CN100412245C - 一种减小短纤维束或网牵伸波的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种减小短纤维束或网牵伸波的方法，主要采用在由罗拉组成的牵伸区，对纤维束或网施加高频振动，从牵伸波产生机理的层面上来消除牵伸波。可广泛应用于并条、针梳、粗纱、细纱等纺纱设备，能有效减小或消除牵伸波，改善纤维束的牵伸性能，减少工序，降低后续工序的停机率，从而提高生产率，提高纱线和纺织品的质量。
Description
技术领域：
本发明涉及一种减小短纤维束或网牵伸波的方法，具体地说涉及一种采用高频振动减小短纤维束或网牵伸波的方法。
背景技术：
牵伸主要发生在并条、针梳、粗纱、细纱等工序上。牵伸是将连续的短纤维束(俗称“须条”)抽长拉细的过程。牵伸使纤维在纱条轴向产生相对位移，从而使纤维分配在更长的长度上，其目的是抽长拉细纱条，提高纤维平行伸直度。
典型的牵伸方法是罗拉牵伸。罗拉牵伸装置通常包括多对罗拉，每对罗拉对须条形成一个握持点，每对罗拉的转速沿着纤维输送的方向越来越快，两握持点之间组成一个牵伸区，当两握持点间存在较大的相对速度，且外力足以克服纤维间的摩擦力和抱合力，使纤维间产生相对运动，须条被抽长拉细，从而实现对纤维束的牵伸。
然而，由于组成须条的短纤维长短不一(即使是长度统一的人造短纤维，各纤维在纤维束长度方向上的投影长度也是不同的)，较短的纤维不能被牵伸罗拉充分地握持或控制，这些短纤维被成为“浮游纤维”，它们在牵伸过程中的运动具有不确定性。浮游纤维通常是成束状的一起运动，从而引起纤维束牵伸的不规则性，我们称这种现象为“牵伸波”。牵伸波是罗拉牵伸固有的，它直接导致牵伸后的棉条不均匀，影响后续纱线和纺织品的质量。
为了提高罗拉牵伸的性能，人们对影响罗拉牵伸的各种因素进行了研究，诸如罗拉的表面材料[Taylor，R.A.and Graham，J.S.，The Influenceof Front-Roll Coverings on the Spinning Strength of Cotton，TextileRes.J.49，717-723(1979).]，罗拉的表面纹理[Plonsker，H.R.；Backer，S.Dynamics of roller drafting.II.Role of fiber crimp inthe tensile behavior of slivers at low drafts or strains.TextileResearch Journal(1969)，39(9)，823-30.]，纱线的不规则性[Mahmoudi，M.R.，Dobb，M.G.，The Effect of the Spinning Process on Wool-fiberCrimp，J.Textile Inst.，87，597-598(1996).]，粗纱的捻度[Plonsker，H.R.；Backer，S..Dynamics of roller drafting.I.Drafting ForceMeasurement.Textile Research Journal(1967)，37(8)，673-687.]，纤维的光洁度[Korkmaz，Y.A.and Behery，H.，“Relationship betweenfiber fineness，break draft，and drafting force in rollerdrafting”，Textile Res.J.74(5)，405-408，2004.]等。人们还对罗拉牵伸的相关工艺参数进行了分析和试验，如刘国涛从牵伸型式、牵伸部件、牵伸传动、牵伸工艺与牵伸质量的关系的角度讨论了提高粗纱牵伸质量问题[无锡轻工业学院学报1992年第一期77-88页，第二期162-168页]；吴予群对细纱牵伸系统关键因素对成纱质量影响机理的进行了探讨[东华大学学报31卷112-116页]；吕恒正浅析了并条牵伸理论及其应用[纺织导报1995年第五期55-61页]等等。
