三通道環錠細紗機牽伸區新結構探索

韋金平

(經緯智能紡織機械有限公司，山西 晉中 030601)

0 引言

三通道智能環錠細紗機自推向市場以來，主要應用在色紡和花式細紗領域，通過紡紗廠和科研院校對設備牽伸機構的研究，探索出許多新的紡紗工藝，具有特殊風格的織物逐漸推向市場。作為一種能夠紡制耦合細紗的多通道環錠細紗機，提升普通細紗機的功能，在紡制具有竹節、段彩效果的花式細紗方面具有很大優勢。

以往的細紗生產對色紗和花式紗的質量要求不高，著重關注顏色差異、細紗強力等某些顯著特征，這是因為棉纖維染色后適紡性能下降的緣故；三通道細紗機紡紗時，特別是在纖維牽伸過程中，也應遵循環錠紡牽伸倍數分配的基本規律，避免損傷纖維、破壞牽伸的穩定性，才能提升其紡紗品質，由此判斷目前三通道細紗機的牽伸型式還有較大改進空間。

1 現有結構存在的問題分析

現有三通道細紗機的牽伸區結構，限于空間位置和加捻時纖維在加捻三角區的包裹順序要求，傳動原理設計如圖1所示。由圖1可以看出，3根后羅拉均獨立轉動，任意1根轉動時不受其他羅拉的約束，3根粗紗進入牽伸區的速度只和對應的后羅拉轉速相關。

伺服系統執行紡紗工藝后，無須添加其他附屬裝置就可實現耦合細紗的紡制，即時響應工藝要求，細紗風格富于變幻。但這種結構，3束纖維共用1個前區牽伸倍數，在紡等線密度細紗時某些纖維束的后區牽伸倍數可能會很大，導致細紗質量下降[1]。

以3根定量各為400 tex的粗紗按左、中、右順序排列，牽入通道紡制占比各為10%，60%和30%的20 tex等線密度細紗。由于共用前區牽伸倍數，所以只能按后區牽伸倍數越小越好的原則，先確定1根在細紗中占比較大粗紗的后區牽伸倍數。如選擇紡機織用紗的1.25倍，牽伸工藝參數見表1。

表1 牽伸工藝參數表

表1中，先設定在細紗中占比較大粗紗的后區牽伸倍數，然后根據它在細紗中的占比計算出總牽伸倍數和前區牽伸倍數，另外兩個通道的后區牽伸倍數也按同樣的方法計算。這種方法，纖維在細紗中的占比越少，對應的后區牽伸倍數就越大。通常，后區牽伸倍數大于2.5時，進入前區的纖維束結構就會變得松散，連續性變差，緊密度得不到保證，造成前區膠圈控制纖維不利，粗細節明顯，細紗條干均勻度難以保證，成紗中片斷不勻率會顯著增大，這些均是由設備的機械結構和紡紗工藝共同導致的不利因素，無法避免[2]。

表1中，若僅改變粗紗定量來保證牽伸計算數值，如設定位于左通道的粗紗定量為66.67 tex，也可以把后牽伸倍數限制在1.25。但實際生產中，這是行不通的：首先是不利于生產組織，因為粗紗工序和細紗工序品種多、任務重，容易造成管理混亂；其次，因為機械結構決定了3束纖維共用1套上、下膠圈，當纖維在細紗中占比懸殊時，會出現無法壓緊纖維束的問題。圖2為前牽伸區橫斷面示意。

分析認為，3束纖維在上、下膠圈的握持下向前運動，通過膠圈壓力區時，3束纖維中占比較多的一束會撐起上膠圈，造成占比較少的纖維束隨著膠圈前進時因為壓力不足而出現隨機滑溜，產生不勻牽伸、細紗條干變差；試驗還發現，即使在中羅拉后面安裝機械式纖維集合器，纖維束在進入膠圈壓力區后因為3根纖維束壓力不同，依然會自然分散，集聚效果并不理想。

2 一種前后區分別獨立牽伸的新結構

三通道環錠細紗機里的3束纖維共用1個前區牽伸倍數是機械結構決定的，為了執行細紗工藝不得不加大在細紗中占比較少纖維束的后區牽伸倍數，但比例懸殊時會導致牽伸不勻，因此有必要提出一種新的雙區獨立牽伸結構型式，見圖3所示。

