国产络筒机工艺及控制系统改进分析

目前，我国纺织行业使用的络筒机，绝大多数是国产1332M型槽筒式络筒机，数量约3万台。这种络筒机虽然结构简单，造价低，能耗少，但是由于该机采用胶木槽筒、手工打结、设备水平低、劳动强度大、生产效率低，更主要的是纱线磨损严重，筒纱成形不良，筒纱质量低，无法适应高支纱、化纤纱和出口筒纱加工要求，甚至影响到布机的生产效率和产品质量。特别是在使用引进和国产新型整经机、浆纱机和无梭织机以后，问题暴露得更加明显。为了改变上述状况，有必要对国产络筒机进行技术更新改造。
对络筒机进行技术更新改造， 目前有两种办法：一是全部更新为具有先进水平的自动络筒机；二是用先进的适用技术进行技术改造。两种办法相比较，前者将耗资巨大，引进一台自动络筒机大约需要18．5万美元；而后者每台技术改造费用仅需人民币10多万元，两者相比后者较为实际。因此，对我国大多数纺织企业来说，采用第二种办法是可取的，也符合企业的实际和我国国情。现就络筒机技术改造的具体内容分述如下。
1 电子清纱器
电子清纱器是利用光电或者电容的原理对纱线进行检测和除杂的。用它来取代目前使用的板式、梳针式清纱器，不仅能对纱线进行除杂，而且还能对纱的粗细节等有害疵点进行切除，以改善纱的质量。电子清纱器对纱线如何检测，现以光电式电子清纱器为例说明如下：当纱上的疵点经过清纱器检测头时，光电接收器便能感知纱线粗细的影象，经放大到足够的电信号后，再经鉴别电路鉴别纱疵的粗细、长短，当纱疵的直径和长度超过设定值时，鉴别电路就翻转触发驱动电路，将带有纱疵的纱线切断，由捻接器将切断的纱疵摘除后重新接好。络筒机使用的电子清纱器的功能、规格、型号比较多。从功能上来讲有：单功能、双功能和多功能的，还有带电子定长功能的电子清纱器。从规格、型号来讲，目前有数10种不同规格型号的清纱器。但是不管它有多少功能，多少个规格型号，从电子清纱器对纱的检测原理来分，可分为光电式电子清纱器和电容式电子清纱器两大类，络筒机上电子清纱器的选配是由所织的织物纱支品种决定的，不同的织物品种和质量要求，配备不同功能规格型号的电子清纱器。
我国使用较多而性能比较稳定的电子清纱器有：DQSS系列电子清纱器：QS型系列电子清纱器和H800型系列电子清纱器等三大系列。
如DQSS-14电子清纱器，是该电子清纱系列产品中功能最全的一种，它不仅具有清纱功能(能将纱上的棉结、短粗节、长粗节、细节等清除)，还具有统计功能、定长功能、分级功能、自检功能、错支检测、ASIC检测、打印功能和联网功能。这种电子清纱系列产品不仅可以装在普通络筒机上，还可以装在国产：和引进的自动络筒机上。OS-20型电子清纱器是专门为普通络筒机配套而生产的，它具有短粗节、长粗节和长细节的纱疵消除功能，并具有静态细节检测功能，还具有统计、班产量统计、定长、材料系数自动修正等功能。采用集散型嵌入式计算机控制系统，具有联网功能。QS—12型电子清纱器专门为引进萨维奥RAS-15型、村田7-Ⅱ型、来福138型自动络筒机配套使用而生产的，它不仅具有短粗节、长粗节和长细节的纱疵清除功能，还具有切疵分类统计及材料系数自动修正功能。
H800—10型电子清纱器除具有清纱功能(能清除短粗节、长粗节、长细节和双股纱)外，还具有定长功能、自检功能、打印功能、动态显示、联网功能和统计功能。H800-12型除具备上述各种功能外，还具有自动认纱功能。
2 空气捻接器
空气捻结器是将机械打结改为空气捻接，使结头纱成为无结纱。空气捻接器的工作原理是通过压缩空气将纱条先行退捻，然后在加捻腔内加捻、捻接，这一整套动作完成时间大约需要1．5s。空气捻接结头处纱线直径为原纱直径的1．2倍左右，捻接头长度在20—30mm之间。结头处保留强力为原纱强力的80％以上。使用空气捻接头纱可使布面条纹清晰、均匀，减轻了修织工作量，整经、织造生活好做，织机经向断头减少50％以上。尤其是对中、粗支棉纱的捻接更有其独到的优点，对高密织物用纱、出口纱、针织纱、缝纫线用纱等更能显示
