此在紡紗實驗時，只需根據紡紗支數的工藝參數和紡紗的效率來決定前、中、中后和后羅拉的速度。

圖1 四羅拉超大牽伸裝置                            圖2 超大牽伸裝置實物圖

1、伺服電機2、齒輪箱3、齒形帶輪4、同步帶

5、后羅拉6、中后羅拉7、中羅拉8、前羅拉

圖3 超大牽伸裝置示意圖

2 超大牽伸紡紗工藝分析

    超大牽伸紡紗技術的工藝流程是：1采用大定量粗紗喂入細紗機，牽伸倍數可達20~250倍之間，成紗質量比普通環錠紡紗好。粗紗機的配備量大幅度下降，同等紗錠廠房面積要少，設備投資也減少了。2采用普通定量粗紗喂入細紗機，牽伸倍數達20~250倍之間，可以紡制高支紗，生產效率大幅度提高。3采用板簧搖架加壓，增加對羅拉的壓力，增大對須條的握持力，減少膠圈的滑溜，防止纖維的急跳、粘滑的現象。由于采用棉條喂入，沒有粗紗捻度引起的纖維交叉現象，在前區中纖維平行伸直，牽伸力明顯減小，雙膠圈的隔距也可縮小，使牽伸區中的邊緣纖維得到有效的控制。

2.1 超大牽伸與紗條不勻

在牽伸過程當中產生紗條不均勻的主要原因有兩種，可歸結為牽伸不勻和機械不勻。牽伸不勻一般采用“移距理論”進行闡述。牽伸倍數越大，紗線的不勻率就越高。這是因為在牽伸的過程中，浮游纖維的運動得不到控制，使纖維不能在同一點變速而引起了移距偏差，移距偏差與牽伸倍數成正比。并且傳統的大牽伸裝置通常采用五羅拉形式，最后一個區為牽伸準備區，兩對羅拉間的牽伸倍數很小，由于受1.25的限制，牽伸速度低，容易引起纖維的急跳，而且纖維間動、靜摩擦力交替變化，使纖維容易產生粘滑現象，進而引起紗條不勻，而超大牽伸裝置在傳統的牽伸理論的基礎上已經有了突破。經研究表明，隨著牽伸倍數的增大，必須要增強牽伸區中摩擦力場的強度，增強對浮游纖維運動的控制，使纖維變速點分布集中在很小的范圍內。在實際紡紗過程中，必須將變速點分布前移至前羅拉鉗口處附近才能盡可能的降低紗條不均勻性。機械不勻是由機械裝置的誤差引起的。由于牽伸倍數的增大，對羅拉的剛度，安裝精度等零部件的要求非常高。以羅拉產生的機械不勻為例，產生的紗條不勻以極差系數J(%)來表示：

J(%)=I*E/L-------------------------------------------(1)

式中：I------羅拉鉗口線移動距離；

E-----牽伸倍數；

L------1/2羅拉周長。

由公式(1)，可得紗條機械不勻與牽伸倍數成正比，牽伸倍數越大，羅拉偏心、彎曲造成紗條的機械不勻越大，所以主牽伸區的牽伸羅拉一定要采用高精度的無機械波羅拉，其它的零件也必須是高質量的，才可能消滅機械波產生的影響。

2.2 牽伸力與握持力的關系

整個須條在牽伸過程中用于克服摩擦阻力的力稱為牽伸力。隨著牽伸倍數增大，相應粗紗定量增加，前區和后區摩擦力場都相應增加，這些都增大了牽伸區的牽伸力。羅拉鉗口的握持力是指上膠輥與下羅拉組成的鉗口對須條的動摩擦力，其大小與羅拉加壓、鉗口下須條的粗細和幾何形狀、鉗口與須條的動摩擦系數及膠輥的硬度和彈性等因素有關。

牽伸理論指出：能否正確處理牽伸過程中“牽伸力與握持力”和“控制力與引導力”這兩對力的關系，是超大牽伸成功能否取得成功的關鍵。牽伸的基本要求是：在牽伸過程中，握持力始終大于牽伸力；前羅拉的鉗口線上浮游纖維的引導力必須大于控制力。由于在牽伸過程中，握持力和牽伸力都是變化的，這就要求最小握持力必須要大于最大牽伸力，一般來講，握持力比最大牽伸力大2~3倍。也就是說牽伸力的增大時受到握持力的限制的，否則就會出現牽伸不開或者出現硬頭，影響正常生產任務。

2.3 超大牽伸紡紗質量分析

超大牽伸試紡工藝：

羅拉隔距：前區43毫米，中區48毫米，后區63毫米。

皮輥加壓：前羅拉19kg，中羅拉17kg，中后羅拉19kg，后羅拉19kg。

羅拉直徑：前羅拉27mm，中羅拉27mm，中后羅拉27mm，后羅拉27mm。

鋼領直徑：42mm。

為了檢驗超大牽伸紡紗質量，用重定量的粗紗分別在超大牽伸和普通環錠兩套系統上分別進行試紡，試紡對比效果如表1所示：

超大牽伸環錠紡細紗機如下圖4所示。此臺機器羅拉和搖架是用同和公司制造的六錠新一代無機械波羅拉和新一代的板簧搖架，錠子和鋼領均采用國外進口的，能夠滿足高速的要求。由于車間的溫度、濕度等條件都不能滿足正常紡紗的要求，因此超大牽伸的紡紗質量不夠理想。相對于普通環錠紡細紗機來說，只是紗線強力比較好，條干、粗節等數據不夠好。