趙 欣，鄧小紅，祁軍霞，盧振青

(青島紡織機(jī)械股份有限公司，山東 青島 266042)

1 引言

縫紉線可用筒紗直接染色。供染色筒紗比普通筒紗要求更高，特別是要求筒紗的密度較低且均勻一致[1]、紗線層無重疊、筒紗重量和直徑一致性好，同時(shí)要保證紗線具有更好的退繞效果。

湖北漢川地區(qū)大部分紡織廠仍用傳統(tǒng)的老式松筒機(jī)做松筒筒紗，這種工序紗線需經(jīng)2次退繞，較為繁瑣，生產(chǎn)過程中會(huì)加大紗線之間的摩擦，影響紗線的張力和強(qiáng)度，增加紗線毛羽，且傳統(tǒng)的松筒機(jī)采用人工接頭，速度低，勞動(dòng)強(qiáng)度高。青島紡織機(jī)械股份公司生產(chǎn)的ISPERO自動(dòng)絡(luò)筒機(jī)性能穩(wěn)定、產(chǎn)量高，因而漢川使用客戶提出，將ISPERO自動(dòng)絡(luò)筒機(jī)簡單改造，把管紗直接加工為松式筒紗，使2道工序合一，既減少了用工，又可以根據(jù)生產(chǎn)訂單需求，實(shí)現(xiàn)緊筒和松筒功能的靈活轉(zhuǎn)換，從而大幅節(jié)省購置新式松筒機(jī)的費(fèi)用。

筒紗密度是影響松式筒紗質(zhì)量的重要因素，也是決定松式筒子改造是否成功的關(guān)鍵。因此，ISPERO自動(dòng)絡(luò)筒機(jī)的改造以筒紗密度為切入點(diǎn)，主要針對筒紗防疊裝置、卷繞張力、筒紗接觸壓力、卷繞速度等進(jìn)行工藝優(yōu)化和局部設(shè)計(jì)改造，以滿足客戶需求。

2 工藝優(yōu)化

2.1 筒紗接觸壓力

ISPERO自動(dòng)絡(luò)筒機(jī)在卷繞過程中，支臂上裝有活塞驅(qū)動(dòng)的氣動(dòng)重量平衡裝置(如圖1所示)，重量平衡裝置的作用是為了調(diào)整筒子和槽筒間的接觸壓力。該裝置通過氣缸給予支臂一定的推力，抵消一部分支臂與筒紗的重力作用，避免因筒紗與槽筒的接觸壓力過大對筒紗質(zhì)量造成影響。這個(gè)平衡力根據(jù)筒子型號(hào)和密度由機(jī)頭通過調(diào)整氣壓集中調(diào)節(jié)。

圖1 ISPERO絡(luò)筒機(jī)支臂平衡系統(tǒng)

平衡力越大，相應(yīng)的筒紗接觸壓力就越小，筒紗密度越小。但是平衡力太大，會(huì)導(dǎo)致單錠在打結(jié)循環(huán)時(shí)，筒紗支臂抬起、剎車后不能自動(dòng)落下，因此需要通過試驗(yàn)得出一個(gè)平衡力最優(yōu)值。緊筒時(shí)，一般平衡氣壓調(diào)到2.5 bar。松筒試驗(yàn)過程中，當(dāng)平衡氣壓大于3.7 bar時(shí)，筒紗支臂不能自動(dòng)落下或者落下不順暢；當(dāng)平衡氣壓低于3.3 bar時(shí)，筒紗密度加大，硬度偏硬，因此最佳平衡氣壓為3.4 bar～3.6 bar。

2.2 卷繞張力分段調(diào)節(jié)

在實(shí)際生產(chǎn)中，卷繞張力是影響筒紗密度和成形的關(guān)鍵因素之一，應(yīng)控制在適當(dāng)范圍內(nèi)。卷繞張力大小要適合，卷繞張力過大，會(huì)造成筒紗密度大；卷繞張力過小，會(huì)造成筒紗密度小，筒紗松弛變形。內(nèi)緊外松的筒紗可以通過優(yōu)化程序來控制，在筒紗直徑偏小時(shí)將卷繞張力適當(dāng)加大，筒紗直徑達(dá)到一定值后張力恢復(fù)至基礎(chǔ)張力，這樣可以同時(shí)滿足松筒對密度和成形的要求。

