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離心錠細紗機

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採用機、電、氣一體化設計和利用離心錠技術,精心設計其中的加捻卷繞單元,巧妙地與帶喂入控制機構的牽伸裝置相結合,能自動完成從粗紗到絡成筒子的全過程,勞動強度低、管理和維護方便,從根本上消除現有技術存在的人工生頭、落紗等缺陷,所以能減輕勞動強度,顯著提高生產效率,自動化程度高

採用機、電、氣一體化設計和利用離心錠技術,精心設計其中的加捻卷繞單元,巧妙地與帶喂入控制機構的牽伸裝置相結合,能自動完成從粗紗到絡成筒子的全過程,勞動強度低、管理和維護方便,從根本上消除現有技術存在的人工生頭、落紗等缺陷,所以能減輕勞動強度,顯著提高生產效率,自動化程度高。因本機採用自己研製的由離心罐和空心錠桿構成的「離心式紡紗錠子」(簡稱離心錠)進行加捻、卷繞,所以取消鋼領和鋼絲圈后也能實現加捻,故張力很小,能適紡特低號數的紗,且紡紗速度高、成紗毛羽少、不易斷頭。另外,其通用的加捻卷繞單元可互換拆卸,因此方便了安裝、使用和維修,有利於該機的推廣應用。

1 離心錠細紗機 -細紗機

 紡紗過程中把半制品粗紗或條子經牽伸、加拈、卷繞成細紗管紗的紡紗機器(見彩圖)細紗機是紡紗的主要機器,細紗的產量、質量是紡紗工藝各道工序優劣的綜合反映。細紗機的生產單元是錠子,常以每千錠小時的產量(公斤)來衡量細紗機的生產水平。紡紗廠生產規模是以擁有細紗機的錠子總數來表示的。每隻錠子上所紡的紗會由於各種原因而斷頭,常以千錠小時發生的斷頭數表示斷頭率。斷頭率的高低影響勞動生產率、設備生產率、細紗質量和車間含塵量。細紗機是紡紗生產中耗能最多的機器。細紗機生產過程中紡滿一個卷裝(管紗)便要停止生產,待落下管紗換上空管後方能繼續紡紗。因此卷裝的大小影響勞動生產率、設備生產率,還影響能耗。錠速、卷裝、斷頭率三者,相互聯繫又相互制約,是細紗機技術水平高低的標誌,需要從社會、技術和經濟方面進行綜合考慮,確定較為恰當的數值。

各種細紗機基本上都由喂入機構、牽伸機構、加拈和卷繞機構組成。喂入機構的作用是將粗紗或條子抽引出來並餵給牽伸機構。牽伸后的須條由前羅拉輸出,經加拈成細紗后卷繞在紗管上。大多數細紗機的牽伸、加拈和卷繞作用是連續進行的,按所用的加拈和卷繞機構的不同,分別稱為環錠細紗機、離心錠細紗機、翼錠細紗機、帽錠細紗機和走錠細紗機。帽錠細紗機和走錠細紗機現已很少應用。
  從手工紡紗向機器紡紗發展開始於18世紀。英國產業革命后,1769年出現了利用水力拖動的翼錠細紗機,1779年S.克朗普頓根據手工紡車原理髮明了走錠細紗機,這是早期的兩種細紗機。1825年R.羅伯茨又將走錠細紗機改進為自動作用的走錠細紗機,這種型式的機器在19世紀和20世紀初期獲得了廣泛的應用。1828年出現了帽錠細紗機。同年,J.索普創造了環錠細紗機,當時鋼絲圈是由紡紗工用手工彎制而成的。1830年以後,才開始正式製造鋼絲圈。環錠細紗機可連續作用,而且紡紗速度較高,因而逐漸被廣泛採用,代替了絕大部分走錠細紗機,成為現代應用最多的一種。

