由于牵伸过程中,纤维在牵伸区中的受力、运动和变速等是变化的,导致牵伸后纱条的短片段均匀度恶化。其恶化的程度与牵伸形式、工艺参数等设置有关。摩擦力界就是牵伸中控制纤维运动的一个摩擦力场,通过合理设置摩擦力界,可以实现对牵伸中纤维运动的良好控制,从而减少输出条的均匀度恶化。
(一)摩擦力界的形成
须条进入罗拉钳口,受到上、下罗拉的紧压而使纤维与牵伸部件之间、纤维与纤维之间产生摩擦力,摩擦力所作用的空间称为摩擦力界。为简化起见,假设各处的摩擦系数相同,则摩擦力界的分布通常用牵伸区中纤维须条所受的压强来大致地表示,它具有一定的长度、宽度与高度,其分布是一个三维空间,一般将其分解为两个平面分布,把沿须条长度方向的分布称作纵向摩擦力界分布,把罗拉钳口下垂直于须条方向的分布称作横向摩擦力界分布。
罗拉钳口握持下须条的纵向压力分布曲线如图6-4(a)所示,因为上罗拉(胶辊)以压力P作用在一定厚度的须条上,压力不仅作用在钳口线O1O2截面上,而且沿须条一定长度方向延伸,形成压力分布,如曲线m1所示。当须条被牵伸时,因纤维间产生相对滑动必产生摩擦力,摩擦力分布同样是在钳口线O1O2上为最大,沿须条轴线方向向两边逐渐减小。在ab线左方或cd线右方,胶辊对须条的摩擦力影响趋近于零。但因纤维间存在抱合力而仍有一定的摩擦力强度,其形状与m1相同。
图6-4 罗拉钳口下摩擦力界分布曲线
如图6-4中(b)曲线所示,在须条横断面上,在罗拉钳口下,由于上罗拉(通常是胶辊)表面具有弹性,当其受压后表面变形,须条表面被包围使其内纤维也受到较大压力,同样纤维作相对滑动时横向也形成摩擦力的分布,但分布较为均匀。
生产实践中对于摩擦力界分布的讨论一般是指纵向分布,其横向分布要求均匀即可。因为摩擦力界的分布是否合理,直接关系到牵伸区中纤维的运动状况,所以生产中必须十分重视牵伸区中摩擦力界的布置。
(二)影响摩擦力界分布的因素
1.罗拉所受压力 上罗拉的压力P增加时,钳口内的纤维所受压力增加,由于上罗拉(胶辊)的变形以及须条本身的变形,须条与上、下罗拉接触的边缘点外移,使摩擦力界的长度扩展,而且摩擦力界的峰值也扩大,如图6-4(a)中曲线m2所示。若加压减小时,所产生的情况与此相反。
2.罗拉的直径 罗拉直径增大时,因为同样的压力分布到了更大的面积上,使摩擦力界的峰值减小,但长度分布扩大,如图6-4(a)中曲线m3所示。
3.纱条的定量 纱条定量增加时,钳口下须条的厚度和宽度均有所增加,此时摩擦力界的长度扩大,但因须条单位面积上的压力减小,摩擦力界的峰值降低。
4.其他 罗拉隔距、附加牵伸部件的布置等对摩擦力界的分布也有影响。
图6-5 简单罗拉牵伸区内须条的摩擦力界分布
(三)摩擦力界布置
摩擦力界布置应该使其既能满足作用于个别纤维上的力的要求,同时又能满足作用于整个牵伸须条上的力的要求。
简单罗拉牵伸区的摩擦力界分布状态如图6-5所示。理想情况下,在牵伸区纵向,应将后钳口的摩擦力界向前扩展,并使其向前逐渐减弱,以加强慢速纤维对浮游纤维的控制,同时又能让比例逐渐加大的快速纤维从须条中顺利滑出,而不影响其他纤维的运动;前钳口摩擦力界的纵向分布状态应高而狭,以便其在前钳口附近能可靠地发挥对浮游纤维的引导作用,从而保证纤维集中在前钳口附近变速。因此,理想的摩擦力界分布如图6-5中虚线所示。
(四)附加摩擦力界的应用
仅有两对简单罗拉所组成的摩擦力界分布是不能满足较好控制牵伸区中纤维运动的要求的。在牵伸区域中,由于两对罗拉之间有一定的距离,因此,其摩擦力界扩展到牵伸区的中部时,强度已很弱,甚至在牵伸区中部的较长一段距离上,纤维之间的摩擦力主要依靠其微弱的抱合力来形成,因此,浮游纤维的运动不稳定且波动大,由于浮游纤维得不到很好的控制,必然增加须条的不匀程度。因此,附加摩擦力界机构应满足下列要求,以尽量形成如图6-5所示的理想摩擦力界分布。
