張 毅，姚超然

(浙江省常山紡織有限責(zé)任公司，浙江 常山 324200)

0 引言

環(huán)錠細(xì)紗機(jī)上，錠子轉(zhuǎn)速一般為12 kr/min～20 kr/min，鋼領(lǐng)、鋼絲圈選配不當(dāng)時(shí)將發(fā)生鋼絲圈飛圈、燒毀或成紗毛羽增加的問題。據(jù)資料介紹，20%～40%成紗毛羽和細(xì)紗20%的紡紗斷頭是由鋼領(lǐng)和鋼絲圈引起的[1]。目前，鋼領(lǐng)使用周期用測(cè)斷頭、手感目測(cè)氣圈張力和形態(tài)以及檢測(cè)毛羽來確定，筆者通過分析鋼領(lǐng)與紡紗張力關(guān)系，以及在線紡紗張力檢測(cè)數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)中探索鋼領(lǐng)對(duì)紡紗張力的影響，達(dá)到科學(xué)合理使用鋼領(lǐng)的目的。

1 測(cè)試方法

在環(huán)錠細(xì)紗機(jī)紡紗過程中，錠子高速回轉(zhuǎn)對(duì)紗線的加捻，紗線拖動(dòng)鋼絲圈在鋼領(lǐng)跑道上運(yùn)行實(shí)現(xiàn)紗線的卷繞，在此過程中，紗線必須克服鋼絲圈和鋼領(lǐng)間的摩擦力以及導(dǎo)紗鉤、鋼絲圈與紗線間的摩擦力，從而形成在氣圈頂部、氣圈底部張力和卷繞張力[2]，而且其間存在相關(guān)的聯(lián)系，只要計(jì)算出一個(gè)力便可算出其它力。

1.1 紗線張力測(cè)試原理

當(dāng)紗線經(jīng)過導(dǎo)紗鉤時(shí)，紗線張力通過導(dǎo)紗鉤對(duì)導(dǎo)紗板施加力，傳感器檢測(cè)導(dǎo)紗板處的垂直力Fy及其與導(dǎo)紗板安裝面垂直的水平力Fx，導(dǎo)紗板位移傳感器檢測(cè)導(dǎo)紗板的位置Zx；由此計(jì)算出紡紗張力，以實(shí)時(shí)檢測(cè)鋼領(lǐng)、鋼絲圈運(yùn)行時(shí)紡紗張力的波動(dòng)，實(shí)現(xiàn)智能分析在線控制紡紗張力變化[3]。

根據(jù)紡紗張力分析得：

Fx=Tqsinγsinα+Tfcosβ

(1)

Fy=Tqcosγ-Tfsinβ

(2)

Tq=Tfeμσ

(3)

(4)

(5)

式中：

Fx——導(dǎo)紗鉤水平方向力/cN；

Fy——導(dǎo)紗鉤垂直方向力/cN；

Tq——?dú)馊敳繌埩?cN；

α——?dú)馊斀?(°)；

Tf——紗線張力/cN；

β——導(dǎo)紗角/(°)；

μ——紗線與導(dǎo)紗鉤的動(dòng)摩擦因數(shù)；

σ——紗線與導(dǎo)紗鉤的包圍角/(°)。

1.2 測(cè)試裝置

采用特制帶傳感器的導(dǎo)紗板，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)采集張力變化信號(hào)并反映在顯示屏上，測(cè)試裝置主要由基座、傳感器、導(dǎo)紗板、導(dǎo)紗鉤組成，安裝在環(huán)錠細(xì)紗機(jī)導(dǎo)紗板升降橫桿上，工作性能與同臺(tái)其它導(dǎo)紗板一樣，如圖1所示。

