纖維牽斷成條機(jī)設(shè)計(jì)

朱龍彪 ，王昌國(guó)，嚴(yán)曉照，夏衛(wèi)東

(1.南通大學(xué) 機(jī)械工程學(xué)院，江蘇 南通 226007；2.海安紡織機(jī)械有限公司，江蘇 海安 226621)

摘  要  介紹纖維斷成條機(jī)系統(tǒng)構(gòu)成，著重介紹伸機(jī)構(gòu)、牽切機(jī)構(gòu)、加壓機(jī)構(gòu)以及傳動(dòng)系統(tǒng)等關(guān)鍵部件，闡述纖維牽斷成條加工的工作原理，介紹牽斷機(jī)的工藝參數(shù)羅拉隔距，膠輥加壓量及牽仲倍數(shù)，分析這些參數(shù)變化對(duì)經(jīng)維牽斷主體長(zhǎng)度及其分布的影響規(guī)律，應(yīng)用該設(shè)備可以減少2種不同纖維之問(wèn)的長(zhǎng)度離散度，提高混紡纖維的成紗質(zhì)量。

關(guān)鍵詞  纖維；牽斷成條機(jī)；主體長(zhǎng)度；混紡

中圖分類(lèi)號(hào):TS103.22    文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A

纖維長(zhǎng)度是影響纖維混紡質(zhì)量的重要因素之一。異性纖維長(zhǎng)度不一致，需要在混紡前對(duì)長(zhǎng)纖維進(jìn)行處理，使混紡纖維之間長(zhǎng)度趨于一致。傳統(tǒng)加工工藝采用切斷機(jī)定長(zhǎng)剪切，適宜于滌綸、錦綸、綸、維綸等長(zhǎng)纖維的剪切加工，而天然纖維長(zhǎng)短一致性較差，排列不整齊，采用切斷機(jī)加工，易引起纖維短絨率增高的弊病，降低纖維的品質(zhì),難以滿(mǎn)足用戶(hù)生產(chǎn)的需求。針對(duì)傳統(tǒng)生產(chǎn)工藝存在的問(wèn)題，本文在吸收并條機(jī)牽伸和成條原理基礎(chǔ)上，研制了適合羊毛蠶絲、不銹鋼和玻璃鋼纖維的新型加工設(shè)備，并分析相關(guān)工藝參數(shù)對(duì)牽斷成條質(zhì)量的影響。

1 參數(shù)設(shè)計(jì)

出條眼數(shù)：?jiǎn)窝?；出條速度：20~35m/min；牽斷后纖維主體長(zhǎng)度：40~100 mm；整體加壓和卸壓，壓力可調(diào)；牽伸倍數(shù)：4.5~12倍；具有纖維纏羅拉自停、斷條自停、滿(mǎn)自停功能；適用于羊毛、蠶絲、玻璃鋼及不銹鋼纖維等的牽切。

2 工作原理

天然纖維的自然形態(tài)、卷曲形式、排列方式、分布長(zhǎng)度等各不相同，如羊毛的長(zhǎng)度在5.5~30cm，卷曲數(shù)為4~9個(gè)/cm，斷裂伸長(zhǎng)率30%~47%^[1]。要得到主體分布長(zhǎng)度趨于一致的纖維，必須將卷曲形態(tài)的纖維拉直，在拉直狀態(tài)下比較纖維長(zhǎng)短，將長(zhǎng)度超長(zhǎng)的纖維牽斷變短，短纖維長(zhǎng)度維持不變。牽斷機(jī)應(yīng)用的羅拉牽伸原理見(jiàn)圖1。采用多道回轉(zhuǎn)速度不同的羅拉反復(fù)牽伸。纖維喂入后，第1道羅拉驅(qū)使纖維拉緊，第2道羅拉將拉緊的纖維拉直并產(chǎn)生一定量的彈性變形，第3道羅拉進(jìn)一步對(duì)纖維施加拉力，將長(zhǎng)度大于副牽切區(qū)羅拉間距的超長(zhǎng)纖維拉斷；第4道羅拉對(duì)長(zhǎng)度超過(guò)主牽切區(qū)羅拉間距的纖維進(jìn)行牽拉，使纖維變形超過(guò)其斷裂伸長(zhǎng)，纖維發(fā)生斷裂。

