竹节纱的生产工艺及控制装置

作者：江南大学 徐伯俊 谢春萍

欢迎访问e展厅 展厅 1 纺纱机械展厅 梳棉机, 整经机, 开棉机, 毛麻纺织机械... 竹节纱是在长度方向上出现节粗、节细形状单纱，其特征参数有基纱号数、竹节粗度、各段竹节长度(节长)和各段间距（节距）。竹节粗度即竹节定量与基纱定量之比，一般在1．5～6范围内；节长即每个竹节的长度；节距即相邻两个竹节间的基纱长度。竹节纱按竹节的分布情况可分为无规律竹节纱和有规率竹节纱。纺制竹节纱的设备可用专用设备，但目前大多是采用改造后的环锭细纱机或转杯纺纱机纺制。 目前国内竹节纱的生产原理大致有4种： “变牵伸型”竹节纱，即瞬时改变机器的牵伸倍数以形成粗节；“植入型”竹节纱，即在前钳口后面瞬时喂入—小段须条而形成粗竹；“纤维型”竹节纱，即利用短纤维的浮游运动性产生条干不匀的原理，增加喂入纱条中短纤维的含量，并调整设备的工艺参数以生产粗细节纱，这种生产方法对合理利用粘梳短纤维有实际意义；“涂色型”竹节纱，即利用人的感官视觉效应，分段对普通纱线进行印色，产生类似的竹节效应。生产中常见的足第一种生产方式，即在普通的环锭细纱机或转杯纺纱机上增设一套变速装置，不需增添特殊设备，投资少，见效快。 在环锭细纱机和转杯纺纱机上开发纺制竹节纱的控制装置普遍采用三种形式： 一、 缺陷法：如在长纤维中加入少量短纤维，并在细纱机上去掉上销及上下皮圈，保留下销，利用短纤维制造“牵伸波”来形成竹节。此法一般短纤混入率在5％～10％左右，短纤率高则竹节数量多，在麻纺或麻棉混纺中尤其显著。第二种是采用不完全齿轮的变牵伸机构，优点是费用低；缺点是噪音大，不可变换工艺，如竹节长度、节距、线密度及任意的循环等，且寿命短，维护费用大。 二、 机电结合式：实质是采用出离合器的变牵伸机构，大都采用单篇机或PLC控制电磁离合器吸合，费用较低，但噪音大、寿命短，维护费用大，竹节纱参数控制差、精度差、花式变化少，很难满足高质量的用户需求。 三、 全数字式：取消电磁离合器的执行机构，整个系统采用数字控制，控制精度与生产效率大大提高，它可完全按样品或客户的任何要求生产，达到至善至美的程度，而且参数调整十分简单、方便、快捷，只需在控制面板上键入设计工艺即可，是今后的发展趋势。 数字控制装置的主要改造型式有以下三种： 上述三种典型改造机型均可实现静态、动态实时任意调节牵伸倍数，从而实现各种竹节纱的开发与纺制。其中方案一适纺短竹节纱；方案二适纺竹节长度大于纤维长度的竹节纱；方案三足一个完善系统，可任意设定各主要工艺参数、动静态下的前罗拉与中后罗拉的速度，任意设定动态牵伸倍数，纺制各种类型的竹节纱或常规纱。 全数字调速系统的控制介绍： 触摸屏作为用户界面，输入并显示所需参数；PLC或工控机为控制中心，对变频器及伺服驱动器进行参数设置，控制相应电机特定时刻的转速及转向。 整个控制系统的关键是多个电机的同步和调速，伺服电机自带旋转编码器与各自对应的伺服驱动器自成闭环控制，按照一定的顺序启动，同步问题对成纱没有什么影响，而主电机与其它电机特性不同，而且需要按照工艺需求曲线进行变速，通过旋转编码器反馈主轴转速，可使伺服电机转速跟随主电机转速保持同步控制。前罗拉、中后罗拉伺服电机则根据工艺与品种开发进行变速，而钢领板升降伺服电机则连续变速，钢领板的落纱位置、始纺位置、满管位置的控制可以设置接近开关，也可以在程序中对钢领板升降伺服电机编码器的脉冲数进行控制。由于钢领板的升降不完全足刚性传动，且传动链总有间隙，电机换向后，钢领板有停顿现象，纱线会出现重叠卷绕，成形不良，尤其是锥底部位，退绕时将会造成严重的脱圈。因此，换向后需要进行一个很短时间的加速补偿，再按既定曲线进行控制，才能保证良好的成形。中途停车时，控制程序在钢领板升降伺服电机向下的换向完成以后发出停车信号，保证再开车时，钢领板先向下运动，以减少开车断头，提高效率。 整机的控制程序还包括如落纱和底纱成形等。控制精度受主电脑发出脉冲的速率和伺服系统响应时间的影响。实践证明此系统误差很小，能够很好地满足纺纱卷绕的数字设定要求，特别是纺制高品质竹节纱的需求，是目前最完善的竹节纱生产系统。 转杯纺纱机 改造后可实现静态、动态实时任意调节，从而实现竹节长度大于纺纱杯周长、竹节线密度存在渐变效应、具有仿麻效果的各种竹节纱的开发和纺制。 