我國新研制的FA481型、FA425型粗紗機，以現(xiàn)代變頻調(diào)速技術(shù)、可編程序控制器(PLC)及電子粗紗張力檢測調(diào)節(jié)系統(tǒng)，取代了錐輪變速機構(gòu)、張力微調(diào)裝置及成形機構(gòu)，大大簡化了粗紗機的結(jié)構(gòu)，代表著我國現(xiàn)代懸錠粗紗機的最高水平，使粗紗機的工藝調(diào)整與維護保養(yǎng)工作強度大大降低，粗紗機基本實現(xiàn)了自動化。高精度的CCD傳感器，可以隨機自動檢測粗紗張力狀態(tài)，對不同的紡紗品種均能使粗紗張力始終保持最佳值，為提高粗紗質(zhì)量創(chuàng)造了良好條件。
1 錐輪變速機構(gòu)粗紗機張力控制的缺陷
設(shè)粗紗前羅拉鉗口輸出須條速度為v，粗紗卷繞直徑為Dx，錠子的轉(zhuǎn)速為n0，筒管轉(zhuǎn)速為nx，則有：nx=n0 + v/2πDx
一般認(rèn)為，粗紗卷繞從里層到外層其層厚按等差級數(shù)遞增，在錐輪皮帶每次等間距移動的情況下將粗紗機的錐輪外形曲線設(shè)計成雙曲線。由于工藝設(shè)計不盡合理、原料不穩(wěn)定等情況，導(dǎo)致紡紗張力不穩(wěn)定，一落紗粗紗伸長率及其差異、臺間粗紗伸長率差異都較大。雖然采用了粗紗紡紗張力預(yù)置式微調(diào)補償裝置，使粗紗錐輪皮帶由等間距移動改為根據(jù)紡紗的情況變間距移動，在一定程度上降低了粗紗伸長率及其差異與斷頭率，提高了成紗條干。但當(dāng)喂入原料等因素發(fā)生波動時，仍然會出現(xiàn)粗紗紡紗張力不穩(wěn)定、粗紗伸長率及其差異發(fā)生波動。此外，粗紗紡紗張力始紡調(diào)整與日常調(diào)整技術(shù)難度大，工作量也大，對產(chǎn)品翻改影響較大。
2 粗紗張力自動檢測調(diào)節(jié)系統(tǒng)工作原理
2.1 粗紗紡紗張力控制系統(tǒng)
粗紗張力的大小及其穩(wěn)定性完全取決于前羅拉鉗口的出條速度、筒管轉(zhuǎn)速、錠子轉(zhuǎn)速、龍筋升降速度之間的關(guān)系。通過粗紗紡紗張力檢測傳感器的在線檢測，并將其信息傳遞到單片機，PLC控制系統(tǒng)就可實現(xiàn)預(yù)定的紡紗張力要求。粗紗紡紗張力檢測，采用高精度的CCD線性位移圖像傳感器--電子眼，其在線測量精度達(dá)0.1㎜。粗紗紡紗張力檢測裝置通過對瞬間某特定位置粗紗位置狀態(tài)的檢測，來判斷粗紗張力的合適與否，其檢測原理如圖1所示
2.2 粗紗紡紗段位置與紡紗段張力之間的關(guān)系
2.2.1 托錠粗紗機紡紗時的情況
一般認(rèn)為，托錠粗紗機紡紗時，其紡紗張力情況就紡紗正常與否，可劃分為三種情況：
第一種情況，紡紗段粗紗挺直，并伴隨劇烈抖動，即粗紗紡紗張力過大。由于錠子錠翼單側(cè)受力，使旋轉(zhuǎn)的錠子出現(xiàn)不平衡狀態(tài)，加上錠子錠翼動平衡狀態(tài)、錠子與筒管運動的同軸性，致使錠子擺動，紡紗段粗紗拉直而劇烈振蕩，同時，粗紗加捻三角區(qū)長度波動，這樣，不利于粗紗伸長率的穩(wěn)定，使粗紗伸長率波動較大。
第二種情況，紡紗段粗紗嚴(yán)重松弛，張力小且極不穩(wěn)定，加捻三角區(qū)長且不穩(wěn)定，甚至出現(xiàn)"麻花狀"。由于加捻三角區(qū)增大，其中的纖維彼此間松散，聯(lián)系作用減弱，不利于粗紗捻回傳遞到加捻三角區(qū)，也導(dǎo)致粗紗伸長率過大且不穩(wěn)定。