3 機(jī)械結(jié)構(gòu)

纖維牽斷機(jī)屬于機(jī)電結(jié)合的產(chǎn)品，控制系統(tǒng)以高可靠性C為核心，實(shí)現(xiàn)纖維羅拉自停、條自停及滿(mǎn)筒自停。機(jī)械系統(tǒng)包含牽伸機(jī)構(gòu)、牽切機(jī)構(gòu)、加壓機(jī)構(gòu)、喂入機(jī)構(gòu)、成條機(jī)構(gòu)，機(jī)構(gòu)間的傳動(dòng)關(guān)系如圖2所示。電機(jī)經(jīng)減速器減速后，通過(guò)同步齒形帶傳遞至第1大羅拉。一路由其兩側(cè)齒輪自左至右傳遞到各牽伸羅拉，拉緊區(qū)羅拉通過(guò)同步帶傳遞給導(dǎo)條羅拉；另一路由同步帶經(jīng)齒輪傳遞給圈條盤(pán)實(shí)現(xiàn)圈條運(yùn)動(dòng)；還有一路由同步帶經(jīng)蝸輪蝸桿輪傳遞給底盤(pán),實(shí)現(xiàn)底盤(pán)運(yùn)動(dòng)。其中牽伸、牽切機(jī)構(gòu)及加壓機(jī)構(gòu)是纖維牽斷機(jī)的關(guān)鍵部件。

3.1 牽仲和牽切機(jī)構(gòu)

牽伸機(jī)構(gòu)采用一上一下結(jié)構(gòu)形式，包含拉緊區(qū)和牽直區(qū)。

牽切機(jī)構(gòu)包含主、副牽切區(qū)，采用一上二下的品”字形結(jié)構(gòu)形式。上端為膠輥，以鉻鋼為芯子，外表包覆丁腈橡膠而成，下端是一大一小2只羅拉，表面制成5°的螺旋形溝槽，這種結(jié)構(gòu)有助于增大纖維在皮輥上的包角，增加對(duì)纖維的握持作用，減少膠輥在羅拉上溜滑^[2] ，此外羅拉表面需要進(jìn)行淬火處理以防止磨損。為了適應(yīng)不同規(guī)格纖維的生產(chǎn)，主、副牽切區(qū)羅拉座設(shè)計(jì)成活動(dòng)結(jié)構(gòu)，可在支架上水平移動(dòng)以調(diào)整牽切區(qū)羅拉之間的距離。

3.2 加壓機(jī)構(gòu)

為了保證膠輥與羅拉對(duì)纖維的握持力，需在每根膠輥兩端施加可調(diào)的作用力。紡織機(jī)械上常用的方式有彈簧和氣動(dòng)加壓，氣動(dòng)加壓調(diào)節(jié)方便無(wú)污染因此纖維牽斷機(jī)采用氣動(dòng)加壓方式。3 對(duì)直徑為80mm的氣缸分別為膠輥Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ加壓，2 對(duì)直徑為63mm的氣缸分別為膠輥Ⅳ、V加壓。為了在開(kāi)機(jī)加壓、停機(jī)及發(fā)生故障時(shí)卸壓操作方便，機(jī)構(gòu)采用氣缸整體加壓方式，通過(guò)減壓閥調(diào)整加壓氣缸的加力大小。

4 牽斷成條機(jī)工藝參數(shù)分析

纖維牽斷機(jī)工藝參數(shù)有主牽切區(qū)的小羅拉隔距L₁、膠輥的加壓量P及牽伸倍數(shù)E。這些參數(shù)的變化直接影響纖維的主體長(zhǎng)度及其分布。

4.1 主牽切區(qū)的羅拉隔距L₁

纖維牽斷后的主體長(zhǎng)度與羅拉隔距及纖維品種有關(guān)。羊毛經(jīng)牽切后主體長(zhǎng)度和主牽切區(qū)的羅拉隔距L₁的關(guān)系為

