CN105155054B - 三级分梳辊的转杯纺纱方法及装置 - Google Patents

三级分梳辊的转杯纺纱方法及装置 Download PDF

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Abstract

本发明采用多级分梳转杯纺纱方法，包括给棉、分梳、凝聚加捻、引纱卷绕。分梳采用多级分梳辊，即第1分梳辊、第2分梳辊和第3分梳辊平行排列组成。多级分梳辊的转速逐级递增，第1分梳辊的转速为3000‑5000rpm，第2分梳辊的转速为6000‑10000rpm，第3分梳辊的转速为12000‑20000rpm，多级分梳辊的梳针密度逐级增大，梳针工作角逐级减小。一方面通过逐级递增的牵伸比实现对棉条的柔性剥取和柔性牵伸；另一方面通过增大分梳系统的总牵伸比，实现分梳能力与转杯纺纱能力的匹配，提升转杯纺纱的适应性和进一步提高转杯纺纱产量。

Description

三级分梳辊的转杯纺纱方法及装置
技术领域
本发明属纺织行业的转杯纺纱领域。
背景技术
转杯纺纱通过给棉、分梳和转杯凝聚加捻形成纱线，经引纱和卷绕装置得到转杯纺筒子状卷装的纱线。作为转杯纺纱的一个条件，棉条经分梳辊和气流通道作用分离成截面内仅含1-4根纤维的连续纤维流后再进入转杯。这是转杯进行顺利纺纱的必要条件，也是约束提高转杯纺纱产量和扩展纺纱支数的关键条件。
以此关键点为中心，为了提高转杯纺纱产量有两个途径：一个途径是提高分梳辊对棉条的牵伸倍数，保证喂入的棉条经分梳辊和气流的分离后形成截面纤维为1-4根的连续纤维流；第二个途径是提高转杯速度及引纱速度。本专利重点讨论通过提高分梳辊对棉条的牵伸倍数来提高转杯纺纱产量和扩展纺纱支数的专利技术。
近几年，转杯速度已有了成倍地提高，而分梳辊的8000rpm的转速被认为是其极限转速，以过高的分梳辊转速剥取和分梳棉条，会造成纤维被折断或拉断，使得成纱强力急剧下降。在转杯前端，分梳辊及气流通道对棉条的分离度就是一个重要且需要控制的指标。
假定棉条所含纤维根数为常数，且气流通道对纤维流的分离度是常量(通过两端气流压差控制)，则可用纤维流离开分梳辊时其截面纤维根数作为分梳辊对棉条的分离度。显然，纤维根数越少分梳分离度越高，纤维根数越多分梳分离度越低。转杯纺在成纱过程中分梳辊表面纤维的分离度必须达到一定程度，低于这个程度，就会出现堵分梳辊和堵转杯的情况，不论纺低支纱还是高支纱，对进入转杯的纤维流的分离度都是一样的，即连续纤维流截面内纤维根数为1-4根。
要提高纺纱产量，就必须提高棉条的供应量。假定棉条定量不变，则为了提高棉条供应量就必须提升给棉罗拉的转速。为了使棉条仍达到原有的纤维分离度，就必须按比例提升分梳辊的转速。但以过高的分梳辊转速剥取和分梳棉条，会造成过多的纤维被折断或拉断，使得成纱强力急剧下降。一般，分梳辊的最高速度是8000rpm。这就造成了分梳辊的分梳能力与转杯速度提升的不匹配。
同样，在纺粗支纱时，以同样定量的棉条喂入，给棉罗拉速度要比高支纱棉条喂入速度大很多，为了达到进入转杯时的纤维分离度，生产粗支纱比高支纱需要更大地分离度和更高地分梳辊转速。由于分梳辊的最高速度是8000rpm，在生产中低支纱时，分梳辊的最高转速限制了分梳纤维的供应量，故出现纺低支纱时产量高但纺纱速度不高的怪圈。
总而言之，提升转杯纺纱机生产效率的主要矛盾是：高分梳辊转速与纤维损伤增大的矛盾。
发明内容
为了解决上述问题，本发明采用三级分梳转杯纺纱方法，包括给棉、分梳、凝聚加捻、引纱卷绕。分梳采用三级分梳辊，即第一分梳辊、第二分梳辊和第三分梳辊平行排列组成。三级分梳辊的转速逐级递增，第一分梳辊的转速为3000-5000rpm，第二分梳辊的转速为6000-10000rpm，第三分梳辊的转速为12000-20000rpm，三级分梳辊的梳针密度逐级增大，梳针工作角逐级减小。
在单分梳辊转杯纺中，分梳辊的作用包括两大部分，一个作用是从给棉罗拉与给棉板钳口的棉条中剥取纤维，实现纤维的分梳与分离，分梳辊速度的大幅度提升，使得分梳辊对纤维的剥取作用力增大，容易将纤维拉断，使成纱质量下降。另一个作用是将纤维运送到梳棉通道，分梳辊的转速越高，纤维的离心力越大，纤维更容易与分梳辊分离并进入梳棉通道。由于需要平衡剥取、梳理纤维，以及转移到梳棉通道时对纤维速度的要求，单分梳辊转速的最大值是受到限制的，一般认为不宜超过8000rpm。
而采用三级分梳辊，一方面通过逐级递增的牵伸比实现对棉条的柔性剥取和柔性牵伸；另一方面通过增大分梳系统的总牵伸比，实现分梳能力与转杯纺纱能力的匹配，提升转杯纺纱的适应性和进一步提高转杯纺纱产量。
第一分梳辊的转速较低，这样可以保证分梳辊从给棉罗拉与给棉板钳口剥取纤维时，纤维所受的剥取拉力较小，减少纤维的断裂和损伤；第二分梳辊的转速高于第一分梳辊，经过第二分梳辊的梳理，纤维的纵向取向得到优化，横向转移混合进一步优化，纤维的分离度进一步提高；第三分梳辊是高速分梳辊，纤维经过第三分梳辊不仅得到更好的梳理与转移，此时，纤维基本处于单纤维状态，达到较高的纤维分离度，并且速度得到提升，到达进入梳棉通道的离心力要求，可以顺利有序的进入转杯成纱。同时三个分梳辊之间的速比较小，且分梳辊上纤维之间的联系较弱，纤维在三个分梳辊之间的传递有离心力和气流的作用，纤维承受的剥取作用力很小，对纤维的损伤很小。
