改善紗條卷繞運動以提高紡紗廠的生產率

A. Jan?en， T. Gries

亞琛工業大學 紡織技術研究所(德國)

德國亞琛工業大學紡織技術研究所(ITA)以可移動自動圈條系統T-Move 2為例，研究改進的紗條卷繞運動對提高紡紗廠生產率的影響。其目的是通過適當的棉條卷裝來增加條筒的卷裝量，并通過紗線交叉點減少紗筒中棉條的壓縮。試驗以線密度為5 000 tex的棉條和聚酯(PET)條為例。

1 條筒存儲幾何結構的模擬設計

基于紗條壓縮和紗條形狀的數值模擬，建立了紗條在圈條系統卷繞過程中的模型。模擬過程中使用了修正的van Wyk方程：

其中：p——纖維材料所受的壓力；

kp——材料常數；

μ——堆積密度；

μmin——最小堆積密度；

μmax——最大堆積密度。

進行紗條形狀模擬時，假設紗條的橫截面為圓形。在壓縮載荷作用下，這個圓形變形為橢圓形(圖1)。

圖1 紗條在壓縮載荷下的變形

數值模擬中，紗條的幾何形狀和圈條運動過程中的邊界條件用數值表述。以圖2為例，數字過程的描述包括紗條喂入點位置(喂條點)與條筒旋轉的函數、喂條點與條筒中心點的距離，以及卷繞半徑等。為改進紗條的卷繞運動，本文研究了喂條點在條筒不同曲面上的位置，評價了喂條點對棉條壓縮和圈條運動的影響。

圖2 紗條喂入點位置

2 結果

模擬結果表明，通過改變紗條堆疊層的偏移量(采用交替堆疊紗條卷繞方式)可增加條筒的圈條量(圖3)。與紗條的標準堆疊相比，交替堆疊時紗條的堆疊不再出現在下層兩根紗條的正上方，而是出現了偏移，這意味著紗條間的壓縮將降低，條筒邊緣的凸點也明顯減少。

圖3 條筒中紗條的標準堆疊與交替堆疊

改變紗條堆疊方式，可實現不同紗條種類和條筒尺寸下條筒卷裝量的增加。例如，在相同的圈裝高度下，與標準堆疊相比，采用交替堆疊的方式可使直徑為1 200 mm的條筒的棉條條筒卷裝量增加3.7%，PET紗條條筒卷裝量增加2.7%；使用直徑為1 000 mm的條筒時，條筒卷裝量的增加幅度更大，棉條和PET條的條筒卷裝量分別增加10.0%和3.2%(圖4)。這是因為T-Move+條筒圈條系統中，喂入板的最大動程受圈條系統的限制，較小的條筒直徑允許紗條堆疊層出現更大的偏移。

圖4 恒定圈條條件下條筒卷裝量模擬結果的對比

采用可移動自動圈條系統T-Move 2對模擬結果進行試驗驗證，試驗結果與模擬結果具有較好的一致性，從而證實了模擬結果的準確性。此外，使用線密度為6 000 tex 的棉條和直徑為1 200 mm的條筒確定了條筒的最大圈條量。采用紗條交替堆疊方式時，條筒圈條量最多可增加15%，相當于增加2 400 m的紗條，但尚且無法確定是否會對紗條的不勻率產生不良影響。

條筒卷裝量的增加取決于纖維材料種類。因PET纖維具有較好的彈性﹑卷曲性和較高的硬度，其紗條的可壓縮性較棉條低，因此，PET紗條的條筒卷裝量增幅比棉條小。除條筒卷裝量增加外，各層交替堆疊還可降低紗條所受的壓力，從而使紗條被壓縮的程度較低，其橫截面基本保持圓形。

因采用新的堆疊(交替堆疊)卷繞運動方式，對于直徑為1 000 mm的條筒，紗條所承受的最大壓力可降低26%～28%；對于直徑為1 200 mm的條筒，紗條所承受的最大壓力可降低40%～50%(圖5)，從而為后道工序提供質量更優的紗條。

圖5 紗條可承受的最大壓力模擬結果的對比

使用美國Tekscan公司的I-Scan模壓測試系統對模擬結果進行驗證。該測試系統被安裝在條筒的底盤上。研究表明，測試結果與模擬結果具有較高的一致性。

3 結語

研究表明，通過優化條筒上紗條的卷繞運動可提高條筒卷裝量。同時，條筒中紗條所受的壓力分布更均勻，紗條質量較好。條筒中受壓較小的紗條可保持其橫截面為圓形，從而提高了筒子架上輸出紗條和牽伸系統喂入紗條的質量?？梢苿幼詣尤l系統T-Move 2與直徑為1 200 mm的條筒(圖6)的結合，具有一定的技術優勢，可顯著提高紡紗廠的生產率。

圖6 可移動自動圈條系統T-Move 2和直徑為1 200 mm的條筒