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1、自调匀整技术在棉纺系统中的应用 2007-7-20 中国设备网 文字选择：大 中 小1 市场对棉纱的质量要求 棉纱是纺纱工场的制成品，但却是原料纤维一织物之间的中间品，是衣着装饰产业三种织制品的原料，除产业用布有特殊要求以外，衣着装饰随着人民生活水平的提高，要求与日俱增，面对这样的市场需求，纺纱工场的生产，必须与之适应，现仅就衣着服饰方面分析其对棉纱质量的要求。 1.1 服用性能与纱线 服装已不仅仅是对环境温湿度与生理上的适应，而是人们或借以传情达意，扩展社交，或塑造自我形象，以显露其精神境界，或装饰美化，以表达礼仪等等，总之，早已不把使用、寿命、价格高低放在第一位了。服饰着装如此地逐步趋向个
2、性化，对花色品种的要求日见翻新，对织制品的要求除一般常规和多功能（保暖防臭等）要求以外，还要求色泽鲜艳、美观大方、能实现人物外观、身骨与风格。随着服用性的改变，其原料纱线的品质也须作相应的改变。 1.2 织物对棉纱的要求 为适应服用性能的多样化，棉纺系统已从纯纺走向混纺、天然纤维之间、化学纤维之间、天然纤维与化学纤维之间、一般纤维与差别化纤维之间、进行着各种不同原料纤维间的混纺，或普梳、或精梳、或变拈向、或变工艺参数，形成了多种规格与不同品质的棉纱，现综合机织，针织对棉纱应满足的主要要求如下： 1.2.1 条干均匀 条干均匀的棉纱的织制品，其外观平整光滑，可染性好（色彩均匀鲜艳），且均匀的条干
3、，其单强CV值一定较低，即其平均实际强力提高了，特别是那些装饰性的轻薄织物，对棉纱条干均匀度要求极高，同时还要求其条干CV值较小。 1.2.2 强力 棉纱在经过织造加工中，因引伸，摩擦损失一部分强力后，还应存余一定强力，以维持织制成成品（例如服装）后，具有一定的耐磨性撕裂性。故要求单纱具有与纺纱号数相匹配的强力，且要求单纱的强力CV值较小。 1.2.3 棉结杂质 棉纱中的结杂，会增加织造中的断头，降低织造效率，如残留于布面，还会形成染斑，影响美观，甚至成残次布。 1.2.4 长粗节长细节 棉纱中的长粗、长细节，在织制品中，是无法修整的，影响打分，直至成批地降低入库一等品率。其条花、条痕影响布面
4、的光泽美观。 上述对棉纱要求的核心是条干均匀度，把住这一关，单强CV比值，结杂，及长粗、长细节都会随之相应减少。 1.3 用户对棉纱质量的要求 用纱户往往是制织坯布或织物的最终产品厂（如服装、装饰织物等），特别是最终产品厂，在我国加入WTO以后，创出自有的商标品牌的愿望是极其强烈的。棉纱质量可以有高、中、低多种档次，他们所要求的不一定是高档的，但必须是能长期地稳定在同一档次的棉纱，这对他们的品牌效应是极其需要的。 1.4 现代化设备的要求 现代的织造技术，无论是机织还是针织都趋向三高（高质、高速、高效），与传统设备比，速度翻番，要求棉纱不仅有足够的强力，承受其高速引伸，磨擦而不断头，还要求均匀
5、的纱线截面，少结杂、少长粗、长细节等纱疵，能顺利地通过 筘眼（针眼）而不断头，因为在织造工序，有的同时加工几十、几百根纱线，（针织）。有时同时加工几千、几万根纱线（机织）。其中的一根纱线断头，引发全机停车，对其生产效率的影响极大。 由上述1.21.4节，可见市场对棉纱质量的要求，无论是满足服用性能，适应织造三高设备的加工，还是满足用户的要求，都牵涉到棉纱质量的一个核心问题条干均匀的棉纱，且能长期稳定在同一个档次。正是出于这种需要，自调匀整技术在棉纺系统的使用应运而生。 2 自调匀整装置的作用与效益 2.1 自调匀整装置的作用（以下简称自匀装置） 2.1.1 稳定号数 可设定工艺参数及允差范围，