纺纱工艺计算
其中，V0：给棉罗拉线速度；V1：第一分梳辊的线速度；V2：第二分梳辊的线速度；V3：第三分梳辊的线速度；V4：转杯线速度；V5：引纱罗拉线速度；
ρ0：棉条的线密度(克重/米)；
ρ1：棉条A经过第一分梳辊的线密度(克重/米)；
ρ2：棉条A经过第二分梳辊的线密度(克重/米)；
ρ3：棉条A经过第三分梳辊的线密度(克重/米)；
ρ4：棉条A在转杯内的线密度(克重/米)，
ρ：成纱线密度(克重/米)；
E1：第一分梳辊相对于给棉罗拉的牵伸比；
E2：第二分梳辊相对于第一分梳辊的牵伸比；
E3：第三分梳辊相对于第二分梳辊的牵伸比；
E4：转杯相对于第三分梳辊的牵伸比；
E5：引纱罗拉相对于转杯的牵伸比；
E：转杯纺总牵伸比，等于引纱罗拉相对于给棉罗拉的牵伸比。
通过上述多级剥取、开松、除杂、分梳牵伸、转移，顺利完成将棉条分解成棉网、棉网再分解成束纤维、束纤维在分解成单纤维的超大牵伸功能，提升了转杯纺分梳区的功能，具有柔性、高效、高产的效果。
本发明的另一个目的是提供一种三级分梳转杯纺纱方法的装置，包括纺纱系统和电脑控制系统，纺纱系统包括喂给分梳机构、凝聚加捻机构、卷绕成型机构，其特征在于喂给分梳机构包括给棉罗拉、三级分梳辊。所述凝聚加捻机构包括输棉通道、转杯和引纱装置；卷绕成型机构包括引纱卷绕机构，所述的电脑控制系统包括PLC可编程控制器、伺服驱动器、伺服电机，所述的给棉罗拉、三级分梳辊由伺服电机驱动。由一系列指令和模块化的程序组成,使控制系统驱动执行机构按照一定的时空次序完成指定的动作和任务,驱动纺纱器完成纺纱。
附图说明
图1：转杯纺纱流程图
图2：三分梳辊转杯纺粗纱梳理牵伸过过程图
图3：三分梳辊多级牵伸纺纱控制系统图
图4：三分梳辊转杯纺成纱系统控制模式图
1-第一分梳辊，2-第二分梳辊，3-第三分梳辊，4-排杂口，6-给棉罗拉，7-棉条，8-加压弹片，9-给棉板，10-输棉通道，11-阻捻器，12-转杯，13-抽气孔，14-引纱罗拉，16-纱线
具体实施方式
通过对比现有Autocoro360型单分梳辊转杯纺纱机与三分梳辊转杯纺纱机分别生产28tex纱和60tex纱为例，说明三分梳辊转杯纺纱机在剥取纤维、分梳效果，以及提高生产效率的优势。
实施例1：生产低特纱
以现有Autocoro360型转杯纺纱机和三分梳辊转杯纺纱机分别生产28tex纱为例，分别计算两台纺纱机的产量
(1)Autocoro360型转杯纺纱机
设定：分梳辊转速：7500rpm，分梳辊表面截面内纤维根数：15根，捻系数：380
分梳辊直径：65mm；
棉条定量：22.5g/5m；
喂入纤维平均线密度：1.82dtex，喂入纤维平均长度：24.0mm
计算过程：
引纱速度＝棉条喂入速度*总牵伸倍数＝0.929*160.7＝149.3(m/min)
转杯转速＝捻度*引纱速度＝718*149.3＝107197(rpm)
(2)三分梳辊型转杯纺纱机
设定：第一分梳辊转速：5000rpm，第二分梳辊转速：7500rpm，第一分梳辊转速：11250rpm，第三分梳辊表面截面内纤维根数：15，根捻系数：380
分梳辊直径：65mm；
棉条定量：22.5g/5m；
喂入纤维平均线密度：1.82dtex，喂入纤维平均长度：24.0mm
计算过程：
引纱速度＝棉条喂入速度*总牵伸倍数＝1.393*160.7＝223.9(m/min)
转杯转速＝捻度*引纱速度＝718*223.9＝160760(rpm)
表1.
实施例2.生产粗特纱
以现有Autocoro360型转杯纺纱机和三分梳辊转杯纺纱机分别生产60tex纱为例，分别计算两台纺纱机的产量
(1)Autocoro360型转杯纺纱机
设定：分梳辊转速：7500rpm，分梳辊表面截面内纤维根数：30根，捻系数：380
分梳辊直径：65mm；
棉条定量：22.5g/5m；
喂入纤维平均线密度：1.94dtex，喂入纤维平均长度：22.8mm
计算过程：
引纱速度＝棉条喂入速度*总牵伸倍数＝1.980*75.0＝148.5(m/min)
转杯转速＝捻度*引纱速度＝490*148.5＝72765(rpm)
(2)三分梳辊型转杯纺纱机
设定：第一分梳辊转速：5000rpm，第二分梳辊转速：7500rpm，第一分梳辊转速：11250rpm，第三分梳辊表面截面内纤维根数：30，根捻系数：380
分梳辊直径：65mm；
棉条定量：22.5g/5m；
喂入纤维平均线密度：1.82dtex，喂入纤维平均长度：24.0mm
计算过程：
引纱速度＝棉条喂入速度*总牵伸倍数＝2.970*75.0＝222.8(m/min)
转杯转速＝捻度*引纱速度＝490*222.8＝109172(rpm)
表2.

