粗紗工藝與設備

粗紗工序概述

一、粗紗工序的任務
由并條機輸出的熟條直接紡成細紗約需要150 倍以上的牽伸，而目前環錠細紗機的牽伸能力最大50 倍，所以在并條工序與細紗工序之間需要粗紗工序來承擔紡紗中的一部分牽伸負擔。因此，粗紗工序是紡制細紗的準備工序，其任務為：
" A, p) L: F8 }% z. A3 b1.牽伸  將熟條抽長拉細5～10 倍，并使纖維進一步伸直平行。
2.加捻  由于熟條經粗紗機牽伸后，須條截面纖維根數少，伸直平行度好，故強力較低，所以需加上一定的捻度來提高粗紗強力，以避免卷繞和退繞時的意外伸長，并為細紗牽伸做準備。
3.卷繞成形  將加捻后的粗紗卷繞在筒管上，制成一定形狀和大小的卷裝，以便儲存、搬運和適應細紗機上的喂入。
& A- e* i" o5 }$ k/ ]二、粗紗機的發展
建國后，我國國產粗紗機的發展經過了三個階段：50~60 年代基本使用機構陳舊、牽伸能力低的簡單羅拉牽伸粗紗機，所需工藝道數多、卷裝形式小、自動化程度低、機臺占地面積大、紡紗質量差；70 年代，隨著新型紡紗的出現，人們把目標集中在采用提高細紗機的牽伸能力、取消粗紗工序、以熟條直接紡成細紗、縮短工藝流程上，所以粗紗機的發展曾停滯不前；根據各種實踐證明，目前傳統的環錠紡紗仍不能完全取消粗紗工序，故粗紗工序在上個世紀70年代前后又有了新的發展，特別是改革開放的80 年代以后，新技術、新工藝的引進，使粗紗機不僅在牽伸機構上、卷裝形式上有所改進，而且在適紡性能、高產優質和自動化程度方面都有新的突破，如：淘汰了傳統的豎錠式加捻卷繞形式而改為懸錠式，這也是現代粗紗機十分顯著的特征；設計錠速一般在1500r/min 左右，有的最高可達1800r/min；牽伸型式采用四羅拉雙短皮圈牽伸；取消了錐輪變速機構，采用工業控制計算機、可編程序控制器及變頻等技術的多電機傳動系統，使整機的傳動大大簡化；觸摸顯示屏直接輸入必要的參數，提高了設備運轉率，簡化了工藝參數的設定過程；采用高精度CCD 張力傳感器，實現張力自動微調；完善了清潔系統；提高了落紗的自動化程度。
7 }+ u+ x# |* \! A3 j1 ^2 j目前，我國仍在使用的國產粗紗機主要有國產第二代的A456 系列、A454 系列豎錠式粗紗機，國產第三代的FA系列及其他系列懸錠式（也稱吊錠式）粗紗機，如FA401、FA421、FA423、FA425、FA458、FA481、FA491、FA492、FA493/FA494、HY493 等。
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三、粗紗機的工藝過程
6 w# F! Q+ R* c9 i7 }根據粗紗機的機構和作用，全機可分為喂入、牽伸、加捻、卷繞、成形五個部分。此外，為了保證產品的產量和質量，粗紗機還設置有一些輔助機構。下圖為粗紗機的工藝過程，熟條2 從條筒1 中引出，由導條輥3 積極輸送進入牽伸裝置4，經牽伸裝置牽伸成規定的細度后由前羅拉輸出，經錠翼6 加捻成粗紗，并引至筒管。錠翼6 隨錠子7 一起回轉，錠子一轉，錠翼給紗條上加上一個捻回。筒管由升降龍筋9傳動，由于錠翼與筒管回轉的轉速差，使粗紗通過壓掌8 卷繞在筒管上。升降龍筋（下龍筋）帶著筒管做上下運動，從而實現了粗紗在筒管上的軸向卷繞?？刂讫埥畹纳邓俣群蜕祫映?，便可制成兩端為截頭圓錐形的粗紗管紗。
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圖粗紗機的工藝過程

