我國(guó)新研制的FA481型、FA425型粗紗機(jī)，以現(xiàn)代變頻調(diào)速技術(shù)、可編程序控制器(PLC)及電子粗紗張力檢測(cè)調(diào)節(jié)系統(tǒng)，取代了錐輪變速機(jī)構(gòu)、張力微調(diào)裝置及成形機(jī)構(gòu)，大大簡(jiǎn)化了粗紗機(jī)的結(jié)構(gòu)，代表著我國(guó)現(xiàn)代懸錠粗紗機(jī)的最高水平，使粗紗機(jī)的工藝調(diào)整與維護(hù)保養(yǎng)工作強(qiáng)度大大降低，粗紗機(jī)基本實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)化。高精度的CCD傳感器，可以隨機(jī)自動(dòng)檢測(cè)粗紗張力狀態(tài)，對(duì)不同的紡紗品種均能使粗紗張力始終保持最佳值，為提高粗紗質(zhì)量創(chuàng)造了良好條件。
1 錐輪變速機(jī)構(gòu)粗紗機(jī)張力控制的缺陷
設(shè)粗紗前羅拉鉗口輸出須條速度為v，粗紗卷繞直徑為Dx，錠子的轉(zhuǎn)速為n0，筒管轉(zhuǎn)速為nx，則有：nx=n0 + v/2πDx
一般認(rèn)為，粗紗卷繞從里層到外層其層厚按等差級(jí)數(shù)遞增，在錐輪皮帶每次等間距移動(dòng)的情況下將粗紗機(jī)的錐輪外形曲線設(shè)計(jì)成雙曲線。由于工藝設(shè)計(jì)不盡合理、原料不穩(wěn)定等情況，導(dǎo)致紡紗張力不穩(wěn)定，一落紗粗紗伸長(zhǎng)率及其差異、臺(tái)間粗紗伸長(zhǎng)率差異都較大。雖然采用了粗紗紡紗張力預(yù)置式微調(diào)補(bǔ)償裝置，使粗紗錐輪皮帶由等間距移動(dòng)改為根據(jù)紡紗的情況變間距移動(dòng)，在一定程度上降低了粗紗伸長(zhǎng)率及其差異與斷頭率，提高了成紗條干。但當(dāng)喂入原料等因素發(fā)生波動(dòng)時(shí)，仍然會(huì)出現(xiàn)粗紗紡紗張力不穩(wěn)定、粗紗伸長(zhǎng)率及其差異發(fā)生波動(dòng)。此外，粗紗紡紗張力始紡調(diào)整與日常調(diào)整技術(shù)難度大，工作量也大，對(duì)產(chǎn)品翻改影響較大。
2 粗紗張力自動(dòng)檢測(cè)調(diào)節(jié)系統(tǒng)工作原理
2.1 粗紗紡紗張力控制系統(tǒng)
粗紗張力的大小及其穩(wěn)定性完全取決于前羅拉鉗口的出條速度、筒管轉(zhuǎn)速、錠子轉(zhuǎn)速、龍筋升降速度之間的關(guān)系。通過(guò)粗紗紡紗張力檢測(cè)傳感器的在線檢測(cè)，并將其信息傳遞到單片機(jī)，PLC控制系統(tǒng)就可實(shí)現(xiàn)預(yù)定的紡紗張力要求。粗紗紡紗張力檢測(cè)，采用高精度的CCD線性位移圖像傳感器--電子眼，其在線測(cè)量精度達(dá)0.1㎜。粗紗紡紗張力檢測(cè)裝置通過(guò)對(duì)瞬間某特定位置粗紗位置狀態(tài)的檢測(cè)，來(lái)判斷粗紗張力的合適與否，其檢測(cè)原理如圖1所示
2.2 粗紗紡紗段位置與紡紗段張力之間的關(guān)系