其优越性。
络筒机上使用的空气捻结器的型号有：FG304型；QNl7-85型及QNl7-91型；NQN-1型；HAS—I气捻结器提供压缩空气，压缩空气的压力根据不同纱线进行调节，一般要求空气压缩机空气压力o．6—o．8MPa，排气量3立方米／mim，贮气罐容积为o.6立方米X2=1．2立方米。
3 金属槽筒
1332M型络筒机使用的槽筒是用胶木制成的，胶木槽筒有4个缺点：a)使用寿命短，且容易磨损破裂；b)与化纤纱或混纺纱摩擦易产生静电；槽筒导纱钩槽交界处，由于制造质量差，易将纱磨断，造成疵筒；d)与板式清纱器配合使用，会使纱线毛羽增加。使用它加工生产纯棉中、粗支纱还能适应，而加工高支纱和化纤纱就不适应了。
用金属槽筒取代胶木槽筒是适应高支、化纤纱和提高筒纱质量一项重要的改造措施。金属槽筒是用铝合金或不锈钢板制成的，它导电性能好，具有清除静电的作用，且表面及沟槽光结度好，不易拉 毛和碰断纱线。与胶木槽筒相比较，它不仅可以解决胶木槽筒存在的问题，还具有散热快、使用寿命长、筒纱成形好、纱身毛羽降低，减少纱线毛羽附着率等优点。
国产的CT-1型和CT-1A型铝合金槽筒。CT-2型钢板槽筒以及SLC型金属槽筒质量都比较好，企业可放心使用。
4 电子防叠装置
在由槽筒摩擦传动筒子的交叉卷绕的络筒机上，当筒子的卷绕直径增大到某一定值时，导纱往复一次中筒子的转数恰好为整数，这时筒子上相邻两层纱圈便重合在一起。重合若干次后，纱线便在筒子表面形成绳状突起，这种现象被称为重叠。
产生重叠后的筒子表面凹凸不平，在络筒时纱线的摩擦加剧，造成筒子剧烈振动。同时重叠的纱条在筒子两端产生滑边，使整经断头增加。为了防止筒纱重叠，一个有效的方法是变化导纱速度与筒子转数间的关系。即通过改变槽筒的速度来改变两者之间的关系。具体的讲，就是在络筒机上安装一套电器开关装置，使传动槽筒电机的电流忽断忽续，槽筒的转速忽快忽慢，筒子转数也随之改变。在这个过程中，由于筒子转动的惯性作用，筒子转速的变化总是滞后于槽筒转速的变化，所以两者产生了滑差，随着滑差的产生，导纱速度与筒子转数之间也就产生了差异，从而消除了导纱往复一次中筒子转数无整数的可能，就能有效地防止纱线在筒子卷绕过程中产生重叠作用。
按照这一原理，1332M型络筒机采用了一种电流断续器，也称机械凸轮式间歇开关，在间歇开关的作用下，电流的时断时续，促使马达也忽停忽开，槽筒转速也随着发生变化而达到防叠作用。但是由于这种机械凸轮式间歇开关的触点容易被电弧烧坏，经常需要停车维修。同时由于机械结构复杂，机件容易磨损，导致防叠作用不良。
具有作用良好的电子防叠装置已有1332M—D100A型防叠控制箱等多种防叠装置，它们与1332M型槽筒机配套使用，能使槽筒机上的两台主电机作无触点间歇运转，以替代原来机械凸轮式有触点的间歇开关，有效地防止络筒时发生叠纱现象。
5 筒纱定长装置
我国广泛使用的络筒机筒子上的绕纱长度不一，是与我国使用的整经机采用复式筒子架连续整经的工艺要求有关。随着我国分批换筒的新型整经机的使用和筒纱出口量的增加，都要求筒纱绕纱的长度必须定长，以减少筒脚纱，减少浪费，降低生产成本。在络筒机上加装筒纱定长装置。
在络筒机上加装筒纱定长装置，可以安装具有独立功能的筒纱定长装置，也可以结合推广电子清纱器，在电子清纱器上加装电子定长元件或采用具有定长功能的电子清纱器。据有关资料介绍。络筒机具备定长功能后，整经机可以采取一次性分批换筒，不仅能有效地改善整经经纱张力均匀度，而且能节省筒纱长度约1。5％—2％。同时还可以为改善布面条影、提高实物质量创造良好的条件。
具有独立功能的筒纱定长装置有：TDC—1型和PC-1型；而YHl01型筒纱定长装置则是一种具有“独立定长”或与电子清纱器配套而构成“清纱定长”两种功能，也就是说它既可单独使用，又可以与电子清纱器配合使用。据实测筒子定长装置的计长误差应小于0．3％，统计长度偏差0．5％，定长误差(CV值)小于1％。
