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细纱机

[拼音]:xishaji

[外文]:spinning frame

纺纱过程中把半制品粗纱或条子经牵伸、加拈、卷绕成细纱管纱的纺纱机器(见彩图)细纱机是纺纱的主要机器,细纱的产量、质量是纺纱工艺各道工序优劣的综合反映。细纱机的生产单元是锭子,常以每千锭小时的产量(公斤)来衡量细纱机的生产水平。纺纱厂生产规模是以拥有细纱机的锭子总数来表示的。每只锭子上所纺的纱会由于各种原因而断头,常以千锭小时发生的断头数表示断头率。断头率的高低影响劳动生产率、设备生产率、细纱质量和车间含尘量。细纱机是纺纱生产中耗能最多的机器。细纱机生产过程中纺满一个卷装(管纱)便要停止生产,待落下管纱换上空管后方能继续纺纱。因此卷装的大小影响劳动生产率、设备生产率,还影响能耗。锭速、卷装、断头率三者,相互联系又相互制约,是细纱机技术水平高低的标志,需要从社会、技术和经济方面进行综合考虑,确定较为恰当的数值。

各种细纱机基本上都由喂入机构、牵伸机构、加拈和卷绕机构组成。喂入机构的作用是将粗纱或条子抽引出来并喂给牵伸机构。牵伸后的须条由前罗拉输出,经加拈成细纱后卷绕在纱管上。大多数细纱机的牵伸、加拈和卷绕作用是连续进行的,按所用的加拈和卷绕机构的不同,分别称为环锭细纱机、离心锭细纱机、翼锭细纱机、帽锭细纱机和走锭细纱机。帽锭细纱机和走锭细纱机现已很少应用。

从手工纺纱向机器纺纱发展开始于18世纪。英国产业革命后,1769年出现了利用水力拖动的翼锭细纱机,1779年S.克朗普顿根据手工纺车原理发明了走锭细纱机,这是早期的两种细纱机。1825年R.罗伯茨又将走锭细纱机改进为自动作用的走锭细纱机,这种型式的机器在19世纪和20世纪初期获得了广泛的应用。1828年出现了帽锭细纱机。同年,J.索普创造了环锭细纱机,当时钢丝圈是由纺纱工用手工弯制而成的。1830年以后,才开始正式制造钢丝圈。环锭细纱机可连续作用,而且纺纱速度较高,因而逐渐被广泛采用,代替了绝大部分走锭细纱机,成为现代应用最多的一种。

环锭细纱机

由锭子、钢领和钢丝圈等组成加拈、卷绕机构的细纱机。一般为双面多锭结构,每台细纱机的锭数为300~500锭,也有800~1000锭的长车。环锭细纱机有各种型式和规格,以适应棉、毛、麻、绢和化学纤维等的纯纺和混纺,纺制不同号数或支数的细纱。棉纺环锭细纱机的工作过程(图1)是:粗纱从由支承器承托的粗纱管上退绕出来,经过导纱杆和横动导纱器喂入牵伸装置进行牵伸。牵伸后的须条由前罗拉输出,通过导纱钩、钢丝圈经加拈后纺成细纱,卷绕到紧套在锭子上的筒管上。锭子转动时,钢丝圈被纱条带动沿着钢领内侧圆弧面(俗称跑道)旋转。钢丝圈每转一转,就给牵伸后的须条加上一个拈回。同时,由于钢丝圈和钢领的摩擦阻力,使钢丝圈的转速滞后于锭子转速,遂产生卷绕。钢领板受成形机构的控制按一定规律上下运动,将须条绕成一定形状的管纱。

牵伸机构

细纱机牵伸机构由几对牵伸罗拉组成,一般为皮圈式牵伸,可以有下长上短皮圈式、双短皮圈式等,每对罗拉的下罗拉为钢制沟槽罗拉,沿细纱机全长配置,装在罗拉座的轴承座内。中、后罗拉轴承座可沿罗拉座滑槽移动,以调节前、中和中、后下罗拉间的距离。这个距离称为罗拉隔距,是细纱机的主要工艺参数之一,可根据纤维长度和加压等条件调节。每对罗拉间常设置皮圈、皮圈销和皮圈架等附加零件,在牵伸过程中对纤维组成的须条施加适当压力,产生附加摩擦力场以控制纤维的运动。图 1为常用的三罗拉下长上短皮圈式牵伸机构,由三对罗拉组成,长皮圈套在中下罗拉上并有张力架使其保持紧张。短皮圈套在中上罗拉上。下皮圈销为曲面长销,上皮圈销为弹簧摆动销,上下皮圈销之间的空隙称为�口隔距,是细纱机主要工艺参数之一,可根据纺纱号数或支数、罗拉加压等条件加以选择。前、后上罗拉均为皮辊。这种机构的总牵伸倍数在50倍左右,适纺棉或50毫米以下的棉型化学纤维。如果采用中间开周向凹槽的中上罗拉,使中皮圈罗拉只起控制而不起握持纤维的作用,纤维便在中罗拉�口下滑溜,实际上三对罗拉仅构成一个牵伸区,这种牵伸称为滑溜牵伸,可适纺90毫米以下的中长化学纤维。罗拉加压值也是细纱机主要工艺参数之一。现代牵伸机构常采用弹簧或气体静压摇架加压。加压时,把手柄揿下,借助于锁紧机构的作用,实现对罗拉加压;卸压时,把手柄抬起,使整只摇架连同皮辊、上皮圈和上皮圈销一起掀起。目前尚在应用的加压机构有利用上罗拉自重加压、重锤直接加压或通过杠杆进行加压等类型。采用重加压、小隔距、紧�口,可提高牵伸倍数,改善成纱条干的均匀度。

