自动络筒机的技术发展探讨

在传统环锭纺纱工艺过程中，由于钢领直径限制，使得细纱纱管上的容纱量十分有限，无法直接用于织造；同时在原料或纺纱过程中可能出现的杂质及纱疵也必须有效去除。络筒工序正是为了上述目的而设立的。但传统络筒设备大都要人工接头，质量不稳定，劳动力强度及消耗人工十分巨大。因此自动络筒机替代传统络筒机是现代化生产的必然趋势。又是生产企业有效质量控制的标志。

目前国内使用自动络筒机用户的目的大都只是减少劳动力。但现代化下道工序的发展和要求，实际上已对自动络筒机提出了更高的要求。这些主要体现在下面几个方面。

1、筒纱张力均匀，密度均匀且可控

现代化自动络筒机已普遍采用各种张力控制系统，有气圈跟踪式、间隙式张力检测式和连续在线式张力检测式等。例：气圈跟踪式的原理为检测纱线在细纱管上的位置来控制气圈，从而使小纱时张力不会上升。而间隙式张力检测式采用非稳态方式采集张力，采集值除张力本身之外，还受到纱线支数等其他因素的影响，所以精度不高。连续在线式张力检测式为最高精度的控制方式，其特点是检测和调节为同一稳态参数，精度能达1CN，能做到“所见即所得”。

高端应用中使用直接连续式的在线监测纱线张力系统，可以高精确地监测到所有随机的纱线张力变化。而这些随机张力变动是无法预测的。跟据实时纱线张力数值，并通过电脑计算，由电磁式张力盘调节纱线张力,对纱线的测量及控制精度可达<1cN，因此确保快速和准确的调节到预定的张力水平,可加工所有纱管型号并能补偿任何张力变化。采用这种方式后，对任何种不同模量特性的纱线,在高速卷绕的整个过程中自始至终保持高精度的恒定张力,以保证高质量的卷装成形.在管纱整个退绕过程中,可自始至终以设定速度运行,使络纱下部退绕无须复杂的气圈跟踪系统,在小纱时可保持高速,使产量大大提高。

另外重要的是：在槽筒启动时,由于速度不能突变，纱线会在这一阶段形成欠张力。采用直接连续式的在线监测纱线张力系统后，也能以高响应速率使纱线在槽筒未达到全速之前，及时并迅速地达到设定张力。

这种张力控制系统真正能在恒张力(1 cN)下做到320 mm以上大筒子,在下道工序可大大降低断纱率。采用这种方式，在直接染色筒子方面可有十分广泛的应用，可实现极低密度(<0.3g/cm3)筒纱卷装。

2、筒纱大卷装要求及其他特殊卷装高求

影响筒装尺寸大小的重要因素之一是重叠区对直径限制。当筒子和槽筒的转速达到整数比的临界直径处，就会形成重叠区。在重叠区，纱线一根排列在另一根纱线之上或旁边，形成平行纱线的条带。重叠条带造成了退绕的速度限制，如筒纱直接用于染色，又会影响染色的均匀度。在细号纱线络纱时这种情况尤其严重。卷装越大，临界直径处平行条带的情况越严重。目前主流防叠系统是采用电子防叠，采用槽筒驱动交变加减速方式，人为形成槽筒和筒纱之间的滑移。但由于筒纱和槽筒之间的压力是固定不变的，所以滑移量有限，且不能有效控制。

大卷装无重叠区的要求产生了PROPACK的基本原理。其是采用一套特殊的自动调节摇架压力驱动机构。该机构受电脑计算结果的指令，能自动在筒纱卷绕到临界直径处调节摇架压力，所以能完全有效地形成足够的滑移以消除重叠现象，使卷绕直径不再受重叠现象限制。

另外，对于弹力纱的络筒，筒纱在大直径高弹力情况下，由于外层纱线对内层产生挤压，最终在筒纱两端面会形成凸出的端面，产生成形缺陷。卷装直径越大，凸出情况越严重。现代化先进络筒机能把自动张力控制和自动摇架压力控制有机地通过电脑结合起来。这就是VARIOPACK的基本原理。用这种方式，弹力筒纱和普通纱筒纱可做到一样的成形。

3、筒纱长度精度的要求

目前自动络筒机都有纱线自动计长装置。目前普遍方式是记录槽筒转数换算成周长来完成定长功能。但精度只能在2%左右。所以理想的方式是直接测量纱线在纱路中运行的距离。根据这种要求，目前已出现一种叫ECOPACK的方式，其采用光学非接触方式在纱路中扫描并记录运动纱线外廓，分析比较运行时测得的信号，将信号计算转化为当前纱线长度，并和设定值比较，并作相应动作。采用这种ECOPACK的高精度长度测量方式后，各个筒纱卷装的纱线长度误差值可控制在0.5%之内。在下道工序，如整经中，可使同一批纱几乎同时绕尽，有效减少纱线未绕完而再需重绕的的浪费。