第三種情況，紡紗段粗紗緊而不拉直、不出現(xiàn)振蕩，墜而能使加捻三角區(qū)獲得捻回，且穩(wěn)定。這樣就能使粗紗紡紗段張力穩(wěn)定，粗紗伸長率比較穩(wěn)定及其波動小。
2.2.2 懸錠粗紗機紡紗時的情況
由于懸錠粗紗機錠子中心、上下位置固定不變，在粗紗紡紗段張力過大時，不可能出現(xiàn)如托錠粗紗機紡紗時的紡紗段粗紗劇烈抖動現(xiàn)象。而懸錠粗紗機紡紗段粗紗出現(xiàn)劇烈抖動，其原因應(yīng)該為錠子上端假捻器上端面旋轉(zhuǎn)時不在同一水平面內(nèi)，導(dǎo)致粗紗與假捻器的接觸點位置變動，使紡紗段粗紗劇烈抖動，屬于假捻器安裝質(zhì)量問題。因此，紡紗段粗紗張力大與比較合適與否，是很難從紡紗段粗紗在檢測區(qū)域的位置狀態(tài)來區(qū)別，當(dāng)然，其粗紗伸長率是不一樣的，但其伸長率差異從理論上講沒有較大區(qū)別，應(yīng)該都比較穩(wěn)定；而紡紗張力小時出現(xiàn)的情況與上述相同。利用這個原理，運用CCD位移式傳感器在線檢測粗紗的位置，并與控制位置比較，作出是否調(diào)整筒管轉(zhuǎn)速的判斷，這樣可以保證紡紗段粗紗在要求的位置區(qū)域，實現(xiàn)了紡紗張力以及粗紗伸長率的穩(wěn)定。從理論上講，紡紗張力太大與比較合適是很難作出區(qū)別，但對于紡紗張力過小時，應(yīng)該能夠作出反應(yīng)。
3 影響粗紗紡紗張力的因素
3.1 CCD位移式粗紗張力檢測裝置的配置數(shù)量
由于CCD位移式粗紗張力檢測裝置配置數(shù)量極有限，以致在線檢測的數(shù)據(jù)代表性差。設(shè)CCD檢測的平均粗紗張力為x，整臺粗紗機錠子的平均粗紗張力為y，當(dāng)(y-x)的絕對值越接近于0，則CCD位移式粗紗張力檢測裝置反映整臺粗紗機的紡紗情況越真實，粗紗張力控制越有效；當(dāng)(y-x)的絕對值很大，則CCD位移式粗紗張力檢測裝置反映整臺粗紗機紡紗情況的誤差就很大，即x不能完全代表y，這樣就必然出現(xiàn)粗紗機紡紗張力系統(tǒng)對粗紗張力進(jìn)行不合實際的調(diào)節(jié)，有可能使整臺粗紗機大部分錠子的粗紗張力失去控制。因此，CCD的數(shù)量對粗紗張力在線檢測極為重要。要實現(xiàn)比較有效的粗紗張力控制，就必須配置相當(dāng)數(shù)量的CCD位移式粗紗張力檢測裝置，否則仍有很大的局限性。
3.2 喂入熟條的重量不勻率
喂入熟條重量不勻率的大小或者喂入熟條的定量變異系數(shù)決定著CCD位移式粗紗張力檢測裝置采集數(shù)據(jù)的有效性。若熟條重量不勻或者定量變異系數(shù)較小，則粗紗須條定量差異更小，加捻卷繞過程中，粗紗張力可通過卷繞張力自調(diào)能力、變卷繞量自調(diào)能力，能順利地實現(xiàn)錠間紡紗張力差異的減小.若熟條重量不勻或者定量變異系數(shù)過大，則有可能出現(xiàn)(y-x)的絕對值過大，而使整臺車粗紗紡紗張力控制失控，所以，要有效發(fā)揮新一代粗紗機的優(yōu)越性能，關(guān)鍵還在于嚴(yán)格控制熟條的重量不勻。此外，重量偏差大小不會影響張力裝置采樣的有效性。
3.3 熟條長片段嚴(yán)重不勻
