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自調(diào)勻整裝置原理及在棉紡中的運(yùn)用

一、導(dǎo)言

在紡紗半制品和成品中，總是會存在著纖維沿紗條方向排列的不均勻，即粗細(xì)不勻，如果對紗條的不勻不加以控制，那么所加工的紗條將會在后段加工過程中，增加各工序所造成的不勻，這些不勻都將出現(xiàn)在成紗中，而且，不勻的最初波長會隨著各工序的牽伸而大大增加，最終導(dǎo)致成紗強(qiáng)力低、斷頭率高、均勻度差、品質(zhì)下降，嚴(yán)重影響了紗線的外觀和質(zhì)量。自調(diào)勻整裝置是人們?yōu)榱颂岣呒喚€和織物的質(zhì)量而采用的一種勻整方法，它根據(jù)喂入或者紡出的半制品單位長度重量（或粗細(xì)）差異，自動調(diào)節(jié)牽伸倍數(shù)，從而使紡出的半制品單位長度重量（或粗細(xì)）穩(wěn)定在一定的水平，是自動控制理論在紡紗過程中的具體運(yùn)用。采用此裝置將提高產(chǎn)品質(zhì)量，縮短工藝流程，提高勞動生產(chǎn)率。

(一)自調(diào)勻整裝置的作用與類型

在紡紗過程中，紗條內(nèi)存在著各種形式和各種片段的不勻，而自調(diào)勻整裝置能在一定范圍內(nèi)消除和調(diào)節(jié)這些不勻。下圖7-1所示即說明了自調(diào)勻整裝置的作用。

圖7-1 自調(diào)勻整裝置的作用

圖（甲）中，是一理想紗條經(jīng)過普通的牽伸區(qū)，由于牽伸裝置對纖維控制的不完善，結(jié)果使輸出紗條產(chǎn)生了一些短片段不勻。不過這種不勻僅僅是短片段的，它代表了所能期望的最好情況。而實(shí)際上正常喂入的紗條本身就是不勻的，他包含有長片段和短片段兩種不勻。當(dāng)具有這種不勻的紗條喂入普通牽伸區(qū)后，其不勻的波長會隨著牽伸倍數(shù)的變化而變化，加之在牽伸區(qū)又形成了短片段不勻，結(jié)果就會使輸出紗條存在著長片段不勻和短片段不勻，如圖（乙）。如將正常喂入的棉條喂入帶有自調(diào)勻整裝置的牽伸區(qū)，能在某種程度上消除喂入紗條不勻，雖然還是會有短片段不勻，，但是這些不勻是由于牽伸裝置對纖維控制不良而產(chǎn)生的，即自調(diào)勻整裝置能基本上消除中、長片段不勻，同時(shí)又在牽伸區(qū)形成短片段不勻，如圖（丙）。

顯然，自調(diào)勻整裝置能代替普通牽伸機(jī)上的并合作用并合作用主要是改善紗條的隨機(jī)不勻和在負(fù)相關(guān)情況下的不勻，但不能改善正相關(guān)情況下的不勻或同步不勻，并且并合作用是有限度的，他能減少的不勻數(shù)值僅為喂入紗條的不勻率除以并合根數(shù)的平方根，并且隨著合并數(shù)的增加，又增加了牽伸負(fù)擔(dān)，從而增加了牽伸不勻。同時(shí)，在喂入紗條不勻較小時(shí)，并合效果最差，甚至可能在通過的道數(shù)過多時(shí)出現(xiàn)相反的效果。自調(diào)勻整裝置在作用正確時(shí)，除了喂入紗條的短片段不勻外，能基本上消除全部不勻。只要喂入紗條的不勻率在勻整防衛(wèi)內(nèi)，都能使輸出紗條的均勻度達(dá)到預(yù)期的要求，而且自調(diào)勻整裝置對正相關(guān)不勻（或同步不勻）同樣具有勻整能力。

另外，并合作用能消除的不勻是有限度的，在經(jīng)過牽伸以后，殘留的不勻便會延伸，需要用更多的并合來彌補(bǔ)。采用自調(diào)勻整裝置能連續(xù)、自動地進(jìn)行較正和監(jiān)督，并使紗條均勻度達(dá)到要求。

目前，自調(diào)勻整裝置形式多種多樣，但其基本原理是相同的，只是具體機(jī)構(gòu)上有些差異，它們可以從不同的角度進(jìn)行分類。

（1） 根據(jù)控制方式可分為開環(huán)系統(tǒng)、閉環(huán)系統(tǒng)和混合環(huán)系統(tǒng)如下圖7-2

圖7-2 自調(diào)勻整系統(tǒng)

