卷绕

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[外文]：winding纺织生产中把半制品和成品按一定规律绕成各种卷装的工艺过程。卷绕的目的是便于制品的存储、运输和喂给下道工序加工。有时为了改变卷装容量、去除疵点和提高质量，还要进行再卷绕或复绕。常见的简单卷绕方式如各种纤维卷、经轴、织轴、布轴，都只是利用简单的回转运动把成品或半制品卷绕成所需要的圆柱形卷装。纺纱过程中单头纱线的卷绕除了卷绕的回转运动外，还有卷绕点相对于卷装的往复运动，使纱线沿着卷装的轴线方向不断往复或升降，通过这两种运动的复合使纱线以螺旋线形式绕在纱管上，层层相叠，成为整齐紧密的卷装。将回转运动与往复运动适当配合，可绕成各式各样的卷装。卷绕往复运动引导纱线在纱层面上作轴向往复运动，也称导纱运动。有下列几种不同情况：（1）卷装不往复而由导纱器件作往复运动，例如环锭纺纱的钢领板带着导纱器件（钢领和钢丝圈）作往复升降运动；（2）导纱器件不往复而由卷装本身作回转和往复运动，例如帽锭纺纱和翼锭纺纱时的锭帽和锭翼是相应的导纱器件，在纺纱时都不作往复升降运动。卷绕的往复导纱运动是由卷装本身来完成的；（3）卷装和导纱器件都只作回转而不作往复运动，如槽筒的卷绕是靠槽筒表面的沟槽迫使纱线本身作往复运动。沟槽起着导纱器的作用，只有纱线本身往复而并无任何机件作往复运动。翼锭纺纱和环锭纺纱是有一定代表性的两种纺纱方式。翼锭纺纱一般用于纺制棉、毛、麻粗纱以及黄麻和亚麻的细纱和拈线。其卷绕形式的特点是每一纱层都绕在圆柱面上,卷装本身作全动程（或称长动程）升降,以完成往复导纱运动。当卷绕在无边筒管上时，第一层纱层动程最大，等于卷装总高度，以后逐层缩短，使卷装两端呈锥形,以防塌边（图1）。为了提高卷绕密度，纱圈螺旋线的螺距很小，基本上等于纱的直径，使相邻纱圈彼此紧密排列。由于螺距和螺旋角小，内外相邻两层纱圈之间的夹角也小，所以称为平行卷绕。这种长动程圆柱形平行卷绕只适宜于低速退绕或积极式退绕。纱线很细时，一般不宜采用螺旋角很小的平行紧密卷绕，而应采用螺距或螺旋角较大的交叉卷绕，在绕成锥形卷装时有利于高速轴向退绕。退绕时卷装不转，纱从轴向抽出。例如在环锭细纱机上通常以圆锥形方式进行细纱卷绕，钢领板带着钢领和钢丝圈作往复导纱运动，但并不作全程升降，而只作短动程升降，从筒管底部开始，逐层向上（称为级升运动）直到把整个卷装高度逐步绕满（图2）。第一层纱是绕在空管面上的，以后逐层级升时基本上都覆盖在前一层的纱层面上,但每次动程顶部处的纱总要绕到空管面上,使管纱底部直径逐层增大，形成弧形的管底成形。当管纱外径达到最大值时，便开始管身部分的卷绕，使每一纱层都绕在同样大小的截头圆锥形纱层面上，小直径为空筒管直径，大直径为满管直径，高度等于钢领板的升降短动程，直到绕满为止。粗纱长动程紧密卷绕时的往复导纱速度v(翼锭粗纱机上龙筋的运动速度)在每层中保持不变,随着卷绕直径d的增大，v逐层减慢,以维持纱圈螺距h（相邻纱圈中心线之间的垂距或法向螺距）始终不变，其变化关系如图3所示，用公式表示：v/V=h/πd=sinα式中v为往复导纱速度；V为卷绕线速度；h为纱圈法向螺距；d为卷绕直径；α为纱圈螺旋角。图3当V和h保持不变时，v与d成反比变化。在翼锭粗纱机上，一般是通过铁炮式变速机构来完成的。细纱圆锥形卷绕是把纱绕在圆锥形纱层面上，其卷绕直径在同一纱层中是不断变化的，因此每一往复动程中钢领板升降速度也必须有相应的变化。其变化关系也应符合上式中的反比规律(但这时的h并不等于纱的直径而要等于它的几倍)。