熟條的長片段嚴(yán)重不勻，會使粗紗張力出現(xiàn)時緊時松，由于長片段不勻具有隨機性，使得整臺粗紗機的張力控制隨檢測錠位的粗紗變粗時而松弛，隨檢測錠位的粗紗變細(xì)時而收緊，同時使粗紗每層卷繞直徑不穩(wěn)定，有可能使粗紗斷頭、粗紗卷裝結(jié)構(gòu)惡化。要保證控制紡紗張力穩(wěn)定順利實施，就必須提高成卷的正卷率及棉卷的縱向均勻性，較高的正卷率及棉卷的縱向均勻性好，就有可能實現(xiàn)較低的生條重量不勻率、熟條重量不勻率及長片段不勻CV值，同時，要嚴(yán)格控制梳棉機落物率臺差。此外，采用清梳聯(lián)，同時配置自調(diào)勻整裝置，使生條重量不勻率、長片段CV值較小。
3.4 假捻器安裝狀態(tài)對粗紗張力及其伸長率穩(wěn)定的影響
假捻器的安裝狀態(tài)對粗紗張力及其伸長率穩(wěn)定與否極為重要。如果錠子上端假捻器上端面旋轉(zhuǎn)時不在同一水平面內(nèi)，導(dǎo)致粗紗與假捻器的接觸點位置變動，使紡紗段粗紗劇烈抖動，這對粗紗伸長率及其差異的控制極為不利，特別是高速時尤要注意。因此，要加強粗紗機的日常維護，使假捻器的安裝狀態(tài)有比較好的水平。
3.5 粗紗錠翼壓掌葉上繞圈數(shù)對粗紗張力與伸長率及其差異的影響
一般認(rèn)為，粗紗在錠翼壓掌葉柄上的繞圈數(shù)多，則粗紗在錠翼壓掌葉柄上的摩擦阻力就大，導(dǎo)致粗紗卷繞段的卷繞張力增大，卷裝卷繞直徑就相對減小，同時考慮粗紗在卷繞段的伸長，使粗紗進(jìn)入錠翼壓掌葉柄到卷繞區(qū)域的速度放慢，最終使紡紗段粗紗張力相對減小。相反，粗紗在錠翼壓掌葉柄上的繞圈數(shù)少，則紡紗段張力就相對大些，此外，粗紗紡紗張力具有自動調(diào)節(jié)能力，當(dāng)紡紗段張力變大時，可以通過提高粗紗的伸長率及減小卷繞直徑，使粗紗的紡紗張力不至于突變增大很大。同樣，當(dāng)紡紗段張力變小時，可以通過降低粗紗的伸長率及增大卷繞直徑，使粗紗的紡紗張力不至于突變降低很大，以保證粗紗紡紗張力變化平緩。因此，為保證粗紗張力檢測系統(tǒng)對粗紗紡紗張力與伸長率控制比較有效，在試紡時仍要通過觀察調(diào)整好整臺車的粗紗張力，使其在比較合適的水平，確保粗紗張力檢測系統(tǒng)在比較有效的狀態(tài)下工作，使粗紗紡紗張力、粗紗伸長率及其差異控制在比較良好的范圍內(nèi)。
4 結(jié)論
(1)要使粗紗張力保持比較穩(wěn)定，必須配備足夠數(shù)量的粗紗張力檢測裝置，以使粗紗機紡紗張力檢測裝置的采樣信號具有代表性。否則，(y-x)的絕對值很大，則CCD位移式粗紗張力檢測裝置反映整臺粗紗機的紡紗情況誤差就很大，即x不能代表y，這樣就必然出現(xiàn)粗紗機粗紗張力系統(tǒng)對粗紗張力進(jìn)行不合實際的調(diào)節(jié)，有可能使整臺粗紗機大部分錠子的粗紗張力失去控制。
(2)要使粗紗張力控制系統(tǒng)發(fā)揮應(yīng)有的作用，必須使喂入粗紗機熟條的重量不勻率嚴(yán)格控制在一定的范圍內(nèi)�！ �
(3)粗紗的條干CV值要小，這樣對粗紗卷繞及控制粗紗伸長率差異大小極為有利。因此，紡紗工藝流程中盡可能在梳棉機上或并條機上配備自調(diào)勻整裝置。
(4)保證假捻器的安裝狀態(tài)良好是控制粗紗伸長率差異大小的基礎(chǔ)。
(5)為保證粗紗張力檢測系統(tǒng)對粗紗紡紗張力與伸長率控制比較有效，在試紡時，仍要通過觀察調(diào)整好整臺車的粗紗張力，確保粗紗張力檢測系統(tǒng)在比較有效的狀態(tài)下工作，使粗紗紡紗張力、粗紗仲長率及其差異控制在比較良好的范圍內(nèi)。
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