此外，人们设计了中间控制部件，产生附加摩擦力界使整个摩擦力界接近理论要求，握(托)持而稳定地向前输送须条，保持纱条一定强力(张力)，使整个须条在伸直状态下进入前钳口，并使须条保持适当密度，防止纤维扩散。细纱机上一般采用轻质辊、皮圈、针辊等中间控制部件；粗纱机一般采用空气(充气)罗拉、轻质辊、针板、针辊等中间控制部件；前纺、并条设备上一般采用针板、针辊、锯齿罗拉、压力棒等中间控制部件。虽然这些方法在一定程度上能够改善牵伸，但是牵伸波问题仍然是影响须条牵伸质量的难题，牵伸波有待采用新的方法来加以消除。
在图1所示的牵伸区中，一些纤维(如a和c)可能由罗拉的握持作用控制，其他的纤维(如b)可能处于“浮游”状态，浮游纤维的运动受相邻的纤维所施加的摩擦的影响。如果正确选择罗拉的表面材料，罗拉的直径，上罗拉的压力，纤维束侧向分布的控制，被罗拉握持的纤维(a和c)的运动一般是可以预知的，而浮游纤维(b)的运动是不可预知的。由于浮游纤维被周围的纤维包围，期中一些纤维以较快的速度(V1)运动，运动快的纤维对浮游纤维施加向前的摩擦力，使纤维b有向前加速；而其他一些纤维和浮游纤维b一起以较慢的速度(V2)运动，这些纤维对浮游纤维施加摩擦力，阻止浮游纤维向前加速运动，从而产生向后拉的趋势。所有的这些外部力都是通过纤维表面的摩擦而形成。
引起牵伸波的主要原因是纤维之间的摩擦力和纤维卷曲引起的抱合力，特别是静摩擦系数(μs)和动摩擦系数(μd)的不同。很多学者研究了纤维的摩擦属性[J.H.Langston，Textile Research Journal，643-653，July1954；H.G.Howell“Friction in Textiles”，Textile Book Publishers，Inc.London，1959；B.J.Briscoe，Textile Research Journal，697-708，Dec.1990；W.F.du Bois，Textile Research Journal，v.29，451-466，June 1959；Murayama，Journal of Applied Polymer Science，v.24，1413-1417，1979.]，大家公认纤维的静摩擦系数μs大于纤维的动摩擦系数μd，动摩擦系数和静摩擦系数的不同，是导致“粘滑”运动的主要原因。
发明内容：
本发明所要解决的技术问题在于提供一种减小短纤维束或网牵伸波的方法，以解决现有技术的缺陷。
要使被牵伸过的纤维束尽可能均匀一致，理想的情况是：纤维一旦到达牵伸区的一定位置，纤维能够得到快速罗拉的握持、加速，并克服周围纤维的静摩擦力的作用，从周围的纤维中抽拉(脱离)出来。另一方面，它周围的一些纤维本身也是浮游纤维，由于静摩擦系数μs＞动摩擦系数μd，一旦开始滑移，阻止相对滑动的摩擦力变小，在纤维从静摩擦转变为动摩擦的过程中，从而很容易引起其他浮游纤维一起运动，而不是各自单独运动，引起纤维运动的不规则性，从而产生牵伸波。
基于以上的分析，本发明提出，对牵伸区的纤维束或网施加高频低幅的振动，使处于牵伸区的纤维之间产生高频的微小的相对运动，使纤维之间的摩擦处于动摩擦状态，或由动摩擦占主导地位，而不是静摩擦占主导地位，那么，导致牵伸波的纤维捆绑效果会得到显著的降低或消除，从而避免“粘滑”效应，使被前罗拉握持的纤维可以更容易的从周围的纤维中独立地被抽拉出来，从而有效地消除牵伸波。
本发明的目的在于提供一种减小短纤维束或网牵伸波的方法，该方法先由两对罗拉组成一个牵伸区，使前罗拉1、前罗拉2握持点的速度V1大于后罗拉3、后罗拉4握持点的速度V2，关键在于：
对处于牵伸区的纤维束或网施加振动；
其中振动的频率范围为50～3000赫兹，振动的振幅范围为±0.1～±1.5毫米；
其中振动的方向与纤维束或网牵伸运动的方向呈60°～120°夹角，优选的夹角为90°。
其中振动可以通过激振器6或声波发生器12来实现。
