江蘇恒力化纖股份有限公司 任懷林/文

1 引言

POY+FDY滌/滌復合絲不但有FDY的垂感，還有POY的絨感，配合下游織造、染整工藝，能使織物具有良好的懸垂性、毛感和麻感等特性，廣泛用于針織（大圓機）、機織（噴水、噴氣、劍桿）等各種紡織機械，主要用于仿毛、絨、麻類面料。如：氨綸汗布、套裝、褲料、復合雪紡、絨雪紡、水洗紡雪紡皺、法國絨亂麻、風衣面料等；面料手感柔軟又富于彈性，不起皺且線條流暢，布面飽滿，懸垂性強，主要面對高檔女性時裝，出口日韓等國家。

以往POY+FDY滌/滌復合絲的生產(chǎn)方式分為兩個步驟，在滌綸紡絲工藝中，分別由POY設備和FDY設備生產(chǎn)出兩種絲后，再使用機械通過壓縮空氣加網(wǎng)絡復合而成。現(xiàn)在，對現(xiàn)有的滌綸熔體直紡FDY生產(chǎn)線，通過改造紡絲上油系統(tǒng)及牽伸卷繞裝置，可完成在紡絲設備上同時制出POY絲和FDY絲，并將它們直接復合的一步POY/FDY復合紡絲法。本方法使原絲生產(chǎn)工程簡單化，大幅降低成本,并能夠生產(chǎn)出品質均一的產(chǎn)品。

2 卷繞設備的改造

2.1 熱箱底板設計

通過對本企業(yè)生產(chǎn)現(xiàn)場現(xiàn)有設備的分析及生產(chǎn)復合絲工藝對設備的要求，得出結論：生產(chǎn)復合絲對設備的改造主要集中在牽伸卷繞設備上，而牽伸卷繞設備改造的核心主要是一熱箱內的改造。生產(chǎn)復合絲工藝要求在一熱箱內需要有熱牽伸輥、氣動分離輥和導絲盤等，其在箱內的位置自上而下也是熱牽伸輥、氣動分離輥、導絲盤。而現(xiàn)有設備一熱箱內是熱牽伸輥、分離輥，其在箱內的位置自上而下分別是分離輥，熱牽伸輥。顯然，一熱箱內的設備已不能滿足要求。經(jīng)過細致的分析探討，將分離輥馬達用作導絲盤馬達，并按熱牽伸輥、氣動分離輥、導絲盤在熱箱內的排布及安裝尺寸，重新設計熱箱底板。設計時，底板總體尺寸不變以保證熱箱能繼續(xù)使用。熱箱底板的設計難點在于熱牽伸輥、氣動分離輥、導絲盤的安裝位置既要滿足工藝要求又要便于操作人員升頭。經(jīng)過精心設計，最終熱箱底板圖紙設計完畢。為驗證熱箱底板設計是否合理，將熱牽伸輥、氣動分離輥、導絲盤按設計圖紙的安裝尺寸進行了模擬，模擬位置正確合理。

圖1 熱箱底板圖

2.2 導絲盤設計

導絲盤是生產(chǎn)復合絲的重要部件，它對POY絲有穩(wěn)定張力和導絲的作用，設計時需考慮：

2.2.1 導絲盤的外形尺寸：通過分析導絲盤的安裝位置及周圍空間大小，確定導絲盤外形尺寸（￠200x110mm）。

2.2.2 導絲盤的表面鍍層及粗糙度問題：根據(jù)紡POY絲所需具備的導絲盤表面握持力，通過分析確定導絲盤表面鍍層及粗糙度。

2.2.3 導絲盤在高速運行中產(chǎn)生的噪聲：為了降低導絲盤的重量，在其余結構無法減輕的情況下，在支撐筋板上開孔，這些孔會使導絲盤在高速運行中產(chǎn)生噪聲，再增加端蓋護板可避免噪聲產(chǎn)生，同時解決安全問題。

2.2.4 導絲盤動平衡問題：導絲盤的前端面設計有分布均勻的平衡螺絲孔，用來解決導絲盤動平衡問題（通過動平衡儀檢測，用加減平衡螺絲的方法，使導絲盤動平衡達到要求值：2000rpm時，0.1g以下）。

圖2 導絲盤圖

2.2.5 與原分離輥馬達匹配的問題：導絲盤直接裝配在馬達上，按照卷繞工藝要求，導絲盤應保持穩(wěn)定勻速運轉，以保證均勻的絲條速度，減少張力波動，造成條干不勻。設計時需對其驅動功率進行計算。

①導絲盤正常運行驅動功率計算

在正常運行中，導絲盤驅動所需功率為：

Nd1=Nb+NT+Ng

式中，Nd1—正常運行時導絲盤驅動所需功率；Nb—導絲盤附加于馬達軸承上的所耗功率；NT—導絲盤牽引絲束用的功率；Ng—導絲盤旋轉空氣動力阻力所損失功率

圖3 導絲盤系統(tǒng)受力簡圖

I.導絲盤軸承摩擦轉矩和功率

導絲盤軸結構可以模擬成如圖3所示的一端外懸的支梁。按靜力學平衡原理，計算軸承上作用力：

式中G—導絲盤質量，為7.5kg；L1，L2距離分別為300mm和250mm.