2.2.1 托錠粗紗機(jī)紡紗時(shí)的情況
一般認(rèn)為，托錠粗紗機(jī)紡紗時(shí)，其紡紗張力情況就紡紗正常與否，可劃分為三種情況：
第一種情況，紡紗段粗紗挺直，并伴隨劇烈抖動(dòng)，即粗紗紡紗張力過(guò)大。由于錠子錠翼單側(cè)受力，使旋轉(zhuǎn)的錠子出現(xiàn)不平衡狀態(tài)，加上錠子錠翼動(dòng)平衡狀態(tài)、錠子與筒管運(yùn)動(dòng)的同軸性，致使錠子擺動(dòng)，紡紗段粗紗拉直而劇烈振蕩，同時(shí)，粗紗加捻三角區(qū)長(zhǎng)度波動(dòng)，這樣，不利于粗紗伸長(zhǎng)率的穩(wěn)定，使粗紗伸長(zhǎng)率波動(dòng)較大。
第二種情況，紡紗段粗紗嚴(yán)重松弛，張力小且極不穩(wěn)定，加捻三角區(qū)長(zhǎng)且不穩(wěn)定，甚至出現(xiàn)"麻花狀"。由于加捻三角區(qū)增大，其中的纖維彼此間松散，聯(lián)系作用減弱，不利于粗紗捻回傳遞到加捻三角區(qū)，也導(dǎo)致粗紗伸長(zhǎng)率過(guò)大且不穩(wěn)定。
第三種情況，紡紗段粗紗緊而不拉直、不出現(xiàn)振蕩，墜而能使加捻三角區(qū)獲得捻回，且穩(wěn)定。這樣就能使粗紗紡紗段張力穩(wěn)定，粗紗伸長(zhǎng)率比較穩(wěn)定及其波動(dòng)小。
2.2.2 懸錠粗紗機(jī)紡紗時(shí)的情況
由于懸錠粗紗機(jī)錠子中心、上下位置固定不變，在粗紗紡紗段張力過(guò)大時(shí)，不可能出現(xiàn)如托錠粗紗機(jī)紡紗時(shí)的紡紗段粗紗劇烈抖動(dòng)現(xiàn)象。而懸錠粗紗機(jī)紡紗段粗紗出現(xiàn)劇烈抖動(dòng)，其原因應(yīng)該為錠子上端假捻器上端面旋轉(zhuǎn)時(shí)不在同一水平面內(nèi)，導(dǎo)致粗紗與假捻器的接觸點(diǎn)位置變動(dòng)，使紡紗段粗紗劇烈抖動(dòng)，屬于假捻器安裝質(zhì)量問(wèn)題。因此，紡紗段粗紗張力大與比較合適與否，是很難從紡紗段粗紗在檢測(cè)區(qū)域的位置狀態(tài)來(lái)區(qū)別，當(dāng)然，其粗紗伸長(zhǎng)率是不一樣的，但其伸長(zhǎng)率差異從理論上講沒(méi)有較大區(qū)別，應(yīng)該都比較穩(wěn)定；而紡紗張力小時(shí)出現(xiàn)的情況與上述相同。利用這個(gè)原理，運(yùn)用CCD位移式傳感器在線檢測(cè)粗紗的位置，并與控制位置比較，作出是否調(diào)整筒管轉(zhuǎn)速的判斷，這樣可以保證紡紗段粗紗在要求的位置區(qū)域，實(shí)現(xiàn)了紡紗張力以及粗紗伸長(zhǎng)率的穩(wěn)定。從理論上講，紡紗張力太大與比較合適是很難作出區(qū)別，但對(duì)于紡紗張力過(guò)小時(shí)，應(yīng)該能夠作出反應(yīng)。
3 影響粗紗紡紗張力的因素
3.1 CCD位移式粗紗張力檢測(cè)裝置的配置數(shù)量