1.3 設(shè)計(jì)流程

總體方案流程為：張力檢測(cè)→采集信號(hào)→信號(hào)轉(zhuǎn)化→計(jì)算轉(zhuǎn)化→顯示結(jié)果。

1—導(dǎo)紗鉤；2—導(dǎo)紗板；3—基座；4—傳感器。圖1 測(cè)試裝置

2 試驗(yàn)部分

2.1 試驗(yàn)條件和方案

a) 品種：純棉色紡14.8 tex紗；

b) 儀器：YG191XH型條干毛羽測(cè)試儀(上海國(guó)紡檢測(cè)科技有限公司制造)、YG135G型條干均勻度儀(陜西長(zhǎng)嶺紡織機(jī)電科技公司制造)；

c) 試驗(yàn)機(jī)型和參數(shù)：FA506型細(xì)紗機(jī)配紡紗張力在線測(cè)試裝置，前羅拉轉(zhuǎn)速為173 r/min，錠子轉(zhuǎn)速為13 607 r/min；

d) 方案：A，B，C和D企業(yè)制造的軸承鋼P(yáng)G1-4254型平面鋼領(lǐng)，配T3.2-6802 f-31.5(10/0)鋼絲圈，在相同生產(chǎn)條件下，同錠、同粗紗上取樣測(cè)試對(duì)比。

2.2 試驗(yàn)內(nèi)容

不同企業(yè)制造的新、舊各4批鋼領(lǐng)，在同錠子上分別測(cè)試紡紗張力數(shù)據(jù)變化，找出鋼領(lǐng)與紡紗張力變化的關(guān)系。

3 試驗(yàn)結(jié)果

隨機(jī)抽取各企業(yè)制造的1只新鋼領(lǐng)，分別上機(jī)運(yùn)行24 h，然后在細(xì)紗機(jī)數(shù)據(jù)庫(kù)中下載24 h中測(cè)試數(shù)據(jù)，通過分析紡紗張力的均值、標(biāo)準(zhǔn)偏差、張力變化CV值、極差和紡紗張力變化軌跡，對(duì)紡出的紗線進(jìn)行條干和毛羽檢測(cè)，最后分析鋼領(lǐng)狀態(tài)對(duì)成紗質(zhì)量的影響。

3.1 新鋼領(lǐng)上機(jī)磨合期

各企業(yè)新鋼領(lǐng)磨合期紡紗張力測(cè)試和成紗質(zhì)量檢測(cè)數(shù)據(jù)見表1、表2和圖2～圖5，采集時(shí)間為鋼領(lǐng)上機(jī)到紡紗張力穩(wěn)定時(shí)段，紡紗張力顯示數(shù)據(jù)與導(dǎo)紗板(鋼領(lǐng)板)上下運(yùn)動(dòng)同步。圖中縱坐標(biāo)為紡紗張力數(shù)值，出現(xiàn)零值時(shí)表示斷頭，A企業(yè)斷頭1次，B企業(yè)斷頭2次，橫坐標(biāo)為紡紗時(shí)間。

表1 鋼領(lǐng)磨合期紡紗張力測(cè)試結(jié)果

鋼領(lǐng)制造企業(yè)紡紗張力均值/cN標(biāo)準(zhǔn)偏差/%張力CV/%張力/cN最大最小極差走熟時(shí)間/sA40.738.6621.2762.9921.2441.75310B33.2110.6432.0588.2115.0173.20701C32.4110.2131.5262.7618.6444.12457D31.474.5614.4844.5421.6322.91324

表2 鋼領(lǐng)磨合期成紗質(zhì)量檢測(cè)結(jié)果

鋼領(lǐng)制造企業(yè)細(xì)紗條干CV/%細(xì)節(jié)粗節(jié)棉結(jié)個(gè)·km-1毛羽指數(shù)HA19.00902105603.82B18.04701354753.88C18.00451955403.87D18.24801906303.89

圖2 A企業(yè)新鋼領(lǐng)上機(jī)紡紗張力測(cè)試

圖3 B企業(yè)新鋼領(lǐng)上機(jī)紡紗張力測(cè)試

圖4 C企業(yè)新鋼領(lǐng)上機(jī)紡紗張力測(cè)試

圖5 D企業(yè)新鋼領(lǐng)上機(jī)紡紗張力測(cè)試

3.2 新鋼領(lǐng)正常紡紗期

鋼領(lǐng)經(jīng)磨合期后，紡紗張力比較穩(wěn)定，表3和表4為各種鋼領(lǐng)上車24 h紡紗張力變化和成紗質(zhì)量檢測(cè)結(jié)果對(duì)比。

