意大利圣安德烈RF5A无捻粗纱机“人”字形粗纱成形分析

陆卫国

(浙江新澳纺织股份有限公司，浙江 桐乡　314511)



意大利圣安德烈RF5A无捻粗纱机“人”字形粗纱成形分析

陆卫国

(浙江新澳纺织股份有限公司，浙江 桐乡314511)

摘要：通过对意大利圣安德烈RF5A粗纱机卷绕成形的分析，对该型粗纱机在生产时出现“人”字形粗纱进行了理论分析，计算“人”字成形的位置，并与实际位置进行对比，最后根据粗纱“人”字出现的位置，提出了通过控制粗纱大小来规避重叠位置的解决方案。

关键词：无捻粗纱机；卷绕成形；重叠；“人”字形粗纱

毛精纺加工采用的粗纱机一般有两种。一种是有捻粗纱机，如国产B456、法国BM系列；另一种是无捻粗纱机，如国产FB441、意大利圣安德烈RF系列和SF系列、法国FMV系列和FM系列等。目前使用较多的粗纱机是无捻粗纱机，RF5A无捻粗纱机就是其中之一，而有捻粗纱机由于产量低、机台维修复杂等原因使用较少。

RF5A无捻粗纱机是意大利圣安德烈公司粗纱机中最新型号，自动化程度高，粗纱条干均匀。但是，该机器与其他无捻粗纱机一样都有一个问题，在粗纱卷绕过程中会出现“人”字形的花纹，而且呈间隔出现。在正常情况下，这种“人”字花纹在细纱退绕时不会出现问题，粗纱可以正常、均匀地退绕下来。但是对于某些批号羊毛的生产过程中，在“人”字字形的部位粗纱退绕时，会出现粗纱粘连剥皮的现象，造成细纱条干恶化、纱疵增加，同时增加了细纱挡车工的劳动强度、增加了消耗。虽然出现这种粗纱粘连剥皮的现象还有其他原因，但是从实际生产过程中来看，这种现象在细纱生产粗纱开始退绕时不存在。粗纱开始退绕时，粗纱之间呈现网状交叉状态，粗纱退绕可以很顺利地进行；当粗纱退绕到“人”字花纹的部位时，个别批号的粗纱就开始粘连剥皮。由此可以看出，“人”字花纹是粗纱退绕剥皮的主要原因之一。粗纱常见“人”字形如图1所示，图2为正常成形粗纱，粗纱的网形很好。

图1　“人”字形粗纱

图2　正常成形粗纱

本文以意大利圣安德烈RF5A无捻粗纱机为例，从理论上分析了出现“人”字形粗纱的原因，并将分析结果与实际情况进行了对比，以期提出解决方案，避免出现“人”字形粗纱。

1　“人”字花纹成形分析

1.1RF5A粗纱机成形机构

图3为RF5A立式粗纱机牵伸卷绕示意图，针梳机条子从上面喂入，经过牵伸搓捻后在下部卷绕成形。图4为卷绕成形的实物照片，从图中可以看出，卷绕成形机构由卷绕滚筒、摇架、往复导纱装置组成，粗纱管安装在摇架之上。

图3　RF5A立式粗纱机牵伸卷绕示意图

图4　卷绕成形示意图

1.2粗纱机成形分析

图5为粗纱线速度合成示意图。由图5可知，粗纱机线速度V粗纱由粗纱的往复线速度V往复与粗纱机卷绕线速度V滚筒合成，即：

V往复=V粗纱sinβ，

V滚筒=V粗纱cosβ.

