【技术连载】《纺纱学》— 粗纱 -4

第四节 粗纱机的卷绕部分

一、粗纱的卷绕过程

（一）管纱的形状

粗纱经过加捻后，需要卷绕在筒管上，以便运往细纱工序进一步加工。绕成的管纱形状，中间呈圆柱体，两端呈截头圆锥体，如图6-4-1所示。粗纱的卷绕首先是沿着筒管轴向逐圈卷绕在筒管上，第一层绕完后，改变轴向卷绕的方向，卷绕第二层，依次逐层卷绕，直到满纱，这样逐圈逐层卷绕便于在细纱机上退绕。卷绕过程中，粗纱沿着筒管轴向的卷绕高度逐层缩短，使两端绕成截头圆锥的形状，以免两端脱圈、冒纱，难于退绕而成为坏纱。

（二）粗纱卷绕的条件

为了将管纱绕成上述的形状，粗纱卷绕时，必须符合以下四个条件：

1.管纱的卷绕速度与卷绕直径成反比粗纱卷绕时，任一时间内管纱的绕取长度，必须和前罗拉输出的长度相等，即

式中：nw——管纱的卷绕转速(r/min)；

L——单位时间前罗拉输出纱条的长度(mm/min)；

dx——管纱的卷绕直径(mm)。

由式(6-4-1)可知，由于前罗拉的输出速度是常量，且管纱的卷绕直径逐层增大，因此管纱卷绕转速，在同一层内相同，而随着卷绕直径的变大应逐层减慢，即与管纱的卷绕直径成反比。

2.筒管与锭翼有相对运动粗纱通过锭翼压掌的引导卷绕到筒管上，筒管和锭翼必须有相对运动，才能实现卷绕。由于筒管和锭翼同向回转，因此两者的转速应有差异。筒管回转速度大于锭翼回转速度的称为管导，锭翼回转速度大于筒管回转速度的称为翼导。管导与翼导时的压掌导纱方向、筒管绕纱方向各不相同，如图6-4-2所示。

由于加捻过程中,锭翼转速恒定不变，因此采用翼导时，筒管转速随着卷绕直径的增加而增大，致使管纱回转不稳定，动力消耗不平衡，而且断头后，管纱上的纱头在回转气流作用下退绕飘头，易影响邻纱。此外，采用翼导还会因传动惯性而使开车启动时张力增加而导致断头。所以在棉纺粗纱机上，都采用管导式卷绕。在卷绕中，筒管转速与锭翼转速之差为卷绕的转速nw，即

式中：ｎb——筒管的回转速度(r/min)；

ｎs——锭翼的回转速度(r/min)，即锭子转速。

由式(6-4-2)可知，筒管的回转速度由恒速和变速两部分组成，筒管的恒速与锭速相等，筒管的变速为卷绕速度，与管纱的卷绕直径成反比。

3.筒管的升降速度与管纱的卷绕直径成反比粗纱逐圈轴向排列是由升降龙筋带动筒管作升降运动而实现的，每绕一圈粗纱，升降龙筋需移动一个圈距。升降龙筋的升降速度为：

式中：a——粗纱轴向卷绕圈距(mm)。

如果粗纱线密度不变，轴向卷绕圈距是个常量。由式(6-4-3)可知，升降龙筋的升降速度在同一卷绕层内相同，而相继各层逐层减慢，即筒管的升降速度与管纱的卷绕直径成反比。

4.升降龙筋的升降动程逐层缩短为了使管纱绕成两端呈截头圆锥体的形状，升降龙筋的升降动程需要逐层缩短，以使管纱各卷绕层高度逐层缩短。

二、粗纱机的卷绕传动系统

（一）粗纱机卷绕传动系统的发展

国产粗纱机的发展主要体现在对卷绕传动系统的改进上。过去粗纱机的卷绕传动系统由机械式变速装置、差动装置、升降装置、摆动装置及成形装置等组成，各机构间的内在联系见图6-4-3所示。其代表机型有A456、FA401、FA423、EJ521等。

图6-4-3 传统粗纱机卷绕部分传动简图

进入二十世纪九十年代，数控电路、变频技术及微电子技术开始在纺织设备上使用，粗纱机的卷绕传动系统中取消了传统的铁炮变速装置、成型装置和张力微调装置，用两个电机在先进的工业计算机和变频器的控制下完成粗纱的卷绕成型以及牵伸、加捻的同步运转，其传动系统如图6-4-4所示。其代表机型有FA425。同时粗纱机的卷绕传动部分也有了大的改变，不仅取消了变速、成型、张力补偿装置和差动装置，而且取消了除牵伸以外的所有工艺参数变换齿轮，采用PLC及工业计算机，通过变频、伺服系统控制多台电机分别传动锭翼、罗拉、卷绕部分和龙筋，以代替原有的传动系统。其代表机型有FA468、FA491。