  環錠細紗機 由錠子、鋼領和鋼絲圈等組成加拈、卷繞機構的細紗機。一般為雙面多錠結構,每台細紗機的錠數為300~500錠,也有800~1000錠的長車。環錠細紗機有各種型式和規格,以適應棉、毛、麻、絹和化學纖維等的純紡和混紡,紡制不同號數或支數的細紗。棉紡環錠細紗機的工作過程(圖1)是:粗紗從由支承器承托的粗紗管上退繞出來,經過導紗桿和橫動導紗器喂入牽伸裝置進行牽伸。牽伸后的須條由前羅拉輸出,通過導紗鉤、鋼絲圈經加拈后紡成細紗,卷繞到緊套在錠子上的筒管上。錠子轉動時,鋼絲圈被紗條帶動沿著鋼領內側圓弧面(俗稱跑道)旋轉。鋼絲圈每轉一轉,就給牽伸后的須條加上一個拈回。同時,由於鋼絲圈和鋼領的摩擦阻力,使鋼絲圈的轉速滯後於錠子轉速,遂產生卷繞。鋼領板受成形機構的控制按一定規律上下運動,將須條繞成一定形狀的管紗。
  牽伸機構 細紗機牽伸機構由幾對牽伸羅拉組成,一般為皮圈式牽伸,可以有下長上短皮圈式、雙短皮圈式等,每對羅拉的下羅拉為鋼製溝槽羅拉,沿細紗機全長配置,裝在羅拉座的軸承座內。中、后羅拉軸承座可沿羅拉座滑槽移動,以調節前、中和中、後下羅拉間的距離。這個距離稱為羅拉隔距,是細紗機的主要工藝參數之一,可根據纖維長度和加壓等條件調節。每對羅拉間常設置皮圈、皮圈銷和皮圈架等附加零件,在牽伸過程中對纖維組成的須條施加適當壓力,產生附加摩擦力場以控制纖維的運動。圖1為常用的三羅拉下長上短皮圈式牽伸機構,由三對羅拉組成,長皮圈套在中下羅拉上並有張力架使其保持緊張。短皮圈套在中上羅拉上。下皮圈銷為曲面長銷,上皮圈銷為彈簧擺動銷,上下皮圈銷之間的空隙稱為拑口隔距,是細紗機主要工藝參數之一,可根據紡紗號數或支數、羅拉加壓等條件加以選擇。前、後上羅拉均為皮輥。這種機構的總牽伸倍數在50倍左右,適紡棉或50毫米以下的棉型化學纖維。如果採用中間開周向凹槽的中上羅拉,使中皮圈羅拉只起控制而不起握持纖維的作用,纖維便在中羅拉拑口下滑溜,實際上三對羅拉僅構成一個牽伸區,這種牽伸稱為滑溜牽伸,可適紡90毫米以下的中長化學纖維。羅拉加壓值也是細紗機主要工藝參數之一。現代牽伸機構常採用彈簧或氣體靜壓搖架加壓。加壓時,把手柄撳下,藉助於鎖緊機構的作用,實現對羅拉加壓;卸壓時,把手柄抬起,使整隻搖架連同皮輥、上皮圈和上皮圈銷一起掀起。目前尚在應用的加壓機構有利用上羅拉自重加壓、重鎚直接加壓或通過槓桿進行加壓等類型。採用重加壓、小隔距、緊拑口,可提高牽伸倍數,改善成紗條幹的均勻度。
  有的牽伸機構在前區還裝有集合器。作用是收縮須條寬度,防止纖維散失,有利於減少飛花和毛羽,提高成紗的強力,但使用不當會增加紗疵,影響成紗條幹。牽伸機構還附有清潔絨輥和斷頭吸管。絨輥使上下羅拉或皮圈表面保持清潔,減少紗疵。吸管利用氣流把斷頭後由前羅拉輸出的須條吸入,匯聚到車尾的吸棉箱內,防止須條繞到羅拉、皮輥上或者左右飄動,以減少紗疵和斷頭,減輕操作工人的勞動強度。
