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自調勻整裝置原理及在棉紡中的運用

一、導言

在紡紗半制品和成品中，總是會存在著纖維沿紗條方向排列的不均勻，即粗細不勻，如果對紗條的不勻不加以控制，那么所加工的紗條將會在后段加工過程中，增加各工序所造成的不勻，這些不勻都將出現在成紗中，而且，不勻的最初波長會隨著各工序的牽伸而大大增加，最終導致成紗強力低、斷頭率高、均勻度差、品質下降，嚴重影響了紗線的外觀和質量。自調勻整裝置是人們為了提高紗線和織物的質量而采用的一種勻整方法，它根據喂入或者紡出的半制品單位長度重量（或粗細）差異，自動調節牽伸倍數，從而使紡出的半制品單位長度重量（或粗細）穩定在一定的水平，是自動控制理論在紡紗過程中的具體運用。采用此裝置將提高產品質量，縮短工藝流程，提高勞動生產率。

(一)自調勻整裝置的作用與類型

在紡紗過程中，紗條內存在著各種形式和各種片段的不勻，而自調勻整裝置能在一定范圍內消除和調節這些不勻。下圖7-1所示即說明了自調勻整裝置的作用。

圖7-1   自調勻整裝置的作用

圖（甲）中，是一理想紗條經過普通的牽伸區，由于牽伸裝置對纖維控制的不完善，結果使輸出紗條產生了一些短片段不勻。不過這種不勻僅僅是短片段的，它代表了所能期望的最好情況。而實際上正常喂入的紗條本身就是不勻的，他包含有長片段和短片段兩種不勻。當具有這種不勻的紗條喂入普通牽伸區后，其不勻的波長會隨著牽伸倍數的變化而變化，加之在牽伸區又形成了短片段不勻，結果就會使輸出紗條存在著長片段不勻和短片段不勻，如圖（乙）。如將正常喂入的棉條喂入帶有自調勻整裝置的牽伸區，能在某種程度上消除喂入紗條不勻，雖然還是會有短片段不勻，，但是這些不勻是由于牽伸裝置對纖維控制不良而產生的，即自調勻整裝置能基本上消除中、長片段不勻，同時又在牽伸區形成短片段不勻，如圖（丙）。

顯然，自調勻整裝置能代替普通牽伸機上的并合作用并合作用主要是改善紗條的隨機不勻和在負相關情況下的不勻，但不能改善正相關情況下的不勻或同步不勻，并且并合作用是有限度的，他能減少的不勻數值僅為喂入紗條的不勻率除以并合根數的平方根，并且隨著合并數的增加，又增加了牽伸負擔，從而增加了牽伸不勻。同時，在喂入紗條不勻較小時，并合效果最差，甚至可能在通過的道數過多時出現相反的效果。自調勻整裝置在作用正確時，除了喂入紗條的短片段不勻外，能基本上消除全部不勻。只要喂入紗條的不勻率在勻整防衛內，都能使輸出紗條的均勻度達到預期的要求，而且自調勻整裝置對正相關不勻（或同步不勻）同樣具有勻整能力。

另外，并合作用能消除的不勻是有限度的，在經過牽伸以后，殘留的不勻便會延伸，需要用更多的并合來彌補。采用自調勻整裝置能連續、自動地進行較正和監督，并使紗條均勻度達到要求。

目前，自調勻整裝置形式多種多樣，但其基本原理是相同的，只是具體機構上有些差異，它們可以從不同的角度進行分類。

（1）       根據控制方式可分為開環系統、閉環系統和混合環系統如下圖7-2

圖7-2   自調勻整系統

       開環系統（圖中（1））的自調勻整裝置其主要特點為先檢測后控制，系統中的控制回路為非封閉的，此系統大都在精梳毛紡中采用。在開環系統中，只要控制系統的時間延遲與紗條通過檢測點到勻整點之間所需的時間配合得當，以及使牽伸倍數的變化完全正比于紗條厚度的變化，就可以消除一定頻率范圍的不勻波。這類系統是按補償原理工作的，勻整效果好，尤其是對片段長度比較斷的不勻；閉環系統（圖中（2））中，喂入紗條是在經過牽伸機構后進行檢測的，由于檢測的紗條是已經被勻整過的，一般紗條的重量差異較小，因此，閉環系統往往需要一個高倍放大器，以放大檢測偏差信號，才能改變調速機構的速度，使偏差減小。閉環系統是按反饋原理工作的，它能自動修正各種因素波動所造成的偏差，從而使輸出紗條的平均粗細能符合正常水平，使紗條粗細保持穩定。但是由于閉環系統是先勻整后檢測，因此它不能勻整波長等于或小于勻整點到檢測點距離的不勻波，從勻整點到檢測點的距離即為勻整死區，它決定了閉環系統主要是勻整較長片段的不勻。一般勻整死區越大，可勻整的片段長度也越大，即可勻整的片段長度決定于封閉回路的長短；混合環性的自調勻整裝置（圖中（3）），兼有開環和閉環的優點，既能保持勻整效果，又能自動修正各種波動造成的偏差，從調節性能上來看是比較完善的。

（2）       根據調節效果來分，有三種類型：短片段自調勻整系統，對制品的勻整長度為0.1～0.12mm；中片段自調勻整系統，對制品的勻整長度約為3m；長片段自調勻整系統，對制品的勻整長度在20m以上。

