基于新型高速包覆丝机气圈控制装置的研发

摘要

传统机械包覆丝机在进行包覆时是通过龙带带动整个外包纱卷装旋转，负载较大，实际生产中的包覆速度很难提高，限制了生产效率，目前空心锭子最高包覆转速仍未突破25000r/min，因此对传统包覆丝机进行改造和升级势在必行。新型包覆丝机是在对包覆丝的形成机理进行研究的基础上，采用新型的包覆工艺，由原来的外包纱卷装旋转变为单电机带动转杯实现单根外包纱的旋转，包覆速度可达30000r/min，实现稳定包覆。
　　包覆丝形成的过程中，外包纱高速旋转，呈现一种气圈现象。气圈在实际纺纱过程中非常普遍，气圈是纱线受力的一种综合体现，形成气圈的纱线所受张力的决定气圈的形态，纱线张力的大小也会影响包缠丝的质量。本课题是基于新型包覆丝机进行的气圈研究，实际生产中，尽管在包覆速度上有了较大的提升，但是出现了纱线张力过大、气圈不稳定等问题。而且实际纱样测试时，也会出现部分纱样蓬松度不够以及出现外包纱断裂等问题。因此，要实现包覆丝机的稳定高速包覆，就必须要降低高速气圈的纱线张力，实现高速低张力包覆。
　　本课题首先研究传统的空心锭子包覆丝机的工作原理，分析传统包覆丝机存在的问题，并对这些问题的研究现状做出一定的说明。通过与传统包覆工艺的对比，介绍了新型包覆丝机的纺纱工艺流程，基于新型包覆丝机特有的包覆结构，分别建立单气圈和双气圈的数学模型，通过对单气圈方程的模拟，得到气圈形态图和纱线张力图。通过双气圈模型得到不同参数下导丝钩处纱线的张力，并结合求解条件和张力结果进行理论正交试验，得到影响双气圈纱线张力的主要因素。
　　其次，进行单气圈和双气圈实验，单气圈实验分析了纱线密度、转杯转速、气圈高度和卷曲速度对纱线张力和气圈形态的影响；基于双气圈理论正交试验的结果，采用实验的方法对影响纱线张力较大的因素进行实验，通过实验的方法确定合适的气圈控制环的相关尺寸。
　　最后，结合实验结果和工程实际得到气圈控制环的合理工艺参数值，得出当采用内径与75mm，气圈控制环的安装高度为0.45倍气圈高度时能够达相对最佳的张力控制效果，并结合这些结论进行气圈控制装置的设计和研发。