钢领板升降导纱运动的这一变化规律在环锭细纱机上是由成形凸轮控制实现的。又为了使内外纱层层次分明，以利退绕，往往钢领板的上升速度和下降速度快慢不同。一般上升时速度较慢，上升螺距较小，称为卷绕层；下降时速度较快，下降螺距较大，称为束缚层。这一慢升快降的速度变化也是由成形凸轮控制的。卷绕回转运动自由端纺纱把卷绕部件和加拈部件完全分开，各自独立作用而不相干涉，主要是利用槽筒来进行成纱卷绕，直接做成筒子。槽筒的沟槽起往复导纱作用。槽筒的表面摩擦又传动卷装回转，把纱绕到纱层面上。这时的卷装回转运动只起卷绕作用，卷绕转速nh等于卷装转速nk，两者完全一致。至于翼锭、帽锭和环锭纺纱的加拈卷绕部件既有加拈作用，又有卷绕作用，二者是不可分的。卷绕转速nh不等于卷装转速nk,而应等于nk与加拈转速nt两者的差值，即nh=nk-nt　或　nh=nt-nk式中nh为卷绕转速,即单位时间内所绕纱圈数；nk为卷装转速，即单位时间内卷装的转数；nt为加拈转速，即单位时间内所加拈回数。这里的加拈转速实际上等于尚未绕到卷装上去的那部分纱段的转速。在帽锭和环锭纺纱时纱线在空气中高速回转所形成的一个曲面,称为气圈面,或称气圈。加拈转速就等于这圈纱段的转速;但在翼锭纺纱时,相当于这部分气圈的空间纱段被包藏在锭翼空心臂之内或绕于锭翼臂之上，锭翼带着这段看不见(或外绕的)的“气圈”纱段每转一圈加上一个拈回，这里的nt就是锭翼转速。设卷绕线速度为V(即单位时间内的绕纱长度),纱层卷绕直径为d,则在纱圈螺距不大时,近似可得πd·nh≈V式中d是变化的,故在V不变时，nh近似地应与d成反比而变化。这正与往复导纱速度v的变化规律相同,故在翼锭纺纱时可用同一变速机构分别传动，满足它们共同的变化要求：V/πd≈nk-nt　或　≈nt-nk在翼锭纺纱时，锭翼嵌套在锭子上一起回转，故nt即是锭速;而筒管卷装则是活套在锭子上另行传动的,其转速nk可以大于也可以小于锭速nt。当nk>nt时称为管导，当nknt时称为翼导。锭速nt一般等于恒速，nk就必须按上式关系随d而变。在管导(nk>nt)时，nk应随d的增大而递减；在翼导(nt>nk)时,则nk应随d的增大而递增。帽锭和环锭纺纱与翼锭不同，加拈转速nt不等于锭速，而卷装转速nk等于锭速。锭速通常不变，即nk不变,由机械积极传动；而加拈转速nt将随着卷绕直径d而变化。卷绕时的气圈在环锭或帽锭纺纱时气圈曲线可以看作为振动波(图4)。近似方程为:式中r和rm分别为气圈曲线上任一点的回转半径和最大半径；R为钢丝圈处或锭帽底缘处的气圈半径；x为气圈任意点离导纱钩的轴向高度；H为气圈总高度;nt为气圈转速；T为气圈纱线张力，λ为正弦曲线波长；m为纱线单位长度的质量或线密度（相当于纱线号数）。当时，气圈不稳定，会引起断头，因此必须使事实上，rm受锭距或隔纱板限制，故最大气圈高度的实际限制条件应如下式所示：式中T/m的最大值对纱线断头有影响。为了突破上式的限制条件，可以加装控制环,套在纱管和气圈的外面,但这将对实际操作带来一定的不便。卷绕的其他形式半制品条子的卷绕形式，在采用超大牵伸由条子直接纺成细纱时，也可采用往复螺旋线形式绕成紧密的圆柱形小卷卷装，但须对条子进行搓拈，以提高其强度。一般的条子是无拈的，均以无张力松弛状态圈放在条筒内。其基本运动就不再是回转运动与往复轴向运动的合成，而是两个回转运动的合成(见圈条)。对各类卷装除整齐紧密、便于存储运输、保证质量和退绕顺利之外，还应尽可能增大卷绕容量，以减少接头，减少停车辅助时间。但粗细纱卷装的增大将对加拈卷绕机件提出更高要求，并使动力消耗有所增加，对纺纱速度和生产率有影响。