实验2　络筒工艺设计

一、实验目的与内容

（1）了解络筒机的工作原理和工艺流程。

（2）了解普通络筒机的结构及主要部件的作用。

（3）掌握络筒机络筒的操作步骤。

二、实验设备与工具

高速络筒机、机械式张力仪、直尺。

三、相关知识

1.络筒机结构与用途

高速络筒机由控制器和机身组成（图2—1）。控制器2是一个数控装置，可对络丝工艺进行参数设定。机身由机架部件、卷绕部件、传动部件、张力器部件等组成。卷绕部件主要是由导纱器5、槽筒6、筒锭握臂7、轴承等零件组成。传动部件主要由导轨轴承座、皮带、齿轮等组成。张力部分主要由张力器8、气圈破裂器9、张力传感器10、导纱钩11等组成，可加垫圈以调整张力，适应各种规格化学纤维丝的张力要求。

高速络筒机不但适用于络化学纤维长丝，而且适用于络真丝、麻、棉、毛；既可单根也可并丝；既可长丝也可短纤；可将4～55.6tex（36～500旦）的原装筒丝（纱）络成交叉卷绕圆柱形筒子。

2.络筒工艺设计

（1）圆柱形筒子卷绕形式。圆柱形筒子主要有平行卷绕的有边筒子、交叉卷绕的圆柱形筒子和扁平筒子等，如图2—2所示。

（2）卷绕结构变化规律。圆柱形筒子卷绕时，通常采用等速导纱的导纱器运动规律，除筒子两端的纱线折回区域外，导纱速度v2为常数。在卷绕同—层纱线过程中v1为常数，于是除折回区域外，同一纱层纱线卷绕角恒定不变。将圆柱形筒子的一层纱线展开如图2—3所示，展开线为直线。

由图可知：

式中：v——络筒速度，cm/s；

v1——圆周速度，cm/s；

v2——导纱速度，cm/s；

dk——筒子卷绕直径，cm；

nk——筒子卷绕转速，r/min；

h——轴向螺距，cm；

α——螺旋线升角，即卷绕角；

hn——法间螺距，cm。

①等螺距卷绕。采用筒子轴心直接传动的锭轴传动卷绕机构，能保证v2与nk之间的比值不变，从而h值不变，称为轴向等螺距卷绕。在这种卷绕方式中，随着卷绕直径增大每层纱线卷绕圈数不变，而纱线卷绕角逐渐减小。生产中，对这种卷绕方式所形成的筒子提出了最大卷绕直径的规定，通常规定筒子直径不大于筒管直径的3倍。如果筒子卷绕直径过大，其外层纱圈的卷绕角会过小，在筒子两端容易产生脱圈疵点，而且筒子内外层纱线卷绕角差异将导致内外层卷绕密度不匀，对于无梭织机上纬纱退绕以及筒子染色不利。

②等卷绕角卷绕。采用槽筒摩擦传动的卷绕机构，能保证整个筒子卷绕过程中v1始终不变，于是α为常数，称等卷绕角卷绕（或等升角卷绕）。这时法向螺距hn和轴向螺距h分别与卷绕直径dk成正比，但hn：h之值不变。随筒子卷绕直径增加，筒子卷绕转速nk不断减小，而导纱器单位时间内单向导纱次数m恒定不变，因此每层纱线卷绕圈数m′不断减小。

图2—4为不同传动方式的筒子卷绕结构与筒子直径dk的关系图。

（3）张力装置与张力工艺参数。络筒张力的影响因素很多，生产中主要是通过调整张力装置的工艺参数来加以控制。因此，张力装置的工艺参数是络筒工艺设计的一项重要内容。要求与络丝工艺要求一致。

图2—5所示是络筒机上使用的垫圈式张力装置，它采用累加法和倍积法兼容的工作原理，通过调节垫圈压力来改变两平面对纱线产生的摩擦阻力，从而控制络丝张力。

对于垫圈加压方法，当纱线高速通过张力装置工作表面之间时，因纱线直径不匀而引起的上张力盘和垫圈的跳动十分剧烈，加速度a交变幅值大，由跳动加速度带来的纱线附加张力使络筒动态张力发生明显波动，这是此种加压方法的一个主要缺点。因此，使用这种张力装置时，必须采取良好的缓冲措施，减少上张力盘和垫圈的跳动，以提高装置的高速适应性。

（4）导纱距离。普通管纱络筒机采用短导纱距离，一般为60～100mm，合适的导纱距离应兼顾插管操作方便，张力均匀和脱圈、管脚断头最少等因素。自动络筒机的络筒速度很高，一般采用长导纱距离并附加气圈破裂器或气圈控制器。