6、与在制品实时比较，进行控制，使后续纺纱机上纺出棉纱的号数重量偏差（简称支偏下同）能长期地稳定在用户要求的 允差范围内，使用户厂满意。 2.1.2 弥补并合功能 纺纱系统常在并条机上用多根棉条并合，牵伸改善在制品的均匀度并控制号数重量偏差。但都存在两个缺陷：一是受并合根数，牵伸倍数的限制，仅能改善短、中片段的不匀，对长片段，超长片段，无能为力；二是对棉条截面中纤维量差异较大的周期性的牵伸波（纤维物理性能差异引起的牵伸波、机械波、精梳接合波），改善不大。由于自匀装置对在制品有消峰填合功能，能弥补并条机上随机并合的缺陷。 2.1.3 防止突发性纱疵 对超控制范围的一切突发性纱疵（棉结、杂质、粗节等）
7、，自匀装置有自动停机禁行，并发出警报的功能，提示挡车工及时排除，较人工防疵捉疵，快速而准确。 上述三点，正是用户对棉纱质量所要求的。 2.2 自匀装置与现行的离线检测相比优点有四 2.2.1 反馈快 自匀装置的检测、反馈、控制是在电子线路之间进行。速度快达毫秒级（ms）。离线检测是人加仪器，试验结果经计算比较后，通过牵伸变换齿轮的调换，进行调节，其检测、反馈、控制都是在人与机器之间进行，调换齿轮，还须停机、路程之长，时滞之久，与在线的电子迴路控制是无法相比的。 2.2.2 精度高 自匀装置利用电子计算机控制伺服执行机构，实时改变牵伸倍数达到匀整目的，工作稳定可靠，精度误差在1%以内。离线检测时
8、，试验工的操作手法，熟练程度及责任心对检测精度及反馈结果影响甚大。不稳定的人的因素与稳定的计算机控制迴路相比，其精度即可信度是无法比拟的。 2.2.3 代表性大 自匀装置为在线检测，对检测的在制品，实时跟综，毫发不漏，检测率达100%。离线检测，反仅能对在制品抽样试验，限于人力、物力、其数量大小于在线，代表性甚小。 2.2.4 节棉 自匀装置对检测样品仅进行接触或不接触检测，对在制品无损。离线检测必须对样品进行破坏性试验，才能取得需要的工艺数据。这也决定了其抽样不能过多，必须限制在一定的范围内，即使如此，长年累计，会有一定的原料损失。 2.3 自匀装置的效益 自匀装置是从属于纺纱系统中的子系统
9、，其效益也是从纺纱设备正常生产运转中体现出来，生产效益若全部计在自匀装置上，似有偏颇，但其优越作用，不可忽视。 2.3.1 适合用户需要，可拓宽销售渠道。（见上述） 2.3.2 减少制成品降等降波的机率。 2.3.3 减少原料消耗。除样品检测能节棉以外，经匀整装置在线调节后，不仅可改善棉纱的均匀度，且可对棉结、杂质、粗细节等疵点严格把关，可减少织造加工系统的断头。有人做过计算，若以络筒机断一根头的成本损失为1的话，则整理机上断一根头的成本损失为700，桨纱机为2100，布机为490。可见，断头对织造成本的影响是很大的。 2.3.4 提高生产效率 自匀装置取代清棉纯机械式的铁炮（锥轮）匀整装置后
10、，将成卷机的正卷率普遍提高为99100%，重不匀率也降低到工艺要求范围以内。正卷率的提高，使制成率相应提高，即节棉、节电、降低物耗，还提高了生产效率，减轻了工人的劳动强度，有的企业注一算过一笔账，四套清花自调匀整仪使用一年以后，在1998年比1997年同期5个月产量上浮2.54%的条件下，电耗降低了30.02%，机配件消耗减少了26.36%，清花落棉降低了6.94%，平均每月少耗电费5582元，配件少耗用681元，普梳纱配棉少用了741斤。当然其中包括有其他有成效的工作，但也应承认自调匀整装置是起了一定作用的。梳棉、清梳联、并条机上自匀装置的使用，虽不涉及制成率，却涉及支偏和条干不匀率棉纱的重
11、要指标，影响成品的等级评定及销售价格。瑞士立达（Rieter）对使用其RSB-D30并条机（立达自称：RSB-D30的核心部分是其新型的，全数字化的自调匀整系统注二）的美国工厂跟踪对比试验，转杯纱在织造工序每10万次引纬的断经，断纬减少了1.34次，织造工序的效率提高了0.5%，竞高达98.8%，按立达计算每台RSB-D30每年可节省费用高达4万美元注二 3 自匀装置的原理、类型及特性 3.1 原理 变化牵伸区中的牵伸倍数实现对在制品的匀整。基本方程： v2=v1E(1t/t)或 v1=v2 E(1t/t)(1) (1)式中：V1、V2分别为喂入，纺出罗拉的线速度，V2/V1=实际牵伸倍数=D