圖3提出的雙區獨立牽伸結構，參照原三通道后羅拉的型式，把中羅拉也改造成三通道，既可避免共用前區牽伸倍數，還可保證前后牽伸區的型式和普通細紗機一樣，即后區是自由牽伸，前區是上、下膠圈式牽伸[3]。限于環錠紡的加捻原理，3束纖維必須共用同根前羅拉以便集聚和加捻。這種牽伸結構雖然復雜，但可以應對各種不同工藝要求的細紗，且經過CAD系統三維模擬，現有環錠細紗機牽伸區的空間結構只需改動少量零件即可放置，傳動動力也可以在車頭、車尾分別安裝以便合理分配。

用新結構的三通道環錠細紗機紡制表1中工藝要求的等線密度細紗，每束纖維的前后區牽伸倍數分配只與其自身的牽伸倍數相關，數值設置可根據需要盡量降低后區牽伸倍數。重新分配牽伸后的牽伸工藝參數如表2所示。

表2 新結構三通道環錠細紗機牽伸工藝參數

從表2可看出，當左通道的纖維束后區牽伸倍數在1.25～2.5間變動時，前區牽伸倍數在160～80間變化，右通道的后區牽伸倍數在1.25～2.5間變動時，其前區牽伸倍數則在53.34～26.67間變化，3束纖維共用1根前羅拉，某束纖維牽伸倍數越大，意味著中羅拉和后羅拉的轉速越慢，所以中羅拉設計成三通道式，可以合理的分配轉速比(牽伸倍數比)，提高細紗質量。

3 新結構的注意事項

3.1 布置伺服電機

為了實現三通道環錠細紗機智能化紡紗和擴大適紡范圍，其牽伸區所有羅拉和羅拉傳動軸都采用伺服電機驅動。由伺服系統控制的新結構和原結構相比，中羅拉增加2根傳動軸，若所有伺服電機都集中在細紗機車頭或者車尾則會造成擁擠，可參照超長型細紗機羅拉動力源的分布，在車頭和車尾分別布置。

3.2 選用牽伸器材

此外，由于中羅拉和后羅拉各帶2根傳動軸成組安裝，在現有結構基礎上，需更換大尺寸羅拉滑塊，且受到紡織機械標準件(如羅拉軸承)尺寸的影響，其羅拉隔距的調節會受到限制，不適合紡長度太短的纖維；中羅拉和后羅拉的下傳動軸占用了部分空間，傳統的下長膠圈張力架安裝位置受到擠占，因此下膠圈宜采用短膠圈，并用新式張緊結構撐緊。新結構的前牽伸區為三通道上下膠圈式牽伸，其上銷、下銷、膠圈的型式和尺寸均需重新考慮以提升牽伸效果和成紗質量；鑒于其膠圈寬度約為普通膠圈的1/3，以及各通道較大的牽伸倍數，故所紡粗紗號數宜小不宜大。

3.3 集聚紡工藝要求

研究發現，加捻三角區的尺寸影響纖維在加捻

時候的包裹順序，導致細紗表面性質變化；原結構的3根粗紗進入牽伸區直到前羅拉出口處并不集聚，束纖維間距離較大，引起加捻三角區過大，新結構推薦配置抽氣式集聚紡技術，依靠合適的負壓工藝片槽口對纖維進行集聚整理。但是由于不同槽口形狀的負壓工藝片對纖維集聚的原理不同，三通道式環錠細紗機需要T形對稱單槽或者三槽式負壓工藝片整理、聚合纖維，以控制加捻三角區的尺寸。

4 結語

三通道環錠細紗機的突出特點是可以實現智能紡紗，在色紡和花式細紗領域中有其獨特功能。但其后區牽伸倍數不能獨立設置，導致細紗中占比較少的纖維束對應的后區牽伸倍數過大、前區共用膠圈不能壓實纖維等問題，由此引起的細紗品質下降問題須引起重視。筆者提出的這種新的牽伸結構，雙區牽伸倍數均可實現獨立設置，理論上能解決上述問題，為耦合細紗的智能紡牽伸結構提出了一種新的設計思路，但還需通過實踐不斷探索并完善。