無錐輪粗紗機卷繞參數計算公式的推導

王學元

(中國紗線網，杭州 311203)

無錐輪粗紗機卷繞參數計算公式的推導

王學元

(中國紗線網，杭州 311203)

為探索快速選定無錐輪粗紗機卷繞參數的方法，以提高工藝翻改的效率，提升產品質量，采用理論分析和數學計算的方法，推導出了無錐輪粗紗軸向卷繞參數的計算公式。通過生產實踐驗證檢驗，驗證了公式的準確性和可靠性，為無錐輪粗紗機快速、準確地設定工藝參數奠定了基礎。

粗紗機；卷繞系數；推導；公式

近年來由于計算機技術和變頻技術的發展，傳統的錐輪粗紗機已逐漸被淘汰，無錐輪粗紗機的使用數量大幅增加。無錐輪粗紗機卷繞成型依靠的是計算機軟件控制的各電機的精確配合[1]，因此，正確設定卷繞參數對保證無錐輪粗紗機良好的成型質量和產品質量具有重要意義。

在咨詢診斷活動及與紡紗企業技術人員的交流過程中，發現無錐輪粗紗機制造廠的說明書中，沒有對卷繞系數這個重要工藝參數的計算方法進行詳細的介紹，雖然也有多篇科技論文涉及到無錐輪粗紗機卷繞參數計算與分析，但大都只是從理論研究的角度對粗紗機卷繞參數進行數學模型解析和構建，探討粗紗機卷繞參數對粗紗成型和對產品質量的影響，鮮有從紡紗企業工藝設計的角度提供具體計算公式的參考文獻，從而造成紡紗企業的工程技術人員在產品改紡時不能準確、快捷地設定這個參數，只能通過多次調試來找到最佳值。為解決這一問題，對無錐輪粗紗軸向卷繞系數進行了認真分析，推導出了一個簡便實用的計算公式，現將推導過程介紹如下。

1 粗紗軸向卷繞密度的表達方式

目前常見的粗紗軸向卷繞密度的表達方式主要有兩種，一種是以粗紗軸向每厘米卷繞的圈數來表示(見圖1)，如中暉紡機生產的無錐輪粗紗機等；另一種是以粗紗軸向卷繞每圈螺距的微米數值來表示，如江蘇凱宮生產的無錐輪粗紗機等。下面就這兩種不同表達方式的粗紗軸向卷繞密度計算公式的推導過程進行說明。

圖1 以軸向每厘米卷繞的圈數來表示軸向卷繞密度

2 以軸向每厘米卷繞圈數來表示的軸向卷繞密度公式的推導

粗紗卷繞到粗紗管上后，受卷繞張力等因素的影響，粗紗條被壓扁，其截面呈近似橢圓形，如圖2所示。橢圓的長軸h1為粗紗的軸向高度(mm)，橢圓的短軸δ1為粗紗的徑向厚度(mm)，受所紡品種、粗紗定量、粗紗捻度、車間溫濕度、卷繞張力、壓掌壓力、假捻效果等多種因素的影響，已經卷繞到紗管的粗紗的長短徑比值h1/δ1還會隨著卷繞層數的增加而發生微量變化[2-3]，在工藝計算時h1/δ1一般取5[4]。

粗紗的最佳軸向卷繞密度，要求紗圈與紗圈既無間隙又不重疊，以防止外層紗圈嵌入內層紗圈[5-6](見圖2)，同時退繞順利，也就是說粗紗的軸向卷繞螺距H約為10/h1(圈/cm)[7]。

圖2 粗紗卷裝截面圖

設粗紗的號數為TC，那么1000m的粗紗重量為G(g)，粗紗密度為γ(g/cm3)，那么，G在數值上就與TC相等，即

資料顯示，純棉粗紗的密度γ為0.55(g/cm3)，滌綸粗紗的密度γ為0.65(g/cm3)，腈綸粗紗的密度γ為0.45(g/cm3)，以純棉粗紗為例計算：

h1=[TC/(157*0.55)]1/2=0.1076TC1/2(mm)