其中所述的激振器6的振动频率和幅值是通过激振器控制器7进行调节；采用激振器6进行振动时，优选的振动的频率为100～800赫兹，幅值范围为±0.2～±1毫米。
其中所述的声波发生器12的振动频率和幅值是通过声波发生器控制器13进行调节；采用声波发生器12进行振动时，优选的振动的频率为1000～2500赫兹，幅值范围为±0.1～±0.6毫米。
其中所述的激振器6可以通过激振牵伸区的中间控制部件5对纤维束或网施加振动；或直接对前罗拉1施加振动，从而对纤维束或网施加振动；
上述的中间控制部件5为皮圈、压力棒、轻质辊、针辊或针板。
所述的激振器6可以直接与中间控制部件5连接固定，或直接与中间控制部件5接触，达到实施振动的目的。
激振器是工业等领域广泛应用的产品，如北京京仪北方仪器仪表有限公司生产的JZ系列激振器等。
声波发生器是工业等领域广泛应用的产品，如日本利达公司生产的LAG-26音频信号发生器，日本松下公司生产的VP-725A音频信号发生器等。
所述的中间控制部件5为皮圈、压力棒、轻质辊、针辊或针板。这些中间控制部件是纺织领域广泛应用的部件，如：
本方法对牵伸区的纤维束或网施加适当的振动，使处于牵伸区的纤维之间产生高频的微小的相对运动，使纤维之间的摩擦处于动摩擦状态，那么，导致牵伸波的“粘滑”效应得到显著的降低或消除，从而有效地消除牵伸波，牵伸力更加稳定，短纤维束或网的均匀度得到提高。
如果所施加振动的频率越高，幅值越大，纤维之间产生的高频的相对运动加剧，当这种高频相对运动超过一定的限度，会显著降低牵伸工艺上要求的牵伸力，从而影响正常的牵伸；如果所施加振动的频率越低，幅值越小，纤维之间产生的高频的相对运动减弱，当这种高频相对运动减弱一定的程度，振动作用的效果就不明显了，从而不能消除牵伸波。另外，本方法可用于并条机、针梳机、粗纱机、细纱机等多种设备，各种设备牵伸的短纤维束或网的规格有较大差别，对不同规格的短纤维束或网需要施加不同程度的振动，因此，施加的振动的频率和幅值要求能够在线调节。
本发明的优点：
本发明从牵伸波产生机理的层面上来消除牵伸波，对短纤维束的牵伸来说是一项通用技术，可广泛应用于并条、针梳、粗纱、细纱等纺织设备，能有效减小或消除牵伸波，改善纤维束的牵伸性能，减少工序、降低后续工序的停机率，从而提高生产率，进一步提高纱线和纺织品的质量。本发明适合于独立的模块设计，既能应用于相关的新型纺织机械的开发，也能用于对现有设备的改造和更新，便于实施和推广，有较好的应用前景，预计能产生较好的经济效益。
五.附图说明
图1：两对罗拉组成的牵伸区
图2：用激振器对中间控制部件激振
图3：施加振动的方向
图4：用激振器激振皮圈部件
图5：用激振器激振压力棒
图6：对牵伸区的纤维束或网施加声波振动
图7：对有中间控制部件控制的纤维束或网施加声波振动
图8：用激振器对前罗拉激振
其中，前罗拉1、前罗拉2、后罗拉3、后罗拉4、中间控制部件5、激振器6、激振器控制器7、皮圈8、皮圈9、下托板10、压力棒11、声波发生器12、声波发生器控制器13、前罗拉座14。
六.具体实施方式
1.皮圈振动的方式
如图4所示，有两对罗拉组成一个牵伸区，前罗拉1，2的速度V1大于后罗拉3，4的速度V2。在牵伸区中安装皮圈8和9作为中间控制部件。皮圈6和7分别由后罗拉3和4传动。皮圈8和9与短纤维束或网直接接触，并控制短纤维束或网的运动。皮圈8和9的位置是可调节的。
采用激振器6振动皮圈9的下托板10，使皮圈9产生振动。激振器6的振动周期和幅值可以通过激振器控制器7进行调节，因此对纤维施加的振动频率和幅度是可以调节的，其频率为400赫兹，振动的幅值为±0.5毫米。激振器6的振动触头是直接连接到下托板10的端部，激振器6的振动的方向与纤维束/网牵伸运动的方向夹角大约为90°，如图3所示。
2.压力棒振动的方式
如图5所示，有两对罗拉组成一个牵伸区，前罗拉1，2的速度V1大于后罗拉3，4的速度V2。在牵伸区中安装压力棒11作为中间控制部件。压力棒11与短纤维束或网直接接触，并控制短纤维束或网的运动。压力棒11位置是可调节的。