  加拈和成形機構 由裝在主軸上的滾盤或滾筒通過錠帶傳動錠子。每根錠帶傳動4隻錠子,靠張力裝置保持適當的張力,防止打滑造成錠子轉速的變化。有的細紗機採用緊貼於錠子錠盤上的龍帶傳動。鋼領裝在鋼領板上,成形機構帶動鋼領板作升降運動,將細紗按一定規律卷繞在筒管上成為管紗。導紗鉤和大卷裝時採用的氣圈環有時隨同鋼領板一起按一定規律升降,以控制氣圈張力和減少斷頭。成形機構不但控制鋼領板的短動程升降,同時使鋼領板每作一次升降后抬高一個距離,即級升運動,從而使細紗逐漸繞到紗管的上部。管底成形機構在開始卷繞時在紗管上形成圓錐形的底部。
  毛、麻、絹紡環錠細紗機的作用原理和結構與棉紡環錠細紗機相同,但由於纖維性質和喂入品的結構不同,有些機構略有區別。如精梳毛紡和絹紡環錠細紗機採用與棉紡類似的皮圈牽伸機構,也有採用輕質輥或控制輥所組成的羅拉牽伸機構,這種機構的總牽伸倍數為10~30倍。在粗梳毛紡和絲紡中,由於粗紗只經搓拈並未獲得真拈,所以強力很低而且粗紗中纖維排列不齊,平行伸直度很差,因此細紗機採用兩種特殊的牽伸機構──假拈牽伸機構和針筒牽伸機構。假拈牽伸機構是在前後羅拉之間,接近於前羅拉處設置一假拈器。藉助於假拈器的迴轉,使從后羅拉至假拈器之間的一段紗條上產生拈回,以控制纖維運動。假拈器的形式很多,有空氣吸入式、離心式和彎鉤式等。針筒牽伸機構是在前後羅拉之間配置一個迴轉針筒,使針筒上的針刺入須條產生附加摩擦力場控制纖維運動。以上兩種牽伸機構的牽伸倍數很低,總牽伸約為1.2~2.8倍。有的毛紡環錠細紗機卷繞機構不採用鋼領板升降,而採用龍筋升降,使氣圈高度保持不變,顯著地降低了斷頭率,使錠速有較大的提高。還有的毛紡環錠細紗機在錠子的上端加上一根光滑的彎成指形的鋼絲,或加一隻刻有槽的錠冠。紗條從導紗鉤下來被指形鋼絲或錠冠上的槽抓住,在筒管上部呈螺旋狀繞數圈后,再通過鋼絲圈繞到筒管上成為管紗。這種機構稱為錠端加拈機構,紡紗方法稱為無氣圈紡紗,能使紡紗的張力降低很多,但紗易磨毛。
  麻紡環錠細紗機的種類很多。苧麻環錠細紗機一般為雙皮圈牽伸,牽伸倍數在30倍以下。亞麻環錠濕紡細紗機的牽伸裝置是特殊的,粗紗喂入牽伸裝置前須先通過盛有熱水或滲透劑溶液的水槽,使膠質軟化、膨潤。牽伸裝置的前後羅拉隔距較工藝纖維(見麻纖維)為短,且前後羅拉壓力大,羅拉拑口的握持力很強。當纖維兩端同時被前後羅拉拑口積極握持而前後羅拉表面速度又有差異時,便使工藝纖維分裂變細。濕紡細紗機也有採用有兩個牽伸區的三羅拉牽伸裝置的,總牽伸倍數一般可達25倍。
  翼錠細紗機 圖2為一種翼錠細紗機的示意圖。從牽伸機構輸出的紗條,通過錠翼繞到筒管上。錠翼每轉一轉對紗條加上一個拈回,筒管不積極傳動而是被紗條拖著迴轉。由於筒管迴轉有摩擦阻力,它的轉速滯後於錠翼的轉速,兩者的轉速差即是單位時間內卷繞在筒管上的紗條圈數。錠翼一般為懸吊式或圓筒形鐘罩式。翼錠細紗機適宜於紡制纖維粗、強力高的粗支細紗。目前大都用於黃麻紡和亞麻干紡。