图5　粗纱线速度合成示意图

图6为粗纱示意图，其中：A和B是粗纱的左右两端，L是粗纱长度，D为粗纱直径，D0为粗纱管直径，2β为粗纱交叉角。

图6　粗纱示意图

假设一个往复动程的时间为t，粗纱转速为N，粗纱卷绕比为Y(粗纱卷绕一个往复卷绕的圈数)[1-2]，则：

(1)

(2)

(3)

粗纱的往复动程固定，卷绕角在加工过程中也由固定齿轮决定，由式(3)可以看出，粗纱在卷绕过程中的卷绕比Y和粗纱直径D有关，Y与D成反比。

从图1中可以看出，粗纱呈现“人”字形时，表面的粗纱没有形成有效的网状交叉，粗纱之间呈现平行排列的现象，很容易发生粘连。从成形过程来看，粗纱在卷绕过程中发生重叠现象，即粗纱在卷绕过程中从A点到B点，然后又从B点回到了A点，在一个往复的过程中粗纱在A点发生上层与下层的重叠。

粗纱在卷绕过程中发生重叠，卷绕比Y为整数。如不是整数，那么粗纱在回程时不回到A点。

设粗纱机动程L=250mm，粗纱交叉角2β=49°，那么式(3)可以写为：

(4)

将Y=1,2,…,12代入式(4)，可得表1。

表1粗纱成形重叠直径

从表1可以看出：当粗纱直径越小时，越容易发生粗纱叠加，当出现重叠后很快又会发生重叠现象；粗纱直径越大，发生重叠的时间越长。因此，在选择粗纱管时，不应选择很细的粗纱管，这样可以减少发生粗纱重叠的次数。一般情况下可以选择粗纱管直径D0=50mm，可以较好地避免粗纱重叠。当粗纱直径选择过大时，一定重量的粗纱直径会比较大，在后道细纱上机时粗纱与粗纱之间容易发生接触，影响正常粗纱退绕。如果牺牲粗纱的纱容量，在粗纱加工时落纱次数会增加，细纱生产时换粗纱的次数会增加，挡车工的劳动强度也会增加，消耗同样会增加。

从以上分析可以看出，RF5A无捻粗纱机出现“人”字形粗纱是由于其成形机构本身的特点造成的，而不是人为因素造成。因此生产者不能通过调节皮板搓捻程度、卷绕张力、改变假捻器型号等参数避免出现“人”字形粗纱，但可以针对生产的品种，通过控制粗纱的直径大小来尽量减少出现次数，也可以通过对机器卷绕机构的改造来彻底解决“人”形的出现。

1.3“人”字成形实际测试

1.3.1粗纱实际交叉角测试

本文对某批号的100%羊毛(纤维细度15.5um，粗纱定重0.22g/m)进行了测试。当粗纱往复装置往复53次时，所用时间为23.19s，机器出条速度165m/min，粗纱动程250mm。

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

β=arcsin0.4155=24.55°,

粗纱交叉角=2β=49.10°.

计算结果与机器说明书上49°基本相同。

1.3.2实测“人”字出现粗纱直径

本文对粗纱的“人”字出现时的粗纱直径进行多次测量，具体平均数据如表2所示。

表2“人”字成形实测粗纱直径均值

测试序号12345粗纱直径/mm60.372.185.5114.3176.3

由于选择的粗纱管直径为50mm，因此没有比较小的数据。由于粗纱重量受限制，粗纱直径做不到349mm，否则细纱挂纱时粗纱与粗纱间发生接触，而且粗纱的意外牵伸也会变大，影响粗纱条干，因此表2中只有5个数据，即RF5A粗纱机在成形时出现“人”字形粗纱重叠现象的位置常见为5个。

表2的数据与表1相比，两者之间存在一定差异。在测量时发现，如出现“人”字形，不仅仅在一层粗纱上出现，而是有多层。另外可以看到，粗纱一般条重为0.4g/m左右，粗纱直径和细纱相比要大很多，粗纱在卷绕过程中还会被压扁，不是规则的圆形，粗纱从A点到B点，再从B点回到A点时不需要完全回到A点，只需要两根粗纱的边缘相互接触就可能发生重叠，这和粗纱的条子重量、粗纱原材料的种类有一定关系。粗纱条重重、原料比较蓬松时，出现的时间就会早一点。图7为粗纱横截面示意图(简单侧视图，中间粗纱管未画出)。