（5）络丝速度。络丝速度会影响络丝机器效率和劳动生产率。现代自动络丝机的设计比较先进、合理，络丝速度一般可达到1200m/min以上。用于棉、毛、丝、麻、化学纤维不同纤维材料、不同纱线时，络丝速度也各不相同。如果纱线比较细、强力比较低或纱线质量较差、条干不匀，这时应选用较低的络筒速度，以免断头增加和条干进一步恶化。

在槽筒摩擦传动方式下，由于筒子由滚筒或槽筒摩擦传动，故筒子的转速随筒子直径的增大而逐渐降低，而滚筒或槽筒的平均转速是不变的，因此用滚筒或槽筒的转速来计算络丝速度比较准确。

丝线卷绕到筒子表面基本一点时的络丝速度V，可以看作这一瞬时筒子表面该点的圆周速度V1和丝线沿筒子轴线方向移动速度V2（即导丝速度）的矢量和，如图2—6所示。

数值上络丝速度V的计算公式如下。

筒子表面线速度V1的计算公式如下。

式中：nc——滚筒或槽筒转速，r/min；

dc——滚筒或槽筒直径，cm；

η——筒子对滚筒或槽筒的滑移率。

滑移率表明筒子表面与滚筒或槽筒表面的打滑情况，可以近似地用实际绕丝长度与理论绕丝长度的比值代替，通过测量求得。一般滑移率为0.95左右。

V2的计算方法按导丝方式区分。

①筒子由槽筒摩擦传动，槽筒导丝。

式中：hcp——槽筒一转的平均导丝动程，cm。

则络丝速度V计算公式如下。

②筒子由滚筒传动，导丝器导丝。

式中：n2——成形凸轮转速，r/min；

h′cp——导丝器来回一次导丝的平均动程，cm。

则络丝速度V计算公式如下。

（6）防叠方法。

①控制防叠小数的方法。当导丝器做一次往复时，筒子回转转数的零数部分造成筒子端面上的丝圈位移，其所对的圆心角φ称作丝圈位移角，以弧度表示，可由下式求得。

锭子传动，锭速固定的络筒机的卷绕比i是固定不变的，卷绕比的小数部分（i—i1）确定丝圈的位移角φ，因此，卷绕的防叠效果取决于卷绕比的小数部分的正确选择，（i—i1）被称为防叠小数。理想的防叠效果表现为：筒子两端丝圈转折点分布均匀、离散；重叠点之间相隔的丝层数多。

为此，防叠小数可设计为0.4或0.6左右的无限不循环小数，如图2—7所示。图2—7（a）为i=0.4时筒子端面丝圈位移；图2—7（b）为i=0.6时筒子端面丝圈位移情况，图中1，2，3，4，5表示导丝往复的次序。从图中可知，筒子端面的丝圈分布状态为不规则的五角星形，所以丝圈在筒子表面分布均匀，而且相邻两次往复导丝所绕的丝圈分得较开，卷绕稳定性良好，退解时不易带动其他丝圈。

精密络筒机机构的卷绕比i的计算公式如下。

式中：nk——筒管转速，r/min；

fH——导丝器往复频率。

②周期性改变导纱器运动。滚筒摩擦传动、导纱器独立运动的络筒机上，通过导纱器往复运动频率按一定规律变化，即通过变频导纱来实现防叠目的。由于导纱器往复运动频率不断变化，于是任意几个相邻纱层的每层纱因数m′不可能相等。当某一纱层卷绕符合重叠条件（2m′为整数），引起纱圈重叠时，相邻纱层的卷绕必不符合这一条件，于是刚发生的重叠现象被立即停止，起到防叠作用。

③周期性地改变槽筒的转速。筒子由槽筒摩擦传动，当槽筒的转速做周期性变化时，筒子转速也相应地发生变化。由于筒子具有惯性，因此，两者的转速变化不同步，相互之间产生滑移，当筒子直径达到重叠的条件时，因为滑移的缘故，重叠条件破坏，从而避免了重叠的继续发生。电子式无触点的可控硅防叠装置就是通过周期地对传动槽筒的电动机断电来实现这一防叠原理的。

在以变频交流电动机传动单锭槽筒的络筒机上，采用变频的方法使变频调速交流电动机的转速发生变化，从而使槽筒与筒子之间产生滑移，起到筒子防叠作用。通过计算机控制频率变化的周期和幅度，可以改变防叠作用强度，既达到良好的防叠效果，又不因过度滑移而损伤纱线的原有质量。

