二手细纱机捻度差异原因浅析
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二手细纱机捻度差异原因浅析

时间:2018-09-18
  环锭细纱机在纺纱时,同一台细纱机在纺不同品种细纱时,细纱总体上存在实测捻度和预设捻度有差异的现象。另外,同一品种同一落纱,锭与锭之间也存在着捻度差异。华宇二手细纱机通过解析环锭细纱机的电控方式和传动方式,从几个不同方面分析捻度差异的原因。
 
二手细纱机捻度差异原因浅析
 

  设定:

 
  主轴电机额定转速n1=1470r/min,
 
  主轴电机平皮带盘直径d1=160mm,
 
  主轴平皮带盘直径d2=240mm,
 
  平皮带厚度t1=2.4mm,
 
  滚盘直径d3=250mm,
 
  锭盘直径d4=22mm,
 
  锭带厚度t2=0.8mm。
 
  当主电机按额定转速运转时,
 
  根据传动比,主轴的额定计算转速:
 
  n2=n1×(d1+t1)/(d2+t1)=1470×(162.4/242.4)=984.85r/min,
 
  锭子的额定计算转速n3为:
 
  n3=n1×(d1+t1)/(d2+t1)×(d3+t2)/(d4+t2)=1470×(162.4/242.4)×(250.8/22.8)=10833.37r/min。
 
  这是此配置下,锭子的理论上的额定转速,在主电机不超频运转时,锭子的转速不可能高过此速度。
 
  要想提高转速,最直接的办法就是改变主轴电机平皮带盘直径和主轴平皮带盘直径,例如,把平皮带轮160和平皮带轮240的安装位置对调,锭子的最大计算转速可以达到1470×(242.4/162.4)×(250.8/22.8)=24135.52r/min。
 
  在进行实际纺纱时候,一落完整的纱,锭速是分段设定的,小纱段锭速较低,中纱段锭速较高,大纱尾纱段锭速又较低,经纬细纱机通常把锭速曲线分为9段,通过设定在纺每一段纱时主轴电机的变频器频率,控制主轴的速度。
 
  全电子牵伸细纱机,前罗拉的转速取决于预设的细纱捻度以及主轴的转速,由伺服电机带动,单位时间内,锭子转的圈数,均匀分布在前罗拉输出的细纱长度s上,由此,可以计算出捻度,或者,由设计捻度计算出所需要的前罗拉的转速。
 
  举例说明,在某个纺纱段,主轴按额定转速的K=0.75倍运转,则主轴的计算转速为k×n2=0.75×984.85=738.64r/min,锭子的计算转速为k×n3=0.75×10833.37=8125.03r/min。
 
  若要求细纱捻度为812r/m,则前罗拉的线速度为8125.03÷812≈10m/min,如果前罗拉的直径为27mm,周长(线长)为0.027πm/r,那么前罗拉转速为10/(π×0.027)=117.89r/min。然后,根据牵伸区的牵伸比,可以计算出中罗拉后罗拉的线速度和转速(此处计算过程略)。
 
  以上为一种理想的转速计算过程,细纱机的控制系统PLC可以根据预设的公式自动完成。
 
  实际上,理想的情况终究是一理想的,在实现的过程中,总是会出现种种实际问题,使情况变得复杂,下面将分析几种情况。
 
  1. 国家交流电网的提供的交流频率并非一直能够稳定在50Hz,而是存在一定小范围的波动,波动会对电机的转速造成影响,虽然可能很小,但是不能说没有。
 
  2. 主轴电机的性能和变频器的变频功能存在一定的误差范围。主轴电机的性能并非很完美,变频器的功能也有一定的误差,例如,设定电机按最高转速的0.75倍转动,变频器应该给电机提供0.75×50Hz=37.5Hz的交流频率,但是实际值可能会是37.54Hz,37.58Hz等,导致电机没有按计算转速执行,产生主轴速度偏差,最终影响细纱的实测捻度。
 
  3. 主轴电机皮带盘和主轴皮带盘之间,是平皮带传动,这种传动方式存在一定的打滑,导致主轴实际转速不同于主轴计算转速。
 
  A当主电机处于升速阶段时,平皮带打滑程度更大,主轴实际转速低于计算转速,若前罗拉的转速是根据主电机的转速而随动,在主电机的升速阶段,细纱的捻度偏小。
 
  B主电机处于平稳速度阶段时,平皮带打滑率基本稳定,可以测定打滑率,通过其它手段进行打滑补偿。
 
  C主电机处于降速阶段时,因为惯性,主轴实际转速短时间内可能高于计算转速,如果前罗拉转速根据主电机的转速而随动,细纱的捻度将偏大。
 
  这样,电机在进行变速时,因为惯性和平皮带打滑,细纱的实测捻度和预设捻度将出现差别。电子牵伸系统应用到细纱机上,取代了原来的机械齿轮传动,这种捻度差异变得严重起来,目前,有数种细纱机,为了解决这个问题,将主电机和主轴之间的传动方式改平皮带为同步带,保证电机和主轴之间,因电机变速时,二者转速比保持不变。这是一种行之有效的解决办法。
 
  4. 锭带张力机构不同带来的捻差。Z捻细纱机往往用重锤张紧锭带,张力比较一致。但是在S捻和Z捻切换比较频繁的细纱机上,锭带的张紧往往采用双张力盘的方式,国产双张力盘(拉簧式)、印度朗威细纱机上配备的双张力盘(拉簧式),以及日本丰田细纱机上配备的双张力盘(扭簧式),张力都是由弹簧钢丝制成,弹簧能提供的张力一致性并不是很好,这就造成了因为锭带张力不一样,锭带与锭盘之间打滑不一致的问题,锭速差很大。
 
