韋金平，管幼平,張素香

(1.經(jīng)緯智能紡織機械有限公司，山西 晉中 030601；2.中原工學(xué)院，鄭州 451191)

0 引言

棉紡環(huán)錠細(xì)紗機紡紗時，管紗成型受4個參數(shù)的制約：細(xì)紗直徑、級升距離、圈距和短動程。牽吊式鋼領(lǐng)板控制機構(gòu)，為鋼領(lǐng)板提供級升距離、圈距和短動程，這3個參數(shù)從空管開始到滿管結(jié)束，全程不變；但當(dāng)在動力傳輸路線上安裝“凸釘”零件時，會在紡小紗段干擾這3個參數(shù)值，以增大紗管容紗量。

隨著技術(shù)進步，當(dāng)鋼領(lǐng)板運動的動力源升級為伺服控制系統(tǒng)時，作為實體零件的凸釘已失去了存在價值。通過伺服程序使凸釘電子化，不但能降低制造成本，還能使管底成型實現(xiàn)智能調(diào)節(jié)、精確控制，因此，量化分析凸釘?shù)淖饔煤苡斜匾猍1]。

1 凸釘在紡紗過程中的作用

牽吊式鋼領(lǐng)板控制機構(gòu)如圖1所示，其中控制機構(gòu)提供動力拖拽繞過支撐輪的牽吊帶，帶動主分配輪和主分配軸轉(zhuǎn)動；鋼領(lǐng)板動力輪固連在主分配軸上；鋼領(lǐng)板牽吊帶一端卡在鋼領(lǐng)板動力輪緣上，另一端和鋼領(lǐng)板連接，如此，鋼領(lǐng)板被牽吊帶牽動，其運動狀態(tài)完全取決于控制系統(tǒng)。

1—動力牽吊帶；2—支撐輪；3—主分配輪；4—凸釘；5—主分配軸；6—鋼領(lǐng)板動力輪；7—鋼領(lǐng)板牽吊帶。圖1 牽吊式鋼領(lǐng)板控制機構(gòu)

如果主分配輪上未安裝凸釘，控制機構(gòu)所提供的級升距離、圈距、短動程將配合固定的輪系傳動比，如實地傳遞給鋼領(lǐng)板；但凸釘在小紗段，相當(dāng)于增大了主分配輪的徑向尺寸、改變了輪系傳動比，傳遞到鋼領(lǐng)板牽吊帶上的這3個參數(shù)值也降低了，這就是凸釘發(fā)揮作用的機理。

圖2為環(huán)錠細(xì)紗滿紗管成型示意，圖2a)為無凸釘成型狀態(tài)，圖2b)為有凸釘成型狀態(tài)，可見在相同細(xì)紗參數(shù)和卷裝直徑下，凸釘能使紗管卷繞更多的細(xì)紗。理論上，當(dāng)卷裝直徑達到預(yù)設(shè)值時，凸釘應(yīng)失去作用，這由其在主分配輪上的安裝位置決定[2]。

a) 無凸釘成型 b) 有凸釘成型1—小紗段；2—中紗大紗段；3—紗管。圖2 管底小紗成型比較

2 無凸釘時管底成型計算分析

無凸釘時，細(xì)紗管底小紗成型如圖3所示，細(xì)紗直徑由粗紗狀態(tài)和設(shè)定的牽伸倍數(shù)決定；鋼領(lǐng)板短動程在機械升降時由機械結(jié)構(gòu)決定，電子升降時由伺服系統(tǒng)設(shè)定；級升值須根據(jù)紡紗工藝確定。

A—紗管；d—細(xì)紗直徑；e—級升；h—短動程；r—最大成型半徑；R—細(xì)紗管半徑。圖3 管底小紗成型

由細(xì)紗卷繞原理和圖3可知，紡紗開始時，細(xì)紗開始等圈距n1d向上卷繞，卷繞圈數(shù)為h/(n1d)時到達短動程高度h；再開始等圈距n2d向下卷繞，卷繞圈數(shù)為(h-e)/(n2d)時到達級升位置，完成第一次升降；以此位置為基礎(chǔ)，再以等圈距n1d向上卷繞圈數(shù)h/(n1d)，以等圈距n2d向下卷繞圈數(shù)(h-e)/(n2d)，依次循環(huán)。其中，n1和n2通常為細(xì)紗直徑的倍數(shù)。每一次卷繞升降完成后，紗線的最低卷繞位置距離最初的起始位置都累計增加e；第h/e次升降后，管紗徑向尺寸不再增大，筑底過程完成。此時，管紗在第一次短動程h的頂端處，徑向尺寸達到最大，最大成型半徑r為[2(h/e)-1]d。

由此，筑底成型(卷繞疏密度，上下成型錐角，管紗直徑)和設(shè)定的細(xì)紗直徑、級升、圈距、短動程建立了量化關(guān)系[3]。

3 凸釘作用的量化分析

根據(jù)現(xiàn)用零件的尺寸和位置關(guān)系繪制主分配輪、凸釘和動力牽吊帶的幾何模型，如圖4所示。凸釘固裝在主分配輪上，在動力牽吊帶(參見圖1)的拖拽下，主分配輪和凸釘一起沿順時針方向轉(zhuǎn)動，切點從凸釘上的R1段滑向R2段，最終當(dāng)R2段和主分配輪與支撐輪的外公切線相切，即在雙點畫線位置時，凸釘失去作用，管底小紗筑底完成，動力牽吊帶和主分配輪間的運動開始存在線性關(guān)系[3]。

1—凸釘；2—牽吊帶；3—主分配輪。圖4 凸釘結(jié)構(gòu)

量化后的動力牽吊帶與主分配輪之間的運動關(guān)系如圖5所示：未安裝凸釘時，動力牽吊帶和主分配輪間的運動關(guān)系如曲線a；有凸釘干擾時2者的運動關(guān)系如曲線b。其中，OA段是凸釘R1段作用的結(jié)果，AB段是R2段作用的結(jié)果；OA段對應(yīng)底紗成型過程，而在實際紡紗過程中，凸釘?shù)腞1段往往不參與筑底過程，R2段也不是全部參于筑底過程，而是通過調(diào)節(jié)其在主分配輪上的安裝位置，只使用曲線b中AB段的一部分來參于筑底過程[4]。

圖5 動力牽吊帶和主分配輪運動關(guān)系

4 結(jié)語

棉紡環(huán)錠細(xì)紗機借助凸釘來影響小紗段的級升距離、圈距和短動程紡紗參數(shù)，以完成管底成型，這一過程在一些很古老的棉紡環(huán)錠細(xì)紗機上都可以追溯到。當(dāng)伺服控制技術(shù)大量應(yīng)用于棉紡環(huán)錠細(xì)紗機上時，鋼領(lǐng)板升降系統(tǒng)電子化，凸釘也隨之被更為精準(zhǔn)、智能化的控制程序所替代。詳細(xì)、量化地分析凸釘在底紗成型時的作用，給出細(xì)紗管底小紗成型時各參數(shù)間的數(shù)學(xué)關(guān)系，能為伺服系統(tǒng)凸釘電子化編程提供準(zhǔn)確的數(shù)學(xué)模型。