L=L₁+(3~5)mm （1）

蠶絲由于滑溜性比羊毛大，經(jīng)牽切后主體長(zhǎng)度和主牽切區(qū)的羅拉隔距L₁的關(guān)系為

L=L₁+(5~10)mm （2）

4.2 加壓量 P

羅拉隔距一定時(shí)，主牽切區(qū)加壓量與牽斷后的主體長(zhǎng)度分布在一定范圍內(nèi)成正比。加壓量小于下限值，由于羅拉的握持力不足，滑溜性增加，牽切效果顯著下降；加壓量超過(guò)上限值，牽斷后的主體長(zhǎng)度分布幾乎不隨加壓量增加而變化。圖3示出上海華東紡織有限公司在羅拉隔距 d 為37mm時(shí)羊毛的加壓量與牽斷后纖維主體長(zhǎng)度分布的關(guān)系曲線(xiàn)。根據(jù)纖維強(qiáng)度不同，通過(guò)實(shí)驗(yàn)得出加工羊毛，蠶絲及不銹鋼纖維的各膠輥加壓量數(shù)據(jù)參考值，見(jiàn)表1。膠輥按圖1所示從左到右排序，由于4個(gè)區(qū)實(shí)現(xiàn)的功能不同，因此所施加的壓力也不相同。

4.3 牽伸倍數(shù) E

纖維牽斷機(jī)由5對(duì)羅拉組成圖1所示的4個(gè)牽伸區(qū)，總牽伸倍數(shù) E 等于第1羅拉表面的線(xiàn)速度除以喂入羅拉表面的線(xiàn)速度，也等于主牽切區(qū)牽伸倍數(shù)E₁、副牽切區(qū)牽伸倍數(shù)E₂，拉直區(qū)牽伸倍數(shù) E₃ 和拉緊區(qū)牽仲倍數(shù) E₄ 的乘積。牽伸倍數(shù)人小通過(guò)調(diào)整圖2中的4只變換齒輪A、B、C、D實(shí)現(xiàn)，變換輪與牽仲倍數(shù)的關(guān)系如表2所示。

纖維在牽伸作用下拉長(zhǎng)變細(xì)，伸長(zhǎng)率大于斷裂伸長(zhǎng)則發(fā)生斷裂，而牽伸倍數(shù)直接影響纖維的伸長(zhǎng)率。加壓量、羅拉隔距一定時(shí)，在一定范圍內(nèi)增大主牽切區(qū)的牽伸倍數(shù) E₁，可以增加主體纖維長(zhǎng)度分布的百分率，當(dāng) E₁ 引起的纖維伸長(zhǎng)超過(guò)斷裂伸長(zhǎng)時(shí)牽伸倍數(shù)對(duì)纖維主體長(zhǎng)度分布幾乎沒(méi)有影響。

5 結(jié)論

1)羊毛、蠶絲及不銹鋼纖維等在牽斷成條機(jī)的牽伸作用下可以改變其纖維主體長(zhǎng)度。

2)纖維牽斷后的主體長(zhǎng)度取決于主牽切區(qū)的羅拉隔距，纖維主體長(zhǎng)度分布率受加壓量和牽伸比的影響，單因素實(shí)驗(yàn)表明：在一定范圍內(nèi)，加壓量和牽伸比增加，主體長(zhǎng)度分布率增加，到達(dá)某一壓力和牽伸比后，主體長(zhǎng)度分布率幾乎沒(méi)有變化。FZXB

參考文獻(xiàn)：

[1] 姚穆，周錦芳，黃淑珍，等 . 紡織材料學(xué)[M] . 2版 . 北京:中國(guó)紡織出版社，1997.

[2] 陸再生，棉紡設(shè)備[M] . 北京:中國(guó)紡織出版社 ,1995.

[3] 李偉，王維 . 拉細(xì)羊毛及其混紡毛條的加工性能[J] . 紡織學(xué)報(bào).2004,25(4):34-35

[4] 王光，孫鵬子. 給棉板與刺輥隔距對(duì)纖維長(zhǎng)度分布的影響[J].紡織學(xué)報(bào),2006,27(4):70-75.

[5] 劉輝，郁崇文.苧麻牽切紡紗的牽切工藝探討[J].中國(guó)麻業(yè)，2005，27(5)：265-268.