由于CCD位移式粗紗張力檢測(cè)裝置配置數(shù)量極有限，以致在線檢測(cè)的數(shù)據(jù)代表性差。設(shè)CCD檢測(cè)的平均粗紗張力為x，整臺(tái)粗紗機(jī)錠子的平均粗紗張力為y，當(dāng)(y-x)的絕對(duì)值越接近于0，則CCD位移式粗紗張力檢測(cè)裝置反映整臺(tái)粗紗機(jī)的紡紗情況越真實(shí)，粗紗張力控制越有效；當(dāng)(y-x)的絕對(duì)值很大，則CCD位移式粗紗張力檢測(cè)裝置反映整臺(tái)粗紗機(jī)紡紗情況的誤差就很大，即x不能完全代表y，這樣就必然出現(xiàn)粗紗機(jī)紡紗張力系統(tǒng)對(duì)粗紗張力進(jìn)行不合實(shí)際的調(diào)節(jié)，有可能使整臺(tái)粗紗機(jī)大部分錠子的粗紗張力失去控制。因此，CCD的數(shù)量對(duì)粗紗張力在線檢測(cè)極為重要。要實(shí)現(xiàn)比較有效的粗紗張力控制，就必須配置相當(dāng)數(shù)量的CCD位移式粗紗張力檢測(cè)裝置，否則仍有很大的局限性。
3.2 喂入熟條的重量不勻率
喂入熟條重量不勻率的大小或者喂入熟條的定量變異系數(shù)決定著CCD位移式粗紗張力檢測(cè)裝置采集數(shù)據(jù)的有效性。若熟條重量不勻或者定量變異系數(shù)較小，則粗紗須條定量差異更小，加捻卷繞過(guò)程中，粗紗張力可通過(guò)卷繞張力自調(diào)能力、變卷繞量自調(diào)能力，能順利地實(shí)現(xiàn)錠間紡紗張力差異的減小.若熟條重量不勻或者定量變異系數(shù)過(guò)大，則有可能出現(xiàn)(y-x)的絕對(duì)值過(guò)大，而使整臺(tái)車粗紗紡紗張力控制失控，所以，要有效發(fā)揮新一代粗紗機(jī)的優(yōu)越性能，關(guān)鍵還在于嚴(yán)格控制熟條的重量不勻。此外，重量偏差大小不會(huì)影響張力裝置采樣的有效性。
3.3 熟條長(zhǎng)片段嚴(yán)重不勻
熟條的長(zhǎng)片段嚴(yán)重不勻，會(huì)使粗紗張力出現(xiàn)時(shí)緊時(shí)松，由于長(zhǎng)片段不勻具有隨機(jī)性，使得整臺(tái)粗紗機(jī)的張力控制隨檢測(cè)錠位的粗紗變粗時(shí)而松弛，隨檢測(cè)錠位的粗紗變細(xì)時(shí)而收緊，同時(shí)使粗紗每層卷繞直徑不穩(wěn)定，有可能使粗紗斷頭、粗紗卷裝結(jié)構(gòu)惡化。要保證控制紡紗張力穩(wěn)定順利實(shí)施，就必須提高成卷的正卷率及棉卷的縱向均勻性，較高的正卷率及棉卷的縱向均勻性好，就有可能實(shí)現(xiàn)較低的生條重量不勻率、熟條重量不勻率及長(zhǎng)片段不勻CV值，同時(shí)，要嚴(yán)格控制梳棉機(jī)落物率臺(tái)差。此外，采用清梳聯(lián)，同時(shí)配置自調(diào)勻整裝置，使生條重量不勻率、長(zhǎng)片段CV值較小。
3.4 假捻器安裝狀態(tài)對(duì)粗紗張力及其伸長(zhǎng)率穩(wěn)定的影響
假捻器的安裝狀態(tài)對(duì)粗紗張力及其伸長(zhǎng)率穩(wěn)定與否極為重要。如果錠子上端假捻器上端面旋轉(zhuǎn)時(shí)不在同一水平面內(nèi)，導(dǎo)致粗紗與假捻器的接觸點(diǎn)位置變動(dòng)，使紡紗段粗紗劇烈抖動(dòng)，這對(duì)粗紗伸長(zhǎng)率及其差異的控制極為不利，特別是高速時(shí)尤要注意。因此，要加強(qiáng)粗紗機(jī)的日常維護(hù)，使假捻器的安裝狀態(tài)有比較好的水平。