同理，可以推導出其它品種的粗紗軸向卷繞密度，常見品種的粗紗軸向卷繞見表1。

3 以軸向卷繞每圈螺距的微米數來表示的軸向卷繞系數公式的推導

嚴格地說，由于在整個粗紗的卷繞過程中受壓掌離心力、卷繞張力等因素變化的影響，粗紗卷繞的每層厚度是不同的，而且已被卷繞到紗管的里層粗紗，受到其后外層粗紗卷繞張力的壓力，其厚度還會繼續發生微量變化，因此粗紗管上每層粗紗的厚度b在一落紗過程中是始終處于不斷變化之中的[3]，一般規律是隨著卷裝直徑的增加，壓掌葉的離心力增加，從小紗到大紗粗紗每層卷繞厚度逐漸增大，其增加量與粗紗號數、捻系數、壓掌壓力、軸向卷繞密度等因素有關，資料顯示這個增量一般約為δ1的0.3%～0.4%。在無錐輪粗紗機筒管轉速計算機軟件的設計程序中，一般設定了這個參數，以修正粗紗卷繞每層厚度的這個增量，因此在設定粗紗每層卷繞厚度時可以不考慮這個變化因素，直接設定一個初始值就可以了。

表1 不同品種粗紗的軸向卷繞密度

表2 不同品種粗紗的每層厚度

由于在無錐輪粗紗機的電腦系統里，軸向卷繞密度被定義為粗紗卷繞螺距，單位為μm，稱為軸向卷繞系數。那么對純棉粗紗來說，粗紗軸向卷繞系數H的最佳取值應為：

H=1000h1=107.6TC1/2

同理，可以推導出其它品種的粗紗軸向卷繞系數，常見品種的粗紗軸向卷繞系數見表3。

表3 粗紗軸向卷繞系數表

4 計算實例

4.1 實例1

某公司生產純棉品種，粗紗定量為6.5g/10m，那么無錐輪粗紗軸向卷繞系數H應為：

a) 以軸向每厘米卷繞圈數來表示的軸向卷繞密度的計算：

H=92.95/(6.5×100)1/2=3.6

b) 以軸向卷繞每圈螺距μm數值來表示的軸向卷繞系數的計算：

H=107.6×(6.5×100)1/2=2743

4.2 實例2

某公司生產滌棉混紡品種，混紡比例為T/C 65/35，粗紗定量為4.6g/10m，那么無錐輪粗紗軸向卷繞系數H應為：

a) 以軸向每厘米卷繞圈數來表示的軸向卷繞密度的計算：

H=92.95/(4.6×100)1/2=4.3

b) 以軸向卷繞每圈螺距μm數值來表示的軸向卷繞密度的計算：

H=101.8×(4.6×100)1/2=2183

5 結 語

使用本文提供的計算公式，可以快速、準確地計算出無錐輪粗紗機的卷繞參數，不但可以提高工藝翻改的效率，還可以有效減少因不斷調整粗紗卷繞參數對產品質量造成的不良影響。

[1] 朱洪英.粗紗機卷繞成形機構的技術進步[J].河南紡織高等專科學校學報,2004(3):4-9.

[2] 劉榮清,金敏華,屠珍雪.粗紗機粗紗卷繞轉速數學模型的建立和應用[J].上海紡織科技,2005,33(3):10-12.

[3] 梁淑花.智能粗紗機卷繞成形設計與粗紗伸長率控制探討[J].沙洲職業工學院學報,2013(4):17-19.

[4] 棉紡手冊編寫組.棉紡手冊[M].3版,北京:中國紡織出版社,2005:558-559.

[5] 白予生.棉紡粗紗機數控卷繞系統核心技術探討[J].紡織機械，2011(3)：6-10.

[6] 袁景山.對粗紗卷繞成形工藝的再認識[J].國際紡織導報,2010(5):24-27.

[7] 郁崇文.紡紗系統與設備[M].北京:中國紡織出版社,2005:156-157.

(責任編輯：陳和榜)

Derivation of Winding Parameter Calculation Formula of Roving Frame without Cone Wheel

WANGXueyuan

(China Yarn Network, Hangzhou 311203, China)

In order to explore the method to quickly select winding parameters of roving frame without cone pulley, and improve technologic efficiency and product quality, theoretical analysis and mathematical calculation were adopted to elicit computational formula of winding parameters of roving frame without cone pulley. The accuracy and reliability of the formula was verified through production practice. The formula lays a foundation for quickly and accurately setting technological parameters of roving frame without cone pulley.

roving machine; winding coefficient; derivation; formula

2014-04-12

王學元(1969-)，男，山東巨野縣人，工程師，大專，主要從事棉紡生產技術及質量控制方面的研究。

TS114

B

1009-265X(2015)01-0047-03