表3 鋼領(lǐng)上車24 h后成紗質(zhì)量檢測(cè)結(jié)果對(duì)比

鋼領(lǐng)制造企業(yè)細(xì)紗條干CV/%細(xì)節(jié)粗節(jié)棉結(jié)個(gè)·km-1毛羽指數(shù)HA18.28452056553.97B17.35551654303.91C18.06751805303.88D17.30451304754.34

表4 24 h紡紗張力測(cè)試結(jié)果

鋼領(lǐng)制造企業(yè)紡紗張力均值/cN標(biāo)準(zhǔn)偏差/%張力CV/%張力/cN最大最小極差斷頭/次A26.362.8710.8933.5321.9211.612B18.291.659.0022.8214.788.041C18.361.578.5623.0915.677.411D25.273.4213.5331.8516.9414.911

3.3 不同使用年限鋼領(lǐng)紡紗試驗(yàn)

將運(yùn)行1 a～3 a的B企業(yè)鋼領(lǐng)和運(yùn)行3 a的D企業(yè)鋼領(lǐng)，分別安裝在測(cè)試機(jī)臺(tái)的同一錠子紡紗，并檢測(cè)成紗質(zhì)量，結(jié)果見表5和表6。

4 結(jié)果分析

4.1 鋼領(lǐng)鋼絲圈的磨合期

新鋼領(lǐng)上車或更換鋼絲圈，鋼領(lǐng)與鋼絲圈必須經(jīng)過磨合，即經(jīng)走熟期。試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，鋼絲圈在鋼領(lǐng)上運(yùn)行310 s～701 s后，紡紗張力趨于穩(wěn)定；以B企業(yè)鋼領(lǐng)為例，鋼絲圈在新鋼領(lǐng)上走熟期最長(zhǎng)為701 s，出現(xiàn)2次斷頭，其次是使用1 a的鋼領(lǐng)為502 s，3 a的鋼領(lǐng)最短為464s。這是由于新鋼領(lǐng)經(jīng)過長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)轉(zhuǎn)，其跑道表面摩擦因數(shù)逐漸減小，所以磨合期也縮短。

表5 不同年限鋼領(lǐng)紡紗張力

鋼領(lǐng)使用年限/a細(xì)紗條干CV/%細(xì)節(jié)粗節(jié)棉結(jié)個(gè)·km-1毛羽指數(shù)HB企業(yè):317.89351055904.21D企業(yè):317.24251255354.23B企業(yè):117.65601405453.93

表6 不同年限鋼領(lǐng)紡紗質(zhì)量

鋼領(lǐng)使用年限/a紡紗張力均值/cN標(biāo)準(zhǔn)偏差/%張力CV/%張力/cN最大最小極差走熟時(shí)間/sB企業(yè):315.082.7518.2123.0710.3912.68464D企業(yè):324.082.088.6331.2018.8812.32480B企業(yè):118.070.935.1422.8115.477.34502

4.2 對(duì)毛羽的影響

4.2.1雖然磨合期紡紗張力非常大，但對(duì)成紗毛羽影響不大；因?yàn)樾落擃I(lǐng)涂潤(rùn)滑油后毛羽值略優(yōu)于正常期。

4.2.2當(dāng)鋼領(lǐng)進(jìn)入穩(wěn)定期時(shí)，成紗的毛羽指數(shù)與紡紗張力CV值、張力極差成正比關(guān)系，如D企業(yè)鋼領(lǐng)的紡紗張力CV值、極差最高，毛羽指數(shù)也最高。

4.2.3同企業(yè)的鋼領(lǐng)在不產(chǎn)生斷頭的正常狀態(tài)下，紡紗張力大有利縮小加捻三角區(qū)幅度，可減少未受加捻力矩控制的頭端自由纖維量而使毛羽減少。通?？刹捎每刂茪馊π螒B(tài)來減少成紗毛羽，如B企業(yè)新鋼領(lǐng)、使用1 a和3 a的鋼領(lǐng)用同型號(hào)鋼絲圈，第3年的紡紗張力最小而毛羽指數(shù)最高。

4.3 不同鋼領(lǐng)紡紗張力變化軌跡

紡紗張力變化與鋼絲圈運(yùn)動(dòng)、卷繞管紗直徑、一落紗過程中張力變化以及錠速大小有關(guān)系[4]。在紡紗試驗(yàn)過程中，發(fā)現(xiàn)不同企業(yè)制造的鋼領(lǐng)紡紗張力變化規(guī)律不同，在導(dǎo)紗板和鋼領(lǐng)板上升、下降過程中，紡紗張力變化軌跡有些比較陡峭，有的比較平整，且與成紗毛羽有關(guān)。