6 握臂球面成形装置
使用槽筒式络筒机卷绕圆锥形宝塔筒子时，一般要求宝塔筒子的底部(即大头)的成形坚实，卷绕得较为紧密，并减少纱在筒子底部的脱边现象。所以在将纱线引导到筒子底部时，需要有较慢的导纱速度，而纱线从筒子底部到头部(即小头)导纱速度就要逐渐加快。为了达到和符合这一工艺要求，就必须把槽筒上导纱沟槽螺旋线的节距，按比例大小分成不等距离，上述要求才能实现。如我国广泛使用的1332M型络筒机使用的槽筒导纱沟槽的螺旋沟槽节距从大头到小头逐渐增大为：t1=38mm；t2=50．7mm；t3=63．4mm，节距差为12．7mm。从这些数字可以看出，纱线运动的速度跟随着节距的不同而变化，越到筒子的底部，导纱的速度就越慢。但是这样仍然不能完全消除在筒子底部有个别纱圈脱落而造成跨边筒子的现象。为了使纱线在卷绕时，纱线不密集在筒子底部，从而改善整经时筒纱退绕条件，需要在络筒机每只锭子上安装一套握臂球面成形装置。
握臂球面成形装置由升降杆、曲柄杠杆、锭管握臂、滑槽铁片、销钉等5个零件组成。在筒子卷绕过程中，随着筒子卷绕直径的增大，在上述另件的相互作用下，使锭管握臂和正在卷绕的筒子一起转动，即沿旋转着的槽筒而移动，使绕在筒子上的纱圈集合点也跟着移动。这样筒子的底部大头的表 面凸现出球面形状，而筒子的小头成凹进形，这样纱线在整经时能够顺利的退解，不会发生断头。
7 气圈控制装置
络筒机在络筒时，为了使筒子具有一定的卷绕密度并成形良好，纱线必须要有一定的张力。但纱线张力也不能过大或过小。如果络筒时的张力过大，不仅使纱线的条干变形大，纱线的伸长必大，使有利于织造工程的弹性受到损失，而且络纱断和纱线的结头增多。反之，络筒时的张力过小，则筒子卷绕太松，成形不良，断头后找头困难，严重时还会影响整经时筒子上的纱圈成批脱落，造成大量回丝，影响产量和质量。因此，在络筒时选择适当的张力，具有特别重要的意义。
在高速络筒机上用管纱进行络纱时，纱线张力的变化主要决定以下4个因素；a)管纱退绕中气圈状态；b)张力装置的作用与运转状态；c)导纱另部件对纱线的摩擦；d)筒子卷绕过程中有规律的线速度变化的作用。在以上4个因素中第b)、c)两项是由机械状态所决定的，对造成锭与锭之间的纱线张力差异起主要作用，但对同一锭上的张力变化，仅在张力圈转动不均匀和张力杆不够灵活时，才能产生较大的影响。第d)项是有规律性地随着筒子直径的逐渐增大，筒子与槽筒之间的滑移随之减小，这是构成筒子成形不良的因素之一，但对纱线张力的影响很小。通过分析在管纱正常退绕时影响纱线张力的主要因素是管纱退绕中气圈的状态，控制气圈状态是减小纱线张力和解决管纱脱圈断头的有效措施。目前，在络筒机上控制气圈装置有两种：
a)气圈破裂球：气圈破裂球装于张力架导纱板到管纱顶端之间，球的上下位置应根据试验与挡车工方便操作而合理选定。气圈破裂球具有减小退绕张力，均匀张力和减少脱圈断头的效果。
b)气圈控制环：气圈控制环是采用钢丝绕成螺旋状的控制环，使纱线退绕时通过控制环，对于均匀退绕张力、降低络纱断头都有良好效果，它与破裂球具有同等的作用，且更能适应挡车工操作。
这两个装置的主要作用，是使管纱在退绕时，纱线在破裂球和控制环以下部分，自始至终完全处于单气圈状态，这和缩短导纱距离的作用相同，而且还可以使单气圈的高度更为缩短，并能有效地防止由于脱圈而造成的断头，这是高速络筒机必须采取的控制管纱退绕张力的有效措施。
8 巡回清洁装置
络筒机在运转过程中产生很多飞花，需要对机台进行清洁，已往清洁方式采用人工清洁，这种清洁方式不仅劳动强度大，而且由于清洁工作不彻底而影响产品质量。采用往复式巡回清洁装置，能在机台运转过程中不断的来回往复清洁，机台本身能保持经常的良好的清洁状态，减少飞花聚集及电子清纱器测头被飞花堵塞现象，由于取消了人工清洁方式，减轻了工人劳动强度。