(1)应适当加强牵伸区内须条的中后部摩擦力界强度和扩展幅度,防止纤维提早变速。
(2)形成“弹性”控制,既能够对浮游纤维运动进行有效的控制,又能够使快速纤维从这种钳口中顺利地滑出。
(3)附加摩擦力界分布要稳定,而且在一定程度上允许须条通过它传递适当的张力。
(4)使纤维变速点尽量向前钳口靠近,且分布稳定。如果采用的是运动的中间机构,则其运动速度(引导浮游纤维向前运动的速度)应该和后罗拉的表面速度接近。
(5)在牵伸过程中有助于保持须条的紧密度,防止纤维的扩散,以使纤维的运动保持稳定。
目前常使用的附加摩擦力界机构有压力棒、轻质辊、皮圈、针板、气泡罗拉等形式。
(五)并条中主要的牵伸装置形式
为加强对牵伸中的纤维运动的控制,合理布置牵伸区中的摩擦力界,一般采用曲线牵伸的形式。(www.daowen.com)
图6-6 三上四下牵伸装置
2.五上三下型 如图6-7所示(见动画视频6-4),其结构简单、适合高速、胶辊上的包围弧有利于加强摩擦力界、对纤维长度的适应性较强。
3.三上三下(或四上四下)压力棒型 如图6-8所示(见动画视频6-5),这种牵伸装置的握持距较大,但压力棒可调,可通过调节附加摩擦力界来控制纤维运动,且对纤维长度的适应性好,另外这种牵伸中反包围弧很小或没有,也有利于纤维的运动。
图6-7 五上三下牵伸装置
1—前胶辊 2—二胶辊 3—三胶辊 4—四胶辊
5—后胶辊 Ⅰ—前罗拉 Ⅱ—中罗拉 Ⅲ—后罗拉
图6-8 压力棒牵伸装置
1—前罗拉 2—中罗拉 3—后罗拉
4—压力棒 5—须条
上述牵伸主要应用于棉纺的并条牵伸中,且压力棒牵伸目前得到了广泛的应用。而在毛型纤维(包括麻和绢)的并条(针梳)牵伸中,主要采用下列牵伸装置。
4.针板牵伸 由于毛型纤维的长度长,且长度不匀大,因此为兼顾控制纤维运动和保证顺利牵伸的要求,在并条中多采用针板牵伸装置(图6-9),故其工序又称作针梳(见动画视频6-6~动画视频6-8)。
在针板牵伸中,针板是控制纤维运动的中间机构,其控制区长度长,后钳口的摩擦力界能够逐渐向前扩展且均匀,摩擦力界形态较好,横向摩擦力界也较均匀,防止纤维扩散。且针板对纤维不是积极控制,纤维可以从中被较顺利地抽取,而不致产生太大的牵伸力(图6-10)。
图6-9 交叉式针板牵伸机构
1—前胶辊 2,3—前大、小罗拉 4—后罗拉 5—针排
图6-10 针板牵伸及其摩擦力界分布
针板的速度一般略大于后罗拉速度,且对纤维有一定的梳理作用,有利于纤维的伸直。但针板在走出和进入牵伸控制区时靠打击而有上、下运动,不仅声音响,对机台产生的震动也大,尤其是每块工作针板在走出牵伸控制区脱离纤维的瞬间产生周期性的相对停顿,并使最前一块针板与前钳口间的距离(又称无控制区或前隔距,如图6-9所示的T)也发生周期性变化,妨碍了纤维的正常运动,从而影响输出条子的条干。针板牵伸的机构复杂,速度受限于针板的上、下运动,且机件易损坏。
5.皮板牵伸 为了克服针板牵伸的缺点,毛型纤维牵伸中有时还采用皮板牵伸,如图6-11所示。它也是一种曲线牵伸,其中部摩擦力界是连续的,牵伸区域较大,且摩擦力界强度较强,与针板牵伸相比,更适应高速。
图6-11 双皮板牵伸装置及其摩擦力界分布
1—前罗拉 2—牵伸皮板 3—后罗拉
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