12、 E为额定（设计）牵伸倍数 G为喂入品实际单位重量，以厚度t表示 G为喂入品实际单位重量与额定（设计）单位重量之差，以厚度变化t表示 当V1为恒量，V2喂入品厚度的变化作线性变化。当V2为恒量，V1随喂入品厚度的变化作双曲线变化。 3.2 自调匀整的类型有三种分开环、闭环、混合环 3.2.1 开环：控制迴路非封闭式，检测点设在机器喂入后罗拉的后方，控制点设在纺出点某处，按补偿原理工作。 3.2.2 闭环：控制迴路为封闭式，检测点设在机器纺出前罗拉的前方，控制点设在喂入点某处，按反馈原理工作。 3.2.3 混合环：在牵伸调整系统中，既有开环，也有闭环，兼有二者的优点。可有两处检测，一处控制，也可
13、有一处检测，两处控制。 3.3 类型特点 3.3.1 开环 (1)顺产品运行方向，检测点在后，控制点在前，对喂入品实时检测，实时控制，针对性强。 (2)检测点在喂入方向，速度低，可提高检测精度。 (3)控制点在前，速度虽较高，但与喂入品厚度变化成线性关系，利于控制。 (4)匀整后，牵伸系统产生的外部干扰，无控制能力。 (5)匀整长度较短，对控制系统的运行时间有严格要求，必需与喂入在制品到达牵伸区中变速点某处的时间同步，匹配的好，可望对所匀整的短片段以上的所有中、长片段产生全匀整作用，否则效果欠佳，甚至恶化条干，故稳定性较差。 3.3.2 闭环 (1)顺产品运行方向，检测点在前，控制点在后，对喂
14、入品检测过去，控制未来，针对性差。 (2)检测点在前，纺出方向，安装精度要求高。 (3)控制点在后，速度虽低，但应与喂入品厚度变化成双曲线关系，精度受影响。 (4)匀整系统对牵伸系统产生的外部干扰，有控制能力，故稳定性较好。 (5)由检测至控制、执行、系统运行时间较长，故匀整片段较长。 3.3.3 混合环 (1)融开，闭环之所长于一体，能同时匀整短、中、长片段。 (2)控制方式灵活，可有多种选择，或在喂入纺出两端均设检测点，有喂入或纺出处设一个控制点，也可在喂入，纺出两端均设控制点，在喂入或纺出处设一个检测点，视工艺需要而定。 (3)因增设了检测点或是控制点，特别是控制执行点，其成本较高。 3
15、.4 开环变速点与时间 3.4.1 变速点。以牵伸区中前罗拉钳口中心为原点的直角坐标，A为检测点，在制品按矢示方向，以后罗拉线束V1喂入，V2为前罗拉线速，前后罗拉的中心距为G、a、P分别为前、后钳口的实控宽度，Xe为变速点，纤维长度为L，牵伸倍数D=V2/V1。则 xc=2(G-P+Da)-L(D+1)/2(D+1)(注三) (2) 棉条截面中纤维头端密度超前棉条厚度（截面纤维量）值。 =（L/2）1+(/L)2 (3) (3)式中，L为纤维平均长度，为纤维的离散度 OA=M，因为调控的是棉条的厚度，故当喂入条行走至牵伸区中的C点时，应视为变速点。 3.4.2 系统运行时间 研究表明，只有当
16、喂入条由A点行至C点时，自匀装置执行变速才能同步。设喂入品由A至C的时间为Tf，则 Tf=AC/v1=M-xc-0.5L1+(Q/L)2/v1 (4) 系统运行时间设为Tc，则必需使Tc-Tf=0，才能同步。此即意味能对此短片段长度以上的各片段长度进行全匀整。 4 纺纱系统中的应用 4.1 清棉成卷机上原有的铁砲自匀装置主要缺陷如下： (1)铁砲表面曲线未严格按双曲线制造，常为直经，存在控制偏差； (2)铁砲高速、大质量，转动惯量大，速度变化传递缓慢，灵敏度低； (3)理论上，主被动铁砲速比变化，由线性传动皮带位置而定，但皮带是有宽度的，有滑失率还有爬高斜行效应，均影响速比变化； (4)侧轴传动件及蜗杆快速磨损、故障停车多，影响效率，机件消耗大； (5)人工调磅，受车间温湿度影响，视挡车工经验及操作熟练程度而异，不确定因素较多。 目前国内使用清棉成卷机的纺纱厂仍为多数，对之进行改造，实属必要，国内已有多家推出改进型号在10余种之多，如无锡的恒久ZQB系