络筒机巡回清洁装置有两种形式：一种是吹风式或吸风式；一种是吹吸两用式。如G0013型、AU505型和LF-802型络筒清洁装置均为吹风式，而KRQJ·1．5型则是一种吹吸两用式的巡回清洁装置。该装置主要由风机、轨道、涨紧机构、扁平传动带和吹吸管组成。风机与行走部件共用一个电机。设有防翻脱轨装置，结构紧凑，设计合理，能24h连续运转。
9 络筒座车
在络筒机上工作的工人，都是手工操作。操作者不仅手脚不停，而且精神上一直处于高度紧张状态，她们不但要完成产量，还要保证打结质量和筒子成形质量。为了降低络筒工人的劳动强度，结合络筒机的技术改造，推广使用络筒值车工座车。络筒座车，按其传动方式分可分为：皮带式和电动式两种，皮带式座车结构简单，操作方便。如SFU型络筒座车已被企业广泛采用。
10 改造后技术经济效果分析
a)电子清纱器是一项新技术，它的清纱效果优于机械式清纱器，是提高纺织产品质量的一项重要手段。如果是质量过硬的电子清纱器，其正切率>70％；清除效率>70％；空切率<4．5％；不一致系数<20％：故障率<3％。据统计使用电子清纱器后，布面竹节纱匹扯分从4．27下降到2。62分，棉布下机一等品率由32．32％上升到61．84％：每10kg斤针织用纱大肚纱从15—18个下降到6～8个，棉毛衫正品入库率由3．32％上升到95．3％，纱布质量有显著提高。由于电子清纱器清除有害疵点较机械式清纱器效率高，减少了布机断头，布机
效率可提高1％。
使用电子清纱器对清除纱疵、提高产品质量能起到积极作用。虽然使用后络筒机产量有所降低，但从布机提高效率和减少整理修织工作量来看，总的经济效果还是好的。
b)空气捻接技术是一种先进的捻接技术，用空气捻接头器捻接纱是一种无结连接，在捻接区域
内，纱的直径为正常纱的1．2倍，捻接长度在30mm内调节，成结强度为纱线强度的80％以上，完全可以满足布机织造的需要。这种捻结纱在织物或编织物上几乎看不见纱的结头，布面平整、光滑，手感柔软。用空气捻接器捻接的纱或用空气捻接纱织的布深受国内外市场的欢迎，我国销往西欧市场的气捻接纱比机械接头纱，其售价可提高5％—10％。
c)金属槽筒表面经氧化处理，硬度高，光洁度好，消除了静电作用，因此纱线毛羽数比胶木槽 筒少。
金属槽筒使用时间越长沟槽就越光滑，纱线上的毛羽数降低也越明显，且具有光滑、耐磨、不易损坏、使用寿命长等优点。
d)络筒机采用电子防叠装置能有效地防止纱线重叠现象，其防叠效果非常显著。
防叠装置与金属槽筒配合使用，其防叠效果更明显，筒子成形会更好，因而深受挡车工欢迎。
e)对国产1332型络筒机进行9项配套技术改造后，筒纱质量接近引进机型所生产的质量，可以用于加工高档和出口纱，筒纱可直接供新型高速整经机和无梭织机使用，
目前我国已经研制和生产出GA014MD-W型新型络筒机，它是在1332M型络筒机的基础上采用：H800系列电子清纱监控装置和定长装置、FG系列空气捻接器、金属槽筒、球面成形装置、满筒运输装置、SFU型座车和LF型巡回清洁装置等先进技术而组成的新机型。通过测试各项技术指标符合企业技术标准：a)装机槽筒径向跳动小0．12mm；b)筒纱成形好；c)空气捻接器接头标准可靠，接头处纱的强力百分比为87．8％，CV值9．4％：d)电 子清纱器灵敏度高，清纱成功率100％；e)座车动作灵敏可靠；f)吹风器风量大于360m3几。其使用性能可以代替自动络筒机，产品质量与国外进口的自动络筒机质量水平接近，而费用比引进机型节省85％—90％。这种机型络筒机是由5家纺机、机电、设备制造厂家进行跨行业，跨地区实行强强联合而实施的络筒机多项技术配套工程，对传统络筒机进行技术改造而取得的成果。
11 结束语
国产络筒机通过上述技术改造后，设备机械性能得到改善与提高，提高了筒纱质量和卷绕质量，为后道工序高产优质创造良好的条件。改造的基本工艺路线是：纱线张力均匀毛羽少，电子清纱多功能，纱线接头小而牢，筒子定长防叠成形好。改造的方法是首先以国产络筒机老机改造为主，同时对已引进的国外自动络筒机进行消化吸收，加速自动络筒机国产化步伐，最终被国产自动络筒机所取代。