（3）       根據自調勻整裝置的各組成部分的結構形來分，可以機械式、液壓機械式、電氣電子式、機電式和氣動電子式等。

（4）       根據自調勻整的作用特性，有可分為后羅拉變速方式和前羅拉變速方式。

（二）自調勻整裝置的組成及各主要機件的作用

自調勻整裝置種類較多，但是其基本組成基本相同，都是有以下四個部分組成（圖7-3）：

圖7-3  自調勻整裝置的組成

4.2 卷喂梳棉機

全國大多數的梳棉機，仍以卷喂為主，一般地因其設備配合較多，而自勻裝置售價又較高，故應視具體情況，經濟合理地使用。

4.2.1 生條直喂的轉杯紡

一些工廠，常用轉杯紡利用廢棉紡制副牌紗，以充分利用各種下腳，梳棉中的可用纖維，獲限經濟效益。這些廢紡纖維，不大適合，并條加工，常生條直喂，若用戶提出了質量要求，則需要梳棉機上添裝自勻裝置，強調支偏用長閉環，強調條干強力，則用短開環，兩者都強調，則用前短開環或混合環。

4.2.2 精梳紡系統

精梳紗屬升檔產品，質量要求較高，屬于精梳系統的并合數多于普梳，準備工序對中、短片段的均勻度有改善作用，梳棉機上必需采用混合環勻整裝置，兼顧支偏及均勻度的改善，與精梳后的一道超短片段勻整的并條機組合，把好精梳紗的質量關。

4.2.3 普梳紡系統

一般地，也可不采用自勻裝置，視用戶要求而定。

4.2.4 針織紗

針織用紗的質量要求高于機織，可以是精梳針織紗、普梳針織紗或轉杯紡針織紗，梳棉機上必需采用混合環自勻裝置，與后續并條機上的短片段或超短片段自勻裝置組合，加上多根并合，牽伸的耦合效應，以提高棉紗質量。

4.3 清梳聯

清梳聯已有逐步推廣之勢，隨著化纖用量的增加，因清棉粘卷問題，更促進了這種趨勢的發展，但與清棉成卷相比有不足處。

4.3.1 清梳聯工藝缺陷

一是少了一道清棉成卷機上的在線自勻控制；二是少了一道對不合格的輕重卷的人工調磅，即少了對超長片段不勻的控制；三是少了清棉儲備卷橫排豎取碼放的延時混合與梳棉機上輕重卷搭配的管理調整功能。清梳聯連續化、自動化、高產、高效、高勞動生產率等等諸多優點，雖已公認，但若不能彌補上述缺陷也不能推廣，而自勻裝置的使用，除對延時混合無能為力以外，其他缺陷均能彌補。

4.3.2 連續勻整

在第一臺梳棉機側管道處的壓力開關，控制著清棉機給棉羅拉變速喂給，使各梳棉機的上棉箱能均勻地儲存原棉。下棉箱的壓力傳感器，控制著上箱喂棉羅拉變速均勻地喂入原棉至下箱。下箱喂入梳棉機的棉層，再接受梳棉機的勻整。無錫普萊特ZNS梳棉棉箱自調勻整，已經成功運用。

4.3.3 清梳聯梳棉機

有四種類型，機前、機后短開環、長閉環和混合環。國內外已有多種型號，在國內有紡科院與鄭州紡機的FT025型，青島紡機的FT024型（混合環），無錫恒久CCA型，普萊特 ZNS系列（圖示7-4），國外有瑞士洛菲（LOEPFE）SLT-4（機后短開環），烏斯特UCC-L（長閉環），立達的C4-RR（混合環），法國特呂茨勒（TRUTZSCHLER）CCD型（長閉環）和ICFD+CCD（混合環），勃乃特（PLATT）2000型（機前短開環）等。四種自勻裝置的特點：

(1)機后短開環

改善生條短片段不勻，但對長片段重不勻率的改善有限。

(2)機前短開環

檢測點，控制點都設在機前，對梳棉機自身的勻整使用及外部干擾，均可勻整、檢測、控制兩點距離近，若能做到3、4節所述，則可對該短片段以上各片段長度全勻整，但對紡出生條增加1.05-2..0倍牽伸產生的附加不勻率，無法控制。

(3)長閉環

改善生條支偏，對短片段不勻率的改善有限，若設備狀態較好，道夫的纖維轉移率穩定，可適應工藝需要。

(4)混合環

同時具有開、閉環優點，已成為國內外紡機制造廠共同趨勢。

 4.3.4 清梳聯梳棉機勻整類別選擇

一般應考慮采用混合環，如限于資金，可考慮選用閉環或前開環。

結語：自勻裝置與現有的并合、牽伸工藝相結合，對棉紗質量的提高，能獲得較好的耦合效果。對紡出品均勻度的改善，對后續工序，特別是織造工序，能減少斷頭，提高效率，降低生產成本，能創造可觀的效益。現有的國產自調勻整系統已經比較完善，特別是普萊特ZNS系列梳棉自調勻整儀（圖示7-4）價廉質優值得廣大中小紡紗企業深入推廣。

                         圖示7-4  ZNS型梳棉自調勻整工作示意圖