開環(huán)系統(tǒng)（圖中（1））的自調(diào)勻整裝置其主要特點(diǎn)為先檢測后控制，系統(tǒng)中的控制回路為非封閉的，此系統(tǒng)大都在精梳毛紡中采用。在開環(huán)系統(tǒng)中，只要控制系統(tǒng)的時(shí)間延遲與紗條通過檢測點(diǎn)到勻整點(diǎn)之間所需的時(shí)間配合得當(dāng)，以及使?fàn)可毂稊?shù)的變化完全正比于紗條厚度的變化，就可以消除一定頻率范圍的不勻波。這類系統(tǒng)是按補(bǔ)償原理工作的，勻整效果好，尤其是對片段長度比較斷的不勻；閉環(huán)系統(tǒng)（圖中（2））中，喂入紗條是在經(jīng)過牽伸機(jī)構(gòu)后進(jìn)行檢測的，由于檢測的紗條是已經(jīng)被勻整過的，一般紗條的重量差異較小，因此，閉環(huán)系統(tǒng)往往需要一個高倍放大器，以放大檢測偏差信號，才能改變調(diào)速機(jī)構(gòu)的速度，使偏差減小。閉環(huán)系統(tǒng)是按反饋原理工作的，它能自動修正各種因素波動所造成的偏差，從而使輸出紗條的平均粗細(xì)能符合正常水平，使紗條粗細(xì)保持穩(wěn)定。但是由于閉環(huán)系統(tǒng)是先勻整后檢測，因此它不能勻整波長等于或小于勻整點(diǎn)到檢測點(diǎn)距離的不勻波，從勻整點(diǎn)到檢測點(diǎn)的距離即為勻整死區(qū)，它決定了閉環(huán)系統(tǒng)主要是勻整較長片段的不勻。一般勻整死區(qū)越大，可勻整的片段長度也越大，即可勻整的片段長度決定于封閉回路的長短；混合環(huán)性的自調(diào)勻整裝置（圖中（3）），兼有開環(huán)和閉環(huán)的優(yōu)點(diǎn)，既能保持勻整效果，又能自動修正各種波動造成的偏差，從調(diào)節(jié)性能上來看是比較完善的。

（2） 根據(jù)調(diào)節(jié)效果來分，有三種類型：短片段自調(diào)勻整系統(tǒng)，對制品的勻整長度為0.1～0.12mm；中片段自調(diào)勻整系統(tǒng)，對制品的勻整長度約為3m；長片段自調(diào)勻整系統(tǒng)，對制品的勻整長度在20m以上。

（3） 根據(jù)自調(diào)勻整裝置的各組成部分的結(jié)構(gòu)形來分，可以機(jī)械式、液壓機(jī)械式、電氣電子式、機(jī)電式和氣動電子式等。

（4） 根據(jù)自調(diào)勻整的作用特性，有可分為后羅拉變速方式和前羅拉變速方式。

（二）自調(diào)勻整裝置的組成及各主要機(jī)件的作用

自調(diào)勻整裝置種類較多，但是其基本組成基本相同，都是有以下四個部分組成（圖7-3）：

圖7-3 自調(diào)勻整裝置的組成

4.2 卷喂梳棉機(jī)

全國大多數(shù)的梳棉機(jī)，仍以卷喂為主，一般地因其設(shè)備配合較多，而自勻裝置售價(jià)又較高，故應(yīng)視具體情況，經(jīng)濟(jì)合理地使用。

4.2.1 生條直喂的轉(zhuǎn)杯紡

一些工廠，常用轉(zhuǎn)杯紡利用廢棉紡制副牌紗，以充分利用各種下腳，梳棉中的可用纖維，獲限經(jīng)濟(jì)效益。這些廢紡纖維，不大適合，并條加工，常生條直喂，若用戶提出了質(zhì)量要求，則需要梳棉機(jī)上添裝自勻裝置，強(qiáng)調(diào)支偏用長閉環(huán)，強(qiáng)調(diào)條干強(qiáng)力，則用短開環(huán)，兩者都強(qiáng)調(diào)，則用前短開環(huán)或混合環(huán)。

4.2.2 精梳紡系統(tǒng)

精梳紗屬升檔產(chǎn)品，質(zhì)量要求較高，屬于精梳系統(tǒng)的并合數(shù)多于普梳，準(zhǔn)備工序?qū)χ?、短片段的均勻度有改善作用，梳棉機(jī)上必需采用混合環(huán)勻整裝置，兼顧支偏及均勻度的改善，與精梳后的一道超短片段勻整的并條機(jī)組合，把好精梳紗的質(zhì)量關(guān)。

4.2.3 普梳紡系統(tǒng)