2 纺竹节纱工艺 2．1 竹节纱主要参数与布面风格的关系 竹节纱参数包括基纱线密度、竹节粗度、竹节长度及竹节间距，由于竹节纱的特殊结构，布面风格与上述4参数密切相关，其各种各样的组合决定了它在布面上特殊的风格，其方法主要有以下几种。 1)原料不同形成的风格有异：如用普通棉、涤纶原料纺制的单纱织制的竹节纱织物竹节较明显；而采用异形纤维如阳离子涤纶、强光涤纶、粘胶等形成较细竹节，然后与普通纱加捻成线，可制成高档面料。 2)由于竹节纱竹节部分较粗，纺纱时加在竹节部分的捻度也较少，竹节段纤维较松散，使竹节纱染色时粗段与细段对染料的吸收不一致，再根据竹节长短不同会形成雨点或雨丝的风格。 3)在转杯纺纱机上纺制48．6～58．3tex (Nel2～10)竹节纱，其竹节可高于正常纱的1．3～1．8倍，配合竹节间距与长度的变化，可织制出具有麻的风格的高档面料。 4)利用竹节纱竹节部分的长短不同、粗细不同、节距不同、原料不同，可开发出丰富多彩、风格各异的品种，以满足各类不同消费者的需要。 2．2 工艺设计 2．2．1 纱号设计 在确定竹节纱的百米定量时，应根据竹节长度、节距的大小和竹节段粗细，换算成百米定量。但由于竹节部分和节距部分有一粗细过渡态，特别是转杯纺竹节纱，过渡态较长，因此计算重量和实际重量间会有一定的差异，实际生产中应根据大面积定量进行微调。 2．2．2竹节粗度 在竹节纱纺纱过程中，粗度足较难掌握的参数。我们用切断称重法来检定竹节的粗度，即取相同长度的竹节部分和节距部分，分别称重，竹节重量与节距重量之比即为粗度。粗度一般由试纺确定，经用户认可后投入批量生产。 2．2．3竹节长度 1)环锭竹节纱的竹节长度 在前罗拉变速情况下，取决于前罗拉的速度V1(mm/s)和瞬时降速的时间t1(s)的乘积，在后罗拉变速情况下，取决于前罗拉的速度V1(mm／s)和后罗拉升速的时间t2(s)的乘积，一般误差较小。 2)转杯竹节纱的竹节长度 在改变喂给罗拉速度的情况下分为两种情况： 设L为喂给罗拉高速情况下引纱罗拉输出的纱线长度，D为转杯的直径，S为竹节长度。 当L>兀D即在喂给罗拉升速的时间内引纱罗拉输出的纱线长度大于纺杯的周长时，竹节长度S=2兀D+a (a=L一2兀D)，为纺杯周长的两倍以上(见图1)。 当L<兀D即在喂给罗拉升速的时间内引纱罗拉输出的纱线长度小于纺杯的周长时，竹节的长度S=兀D+b (b=L)，介于纺杯周长与两倍纺杯周长之间(见图2)。 3 智能数字竹节纱生产装置的主要特点 江南大学研究开发并产业化生产的全系列智能数字竹节纱生产装置代表了高端智能数字竹节纱的发展方向，主要特点如下： 1)系列化、多型号、模块化。包括各种型号的转杯纺与环锭纺改造，目前产业化推广的有3个系列的10多个品种。 2)首次将常用于精密机床等高精度位置控制方式的伺服电机用于竹节纱生产装置中，使得生产的产品质量得到了大幅度提高，与电磁离合器类的相比生产效率提高l／3以上，机械维护成本很低，真正做到了从输入到控制的全过程的数字控制。 3)自行开发了特殊算法的反馈同步跟踪系统，实践证明足日前最完善的同步系统。全数字式系列智能花式纱线生产装置用于环锭细纱机中，开关车存在与主机的同步问题，解决途径：一是选用开发的测速反馈系统，在要求高精度的场合，必须采用此附件；二是采用本系统软件中根据各类机型配置的经验同步跟踪系统，本系统采用精确同步跟踪附件，能够产生精确竹节，满足高品质纱生产要求；三是选用加装超越离合器，实现开关车时由超越离合器传动。 4)伺服电机系统加减速优化，根据转杯纺纱机与环锭细纱机的特点，对加减速系统进行厂优化，选用国外频率响应最快的伺服电机作为执行机构，能够达到最优最快的加减速特性，因而达到了可设置竹节过渡时的形态，满足生产高档竹节纱中的各种橄榄形状需求。 5)特有的自定义循环竹节纱及模糊循环竹节纱的选择是品种设计的另一创新，它既可以保证竹节长度在指定的范围内，其独特的模糊循环又能确保布面没有规律性条纹。 6)先进的网络附件及相关CAD软件选抒。能够满足企业信息化组网的前瞻性需求，可极大地方便品种更改与存贮及管理监控，可在办公室一次下单，可在上机纺纱前通过专用竹节纱CAD软件仿真竹节布面分布效果。(end)

文章内容仅供参考 (投稿) (如果您是本文作者，请点击此处) (2/10/2006)