1－條筒 2－熟條 3－導條輥 4－牽伸裝置 5－固定龍筋 6－錠翼 7－錠子 8－壓掌 9－升降龍筋

四、粗紗機的種類
, X4 H/ l$ P, t目前我國各地的棉紡廠因生產規模、技術、管理水平參差不齊，使用的生產設備型號也有很大差異。國產粗紗機根據錠子錠翼的托持與傳動形式不同，分為豎錠式與懸錠式兩大類型。
3 i. q0 u/ J" f9 ?, o# J! l. m（一）豎錠式粗紗機
. b2 `2 U( E2 v) D0 t9 u* [9 b豎錠式粗紗機有的也稱為托錠式粗紗機，其錠子錠翼由固定的下龍筋傳動，上下龍筋共同托持錠子以穩定錠子的回轉，我國國產第一、二代A 系列粗紗機都屬于此類。豎錠式粗紗機速度不易進一步提高，粗紗的紗疵相對較多，不適于優質高產高速的要求?，F在正逐漸被懸錠式粗紗機所取代。
3 W9 i3 N) g! ~: h2 h/ X（二）懸錠式粗紗機
4 M  a6 b' k* B8 F懸錠式粗紗機有的也稱為吊錠式粗紗機，其錠翼由固定的上龍筋傳動，上龍筋托持錠子回轉，我國國產第三代FA系列粗紗機及其他系列粗紗機基本上屬于此類。懸錠式粗紗機有其明顯的優點，如：前羅拉至加捻器之間的粗紗在上龍筋罩殼上方，不受錠翼旋轉氣流的影響，而加捻器至錠翼壓掌之間的粗紗處于全封閉的錠翼空心臂內，同樣不受錠翼氣流的影響，從而有利于減少粗紗紗疵，改善條干；懸錠式錠翼安裝剛性好，適應高產、高速及大卷裝的要求；有利于自動落紗，降低勞動強度。由于懸錠式粗紗機無論在技術水平或成紗質量上，都比傳統的豎錠粗紗機有很大的提高，是現代粗紗機的共同特征。
  i/ b7 n/ j7 i8 Y/ D: O( ]" P" S/ B懸錠式粗紗機按牽伸形式不同，有三羅拉與四羅拉雙短皮圈牽伸之分；按變速機構不同，有錐輪（鐵炮）變速與無錐輪（鐵炮）變速之分。

粗紗機雖然有豎錠式與懸錠式之分，但其機構一般由喂入機構、牽伸機構、加捻機構、卷繞機構、輔助機構等組成。兩種類形在機構上有相同或相似的機構，也有不同的機構。相似機構有喂入機構與牽伸機構，不同的機構有加捻機構、卷繞機構、輔助機構等。
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喂入機構

各種新型粗紗機都采用三列導條輥高架喂入方式，其喂入機構的作用是從棉條筒中引出熟條，并有規則地送到牽伸機構，在熟條輸送的過程中防止或盡可能減少意外牽伸。粗紗機的喂入機構由分條器、導條輥、導條喇叭組成。

粗紗機喂入機構傳動簡圖

1－分條器 2－后導條輥 3－中導條輥 4－前導條輥  5－導條喇叭 6－后羅拉 7－鏈輪 8－鏈條

1、分條器  分條器一般由鋁或膠木制成，其作用是隔離棉條，防止相互糾纏。
2、導條輥  導條輥分前、中、后三列，由后羅拉通過鏈條積極傳動。導條輥的表面速度略慢于后羅拉的表面速度，使棉條在輸送中不致松垂?？梢酝ㄟ^調換前導條輥頭端的鏈輪來調節張力牽伸，以減少意外牽伸。
$ }: `# g7 t) R. Y" n3、導條喇叭（后區集合器）  導條喇叭的作用是正確引導棉條進入牽伸裝置，使棉條經過整理和壓縮后，以扁平形截面且橫向壓力分布均勻地喂入后鉗口。喇叭口開口大小用寬×高表示，應按喂入熟條定量的輕重適當選用。當熟條定量在17g／5m 以上時，選用（10～15）mm×4mm 的扁平圓形口，當熟條定量在17g／5m 以下時，選用（7～10）mm×5mm的扁平圓形口。導條喇叭用膠木或尼龍等材料制成。
在一些老式粗紗機上，固裝導紗喇叭的扁狀鐵桿可作橫向往復運動，以改變須條喂入的相對位置，延長皮輥壽命，但紗條橫動會引起同檔皮輥壓力差異和因紗條非直線喂入而造成的條干不良，故新型粗紗機已不再使用橫動裝置。
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牽伸機構

1、粗紗機的牽伸型式

目前，國內新機普遍使用三羅拉雙短皮圈或四羅拉雙短皮圈牽伸型式。在國外機型中，除以上兩種雙短皮圈牽伸型式外，還有三羅拉長短皮圈牽伸裝置。

（1）三羅拉雙短皮圈如圖所示，三羅拉雙短皮圈牽伸裝置的前、中、后三列羅拉組成了兩個牽伸區，前區為皮圈牽伸區，承擔了大部分的牽伸負擔，所以也稱主牽伸區。后區為簡單羅拉牽伸區，亦稱為預牽伸區，其主要作用是為前區牽伸做好準備。

