意大利圣安德烈RF5A無捻粗紗機“人”字形粗紗成形分析

陸衛國

(浙江新澳紡織股份有限公司，浙江 桐鄉　314511)

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意大利圣安德烈RF5A無捻粗紗機“人”字形粗紗成形分析

陸衛國

(浙江新澳紡織股份有限公司，浙江 桐鄉314511)

摘要：通過對意大利圣安德烈RF5A粗紗機卷繞成形的分析，對該型粗紗機在生產時出現“人”字形粗紗進行了理論分析，計算“人”字成形的位置，并與實際位置進行對比，最后根據粗紗“人”字出現的位置，提出了通過控制粗紗大小來規避重疊位置的解決方案。

關鍵詞：無捻粗紗機；卷繞成形；重疊；“人”字形粗紗

毛精紡加工采用的粗紗機一般有兩種。一種是有捻粗紗機，如國產B456、法國BM系列；另一種是無捻粗紗機，如國產FB441、意大利圣安德烈RF系列和SF系列、法國FMV系列和FM系列等。目前使用較多的粗紗機是無捻粗紗機，RF5A無捻粗紗機就是其中之一，而有捻粗紗機由于產量低、機臺維修復雜等原因使用較少。

RF5A無捻粗紗機是意大利圣安德烈公司粗紗機中最新型號，自動化程度高，粗紗條干均勻。但是，該機器與其他無捻粗紗機一樣都有一個問題，在粗紗卷繞過程中會出現“人”字形的花紋，而且呈間隔出現。在正常情況下，這種“人”字花紋在細紗退繞時不會出現問題，粗紗可以正常、均勻地退繞下來。但是對于某些批號羊毛的生產過程中，在“人”字字形的部位粗紗退繞時，會出現粗紗粘連剝皮的現象，造成細紗條干惡化、紗疵增加，同時增加了細紗擋車工的勞動強度、增加了消耗。雖然出現這種粗紗粘連剝皮的現象還有其他原因，但是從實際生產過程中來看，這種現象在細紗生產粗紗開始退繞時不存在。粗紗開始退繞時，粗紗之間呈現網狀交叉狀態，粗紗退繞可以很順利地進行；當粗紗退繞到“人”字花紋的部位時，個別批號的粗紗就開始粘連剝皮。由此可以看出，“人”字花紋是粗紗退繞剝皮的主要原因之一。粗紗常見“人”字形如圖1所示，圖2為正常成形粗紗，粗紗的網形很好。

圖1　“人”字形粗紗

圖2　正常成形粗紗

本文以意大利圣安德烈RF5A無捻粗紗機為例，從理論上分析了出現“人”字形粗紗的原因，并將分析結果與實際情況進行了對比，以期提出解決方案，避免出現“人”字形粗紗。

1　“人”字花紋成形分析

1.1RF5A粗紗機成形機構

圖3為RF5A立式粗紗機牽伸卷繞示意圖，針梳機條子從上面喂入，經過牽伸搓捻后在下部卷繞成形。圖4為卷繞成形的實物照片，從圖中可以看出，卷繞成形機構由卷繞滾筒、搖架、往復導紗裝置組成，粗紗管安裝在搖架之上。

圖3　RF5A立式粗紗機牽伸卷繞示意圖

圖4　卷繞成形示意圖

1.2粗紗機成形分析

圖5為粗紗線速度合成示意圖。由圖5可知，粗紗機線速度V粗紗由粗紗的往復線速度V往復與粗紗機卷繞線速度V滾筒合成，即：

V往復=V粗紗sinβ，

V滾筒=V粗紗cosβ.

圖5　粗紗線速度合成示意圖

圖6為粗紗示意圖，其中：A和B是粗紗的左右兩端，L是粗紗長度，D為粗紗直徑，D0為粗紗管直徑，2β為粗紗交叉角。

圖6　粗紗示意圖

假設一個往復動程的時間為t，粗紗轉速為N，粗紗卷繞比為Y(粗紗卷繞一個往復卷繞的圈數)[1-2]，則：

(1)

(2)

(3)