有的牵伸机构在前区还装有集合器。作用是收缩须条宽度,防止纤维散失,有利于减少飞花和毛羽,提高成纱的强力,但使用不当会增加纱疵,影响成纱条干。牵伸机构还附有清洁绒辊和断头吸管。绒辊使上下罗拉或皮圈表面保持清洁,减少纱疵。吸管利用气流把断头后由前罗拉输出的须条吸入,汇聚到车尾的吸棉箱内,防止须条绕到罗拉、皮辊上或者左右飘动,以减少纱疵和断头,减轻操作工人的劳动强度。

加拈和成形机构

由装在主轴上的滚盘或滚筒通过锭带传动锭子。每根锭带传动4只锭子,靠张力装置保持适当的张力,防止打滑造成锭子转速的变化。有的细纱机采用紧贴于锭子锭盘上的龙带传动。钢领装在钢领板上,成形机构带动钢领板作升降运动,将细纱按一定规律卷绕在筒管上成为管纱。导纱钩和大卷装时采用的气圈环有时随同钢领板一起按一定规律升降,以控制气圈张力和减少断头。成形机构不但控制钢领板的短动程升降,同时使钢领板每作一次升降后抬高一个距离,即级升运动,从而使细纱逐渐绕到纱管的上部。管底成形机构在开始卷绕时在纱管上形成圆锥形的底部。

毛、麻、绢纺环锭细纱机的作用原理和结构与棉纺环锭细纱机相同,但由于纤维性质和喂入品的结构不同,有些机构略有区别。如精梳毛纺和绢纺环锭细纱机采用与棉纺类似的皮圈牵伸机构,也有采用轻质辊或控制辊所组成的罗拉牵伸机构,这种机构的总牵伸倍数为10~30倍。在粗梳毛纺和?丝纺中,由于粗纱只经搓拈并未获得真拈,所以强力很低而且粗纱中纤维排列不齐,平行伸直度很差,因此细纱机采用两种特殊的牵伸机构──假拈牵伸机构和针筒牵伸机构。假拈牵伸机构是在前后罗拉之间,接近于前罗拉处设置一假拈器。借助于假拈器的回转,使从后罗拉至假拈器之间的一段纱条上产生拈回,以控制纤维运动。假拈器的形式很多,有空气吸入式、离心式和弯钩式等。针筒牵伸机构是在前后罗拉之间配置一个回转针筒,使针筒上的针刺入须条产生附加摩擦力场控制纤维运动。以上两种牵伸机构的牵伸倍数很低,总牵伸约为1.2~2.8倍。有的毛纺环锭细纱机卷绕机构不采用钢领板升降,而采用龙筋升降,使气圈高度保持不变,显著地降低了断头率,使锭速有较大的提高。还有的毛纺环锭细纱机在锭子的上端加上一根光滑的弯成指形的钢丝,或加一只刻有槽的锭冠。纱条从导纱钩下来被指形钢丝或锭冠上的槽抓住,在筒管上部呈螺旋状绕数圈后,再通过钢丝圈绕到筒管上成为管纱。这种机构称为锭端加拈机构,纺纱方法称为无气圈纺纱,能使纺纱的张力降低很多,但纱易磨毛。

麻纺环锭细纱机的种类很多。苎麻环锭细纱机一般为双皮圈牵伸,牵伸倍数在30倍以下。亚麻环锭湿纺细纱机的牵伸装置是特殊的,粗纱喂入牵伸装置前须先通过盛有热水或渗透剂溶液的水槽,使胶质软化、膨润。牵伸装置的前后罗拉隔距较工艺纤维(见麻纤维)为短,且前后罗拉压力大,罗拉�口的握持力很强。当纤维两端同时被前后罗拉�口积极握持而前后罗拉表面速度又有差异时,便使工艺纤维分裂变细。湿纺细纱机也有采用有两个牵伸区的三罗拉牵伸装置的,总牵伸倍数一般可达25倍。