④周期性地轴向移动或摆动筒子握臂架。使筒子握臂架做周期性的轴向移动或摆动，也可以造成筒子与槽筒的滑移，使重叠条件破坏，从而避免重叠的产生。

槽筒与筒子之间的滑溜摩擦一方面可以防止纱圈重叠，另一方面也会增加纱线毛羽。由于纱圈重叠只可能在2m′或2nm′为整数时发生，也就是只可能在筒子络卷到某些特定的直径时发生。因此，由计算机控制适时地采用上述两条措施，既能达到防叠效果，又可避免不必要的纱线磨损，减少因磨损引起的纱线毛羽。

⑤利用槽筒本身的特殊结构防叠。曾被应用于实际生产中的这类措施有以下几种。

使沟槽中心线左右扭曲。利用自由纱段的作用，让纱圈的卷绕轨迹与左右扭曲的槽筒沟槽不相吻合，当筒子表面形成轻度的重叠纱条时，纱条与槽筒沟槽的啮合现象不可能发生，于是使进一步的严重重叠得以避免。

自槽筒中央引导纱线向两端的沟槽为离槽，相反，引导纱线返回中央的沟槽为回槽。将回槽设计为虚纹或断纹（一般断在与离槽的交叉口处），当纱圈开始轻微重叠时，由于虚纹和断纹的作用抬起筒子，立即引起传动半径的变化，从而改变筒子的转速，避免进一步的重叠过程持续很久。

改设直角槽口。改普通对称的V形槽口为直角槽口也能防止重叠条带陷入沟槽。直角槽口必须对称安排，才能起到抗啮合的作用。

四、任务实施

1.准备工作

（1）检查原纱与所络品种是否相符。在络筒机机架上选择一个锭位，将原纱筒放置在锭位下方平台上。

（2）取一只长度为16.5cm（6.5英寸）的筒管，搬开筒锭握臂，将筒管插入锭捍，合拢筒锭握臂，使筒管安插在锭座上。

（3）纱线从原纱筒上退绕下来，经过气圈破裂器后通过垫圈张力装置，穿过清纱器和探纱杆，再经过导丝器，把丝头固定在筒管上，并把筒管向预转动方向转1～2圈，测试纱线退绕张力。

（4）按下筒锭握臂，向滚筒表面压紧筒管。

2.参数设置

（1）开机后，在控制器液晶显示器上实时显示已络米数，如图2—8所示。

（2）按“”键，进入络筒定长米数设置。点击“”，光标移动，移到所指定的位数上，点击“▲”，改变数值。改变完成后按“”，完成设置。

（3）按“▲”键，进入络筒卷绕直径设置。长按“▲”键5s，光标闪动，此时显示器显示“L……65”，表示现在选择的是65cm的卷绕直径。点击“▲”，选择所需卷绕直径。一共有三种卷绕直径可选择，分别是62cm、65cm、82cm。选择完成后，按“”键，完成设置。

（4）控制器显示屏在实时显示络筒米数状态下，长按“清零”键5s，显示络筒米数清空，显示为“0”。此时可从零开始计米数。

3.开机操作

（1）打开总电源，扳动开关至“RUN”，开启设备，整机投入运行，并自动计数。

（2）断丝时可扳动开关至“STOP”，停止络筒，接好头再次启动设备。

（3）调节络筒转速，可以旋动无级调速旋钮。顺时针方向旋动，络筒转速加快，逆时针方向旋动，络筒转速减慢。如图2—9所示。

（4）络筒张力不足时，可增加垫圈数量，使络筒张力增加。

（5）注意操作安全，不要触碰设备部件，不要干扰丝条退绕卷绕。

4.停车要点

（1）当络筒到达设定米数时，络筒机自动停止络筒。

（2）如遇到紧急情况或想要中止络筒时，可按下紧急停车按钮。

（3）当络筒机完全停止后，抬起筒锭握臂，取出筒管，完成络筒。

5.络丝工艺测量

（1）使用非接触式转速表测量高速络筒机的滚筒转速、导丝器往复运动频率。

（2）测量筒管和滚筒的直径及导纱动程。

（3）测量导纱距离，即管纱顶端到导纱板之间的距离。

（4）络筒张力测量实验步骤：在天平上称量张力垫圈和压力铜片的重量；按要求在络筒机上穿好线；在圆盘式张力器上按要求放上若干压力铜片；启动络筒机；放置单纱张力仪，单纱张力仪应放在张力装置与槽筒导纱点之间的纱线上；注意在络筒过程中，络筒张力始终是一个波动值，因此，在读取张力仪数值时，读出指针摆动区的中点数值，即为检测时段内张力的平均值。

五、数据与分析

1.络丝原料（表2—1）

表2—1络丝原料信息记录

2.络筒机工艺设计（表2—2）

表2—2络筒机工艺设计参数