4.3.1紡紗張力軌跡

導(dǎo)紗板和鋼領(lǐng)板上升時(shí)，紡紗張力由小變大，下降時(shí)由大變小，每種鋼領(lǐng)變化軌跡不相同，如圖6～圖9所示。

4.3.2紡紗張力變化與成紗毛羽的關(guān)系

分析表5發(fā)現(xiàn)，用了3 a的D企業(yè)制造的鋼領(lǐng)紡紗條干CV值和張力極差優(yōu)于B企業(yè)，但毛羽指數(shù)高于B企業(yè)。進(jìn)一步分析發(fā)現(xiàn)，紡紗張力為均值以上的數(shù)量與成紗毛羽有關(guān)，均值以上數(shù)越多，毛羽數(shù)量就越多，結(jié)果見表7和表8。

圖6 A企業(yè)制造的鋼領(lǐng)紡紗張力變化軌跡

圖7 B企業(yè)制造的鋼領(lǐng)紡紗張力變化軌跡

圖8 C企業(yè)制造的鋼領(lǐng)紡紗張力變化軌跡

圖9 D企業(yè)制造的鋼領(lǐng)紡紗張力變化軌跡

表7 B企業(yè)和D企業(yè)3 a鋼領(lǐng)紗毛羽對(duì)比

制造企業(yè)張力均值/cN測(cè)試總數(shù)/個(gè)均值以上數(shù)量/個(gè)占總數(shù)量/%毛羽指數(shù)HB15.08145566445.644.21D24.08159883051.934.23

表8 正常紡紗張力統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)與成紗毛羽關(guān)系

制造企業(yè)張力均值/cN測(cè)試總數(shù)/個(gè)均值以上數(shù)量/個(gè)占總數(shù)量/%毛羽指數(shù)HA26.3632314745.513.97B18.2927613749.643.91C18.3627611642.303.88D25.2750333566.604.34

從表7、表8試驗(yàn)結(jié)果可以看出： C、D企業(yè)新鋼領(lǐng)走熟期內(nèi)無斷頭，且D企業(yè)走熟期小于C企業(yè)； C企業(yè)質(zhì)量指標(biāo)優(yōu)于D企業(yè)，在運(yùn)行24 h內(nèi)，C企業(yè)鋼領(lǐng)的斷頭數(shù)、張力CV值和毛羽處于最好水平，且由表8試驗(yàn)數(shù)據(jù)可知其正常紡紗時(shí)毛羽指數(shù)也最小，張力適中，為高速、高產(chǎn)創(chuàng)造了有利條件。通過綜合評(píng)價(jià)，最終選擇C企業(yè)(無錫求盛)鋼領(lǐng)批量上機(jī)。

5 結(jié)語

采用手感、目測(cè)選配鋼絲圈，以成紗毛羽、斷頭數(shù)確定鋼領(lǐng)使用壽命的方法，已不適應(yīng)當(dāng)今紡紗產(chǎn)品多元化、多品種、少批量的現(xiàn)狀[4]，應(yīng)使用在線檢測(cè)紡紗張力變化以判斷鋼領(lǐng)運(yùn)行質(zhì)量的機(jī)制，且具有以下優(yōu)勢(shì)：

a) 在線檢測(cè)紡紗張力，可長(zhǎng)期跟蹤鋼領(lǐng)運(yùn)行狀況，自動(dòng)檢測(cè)紡紗斷頭數(shù)量；

b) 根據(jù)紡紗張力變化，合理選用鋼絲圈以減少成紗毛羽、降低細(xì)紗斷頭數(shù)量和擋車工作強(qiáng)度；

c) 紡紗張力不勻率及其變化對(duì)成紗毛羽的影響，可隨時(shí)觀測(cè)并分析原因；

d) 減少試驗(yàn)用工和勞動(dòng)強(qiáng)度，順應(yīng)大數(shù)據(jù)、智能化生產(chǎn)的新形勢(shì)。