3.5 粗紗錠翼壓掌葉上繞圈數(shù)對(duì)粗紗張力與伸長(zhǎng)率及其差異的影響
一般認(rèn)為，粗紗在錠翼壓掌葉柄上的繞圈數(shù)多，則粗紗在錠翼壓掌葉柄上的摩擦阻力就大，導(dǎo)致粗紗卷繞段的卷繞張力增大，卷裝卷繞直徑就相對(duì)減小，同時(shí)考慮粗紗在卷繞段的伸長(zhǎng)，使粗紗進(jìn)入錠翼壓掌葉柄到卷繞區(qū)域的速度放慢，最終使紡紗段粗紗張力相對(duì)減小。相反，粗紗在錠翼壓掌葉柄上的繞圈數(shù)少，則紡紗段張力就相對(duì)大些，此外，粗紗紡紗張力具有自動(dòng)調(diào)節(jié)能力，當(dāng)紡紗段張力變大時(shí)，可以通過(guò)提高粗紗的伸長(zhǎng)率及減小卷繞直徑，使粗紗的紡紗張力不至于突變?cè)龃蠛艽蟆Ｍ瑯樱?dāng)紡紗段張力變小時(shí)，可以通過(guò)降低粗紗的伸長(zhǎng)率及增大卷繞直徑，使粗紗的紡紗張力不至于突變降低很大，以保證粗紗紡紗張力變化平緩。因此，為保證粗紗張力檢測(cè)系統(tǒng)對(duì)粗紗紡紗張力與伸長(zhǎng)率控制比較有效，在試紡時(shí)仍要通過(guò)觀察調(diào)整好整臺(tái)車的粗紗張力，使其在比較合適的水平，確保粗紗張力檢測(cè)系統(tǒng)在比較有效的狀態(tài)下工作，使粗紗紡紗張力、粗紗伸長(zhǎng)率及其差異控制在比較良好的范圍內(nèi)。
4 結(jié)論
(1)要使粗紗張力保持比較穩(wěn)定，必須配備足夠數(shù)量的粗紗張力檢測(cè)裝置，以使粗紗機(jī)紡紗張力檢測(cè)裝置的采樣信號(hào)具有代表性。否則，(y-x)的絕對(duì)值很大，則CCD位移式粗紗張力檢測(cè)裝置反映整臺(tái)粗紗機(jī)的紡紗情況誤差就很大，即x不能代表y，這樣就必然出現(xiàn)粗紗機(jī)粗紗張力系統(tǒng)對(duì)粗紗張力進(jìn)行不合實(shí)際的調(diào)節(jié)，有可能使整臺(tái)粗紗機(jī)大部分錠子的粗紗張力失去控制。
(2)要使粗紗張力控制系統(tǒng)發(fā)揮應(yīng)有的作用，必須使喂入粗紗機(jī)熟條的重量不勻率嚴(yán)格控制在一定的范圍內(nèi)。
(3)粗紗的條干CV值要小，這樣對(duì)粗紗卷繞及控制粗紗伸長(zhǎng)率差異大小極為有利。因此，紡紗工藝流程中盡可能在梳棉機(jī)上或并條機(jī)上配備自調(diào)勻整裝置。
(4)保證假捻器的安裝狀態(tài)良好是控制粗紗伸長(zhǎng)率差異大小的基礎(chǔ)。
(5)為保證粗紗張力檢測(cè)系統(tǒng)對(duì)粗紗紡紗張力與伸長(zhǎng)率控制比較有效，在試紡時(shí)，仍要通過(guò)觀察調(diào)整好整臺(tái)車的粗紗張力，確保粗紗張力檢測(cè)系統(tǒng)在比較有效的狀態(tài)下工作，使粗紗紡紗張力、粗紗仲長(zhǎng)率及其差異控制在比較良好的范圍內(nèi)。
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