經(jīng)過試驗(yàn)，可將張力控制進(jìn)行分段設(shè)置：確定筒紗初始卷繞時(shí)，紗線卷繞長度0 m～5000 m時(shí)，張力值=設(shè)定值+1；紗線長度大于5000 m時(shí)，張力值=設(shè)定值，從而有效保證了筒紗的成形，避免了小筒子紗張力過低引起“菊花芯”或端面網(wǎng)紗。

2.3 卷繞速度分段調(diào)節(jié)

卷繞線速度越高，則卷繞密度越大。普通松式絡(luò)筒機(jī)一般為500 m/min，高速松筒機(jī)一般速度控制在800 m/min～1000 m/min為宜。

卷繞速度分為初始速度和正常速度，為了避免引起卷繞張力突變，因此初始速度不宜太高，利于向正常速度平穩(wěn)遞增。同時(shí)，為了防止小筒子紗時(shí)速度過快導(dǎo)致紗線受損，在卷繞控制程序中優(yōu)化了小筒子紗的速度值，具體更改如下：筒紗初始卷繞時(shí)，紗線長度小于5000 m，卷繞速度=設(shè)定值×85%；紗線長度在5000 m～10000 m時(shí)，卷繞速度=設(shè)定值×90%；紗線大于10000 m，卷繞速度=設(shè)定值。

3 結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)

3.1 筒紗大小端結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)

表1為客戶提供的染色筒管與常見的自動(dòng)絡(luò)筒機(jī)筒管尺寸對比。筒管中間部分為鏤空區(qū)域，為了更好地讓染液滲透，要求筒紗紗線左右兩側(cè)要覆蓋住鏤空部分尺寸。

表1 客戶提供筒管與常見錐度筒管對比

為了適應(yīng)客戶提供筒管的錐度，首先設(shè)計(jì)筒管大小端夾具，小端采用5°57′不翻邊的支臂小端結(jié)構(gòu)，大端根據(jù)直徑重新設(shè)計(jì)夾具。

3.2 支臂防疊結(jié)構(gòu)的改造

ISPERO自動(dòng)絡(luò)筒機(jī)的防疊裝置采用機(jī)械式防疊，通過筒紗支臂在垂直方向和水平方向的擺動(dòng)來有效避免重疊現(xiàn)象，原理如圖2所示。為避免支臂在垂直方向的擺動(dòng)導(dǎo)致的筒紗密度增大，通過重新設(shè)計(jì)機(jī)械裝置，使支臂只在水平方向擺動(dòng)，其功能等同于松式絡(luò)筒機(jī)上的橫動(dòng)導(dǎo)紗裝置，如圖3所示。同時(shí)，為了增大支臂水平方向擺動(dòng)的幅度，更好地實(shí)現(xiàn)筒紗防疊效果，將原來的小偏心軸更改為大偏心軸，并取消了錐度累加機(jī)構(gòu)。

圖2 ISPERO自動(dòng)絡(luò)筒機(jī)支臂防疊裝置原理

3.3 張力裝置的改造

ISPERO自動(dòng)絡(luò)筒機(jī)的張力裝置采用上下雙張力盤電磁式加壓，如圖4所示，對紗的加壓分布在兩個(gè)點(diǎn)上。根據(jù)紗線材料品種的不同，由上位機(jī)集中控制和調(diào)節(jié)，實(shí)現(xiàn)張力分段設(shè)定。為了得到松緊合適的松式筒紗，將下張力盤結(jié)構(gòu)屏蔽，只利用上張力盤對紗線進(jìn)行加壓。

圖4 上下雙張力盤電磁加壓裝置

4 生產(chǎn)試驗(yàn)驗(yàn)證

4.1 客戶廠生產(chǎn)試驗(yàn)

經(jīng)ISPERO自動(dòng)絡(luò)筒機(jī)改造得到的ISPERO松筒機(jī)在湖北某紡織廠進(jìn)行生產(chǎn)試驗(yàn)?？p紉線為29.5 tex滌綸股線，滿筒紗重量理論要求1.25 kg，定長約4.2萬米。

試驗(yàn)過程：第一次試驗(yàn)支臂平衡氣壓3.4 bar、上張力盤電壓6 V、車速900 m/min，做4個(gè)滿筒。第二次試驗(yàn)采用同樣的設(shè)置，但車速調(diào)為800 m/min，做4個(gè)滿筒。