图7　粗纱横截面示意图

2　防止“人”字形出现措施

由于“人”字形的产生和粗纱条发生重叠有关。RF5A在卷绕时，卷绕角由一个齿轮控制，粗纱动程固定，因此粗纱卷绕比Y随着粗纱直径D变化，卷绕比与粗纱直径成反比，当卷绕比为整数或非常接近整数时(考虑粗纱条有一定直径，当卷绕比非常接近整数时，前后往复粗纱条就会发生接触)，粗纱就会发生重叠。如果要完全避免出现这种状况，可以摒弃现有的卷绕机构，通过改造机器卷绕机构来实现。通过机电结合控制，当粗纱卷绕快到发生重叠位置时提起改变卷绕速度和往复速度，以达到改变卷绕角的目的。由式(3)可知，当卷绕角改变时，卷绕比也随之改变，这样可使卷绕比离整数远一些。这时发生重叠的直径值也发生变化，产生了新的重叠值。当粗纱直径离开原来重叠直径值稍微远一些后，再重新将卷绕速度和往复速度恢复到原来的数值，此时粗纱发生重叠的直径值又恢复到原来的数值，而粗纱实际直径大于重叠值稍多一些，这样可以很好地规避原来发生重叠的位置[3-5]。

具体做法：首先，将控制粗纱卷绕角的传动齿轮及其周边辅助齿轮去掉，采用一个伺服电机直接控制卷绕滚筒轴；其次，将往复机构原来机械机构改掉，采用伺服电机直接控制往复机构；再次，在粗纱机卷绕摇架处加装传感器测量粗纱直径(也可以将传感器安装在摇架轴上测量摇架轴的角位移)，将测量出的粗纱直径电信号数据输入PLC控制器中，PLC控制器根据输入的数据，通过计算调节伺服电机的转速，当粗纱直径接近重叠直径时，PLC发出信号提前改变卷绕滚筒速度和往复速度，使粗纱交叉角发生改变，也就是改变了重叠直径值，当粗纱直径值通过原来重叠直径后PLC发出信号恢复两个伺服电机速度，使得粗纱卷绕重新回到原来的卷绕速度和往复速度，这样就可以避开重叠位置，达到防叠的目的。

3　结　语

通过对粗纱机RF5A成形的分析发现，RF5A无捻粗纱机在卷绕过程中出现“人”字成形是其机器本身的特点。分析了RF5A粗纱机粗纱重叠的原因，并计算了出现重叠时的粗纱位置。在生产容易粘连的原料时，可以根据粗纱“人”字出现的位置，通过控制粗纱大小来规避重叠位置，以利于后道细纱生产。这对生产某些批号的纱线时有实际指导作用。另外通过了解人字成形的产生原因，提出设备改造方案，为设备改造提供了技术参考。

参考文献：

[1] 谢卫东,王春光,彭晓东,等.防止纱线重叠的卷绕比确定方法[J].重庆大学学报:自然科学版,2010,33(7):58-62.

[2] 李述茂.工业丝倍捻机精密卷绕的技术设计[J].纺织机械,2011(1):12-15.

[3] 秦贞俊.筒纱卷绕防叠技术新发展[J].纺织器材,2013,40(2):64-64.

[4] 胡企贤,徐雷麟.精密卷绕防叠分析与设计[J].中国纺织大学学报,1987,13(1):9-18.

[5] 魏建.化纤长丝紧密精密卷绕的控制技术[J].中国纺织大学学报,1998,24(1):30-33.

(责任编辑：康锋)

收稿日期：2015-07-16

作者简介：陆卫国(1966-)，男，上海市人，高级工程师，主要从事毛精纺针织纱线的生产技术研究。

中图分类号：TH113

文献标志码：B

文章编号：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