粗紗的往復動程固定，卷繞角在加工過程中也由固定齒輪決定，由式(3)可以看出，粗紗在卷繞過程中的卷繞比Y和粗紗直徑D有關，Y與D成反比。

從圖1中可以看出，粗紗呈現“人”字形時，表面的粗紗沒有形成有效的網狀交叉，粗紗之間呈現平行排列的現象，很容易發生粘連。從成形過程來看，粗紗在卷繞過程中發生重疊現象，即粗紗在卷繞過程中從A點到B點，然后又從B點回到了A點，在一個往復的過程中粗紗在A點發生上層與下層的重疊。

粗紗在卷繞過程中發生重疊，卷繞比Y為整數。如不是整數，那么粗紗在回程時不回到A點。

設粗紗機動程L=250mm，粗紗交叉角2β=49°，那么式(3)可以寫為：

(4)

將Y=1,2,…,12代入式(4)，可得表1。

表1粗紗成形重疊直徑

從表1可以看出：當粗紗直徑越小時，越容易發生粗紗疊加，當出現重疊后很快又會發生重疊現象；粗紗直徑越大，發生重疊的時間越長。因此，在選擇粗紗管時，不應選擇很細的粗紗管，這樣可以減少發生粗紗重疊的次數。一般情況下可以選擇粗紗管直徑D0=50mm，可以較好地避免粗紗重疊。當粗紗直徑選擇過大時，一定重量的粗紗直徑會比較大，在后道細紗上機時粗紗與粗紗之間容易發生接觸，影響正常粗紗退繞。如果犧牲粗紗的紗容量，在粗紗加工時落紗次數會增加，細紗生產時換粗紗的次數會增加，擋車工的勞動強度也會增加，消耗同樣會增加。

從以上分析可以看出，RF5A無捻粗紗機出現“人”字形粗紗是由于其成形機構本身的特點造成的，而不是人為因素造成。因此生產者不能通過調節皮板搓捻程度、卷繞張力、改變假捻器型號等參數避免出現“人”字形粗紗，但可以針對生產的品種，通過控制粗紗的直徑大小來盡量減少出現次數，也可以通過對機器卷繞機構的改造來徹底解決“人”形的出現。

1.3“人”字成形實際測試

1.3.1粗紗實際交叉角測試

本文對某批號的100%羊毛(纖維細度15.5um，粗紗定重0.22g/m)進行了測試。當粗紗往復裝置往復53次時，所用時間為23.19s，機器出條速度165m/min，粗紗動程250mm。

V往復=53×2×250÷23.19×60÷1000=68.56m/min,

β=arcsin0.4155=24.55°,

粗紗交叉角=2β=49.10°.

計算結果與機器說明書上49°基本相同。

1.3.2實測“人”字出現粗紗直徑

本文對粗紗的“人”字出現時的粗紗直徑進行多次測量，具體平均數據如表2所示。

表2“人”字成形實測粗紗直徑均值

測試序號12345粗紗直徑/mm60.372.185.5114.3176.3

由于選擇的粗紗管直徑為50mm，因此沒有比較小的數據。由于粗紗重量受限制，粗紗直徑做不到349mm，否則細紗掛紗時粗紗與粗紗間發生接觸，而且粗紗的意外牽伸也會變大，影響粗紗條干，因此表2中只有5個數據，即RF5A粗紗機在成形時出現“人”字形粗紗重疊現象的位置常見為5個。

表2的數據與表1相比，兩者之間存在一定差異。在測量時發現，如出現“人”字形，不僅僅在一層粗紗上出現，而是有多層。另外可以看到，粗紗一般條重為0.4g/m左右，粗紗直徑和細紗相比要大很多，粗紗在卷繞過程中還會被壓扁，不是規則的圓形，粗紗從A點到B點，再從B點回到A點時不需要完全回到A點，只需要兩根粗紗的邊緣相互接觸就可能發生重疊，這和粗紗的條子重量、粗紗原材料的種類有一定關系。粗紗條重重、原料比較蓬松時，出現的時間就會早一點。圖7為粗紗橫截面示意圖(簡單側視圖，中間粗紗管未畫出)。