ECOPACK特别适用于生产高质量高档纱线，如细号精梳棉纱、精纺毛纱、紧密纺纱线和要求高精度纱线计长的后道工序的加工，如整经、倍捻等。

4、适应各种不同纱线的络纱

目前随着新型纺织纤维材料及工艺的发展，繁多纱线种类需要各种不同的捻接装置。如弹力丝包芯纱、亚麻纱、紧密纺纱线，各类动物蛋白纤维纱线等。

目前结头方式主要有机械打结器、机械搓捻器及空气捻接器。机械打结器主要用于长丝类。机械搓捻器能产生非常好的结头外观，但由于结头中未形成单纤维抱和，结头稳定性及在下道工序中耐交变应力性能并不理想，同时由于设备投入成本及运行成本非常高，其应用受到限制。现主流捻接方式是空气捻接方式。目前空气捻接器已发展到了非常成熟的水平，已派生出下列种类：

(1)、喷湿捻接器采用雾化喷水装置，使捻接时压缩空气中形成丰富的水雾，能增加接头处的转动惯量和纤维抱和力。对粗支纱或股线的捻接能达到非常好的效果。目前最先进的已采用电子式剂量控制方式，能快速有效地针对不同号数纱数设定及控制水雾含量。

(2)、弹力捻接器适合于弹力包芯纱的捻接。它的特点是采用空捻方式使弹力丝包芯纱和普通纱一样保持纤维之间的抱合。采用特殊的制动元件、改良的夹纱和切纱线路以及优化控制的软件确保安全顺利的加工弹力包芯纱，结头处保持弹力丝在中间，强力和外观具有优异的质量。这种捻接结头在机织时更耐交变应力而不发生接头缺陷，在针织时能保持弹力风格。弹力捻接器也可与喷湿捻接装置结合使用。

(3)、热捻接器主要用于如动物蛋白纤维的纱线捻接，如羊毛、绢及其混纺纱线。通过将捻接空气温度调节到适应于捻接纱线性质而使空气捻接过程优化。应用加热的捻接空气充分利用了纤维的热塑性。在捻接区纱线接头结构稳定，因此接头强力增加，外观改善。

5、络筒工序实现低能耗

自动络筒机目前已全面实现单锭控制，根据所加工纱线种类和质量的不同，其能耗波动很大。自动络筒工序的能耗成为纺纱中不得不考虑的方面。现阶段自动络筒设备全部采用变频电机，中央电脑设定控制。在实际工艺中，为保证在最恶劣的情况下不超过最低工艺要求极限，络筒机上各参数设定值都一般设定为较高，如产生工作负压主吸风电机，其功率可能占整机功耗的一半。如不采取有效控制，较高的转速设定导致整机消耗非常大。

最先进的现代化络筒机在采用变频电机的基础上，另采用全自动电脑负压监控装置，其能根据耗气量大小自动调节吸风电机转速. 如没有或仅较少锭位动作,则吸风电机低速运行，这时可降低风机功耗50%以上。如在某较短时段有很多锭位同时动作,其负压传感器会及时采集当时负压值, 通过电脑控制, 会迅速增加变频电机转速,以保证负压准确维持在设定值上，使纱头捕捉迅速。该时段过后系统会自动回到低转速状态。由于上述原理，这种先进装置能使工作负压设定在较接近于极限工艺要求的位置处，其对应的电机平均转速可有效降低，达到节能目的。按络筒机中负压风机所占相的功耗比,此项设计可使整机平均功耗最多能降低20%。

6、络筒工艺实现低回丝消耗

目前传统自络机中大都没有纱线位置控制，在捕捉纱头的过程中在都靠时间设定。在捕到纱头间之后，多余的设定时间会使更多长度的纱线继续吸入，反之，如设定时间太短，则捕头成功率会降低。为最大限度优化纱线捻接控制，减少回丝量，最先进现代自络机中使用了纱头传感器控制技术。

这种设计在络筒机捕纱器中装有纱头感应传感装置,当纱头被吸入吸臂，到达光电感应装置时，其才会发信号通知继续下一动作，同时关闭风门以节约能耗。否则会保持前一动作，直至纱头可靠捕到为止。捻接时,一旦纱头被捕捉到,传感器能立即发信号进行捻接动作,捕纱臂不再有重复动作,以减少接头时间和纱线浪费.一般每次接头纱线长度可控制在50 cm~60 cm，可大大节约回丝。同样原理，如在清纱器切纱后,在准确测定纱头位置后，就可完全吸走被检出疵纱的长度,保证筒纱中无疵纱。

7、结束语

该类设备设计制造精度及稳定性要求非常高，是各先进国家近年重点研发的主要纺织设备之一，也是我国众多纺织企业为提高产品质量档次的主要技改内容。各种新技术应用都会在自络机上得到应用。对于我国众多纺织企业技术改革来说，使用自络设备不仅是要为络筒工序减少劳动力，而应将重点放在以纱线高速发展要求为起点，以提高卷装质量并提高下道工序效率为主要目标。

