纤维牵断成条机设计

朱龙彪 ，王昌国，严晓照，夏卫东

(1.南通大学 机械工程学院，江苏 南通 226007；2.海安纺织机械有限公司，江苏 海安 226621)

摘  要  介绍纤维断成条机系统构成，着重介绍伸机构、牵切机构、加压机构以及传动系统等关键部件，阐述纤维牵断成条加工的工作原理，介绍牵断机的工艺参数罗拉隔距，胶辊加压量及牵仲倍数，分析这些参数变化对经维牵断主体长度及其分布的影响规律，应用该设备可以减少2种不同纤维之问的长度离散度，提高混纺纤维的成纱质量。

关键词  纤维；牵断成条机；主体长度；混纺

中图分类号:TS103.22    文献标识码:A

纤维长度是影响纤维混纺质量的重要因素之一。异性纤维长度不一致，需要在混纺前对长纤维进行处理，使混纺纤维之间长度趋于一致。传统加工工艺采用切断机定长剪切，适宜于涤纶、锦纶、纶、维纶等长纤维的剪切加工，而天然纤维长短一致性较差，排列不整齐，采用切断机加工，易引起纤维短绒率增高的弊病，降低纤维的品质,难以满足用户生产的需求。针对传统生产工艺存在的问题，本文在吸收并条机牵伸和成条原理基础上，研制了适合羊毛蚕丝、不锈钢和玻璃钢纤维的新型加工设备，并分析相关工艺参数对牵断成条质量的影响。

1 参数设计

出条眼数：单眼；出条速度：20~35m/min；牵断后纤维主体长度：40~100 mm；整体加压和卸压，压力可调；牵伸倍数：4.5~12倍；具有纤维缠罗拉自停、断条自停、满自停功能；适用于羊毛、蚕丝、玻璃钢及不锈钢纤维等的牵切。

2 工作原理

天然纤维的自然形态、卷曲形式、排列方式、分布长度等各不相同，如羊毛的长度在5.5~30cm，卷曲数为4~9个/cm，断裂伸长率30%~47%^[1]。要得到主体分布长度趋于一致的纤维，必须将卷曲形态的纤维拉直，在拉直状态下比较纤维长短，将长度超长的纤维牵断变短，短纤维长度维持不变。牵断机应用的罗拉牵伸原理见图1。采用多道回转速度不同的罗拉反复牵伸。纤维喂入后，第1道罗拉驱使纤维拉紧，第2道罗拉将拉紧的纤维拉直并产生一定量的弹性变形，第3道罗拉进一步对纤维施加拉力，将长度大于副牵切区罗拉间距的超长纤维拉断；第4道罗拉对长度超过主牵切区罗拉间距的纤维进行牵拉，使纤维变形超过其断裂伸长，纤维发生断裂。

3 机械结构

纤维牵断机属于机电结合的产品，控制系统以高可靠性C为核心，实现纤维罗拉自停、条自停及满筒自停。机械系统包含牵伸机构、牵切机构、加压机构、喂入机构、成条机构，机构间的传动关系如图2所示。电机经减速器减速后，通过同步齿形带传递至第1大罗拉。一路由其两侧齿轮自左至右传递到各牵伸罗拉，拉紧区罗拉通过同步带传递给导条罗拉；另一路由同步带经齿轮传递给圈条盘实现圈条运动；还有一路由同步带经蜗轮蜗杆轮传递给底盘,实现底盘运动。其中牵伸、牵切机构及加压机构是纤维牵断机的关键部件。

3.1 牵仲和牵切机构

牵伸机构采用一上一下结构形式，包含拉紧区和牵直区。

牵切机构包含主、副牵切区，采用一上二下的品”字形结构形式。上端为胶辊，以铬钢为芯子，外表包覆丁腈橡胶而成，下端是一大一小2只罗拉，表面制成5°的螺旋形沟槽，这种结构有助于增大纤维在皮辊上的包角，增加对纤维的握持作用，减少胶辊在罗拉上溜滑^[2] ，此外罗拉表面需要进行淬火处理以防止磨损。为了适应不同规格纤维的生产，主、副牵切区罗拉座设计成活动结构，可在支架上水平移动以调整牵切区罗拉之间的距离。

3.2 加压机构

为了保证胶辊与罗拉对纤维的握持力，需在每根胶辊两端施加可调的作用力。纺织机械上常用的方式有弹簧和气动加压，气动加压调节方便无污染因此纤维牵断机采用气动加压方式。3 对直径为80mm的气缸分别为胶辊Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ加压，2 对直径为63mm的气缸分别为胶辊Ⅳ、V加压。为了在开机加压、停机及发生故障时卸压操作方便，机构采用气缸整体加压方式，通过减压阀调整加压气缸的加力大小。

4 牵断成条机工艺参数分析

纤维牵断机工艺参数有主牵切区的小罗拉隔距L₁、胶辊的加压量P及牵伸倍数E。这些参数的变化直接影响纤维的主体长度及其分布。

4.1 主牵切区的罗拉隔距L₁

纤维牵断后的主体长度与罗拉隔距及纤维品种有关。羊毛经牵切后主体长度和主牵切区的罗拉隔距L₁的关系为

L=L₁+(3~5)mm （1）

蚕丝由于滑溜性比羊毛大，经牵切后主体长度和主牵切区的罗拉隔距L₁的关系为

L=L₁+(5~10)mm （2）

4.2 加压量 P

罗拉隔距一定时，主牵切区加压量与牵断后的主体长度分布在一定范围内成正比。加压量小于下限值，由于罗拉的握持力不足，滑溜性增加，牵切效果显著下降；加压量超过上限值，牵断后的主体长度分布几乎不随加压量增加而变化。图3示出上海华东纺织有限公司在罗拉隔距 d 为37mm时羊毛的加压量与牵断后纤维主体长度分布的关系曲线。根据纤维强度不同，通过实验得出加工羊毛，蚕丝及不锈钢纤维的各胶辊加压量数据参考值，见表1。胶辊按图1所示从左到右排序，由于4个区实现的功能不同，因此所施加的压力也不相同。

4.3 牵伸倍数 E

纤维牵断机由5对罗拉组成图1所示的4个牵伸区，总牵伸倍数 E 等于第1罗拉表面的线速度除以喂入罗拉表面的线速度，也等于主牵切区牵伸倍数E₁、副牵切区牵伸倍数E₂，拉直区牵伸倍数 E₃ 和拉紧区牵仲倍数 E₄ 的乘积。牵伸倍数人小通过调整图2中的4只变换齿轮A、B、C、D实现，变换轮与牵仲倍数的关系如表2所示。

纤维在牵伸作用下拉长变细，伸长率大于断裂伸长则发生断裂，而牵伸倍数直接影响纤维的伸长率。加压量、罗拉隔距一定时，在一定范围内增大主牵切区的牵伸倍数 E₁，可以增加主体纤维长度分布的百分率，当 E₁ 引起的纤维伸长超过断裂伸长时牵伸倍数对纤维主体长度分布几乎没有影响。

5 结论

1)羊毛、蚕丝及不锈钢纤维等在牵断成条机的牵伸作用下可以改变其纤维主体长度。

2)纤维牵断后的主体长度取决于主牵切区的罗拉隔距，纤维主体长度分布率受加压量和牵伸比的影响，单因素实验表明：在一定范围内，加压量和牵伸比增加，主体长度分布率增加，到达某一压力和牵伸比后，主体长度分布率几乎没有变化。FZXB

参考文献：

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