圖7　粗紗橫截面示意圖

2　防止“人”字形出現措施

由于“人”字形的產生和粗紗條發生重疊有關。RF5A在卷繞時，卷繞角由一個齒輪控制，粗紗動程固定，因此粗紗卷繞比Y隨著粗紗直徑D變化，卷繞比與粗紗直徑成反比，當卷繞比為整數或非常接近整數時(考慮粗紗條有一定直徑，當卷繞比非常接近整數時，前后往復粗紗條就會發生接觸)，粗紗就會發生重疊。如果要完全避免出現這種狀況，可以摒棄現有的卷繞機構，通過改造機器卷繞機構來實現。通過機電結合控制，當粗紗卷繞快到發生重疊位置時提起改變卷繞速度和往復速度，以達到改變卷繞角的目的。由式(3)可知，當卷繞角改變時，卷繞比也隨之改變，這樣可使卷繞比離整數遠一些。這時發生重疊的直徑值也發生變化，產生了新的重疊值。當粗紗直徑離開原來重疊直徑值稍微遠一些后，再重新將卷繞速度和往復速度恢復到原來的數值，此時粗紗發生重疊的直徑值又恢復到原來的數值，而粗紗實際直徑大于重疊值稍多一些，這樣可以很好地規避原來發生重疊的位置[3-5]。

具體做法：首先，將控制粗紗卷繞角的傳動齒輪及其周邊輔助齒輪去掉，采用一個伺服電機直接控制卷繞滾筒軸；其次，將往復機構原來機械機構改掉，采用伺服電機直接控制往復機構；再次，在粗紗機卷繞搖架處加裝傳感器測量粗紗直徑(也可以將傳感器安裝在搖架軸上測量搖架軸的角位移)，將測量出的粗紗直徑電信號數據輸入PLC控制器中，PLC控制器根據輸入的數據，通過計算調節伺服電機的轉速，當粗紗直徑接近重疊直徑時，PLC發出信號提前改變卷繞滾筒速度和往復速度，使粗紗交叉角發生改變，也就是改變了重疊直徑值，當粗紗直徑值通過原來重疊直徑后PLC發出信號恢復兩個伺服電機速度，使得粗紗卷繞重新回到原來的卷繞速度和往復速度，這樣就可以避開重疊位置，達到防疊的目的。

3　結　語

通過對粗紗機RF5A成形的分析發現，RF5A無捻粗紗機在卷繞過程中出現“人”字成形是其機器本身的特點。分析了RF5A粗紗機粗紗重疊的原因，并計算了出現重疊時的粗紗位置。在生產容易粘連的原料時，可以根據粗紗“人”字出現的位置，通過控制粗紗大小來規避重疊位置，以利于后道細紗生產。這對生產某些批號的紗線時有實際指導作用。另外通過了解人字成形的產生原因，提出設備改造方案，為設備改造提供了技術參考。

參考文獻：

[1] 謝衛東,王春光,彭曉東,等.防止紗線重疊的卷繞比確定方法[J].重慶大學學報:自然科學版,2010,33(7):58-62.

[2] 李述茂.工業絲倍捻機精密卷繞的技術設計[J].紡織機械,2011(1):12-15.

[3] 秦貞俊.筒紗卷繞防疊技術新發展[J].紡織器材,2013,40(2):64-64.

[4] 胡企賢,徐雷麟.精密卷繞防疊分析與設計[J].中國紡織大學學報,1987,13(1):9-18.

[5] 魏建.化纖長絲緊密精密卷繞的控制技術[J].中國紡織大學學報,1998,24(1):30-33.

(責任編輯：康鋒)

收稿日期：2015-07-16

作者簡介：陸衛國(1966-)，男，上海市人，高級工程師，主要從事毛精紡針織紗線的生產技術研究。

中圖分類號：TH113

文獻標志碼：B

文章編號：1009-265X(2016)03-0044-04

Analysis on Formation of “Inverse V-Shaped” Roving by Using Italian Sant Andrew RF5A Rubbing Frame

LUWeiguo

(Zhejiang Xinao Textiles Co., Ltd., Tongxiang 314511, China)

Abstract：This paper analyzes the winding and shaping of Italian Sant Andrew RF5A Rubbing Frame to make a theoretical analysis on “inverse V-shaped” roving generated during production by this rubbing frame, calculate the position of “inverse V” shape, make comparisons with the actual position and finally put forward a solution to avoid overlapping position by controlling the size of roving based on the position of “inverse V-shapod” roving.

Key words：rubbing frame; winding and shaping; overlapping;“inverse V-shaped” roving