采用激振器6振动压力棒11，使其产生振动。激振器6的振动周期和幅值可以通过激振器控制器7进行调节，因此对纤维施加的振动频率和幅度是可以调节的，其频率为500赫兹，振动的幅值为±0.7毫米。激振器6的振动触头可以直接连接到压力棒11的端部，也可以直接压在压力棒11上。激振器6的振动的方向与纤维束或网牵伸运动的方向的夹角大约为90°，如图3所示。
3.无中间控制部件的声波振动的方式
如图6所示，有两对罗拉组成一个牵伸区，前罗拉1，2的速度V1大于后罗拉3，4的速度V2。两对罗拉的间距比较小(约等于纤维束中最长纤维的长度)，并且在牵伸区中没有中间控制部件。
以声波发生器12的喇叭口对准牵伸区的纤维束或网，对牵伸区的纤维施振动。声波发生器12的振动频率和幅值可以通过声波发生器控制器13进行调节，因此对纤维施加的振动的频率和幅度是可以调节的，其频率为2200赫兹，幅值为±0.3毫米。声波的振动的方向与纤维束或网牵伸运动的方向的夹角大约为90°，如图3所示。
4.有中间控制部件的声波振动的方式
如图7所示，有两对罗拉组成一个牵伸区，前罗拉1，2的速度V1大于后罗拉3，4的速度V2，牵伸区中有压力棒作为中间控制部件。
在没有被压力棒遮挡的纤维束或网方向，以声波发生器12的喇叭口对准牵伸区的纤维束或网，对牵伸区的纤维施加振动。声波发生器12的振动频率和幅值可以通过声波发生器控制器13进行调节，因此对纤维施加的振动的频率和幅度是可以调节的，其频率范围为2200赫兹，幅值范围为±0.4毫米。声波的振动的方向与纤维束或网牵伸运动的方向的夹角大约为90°，如图3所示。
5.前罗拉振动的方式
如图8所示，有两对罗拉组成一个牵伸区，前罗拉1，2的速度V1大于后罗拉3，4的速度V2。用激振器6使前罗拉1产生振动，激振器6的振动周期和幅值可以通过激振器控制器7进行调节，因此前罗拉1的振动频率和幅值是可调节的，所以对纤维施加的振动的频率和幅值是可调节的，其频率范围为500赫兹，振动的幅值范围为±0.6毫米。
激振器6的振动触头时直接连接到前罗拉1的罗拉座14上，振动的方向与短纤维束或网牵伸运动的方向的夹角大约为90°，如图3所示。
Claims (9)
1. 一种减小短纤维束或网牵伸波的方法，该方法先由两对罗拉组成一个牵伸区，使前罗拉(1)、(2)握持点的速度V1大于后罗拉(3)、(4)握持点的速度V2，其特征在于：
对处于牵伸区的纤维束或网施加振动；
其中振动的频率范围为50～3000赫兹，振动的振幅范围为±0.1～±1.5毫米；
其中振动的方向与纤维束或网牵伸运动的方向呈60°～120°夹角。
2. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于振动可以通过激振器(6)或声波发生器(12)来实现。
3. 根据权利要求2所述的方法，其特征在于所述的激振器(6)的振动频率和幅值是通过激振器控制器(7)进行调节。
4. 根据权利要求3所述的方法，其特征在于所述的振动的频率为100～800赫兹，幅值范围为±0.2～±1毫米。
5. 根据权利要求2所述的方法，其特征在于所述的声波发生器(12)的振动频率和幅值是通过声波发生器控制器(13)进行调节。
6. 根据权利要求5所述的方法，其特征在于所述振动的频率为1000～2500赫兹，幅值范围为±0.1～±0.6毫米。
7. 根据权利要求3所述的方法，其特征在于所述的激振器(6)通过激振牵伸区的中间控制部件(5)对纤维束或网施加振动；或直接对前罗拉(1)施加振动，从而对纤维束或网施加振动；
其中所述的中间控制部件(5)为皮圈、压力棒、轻质辊、针辊或针板。
8. 根据权利要求7所述的方法，其特征在于激振器(6)直接与中间控制部件(5)连接固定，或直接与中间控制部件(5)接触。
9. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于所述的振动的方向与纤维束或网牵伸运动的方向呈90°夹角。
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