  離心錠細紗機 圖3為離心錠細紗機的示意圖。從牽伸羅拉輸出的須條,通過金屬管或玻璃管製成的導紗器後進入高速迴轉的離心紡罐中。由於離心紡罐的高速迴轉,從導紗器引出的須條受到離心力作用而緊貼於罐內壁,從而使導紗器下端至前羅拉拑口之間的紗條產生拈回。經加拈后的紗條,由於導紗器的引導,遂交叉卷繞在罐內壁上,因而稱為離心紡紗。離心紡紗可降低和穩定紡紗張力,提高細紗機的產量。

  離心錠細紗機的滿管落紗與其他細紗機不同。落紗的方式有多種,大多採用筒子退紗式,也可採用化學液體或機械方式固結紗層。筒子退紗是將固定的筒管插入轉動著的離心罐內,並停止牽伸部分的須條輸出,這時處於筒管末端和罐壁卷繞表面的紗立即退繞到筒管上面。由於退繞發生在短時間內(約40秒至2分鐘),紗線將承受一定的退繞張力。張力超過紗線強力時會造成斷頭。
  走錠細紗機 走錠細紗機的加拈和卷繞機構包括錠子、滾筒、鋼絲、連桿、成形墜桿以及緊套在錠子上的筒管,均裝在作往複運動的走車上。也有的走錠細紗機的錠子等不作往複運動,而裝有牽伸機構的走架作往複運動。走錠細紗機的紡紗工藝過程是周期性交替進行的,細紗分段紡制而成,紡製成每段細紗的時間稱為一個周期。

  圖4為走車作往複運動的走錠細紗機的示意圖。粗梳毛紡和絲紡用的走錠細紗機中,粗紗卷或毛條放在餵給滾筒上,隨著餵給滾筒的迴轉而退繞,並喂入羅拉中,再經輸出羅拉輸出后繞在錠子上。每一個周期包括牽伸加拈、補加拈、退繞和卷取等階段。工作過程為:①當走車外行時,輸出羅拉輸出須條,由於走車的速度比羅拉輸出速度快而產生牽伸作用。同時,錠子作高速迴轉對輸出須條加拈,在這一過程中,連桿和成形墜桿上的鋼絲不接觸紗條;②走車到達最外端位置時,與輸出羅拉同時停止運動,錠子繼續高速迴轉補加拈度;③錠子逆轉,把繞於筒管和錠子頂端上的細紗退繞出來;④走車內行(內行速度大於外行速度),錠子作低速順轉,依靠成形墜桿的運動使細紗有規律地卷繞成管紗。苧麻短纖維和精梳毛紡用的走錠細紗機與上述走錠細紗機的區別在於:①餵給機構不同餵給滾筒,而用類似環錠細紗機的餵給方法;②採用羅拉牽伸機構進行牽伸;③沒有補加拈度階段。
  走錠細紗機紡紗張力小,採用邊加拈邊牽伸的方法,能使紗條均勻,適宜於紡特粗或特細和拈度較小的細紗,對於粗梳毛紗尤為適用。紡出的毛紗、麻紗或其他細紗條幹均勻,表面光滑,手感柔軟。走錠細紗機的主要缺點是生產率低,機構複雜,佔地面積大。
  細紗機的產量和卷裝受到錠子和其他加拈、卷繞機件速度的限制。各種新型紡紗機(如轉杯紡紗機等)採用了新的加拈方法,突破了這一限制。但是,由於成紗結構上差異,新型紡紗機還只能在一定範圍內應用。細紗機各種輔機的完善,使細紗機向高速度、大卷裝、大牽伸、自動化、少保養、低雜訊和低含塵量方向發展。細紗機的輔機有:自動落紗裝置、自動往複巡迴吹吸清潔器、自動理筒管機和粗紗、管紗、筒管自動運輸線等。自動落紗的發展較快,有固定型集體自動落紗和移動式小車自動落紗等形式。固定型集體自動落紗裝置固定在細紗機上,能同時對整台細紗機的錠子進行集體拔紗和插管,採用電氣-機械或電氣-氣動相結合的方法完成全部落紗動作,即拔紗、插管、運送滿紗管和空筒管等。中國首創的落插聯合機,屬小車單管式自動落紗裝置。它結構簡單、輕巧,落紗速度快,操作和維修方便,在中國已大量應用。此外,應用電子計算機或微處理機對細紗的斷頭和生產進行監測,逐步向自動監控方向發展也是新的趨向。

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