每只軸承上的摩擦轉矩按下式得出：

式中da—導絲盤軸直徑，為43 mm；A—軸承系數(shù)，選取1.4；K—滾動摩擦系數(shù)，選取0.002；Di—軸承滾道直徑，分別為45 mm和35 mm；db—滾動體直徑，分別為8 mm和6 mm

導絲盤系統(tǒng)軸承摩擦耗用功率為：

式中n—為導絲盤轉速，5250rpm。

II.導絲盤牽拉絲束轉矩和功率

絲束牽引轉矩可按下式計算：

式中PT—被牽引絲條張力，取10；e—自然對數(shù)的底數(shù)；a—絲條包角，取144度；f—絲條與導絲盤的摩擦系數(shù)，取0.2，查表得efa值為1.65；D—Mg=cpV2導絲盤直徑，為200 mm。

絲束牽引耗用功率為：

式中n—為導絲盤轉速，5250rpm。

III.導絲盤空氣動力阻力矩和功率

導絲盤空氣動力阻力矩按下式計算：

式中，c—阻力系數(shù)，取0.005；p—空氣密度，為9.81×1/8kg/m3；w—導絲盤的角速度，為550弧度/秒；D2—導絲盤圓盤部分直徑，為200 mm；Vs—卷取速度，為3350m/mim；n－為導絲盤轉速，為5250rpm。

空氣動力耗用功率為：

式中n—為導絲盤轉速，5250rpm。

所以在正常運行中，導絲盤驅動所用功率為：

Nd1=Nb+NT+Ng=0.28kW

②導絲盤的起動功率計算

在設計中，選用驅動馬達要考慮正常運行情況，同時要考慮啟動狀況。

慣性力矩計算：

式中，m—導絲盤的質量，為7.5kg；Y—導絲盤比重，為7800kg/m3；g—重力加速度，為9.8N/kg；I—導絲盤長度,為110 mm；R—導絲盤半徑，為100mm；r—圓孔半徑，為21.5mm；Vs—卷取速度，為3300m/min；T—起動時間，為60s；D—導絲盤外徑，為212 mm。

導絲盤起動慣性耗用功率為：

式中n—為導絲盤轉速，5250rpm。

導絲盤馬達采用變頻控制，通過把導絲盤正常運行驅動功率和啟動功率相加等于0.32KW，說明導絲盤可與原有分絲輥馬達（0.1～1KW）配套使用；實際上機運行也正常，能滿足紡絲工藝要求。

2.3 各種導絲器安裝支架、導絲支架、網(wǎng)絡支架及氣動分離輥安裝底座、導絲盤馬達安裝底座、網(wǎng)絡器用底板等的設計

根據(jù)生產(chǎn)復合絲的絲路走向，絲束未進入新網(wǎng)絡器（即FDY絲與POY絲合股網(wǎng)絡器）前，F(xiàn)DY絲和POY絲均按各自不同的絲路走動，經(jīng)現(xiàn)場觀察、分析和測量，在不破壞原有設備的前提下，本著節(jié)約改造成本和保持設備、絲路美觀的原則，在充分利用現(xiàn)場原有固定結構的基礎上合理設計了FDY絲的預網(wǎng)絡器前置支架、POY/FDY各自的導絲器安裝架、導絲架和合股網(wǎng)絡器支架等。新設計的氣動分離輥安裝底座、導絲盤馬達安裝底座、網(wǎng)絡器用底板：分別為氣動分離輥、導絲盤馬達、FDY絲與POY絲復合網(wǎng)絡器量身定制，設計尺寸都經(jīng)過嚴格計算、比對，成功解決了復合絲的絲路問題。

3 紡絲上油系統(tǒng)的改造、壓空的選擇及現(xiàn)場安裝試驗

根據(jù)生產(chǎn)復合絲的工藝，不用油輪上油；另POY絲也需上油，所以紡絲上油采用的是油架雙油嘴上油，即在油架上新增一倍的油嘴給POY絲上油。所以需重新設計上油裝置，要具備：

3.1 可調整性：上下、前后、左右及15°以內的角度方向均可調整，另需粗調和精調。

3.2 牢固性：上油要具有一定的強度，保證不會產(chǎn)生晃動。

3.3 購置精度高的1進24出的德國Mahr油劑上油泵等。

3.4 生產(chǎn)復合絲所需改造的物品都準備齊全后，按計劃一一拆除現(xiàn)場不用的設備，然后裝上設計加工的零部件。整個改造安裝過程進行的很順利。改造安裝完后，通過工藝試紡和工藝調整后，改造試驗成功。但仍存在一個問題：每次斷頭時導絲盤電機轉子都易纏絲，為了解決這個問題，設計增加防護罩，成功的避免了導絲盤馬達轉子纏絲問題。

4 壓縮空氣供給系統(tǒng)改造問題

由于FDY絲與POY絲合股用的網(wǎng)絡器和氣動分離輥都需要較大的壓空用量，單個位可臨時用卷繞壓空和剪刀壓空。但批量改造時，穩(wěn)定且能滿足生產(chǎn)復合絲的壓空來源就成了關鍵。為了能獲得滿足FDY絲與POY絲合股網(wǎng)絡器和氣動分離輥的壓空，從壓縮空氣站引來足量的壓空并建造了空壓過濾、調壓系統(tǒng)，通過壓空管道把過濾、調壓后的壓空輸送到每個需要改造的紡位，并且供FDY絲與POY絲復合網(wǎng)絡器的壓空和氣動分離輥的壓空都能實現(xiàn)單獨調壓控制。

5 總結

對卷繞設備及紡絲上油系統(tǒng)的改造，本著滿足生產(chǎn)復合絲工藝條件為宗旨，以不破壞或少破壞原有設備和節(jié)約改造成本為前提，認真設計，不斷優(yōu)化設計方案和設計尺寸，認真檢測每一個外出加工零部件，從而使設備改造既經(jīng)濟又成功，為公司新品POY+FDY滌/滌復合絲的成功開發(fā)奠定了基石。至目前為止，12頭、20頭、24頭FDY設備均成功改造，累計改造復合絲紡位996個，產(chǎn)量達18.65萬噸/年，新增經(jīng)濟效益37300萬元/年,提升了企業(yè)市場競爭力。