络筒卷绕原理与优化产量

络筒卷绕的路线是往复的螺旋线，由卷取运动和导纱运动两个基本运动叠加而成。卷取运动是指因筒子回转使纱线所产生的运动，导纱运动指的是使纱线沿筒子母线方向所做的往复运动，卷取运动和导纱运动是相互垂直的。

（一） 筒子的传动方式

络筒卷绕的机构按照筒子的传动方式可分为锭轴直接传动和卷装表面摩擦传动两大类。

1.锭铀直接传动（导纱器往复导纱）

锭铀直接传动卷绕机构的特点是筒管直接由锭轴带动，故筒子表面的纱线不受磨损。在精密卷绕时，筒子的锭轴是积极传动的，往复的导纱机构与锭轴之间由齿轮精确传动，从而保证在筒子从空筒到满筒的所有直径上，每一往复动程内的纱圈数都保持不变。同时，为了保持恒定的卷绕速度，必须配备变速机构使筒子转速随卷绕直径增大而减慢。天然长丝和合成长丝的络卷中大多采用这种卷绕方法。

2.卷装表面摩擦传动

卷装表面摩擦传动方式可分为滚筒摩擦传动和槽筒摩擦传动两种。

（1）滚筒摩擦传动筒管（导纱器往复导纱）。筒子在传动半径处的圆周速度始终保持不变，保证了从小筒到满筒的络卷速度和纱线张力基本稳定，从而适合于高速络卷，但是导纱器做往复运动时的惯性力限制了络卷速度的进一步提高。

（2）槽筒摩擦传动筒管（槽筒沟槽导纱）。传动筒管和往复导纱均由槽筒本身来完成，不仅简化了机构，而且消除了往复部件的惯性力，有利于络卷速度的提高。目前，几乎所有的高速络筒机都采用这种槽筒摩擦传动筒管的方式。在槽筒的圆周面上刻制有两条首尾相互衔接的封闭螺旋沟槽，一条左旋，另一条右旋。槽筒转动时，左螺旋沟槽控制纱线向左运动，而右螺旋沟槽则控制纱线向右运动，从而完成左右往复的导纱运动，同时又利用槽筒与筒子的表面摩擦来传动筒子回转，纱线便以螺旋线卷绕在筒子上。

纱线卷绕到筒子表面某点时，纱线的切线方向与筒子表面该点圆周速度方向所夹的锐角为螺旋线升角，通常称为卷绕角。来回两相纱线之间的夹角称为交叉角，数值上等于来回两个卷绕角之和。卷绕角是筒子卷绕的一个重要特征参数。

衡量络筒机产量的重要指标是卷绕线速度，它表示单位时间内卷绕在筒子上的纱线长度。纱线络卷到筒子表面某点时的络筒速度V，可以看作这一瞬间筒子表面该点圆周速度V1和纱线沿筒子母线方向移动速度即导纱速度V2的矢量和，如图6-21（a）所示。

络纱速度大小为：

卷绕角为：

筒子上每层纱线卷绕的圈数m´，可用下式确定：

式中：nk为筒子卷绕转速（r／min）；m 为导纱器单位时间内单向导纱次数（次/min）。

（二） 筒子的卷装形式

卷绕机构的不同传动方式，对应着不同的纱线卷绕规律，它们所卷绕成的筒子形式不同。

1.圆柱形筒子

圆柱形筒子卷绕时，通常采用等速导纱运动规律，除筒子两端折回区域外，导纱速度V2为常数，在卷绕同一层纱线过程中Vl为常数，于是除折回区域外，同一纱层纱线卷绕角恒定不变，将圆柱形筒子的一层纱线展开如图6-21（b）所示，展开线为直线。由图可知：

式中：dk为筒子卷绕直径（mm）；nk为筒子卷绕转速（r／min）；h 为轴向螺距（mm）；α 为螺旋线升角（°）；hn为法向螺距（mm）。

图6-21　卷绕螺旋线图(www.xing528.com)