將滿筒的筒紗分別進(jìn)行稱重后，用邵氏硬度計(jì)測量筒紗的硬度值。筒子的卷繞密度越大，即紗線卷繞越緊密，其硬度越高，通過測定其邵氏硬度，可間接測定筒子的卷繞密度。該試驗(yàn)方法快速簡便，但準(zhǔn)確性稍差，一般用于生產(chǎn)現(xiàn)場估測。

測量方法：從大端到小端縱線、筒紗大端邊緣一周(距端面1 cm處)、小端邊緣一周(距端面1 cm處)，分別取4個(gè)不同的位置測定3次，取平均值。試驗(yàn)結(jié)果見表2，其中1、2號(hào)的車速為900 m/min，3、4號(hào)的車速為800 m/min。

表2 ISPERO松筒機(jī)生產(chǎn)的松式筒紗的硬度

筒紗硬度對比：同樣的張力和平衡力的情況下，900 m/min的筒紗要比800 m/min的硬度偏硬，大端邊緣處是整個(gè)筒紗硬度最集中的區(qū)域。筒紗成形對比：800 m/min的大端幾乎無網(wǎng)紗，900 m/min的筒紗大端根部有幾個(gè)短的網(wǎng)紗，對后期退繞不會(huì)產(chǎn)生影響。圖5為不同車速滿筒紗對比圖。

圖5 不同車速滿筒紗對比注：a-滿筒紗3.4 bar，800 m/min；b-滿筒紗3.4 bar，900 m/min。

同樣的卷繞速度和張力下，調(diào)整支臂平衡氣壓至3.6 bar進(jìn)行絡(luò)紗，結(jié)果同等車速下，大端不同程度存在網(wǎng)紗情況，筒紗成形效果較3.4 bar差。

4.2 同類型松筒機(jī)調(diào)研對比

通過對湖北紡織廠調(diào)研，對國內(nèi)外松式絡(luò)筒機(jī)進(jìn)行了性能分析對比，并用邵氏硬度儀對幾種松筒機(jī)生產(chǎn)的筒紗進(jìn)行了硬度數(shù)據(jù)測量，進(jìn)一步對比了筒紗密度和筒紗成形。表3為目前市場上不同松式絡(luò)筒機(jī)性能與工藝對比表，表4為不同機(jī)型生產(chǎn)的筒紗硬度數(shù)據(jù)對比表。通過表2、表3和表4對比可以看出ISPERO松筒機(jī)生產(chǎn)的筒紗大端邊緣一周硬度值偏大，中間和小端硬度值很好；村田和泰坦松式絡(luò)筒機(jī)生產(chǎn)的筒紗小端偏硬，大端松軟。另外，通過對比筒紗最硬區(qū)域，可知ISPERO與泰坦的TZL-S30松筒機(jī)硬度值和車速基本一致，相對于日本村田的QPRO PLUS松筒機(jī)，同樣車速情況下，筒紗松緊度和成形稍有不足，但是滿足客戶對縫紉線松式筒紗質(zhì)量的要求。

表3 不同松式絡(luò)筒機(jī)性能與工藝參數(shù)對比

表4 不同機(jī)型生產(chǎn)的筒紗硬度對比

5 結(jié)語

經(jīng)ISPERO自動(dòng)絡(luò)筒機(jī)改造得到的ISPERO松筒機(jī)生產(chǎn)的松式筒紗質(zhì)量可靠，市場認(rèn)可度高。對于使用ISPERO自動(dòng)絡(luò)筒機(jī)，同時(shí)生產(chǎn)縫紉線的企業(yè)而言，既節(jié)約了設(shè)備成本，又提高了企業(yè)收益。但由于ISPERO松筒機(jī)是在ISPERO機(jī)型上進(jìn)行簡單的結(jié)構(gòu)和工藝改造，因此受機(jī)械裝置局限比較大，如現(xiàn)有的槽筒不能更換，整機(jī)平衡力不能隨著筒紗直徑的變化而調(diào)節(jié)等，導(dǎo)致生產(chǎn)的筒紗與專用松筒機(jī)生產(chǎn)的筒紗有所差別，因此后期會(huì)繼續(xù)改進(jìn)結(jié)構(gòu)和優(yōu)化工藝。