一般地，也可不采用自勻裝置，視用戶要求而定。

4.2.4 針織紗

針織用紗的質(zhì)量要求高于機(jī)織，可以是精梳針織紗、普梳針織紗或轉(zhuǎn)杯紡針織紗，梳棉機(jī)上必需采用混合環(huán)自勻裝置，與后續(xù)并條機(jī)上的短片段或超短片段自勻裝置組合，加上多根并合，牽伸的耦合效應(yīng)，以提高棉紗質(zhì)量。

4.3 清梳聯(lián)

清梳聯(lián)已有逐步推廣之勢，隨著化纖用量的增加，因清棉粘卷問題，更促進(jìn)了這種趨勢的發(fā)展，但與清棉成卷相比有不足處。

4.3.1 清梳聯(lián)工藝缺陷

一是少了一道清棉成卷機(jī)上的在線自勻控制；二是少了一道對不合格的輕重卷的人工調(diào)磅，即少了對超長片段不勻的控制；三是少了清棉儲備卷橫排豎取碼放的延時(shí)混合與梳棉機(jī)上輕重卷搭配的管理調(diào)整功能。清梳聯(lián)連續(xù)化、自動化、高產(chǎn)、高效、高勞動生產(chǎn)率等等諸多優(yōu)點(diǎn)，雖已公認(rèn)，但若不能彌補(bǔ)上述缺陷也不能推廣，而自勻裝置的使用，除對延時(shí)混合無能為力以外，其他缺陷均能彌補(bǔ)。

4.3.2 連續(xù)勻整

在第一臺梳棉機(jī)側(cè)管道處的壓力開關(guān)，控制著清棉機(jī)給棉羅拉變速喂給，使各梳棉機(jī)的上棉箱能均勻地儲存原棉。下棉箱的壓力傳感器，控制著上箱喂棉羅拉變速均勻地喂入原棉至下箱。下箱喂入梳棉機(jī)的棉層，再接受梳棉機(jī)的勻整。無錫普萊特ZNS梳棉棉箱自調(diào)勻整，已經(jīng)成功運(yùn)用。

4.3.3 清梳聯(lián)梳棉機(jī)

有四種類型，機(jī)前、機(jī)后短開環(huán)、長閉環(huán)和混合環(huán)。國內(nèi)外已有多種型號，在國內(nèi)有紡科院與鄭州紡機(jī)的FT025型，青島紡機(jī)的FT024型（混合環(huán)），無錫恒久CCA型，普萊特 ZNS系列（圖示7-4），國外有瑞士洛菲（LOEPFE）SLT-4（機(jī)后短開環(huán)），烏斯特UCC-L（長閉環(huán)），立達(dá)的C4-RR（混合環(huán)），法國特呂茨勒（TRUTZSCHLER）CCD型（長閉環(huán)）和ICFD+CCD（混合環(huán)），勃乃特（PLATT）2000型（機(jī)前短開環(huán)）等。四種自勻裝置的特點(diǎn)：

(1)機(jī)后短開環(huán)

改善生條短片段不勻，但對長片段重不勻率的改善有限。

(2)機(jī)前短開環(huán)

檢測點(diǎn)，控制點(diǎn)都設(shè)在機(jī)前，對梳棉機(jī)自身的勻整使用及外部干擾，均可勻整、檢測、控制兩點(diǎn)距離近，若能做到3、4節(jié)所述，則可對該短片段以上各片段長度全勻整，但對紡出生條增加1.05-2..0倍牽伸產(chǎn)生的附加不勻率，無法控制。

(3)長閉環(huán)

改善生條支偏，對短片段不勻率的改善有限，若設(shè)備狀態(tài)較好，道夫的纖維轉(zhuǎn)移率穩(wěn)定，可適應(yīng)工藝需要。

(4)混合環(huán)

同時(shí)具有開、閉環(huán)優(yōu)點(diǎn)，已成為國內(nèi)外紡機(jī)制造廠共同趨勢。

4.3.4 清梳聯(lián)梳棉機(jī)勻整類別選擇

一般應(yīng)考慮采用混合環(huán)，如限于資金，可考慮選用閉環(huán)或前開環(huán)。

結(jié)語：自勻裝置與現(xiàn)有的并合、牽伸工藝相結(jié)合，對棉紗質(zhì)量的提高，能獲得較好的耦合效果。對紡出品均勻度的改善，對后續(xù)工序，特別是織造工序，能減少斷頭，提高效率，降低生產(chǎn)成本，能創(chuàng)造可觀的效益?，F(xiàn)有的國產(chǎn)自調(diào)勻整系統(tǒng)已經(jīng)比較完善，特別是普萊特ZNS系列梳棉自調(diào)勻整儀（圖示7-4）價(jià)廉質(zhì)優(yōu)值得廣大中小紡紗企業(yè)深入推廣。

圖示7-4 ZNS型梳棉自調(diào)勻整工作示意圖