翼锭细纱机

图 2为一种翼锭细纱机的示意图。从牵伸机构输出的纱条,通过锭翼绕到筒管上。锭翼每转一转对纱条加上一个拈回,筒管不积极传动而是被纱条拖着回转。由于筒管回转有摩擦阻力,它的转速滞后于锭翼的转速,两者的转速差即是单位时间内卷绕在筒管上的纱条圈数。锭翼一般为悬吊式或圆筒形钟罩式。翼锭细纱机适宜于纺制纤维粗、强力高的粗支细纱。目前大都用于黄麻纺和亚麻干纺。

离心锭细纱机

图 3为离心锭细纱机的示意图。从牵伸罗拉输出的须条,通过金属管或玻璃管制成的导纱器后进入高速回转的离心纺罐中。由于离心纺罐的高速回转,从导纱器引出的须条受到离心力作用而紧贴于罐内壁,从而使导纱器下端至前罗拉�口之间的纱条产生拈回。经加拈后的纱条,由于导纱器的引导,遂交叉卷绕在罐内壁上,因而称为离心纺纱。离心纺纱可降低和稳定纺纱张力,提高细纱机的产量。

离心锭细纱机的满管落纱与其他细纱机不同。落纱的方式有多种,大多采用筒子退纱式,也可采用化学液体或机械方式固结纱层。筒子退纱是将固定的筒管插入转动着的离心罐内,并停止牵伸部分的须条输出,这时处于筒管末端和罐壁卷绕表面的纱立即退绕到筒管上面。由于退绕发生在短时间内(约40秒至2分钟),纱线将承受一定的退绕张力。张力超过纱线强力时会造成断头。

走锭细纱机

走锭细纱机的加拈和卷绕机构包括锭子、滚筒、钢丝、连杆、成形坠杆以及紧套在锭子上的筒管,均装在作往复运动的走车上。也有的走锭细纱机的锭子等不作往复运动,而装有牵伸机构的走架作往复运动。走锭细纱机的纺纱工艺过程是周期性交替进行的,细纱分段纺制而成,纺制成每段细纱的时间称为一个周期。

图 4为走车作往复运动的走锭细纱机的示意图。粗梳毛纺和?丝纺用的走锭细纱机中,粗纱卷或毛条放在喂给滚筒上,随着喂给滚筒的回转而退绕,并喂入罗拉中,再经输出罗拉输出后绕在锭子上。每一个周期包括牵伸加拈、补加拈、退绕和卷取等阶段。工作过程为:

(1)当走车外行时,输出罗拉输出须条,由于走车的速度比罗拉输出速度快而产生牵伸作用。同时,锭子作高速回转对输出须条加拈,在这一过程中,连杆和成形坠杆上的钢丝不接触纱条;

(2)走车到达最外端位置时,与输出罗拉同时停止运动,锭子继续高速回转补加拈度;

(3)锭子逆转,把绕于筒管和锭子顶端上的细纱退绕出来;

(4)走车内行(内行速度大于外行速度),锭子作低速顺转,依靠成形坠杆的运动使细纱有规律地卷绕成管纱。苎麻短纤维和精梳毛纺用的走锭细纱机与上述走锭细纱机的区别在于:

(1)喂给机构不同喂给滚筒,而用类似环锭细纱机的喂给方法;

(2)采用罗拉牵伸机构进行牵伸;

(3)没有补加拈度阶段。

走锭细纱机纺纱张力小,采用边加拈边牵伸的方法,能使纱条均匀,适宜于纺特粗或特细和拈度较小的细纱,对于粗梳毛纱尤为适用。纺出的毛纱、麻纱或其他细纱条干均匀,表面光滑,手感柔软。走锭细纱机的主要缺点是生产率低,机构复杂,占地面积大。

细纱机的产量和卷装受到锭子和其他加拈、卷绕机件速度的限制。各种新型纺纱机(如转杯纺纱机等)采用了新的加拈方法,突破了这一限制。但是,由于成纱结构上差异,新型纺纱机还只能在一定范围内应用。细纱机各种辅机的完善,使细纱机向高速度、大卷装、大牵伸、 自动化、少保养、 低噪声和低含尘量方向发展。细纱机的辅机有:自动落纱装置、自动往复巡回吹吸清洁器、自动理筒管机和粗纱、管纱、筒管自动运输线等。自动落纱的发展较快,有固定型集体自动落纱和移动式小车自动落纱等形式。固定型集体自动落纱装置固定在细纱机上,能同时对整台细纱机的锭子进行集体拔纱和插管,采用电气-机械或电气-气动相结合的方法完成全部落纱动作,即拔纱、 插管、 运送满纱管和空筒管等。中国首创的落插联合机,属小车单管式自动落纱装置。它结构简单、轻巧,落纱速度快,操作和维修方便,在中国已大量应用。此外,应用电子计算机或微处理机对细纱的断头和生产进行监测,逐步向自动监控方向发展也是新的趋向。

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