  5. 计算精度的问题,也是非常重要的。例如,是否考虑锭带中性层厚度和平皮带中性层厚度带来的转速计算差异。机械传动上精确的计算,要考虑两种带厚度的影响,如果电气编程上忽略了二者的厚度,那么计算差异也很大。
 
  举例说明,考虑锭带厚度时,锭子的额定转速为:
 
  n3=n1×(d1+t1)/(d2+t1)×(d3+t2)/(d4+t2)=1470×(162.4/242.4)×(250.8/22.8)=10833.37r/min
 
  不考虑锭带和平皮带厚度时,锭子的最高转速为:
 
  n3=n1×(d1/d2)×d3/d4=1470×(160/240)×(250/22)=11136r/min
 
  不考虑带厚度的近似计算,锭子转速计算差为(11136-10833.37)/10833.37=2.79%,实际上,纱厂把细纱捻度值偏差控制在要求值的±5%范围内,仅近似计算一项,就占了2.79%,因此,近似计算的方法是不可取的。
 
  6. 是否考虑锭带的绕法不同带来的打滑率不同。锭带有两个面,橡胶面和编织面,一般推荐的正确绕法为:橡胶面和滚盘接触,摩擦系数大,尽可能的减少锭带和滚盘之间打滑。编织面和锭盘接触,在接头刹锭时,允许锭带和锭盘之间打滑。笔者曾经在细纱机上做过这样的一个试验,同侧相邻四锭,1、2锭是共用同一根锭带,用正确的绕法;3、4锭共用同一根锭带,都用编织面绕过滚盘和锭盘,纺一落纱,取2和4锭的两管纱去测捻度,随机测8次,预设捻度为807捻/米,结果如下:
 
  2号纱的捻度为:888.8,745.6,769.2,893.2,767.6,777.2,821.2,892.4,算术平均值为819.4,和预设捻度相比,(819.4-807)/807=1.54%
 
  4号纱的捻度为:757.6,789.6,846.4,782.0,746.0,810.0,816.0,754.4,算术平均值为787.8,(787.8-807)/807=-2.38%,可见当编织面和滚盘接触时,打滑比较严重。
 
  7. 编码器的准确度和安装的位置的关系。
 
  编码器的准确度倘待检测。笔者曾经遇见过一回编码器和被检测轴之间没有联接紧固的现象,导致编码器检测到的转速严重失实。
 
  理论上,若能直接检测锭子的转速,是最准确的,程序根据测速设备检测到锭子的转速,然后根据设计捻度直接驱动前罗拉的转速。实际上,检测锭子的转速是不现实的,受成本等现实情况的制约,另外,受滚盘、锭盘、锭带、锭带张紧机构以及锭子本身的精度和润滑情况以及的装配关系的影响,锭与锭之间转速差异较大,直接检测锭速不太现实,所谓的锭速,只能是一个综合平均值。
 
  如果引入编码器,检测主轴的转速,然后考虑锭盘与锭带之间的打滑率,以及传动比,换算成锭速,可以屏蔽掉电网主频率、主电机性能、主电机变频器性能、平皮带打滑等一系列因素。
 
  编码器直接安装在主轴上,读取的是主轴的实时转速,然后经过换算,转化成锭子的“理论实时转速”,这个转速,配合设定的捻度,直接决定了前罗拉的转速,继而由牵伸倍数决定了中罗拉和后罗拉的转速。
 
  换算出来的“锭子理论实时转速”,并不是直接由传动比换算而来,直接由传动比换算而来的锭速,是高于实际锭子转速的,因为锭带和锭盘之间存在打滑,所以直接由传动比换算而来的锭速要乘以一个小于1的系数,这就是“锭速修正系数”的来源。
 
  “锭速修正系数”可以在细纱机上打样测定,其实,锭带打滑是一个很玄幻的事情,不同的环境温湿度,不同的锭速,打滑系数都不是固定的。锭速修正系数“修正”了PLC计算出的来的锭子转速,使值更加接近于实际的转速,最终影响了前罗拉的转速,调节了捻度值,但是牵伸区的牵伸倍数不受影响,前后罗拉的转速比不受影响,所以对细纱的号数没有影响。
 
  如果主轴上不安装编码器,而是安装在前罗拉上,编码器直接读取的是前罗拉的转速,前罗拉是伺服驱动,编码器检测前罗拉的实际转速,除以总牵伸倍数,就是后罗拉的转速,因为伺服驱动前罗拉,其实际转速和由锭速及设定捻度值决定的理论要求转速不会相差很大。个人认为,前罗拉没有必要添加编码器。需要说明的是,在牵伸区,有另一个概念的引入:“牵伸效率”。
 
  牵伸效率系数,实际上是用来影响后罗拉的转速的。锭子的转速和细纱要求捻度决定了前罗拉的转速,而牵伸倍数又决定了后罗拉的转速,受粗纱定量波动、罗拉伺服准确度等因素的波动,实测细纱定量可能比设计值大,也可能比设计值小,因此,伺服内部换算时,通过对后罗拉乘以牵伸效率系数,可微调后罗拉的转速,以达到微调细纱定量的目的,牵伸效率和捻度无关。
 
  细纱工序,在整个纺纱流程里,是一个变量很多的工序,影响因素非常的多,在此工序里,最主要的是两个参数:捻度和线密度,受很多因素的影响。本文对过去调车时碰到的情况做了一个片面的总结。
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