三羅拉雙短皮圈牽伸示意圖

在皮圈牽伸區中，上、下皮圈間的摩擦力界使須條隨上、下皮圈的速度而運動，并形成了一個柔和而又具有一定壓力的皮圈鉗口，既能有效地控制纖維運動，又能使前羅拉鉗口握持的纖維順利抽出。當須條厚度變化時；彈簧上銷可自由擺動，以發揮鉗口壓力的自調作用，使皮圈鉗口對纖維的控制力穩定。曲面下銷中部上托，可減少皮圈回轉時的中凹現象，使皮圈中部的摩擦力界增強而穩定?？傊?，在雙短皮圈牽伸區中，中后部的摩擦力界較為理想，可使纖維變速點離前鉗口較近且集中，有利于改善條干。

三羅拉雙短皮圈牽伸裝置機構簡單，總牽伸倍數在5~12之間，適于熟條與粗紗定量均較輕、總牽伸倍數不太大的工藝。國產A454、A456 系列粗紗機都采用三羅拉雙短皮圈牽伸，部分國產懸錠式如FA401、TJFA458A、FA467、FA481、

FA491 等型號粗紗機均有三羅拉或四羅拉雙短皮圈牽伸機構，供用戶在購置新機時選擇。

（2）四羅拉雙短皮圈牽伸如圖所示為四羅拉雙短皮圈牽伸示意圖，整理區的牽伸倍數為1.05。將主牽伸區的集合器移到整理區，使牽伸與集束分開，實行牽伸區不集束，集束區不牽伸。這樣就可縮小主牽伸區的浮游區長度，為提高粗紗條干質量創造了條件。這種牽伸型式也稱為D 型牽伸。

四羅拉雙短皮圈牽伸示意圖

對于合成纖維而言，因回彈性比較大，若采用四羅拉雙短皮圈牽伸，在經過主牽伸區較大的牽伸輸出后，纖維仍能受整理區的張力作用，以大大減少纖維的回縮現象。所以在紡制重定量、低捻度、纖維較長且蓬松的合成纖維或粗紗牽伸倍數較高時，四羅拉雙短皮圈優于三羅拉雙短皮圈牽伸。由于D 型牽伸的各牽伸區布置合理，生產穩定，產品質量好，品種適應性廣，現在新型粗紗機都配有四羅拉雙短皮圈牽伸裝置，以供用戶選擇。

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羅拉與膠輥

1.羅拉
羅拉是牽伸機構的主要元件之一，它由多節組成，每節4～6錠。每節羅拉的一端有導孔和螺孔，另一端有導柱1 和螺桿2，各節羅拉由螺桿、螺孔連接起來，以滿足機臺所需的錠數，如圖所示。導柱和導孔可保持各節羅拉同心。羅拉由羅拉座支承，相鄰兩個羅拉座間的距離叫作節距。羅拉連接部分螺紋旋緊的旋向，須與羅拉的回轉方向一致，使羅拉運轉時越轉越緊，以防止羅拉回轉時，連接處松退，使節距伸長而損壞機件。前、后羅拉表面刻有傾斜或平行的溝槽，同檔羅拉分別采用左、右旋向溝槽，使其與皮輥表面組成的
鉗口線在任一瞬間至少有一點接觸，形成對纖維連續而均勻的握持鉗口，并防止皮輥快速回轉時的跳動。
0 }7 T2 S+ e0 ~  y( F3 f5 {9 |2 L雙皮圈牽伸裝置的中羅拉表面呈菱形滾花，如圖7－6 所示。滾花用以加強中羅拉與下皮圈的摩擦，并減少皮圈損傷。為適應高速，羅拉一般采用滾針軸承。
- u. D2 e# I# r' m! l( w' n* F- s/ Z" H粗紗機的前、后羅拉均為鋼質斜溝槽羅拉，一般直徑為28ｍｍ，中羅拉為鋼質滾花羅拉，直徑為25ｍｍ，三列羅拉的表面在同一水平面上。
2.皮輥
8 o4 l2 j" F1 b' e- V( d皮輥為雙錠活芯式，由皮輥芯子、鐵殼、皮輥軸承和外包丁腈膠管組成，如圖7－7 所示。新型粗紗機皆采用皮輥芯子中間支承，兩錠受壓。皮輥表面要求光滑、耐磨并具有適當的彈性和硬度。不同機型有不同的皮輥直徑，一般粗紗機包覆丁腈膠管后的前、后皮輥直徑均為31mm。皮輥置于羅拉之上，故也稱上羅拉，牽伸裝置的中上羅拉因與上皮圈摩擦傳動，故為一雙錠活芯的鋼質小鐵輥，直徑為25mm。為了保證運轉靈活并適應于高速，上羅拉均采用滾針軸承。@吳芳