来源：环球纺机

技术 从散点图看影响纱疵分布的因素（下）

五、纱体与纱线类型的关系

环锭纺、紧密纺、气流纺、AB 纱、竹节纱等不同类型的纱线，不同的纱线结构会对纱线的物理特性产生影响，纱线质量、外观形状特性有明显差异，散点图会呈现出不同的纱疵分布特点。也会对电容式和光电式两种传感器的检测功能产生不同程度的影响。

图20 R20.5S 竹节纱 iMH C15检测头

图21 T80/R20，31S竹节纱，iMH C15检测头

图22 竹节纱，100%棉，6.9S，iMHO30检测头

图23 竹节纱，100%棉，8S，iMHO30检测头

图24 竹节纱，100%棉，52.1tex，iMHO30

图25 竹节纱，100%棉，Nec20，iMH C20

图25 竹节纱，100%棉，Nec13，iMHO30检测头

六、纱体与传感器型号的关系

电容式、光电式的检测原理不同，对同一种纱线的检测结果也是不同的。

（1）光电传感器形成的纱体形状类似于“犀牛角”的形状，从左至右纱体边缘下降很快。

（2）电容式传感器形成的纱体形状类似于“黄牛角”的形状，从左至右纱体边缘下降较缓。

图26 100%棉，普梳，40S，UQ3iMHO30

光电传感器采用不可见红外光作为光源来检测纱线的“侧面投影形状”。不同颜色或材料对红外线的吸收性能有差异，iMK检测到的红外线会被有色纱线“吸收”一部分，因此，接收到的光线与纱线实际直径不成正比。 而电容式传感器根据介质填充量以及介电系数来“间接”感受纱线的粗细。因此，两种传感器对同一样品所检测到的疵点形状也是不同的，故而纱体也是不同的。

图27 与传感器的尺寸（C15、C20）的关系

图28 100%细旦莫代尔，50Nec；环锭纺纱，iMHO30

图29 100%棉，紧密纺，50Nec；iMHO30

UQC、CCU允许同一台络筒机上存在两种型号的检测头，但是由于传感器检测原理和灵敏度的差异，不允许同一品种纱线使用两种类型的传感器同时进行清纱。因为这样会带来纱线质量的明显差异。

七、纱体与纱支的关系

纱疵的尺寸是相对于纱支而言的。绝对尺寸相同的纱疵，对于纱支较细的纱来说相对尺寸（粗细、灵敏度）较大，纱体“宽”；而对于纱支较粗的纱来说相对尺寸（粗细、灵敏度）小，纱体“瘦”。

八、纱体与纺纱方式的关系

一个纺纱厂，从梳棉到细纱工序，往往有多种型号的纺纱设备。

这些设备在设计理念、制造精度、制造工艺、结构性能上的差异，会造成同一产品在UQ3纱体上产生微观质量的差异——NSLT散点图8-200厘米区间的变化。

九、纱体与织物风格、织物质量的关系

织物的结构是由织造工艺和纱线结构所组成的。织物质量是由织造工艺和纱线质量所决定的。

纱体反映了纱疵的尺寸大小及分布状态，影响织物的表面风格。通过纱体的形态变化可以间接地了解织物的表面质量及风格特点。

CMT5提出了一个可以用来表示织物风格和质量的名词——“不匀率值”（纱体YARN BODY™深绿区域的几何面积）。

相对而言，纱体较“瘦”时织物表面的纹理清晰度较好。但是，纱体瘦、平均纤维长度短、条干变异系数低的纱织物表面风格比纱体瘦、平均纤维长度长、条干变异系数低的纱织物风格要差一些。

十、UQC 2 纱体“竖线”

在UQC2的NSLT散点图上，短粗节纱疵的分布是以间隔为“2mm”的“ 竖条”密度来表示的。当纱疵密度（数量+尺寸）很高的时候，这些纱疵就会形成“竖条”。如在60S纱的NSLT散点图中，A、B级的纱疵密集，可能梳棉机的梳理存在问题。

图30

在日常质量监控中，应经常地观察“纱体”形态，最好进行拷贝、备案，以便进行质量监控比对，及时分析变化的原因。

注：拷贝时应选择络纱长度≧100km时的NSLT散点图，以保证可比性。

十一、纱体与纱体变异区之间有密集纱疵

在图31中，纱体与纱体变异区之间有较为密集的纱疵，这种筒纱织成的织物表面纱疵会较多，布面质量会较差。

图31

十二、参考长度与变异之间的关系

（引自 USTER QUANTUM 3 Application Handbook_Winding）C和CC通道的参考长度越短，变异结果的变化就越大。

图32 参考长度和变异的影响

编辑：中国纱线网新媒体团队

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