采用筒子表面摩擦传动的卷绕机构，能保证整个筒子卷绕过程中V1始终不变，于是α 为常数，称为等升角卷绕，这时法向螺距hn和螺距h 分别与卷绕直径dk成正比关系，但hn/h之值恒定不变。随着筒子卷绕直径增加，筒子卷绕转速nk不断减小，而导纱器单位时间内单向导纱次数m 恒定不变，因此每层纱线卷绕圈数m´不断减少。

采用筒子轴心直接传动的锭轴传动卷绕机构，能保证V2与nk之间的比值恒定不变，从而h 值不变，称为轴向等螺距卷绕。在这种卷绕方式中，随着卷绕直径增大，每层纱线卷绕圈数恒定不变，而纱线卷绕角逐渐减小。生产中对这种卷绕方式，规定筒子直径不大于筒管直径的3 倍。

2.圆锥形筒子

在络卷圆锥形筒子时，一般采用滚筒或槽筒对筒子摩擦传动。由于筒子两端的直径大小不同，因此筒子上只有一点的速度等于滚筒表面线速度，这点称为传动点。其余各点在卷绕过程中均与滚筒表面产生滑移，如图6-22 所示，在传动点B 的左边各点上，槽筒的表面线速度均大于筒子表面的线速度，而B 点右边各点上槽筒的表面线速度均小于筒子表面的线速度，只有B 点保持纯滚动。B 点处的筒子半径ρ 称为传动半径，根据理论推导可得：

图6-22　圆锥筒子的传动半径

式中：Rl为筒子小端的半径（m）；R2为筒子大端的半径（m）。

在卷绕过程中，筒子两端半径不断地发生变化，因此筒子的传动半径也在不断地改变着传动半径的位置，即传动点B 的位置由图6-22 所示的几何关系确定。

式中：X 为筒子小端到传动点B 的距离（m）。

进—步分析可知，传动半径总是大于筒子的平均半径（Rl+R2）／2，并随筒子直径的增大，传动点B 逐渐向筒子的平均半径方向移动，筒子的大小端圆周速度趋向一致。

在摩擦传动条件下，随着筒子卷绕直径增加，筒子转速nk逐渐减小，于是每层绕纱圈数m´逐渐减小，而螺旋线的平均螺距hP逐渐增加，即：

式中：h0为筒子母线长度（m）。

由于传动点B 靠近筒子大端一侧，于是筒子小端与槽筒之间存在较大的表面线速度差异，卷绕在筒子小端处的纱线与槽筒的摩擦比较严重，故可将槽筒设计成略具锥度的圆锥体，或减小圆锥形筒子的锥度，这样可减小筒子小端纱线磨损的程度。

以锭轴传动的卷绕机构络卷圆锥形筒子时，经常采用筒子转速nk与导纱器单位时间内单向导纱次数m 之比固定不变的方式，这时每层绕纱圈数m´和螺旋线平均螺距hP也固定不变。

（三） 卷装容量

络筒机要求卷装容量达到一定的卷绕直径及卷绕密度，并力求均匀一致。自动络筒机可按定长或定直径方式进行络筒，以达到所要求的卷装容量。其工作原理是：单锭控制系统连续接受来自槽筒轴转速传感器和筒子轴转速传感器的脉冲信号，以控制卷绕长度和卷绕直径。自动络筒机卷装定长误差应小于2%，卷装定直径误差应小于1%。

普通络筒机是按定长方式进行络筒，目前均采用电子计长装置。其工作原理是：在槽筒轴上做一标记，在相对应位置处安装一接近开关，通过槽筒转动一周产生的脉冲数，计算纱的长度。当达到设定长度时，自动停车。采用电子清纱器的络筒机，其计长功能也可在清纱器上完成。定长设定范围一般小于600000m，定长计算如下。

1.槽筒转一圈纱线长度L0（m）

式中：D 为槽筒直径（mm）；W 为槽筒横向动程（mm）；N 为槽筒圈数。

2.筒纱长度L（m）

式中：P 为设定长度内产生的脉冲总数；P0为槽筒旋转一圈脉冲数；η 为滑移系数，一般取0.94～0.96。