图6-4-4 FA425型粗纱机的卷绕部分传动简图

（二）粗纱机的卷绕传动机构

⒈变速装置

变速装置的主要作用是通过改变输入轴与输出轴的传动比，将输入的恒速运动变成随筒管卷绕直径增大而逐层减小的变速运动，以满足筒管转速、龙筋升降速度逐层降低的要求。在我国，粗纱机一直采用上下铁炮式无级变速装置。如图6-4-5所示。主动铁炮由主轴传动, 速度恒定，主动铁炮通过皮带传动被动铁炮，移动皮带的位置，则被动铁炮变速。当空管卷绕时，铁炮皮带处于起始位置，即主动铁炮的大端传动被动铁炮的小端，被动铁炮转速最大。每卷绕一层粗纱后，成形装置控制铁炮皮带移动一小段距离，主动铁炮直径减小，被动铁炮直径增大，转速减慢。利用皮带随粗纱卷绕直径的逐层移动，使被动铁炮转速逐层减慢，以满足工艺的要求。

图6-4-5 铁炮无级变速装置

⒉差动装置

筒管的回转速度包括恒速部分和变速部分。差动装置的作用就是将主轴传来的恒速和变速装置传来的变速合成后，通过摆动装置传向筒管，以完成卷绕作用。

（1）差动装置的速度计算差动装置位于主轴上，其结构为周转轮系，包括首轮、末轮、转臂三个部分。国产粗纱机的差动装置，根据转臂传动的方式不同，可以分为主轴传动臂和铁炮传动臂两种。无论哪种类型的差动装置都可以用维里斯公式进行计算，即

式中：nｎ——末轮转速，与首轮同向为正值，异向为负值；

nm——首轮转速；

n 0 ——转臂的转速，与首轮同向为正值，异向为负值；

i d ——首轮至末轮的传动比，两轮同向为正值，异向为负值。 正负可以由外啮合一次取一个负号,内啮合一次取一个正号推算之。

图6-4-6 主轴传动臂式差动装置

FA425型粗纱机的差动装置为主轴传动转臂式，如图6-4-6所示。转臂固装 在主轴上,转臂的转速ｎ0为主轴恒速； 由变速机构传动的29 T 齿轮为首轮，其回转速度ｎｍ为变速； 45 T 齿轮为末轮,将合成后的转速ｎ ｎ 传向筒管。 因而可得：

将id代入式(6-4-5)得 ：

式中，493/1485=id为变速传动比，992/1485=（1-id）为恒速传动比。

在变速传动转臂式差动装置中，id为恒速传动比，1-id为变速传动比。虽然差动装置的类型不同，但所起的作用是一样的。由主轴和变速装置传来的速度，经差动装置合成后传向筒管，变速装置只负担其中一小部分的转速，而绝大部分的速度是由主轴来承担的。

（2）差动装置不一致系数的计算由式(6-4-5)可知，筒管的速度由恒速部分和变速部分组成，恒速部分等于锭速，变速部分是卷绕速度，其变化规律和管纱的卷绕直径成反比。如果筒管的恒速和锭速不等，其差值就要加入到卷绕速度中去。随着卷绕速度逐层减慢，这个差值在卷绕速度中占的比例逐层增大，从而破坏了卷绕规律，引起卷绕张力的变化，增加了粗纱长片段不匀。筒管的恒速与锭速之差对锭速比值的百分率，称为不一致系数F。当F=0时，说明卷绕规律正常；当F≠0时，则F的绝对值越大，卷绕规律的破坏越严重。两类差动装置不一致系数Ｆ的计算公式如下：

①主轴传动转臂的差动装置

式中: n0——主轴速度；

ib——差动装置至筒管的传动比；

i s ——主轴至锭子的传动比。

当F = 0时，id = 1-（is／ib）。

②变速传动转臂的差动装置

当F = 0时，id＝is/ib。

式(6-4-6)、式(6-4-7)分别表示由主轴传动转臂和由变速传动转臂两种差动装置的id、ib和is间的配置关系，只要在设计上满足这一关系，就能完全消除不一致系数对粗纱卷绕的不正确影响。

（3）差动装置的工艺要求

①符合工艺要求 差动装置的传动比id与ib、is 等传动比配置得当，不一致系数为零，才能保证卷绕速度符合规律。

②机械效率高，磨损小 当差动装置中首轮、末轮、转臂的回转方向相同时，轴与轴套间的相对速度减小，则磨损也随之减小，且三者速度越接近，磨损越小。同时，如果在传动中齿轮与齿轮的齿能相互交替接触，可使齿轮磨损较为均匀，既能延长齿轮的使用寿命，又能使整个差动装置运转较为平稳。为此，id值的大小和符号都必须合理配置。

③机构简单，保养维修方便 为了简化机构，便于维修，差动装置一般采用四齿轮式，若能配备两个以上质数齿轮，则有利于减少齿轮的重复磨损而延长其使用寿命。

④平衡状态好，回转时振动小 差动箱重量大，回转速度高，动能消耗大，机器因振动而易走动变形，所以对动平衡要求较高。因此采用不转箱体可减少差动装置的不平衡因素。

编辑：纺织大学堂

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