Claims (4)

1.一种三级分梳辊的转杯纺纺纱方法，其特征在于具体包括：
1)分梳采用由三个分梳辊组成的三级分梳辊；
2)给棉罗拉以线速度V0运动；第一分梳辊、第二分梳辊、第三分梳辊分别以线速度V1、V2、V3运动；转杯以线速度V4运动，引纱罗拉以线速度V5运动；设棉条的线密度ρ0，棉条经过第一分梳辊、第二分梳辊、第三分梳辊的线密度分别为ρ1、ρ2、ρ3，成纱线密度为ρ，第一分梳辊相对于给棉罗拉的牵伸比E1；第二分梳辊相对于第一分梳辊的牵伸比E2；第三分梳辊相对于第二分梳辊的牵伸比E3；转杯相对于第三分梳辊的牵伸比E4；引纱罗拉相对于转杯的牵伸比E5；转杯纺总牵伸比E，等于引纱罗拉相对于给棉罗拉的牵伸比，则转杯纺成纱牵伸倍数
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3)三个分梳辊的速度依次为：第一分梳辊的转速为1500-3000rpm，第一分梳辊的转速为3000-6000rpm，第一分梳辊的转速为6000-12000rpm，三级分梳辊的梳针密度逐级增大。
2.如权利要求1所述的转杯纺纺纱方法，其特征在于：所述的三级分梳辊由第一分梳辊、第二分梳辊和第三分梳辊平行排列组成。
3.如权利要求2所述的转杯纺纺纱方法，其特征在于：所述三级分梳辊的梳针密度逐级增大，梳针工作角逐级减小。
4.实现上述任一权利要求所述方法的装置，其特征在于：包括纺纱系统和电脑控制系统，纺纱系统包括喂给分梳机构、凝聚加捻机构、卷绕成型机构，其特征在于：所述的喂给分梳机构包括给棉罗拉、三级分梳辊；所述凝聚加捻机构包括输棉通道、转杯和引纱装置；卷绕成型机构包括引纱卷绕机构，所述的电脑控制系统包括PLC可编程控制器、伺服驱动器、伺服电机，所述的给棉罗拉、三级分梳辊由伺服电机驱动。
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