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膠圈與上下銷

1.膠圈
7 b# z$ z! E8 q; u膠圈由丁腈橡膠制成，其厚薄均勻、彈性好、伸長小。下膠圈套在中下羅拉上，隨中下羅拉回轉，上膠圈套在作為中上羅拉的活芯小鐵輥上，靠下膠圈的摩擦傳動。
2.上、下膠圈銷（簡稱上、下銷）
膠圈銷的作用是固定膠圈位置并形成彈性鉗口。膠圈銷分上、下膠圈銷。每兩個上膠圈穿有一個彈簧擺動上銷，上銷的后端掛在小鐵輥芯子的中部，可繞小鐵輥芯子靈活擺動，支承上膠圈處于一定的工作位置。上銷的片簧上端抵在加壓搖臂體上，對上銷施加一定的初始壓力。每一羅拉節距（即四個下膠圈內）穿一根曲面下銷，固裝在羅拉座上，以支持下膠圈并將其引向前鉗口，使膠圈穩定回轉。下銷的截面為階梯形曲面，如圖7－8 所示，其最高點上托1.5mm，使上、下膠圈工作面形成緩和的曲線通道，以防止膠圈的中凹現象。平面部分不與膠圈接觸，使該處形成拱形彈性層與上膠圈配合，以減少銷子與膠圈的摩擦，下銷前緣突出，以結合上銷前端前沖來減小牽伸區中的浮游區長度。
: s* d! C3 W. ^/ i: T上、下銷的前端形成膠圈鉗口，在上銷前端左右兩側裝有塑料隔距塊，使上、下銷前端保持上、下銷間原始隔距的統一、準確。隔距塊應根據紡紗品種、膠圈厚度和彈性、上銷彈簧壓力以及纖維長度等工藝參數選擇。
上膠圈架的長度和下銷寬度決定了牽伸區中膠圈對纖維的控制長度，因此應根據纖維長度而定。一般紡棉及棉型化纖時，膠圈架長度為34mm，下銷寬度為20mm；紡中長化纖時，上膠圈架長度為42 mm；下銷寬度為28mm。采用不同的膠圈架長度，則使用不同規格的上、下膠圈。
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集合器

牽伸區內設置集合器，相當于增設了一個附加摩擦力界，并具有增加紗條密度、收攏牽伸后的須條邊纖維、減少毛羽和飛花的作用。
/ A3 l* E0 [% `. o  W' ^; i8 \三羅拉雙短膠圈牽伸裝置中，三列羅拉后均設有集合器，其大小形狀與所處的牽伸區、輸出定量、喂入定量相適應。
四羅拉雙膠圈牽伸裝置中，主牽伸區不設集合器，其它三列羅拉后均設集合器，其集合器規格同三羅拉雙短膠圈牽伸。

加壓機構

目前，粗紗機牽伸裝置的加壓機構有彈簧搖架加壓和氣動加壓兩種。
3 z, ^# T* l2 n: q* X2 U% }彈簧搖架結構示意圖
  G( G' S- ^" _, r氣動加壓搖架結構示意
1.彈簧搖架加壓
3 I7 h) E* g, @" x! O$ R國產新機大多采用彈簧搖架加壓。彈簧搖架加壓裝置由搖架體、手柄、加壓桿和鎖緊機構等構成。根據加壓元件和鎖緊機構的形式不同，搖架的型號也不一樣。這種加壓裝置依靠彈簧的壓縮反力實現對皮輥的加壓，所以機面負荷小、所加壓力不受羅拉座傾角和隔距的影響。所加壓力可通過改變彈簧剛度（更換彈簧）或改變對彈簧的壓縮量來調節。
( k) ?8 A$ i1 I6 F6 `4 L( C彈簧搖架的加壓、釋壓操作方便，但彈簧使用日久易出現壓力衰退現象，所以對彈簧的材質及加工精度要求較高，同時錠與錠之間易出現的壓力差異也是日常維修中值得注意的一個問題。
8 G9 E5 t0 c0 ~/ ^2 a4 _" k2.氣動加壓氣動加壓
9 V' `* Q& n& Z8 \無論從使用、維修、壓力穩定等方面皆是較為理想的加壓方式，但需要一套輔助設備如壓縮氣站及管路。國產粗紗機如HY493、JWF1418以及一些引進的設備上使用氣動加壓。
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清潔裝置

清潔裝置的作用是清除羅拉、皮輥、皮圈表面的短絨和雜質，防止纖維纏繞機件并保證產品不出或少出疵點?，F在國產新型粗紗機所用的清潔裝置有：上、下清潔都采用積極間歇回轉式絨帶附梳刀刮板裝置、上下積極回轉絨帶加巡回吹吸風清潔裝置等。
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