A. Jan?en， T. Gries

亞琛工業(yè)大學(xué) 紡織技術(shù)研究所(德國(guó))

德國(guó)亞琛工業(yè)大學(xué)紡織技術(shù)研究所(ITA)以可移動(dòng)自動(dòng)圈條系統(tǒng)T-Move 2為例，研究改進(jìn)的紗條卷繞運(yùn)動(dòng)對(duì)提高紡紗廠生產(chǎn)率的影響。其目的是通過(guò)適當(dāng)?shù)拿迼l卷裝來(lái)增加條筒的卷裝量，并通過(guò)紗線交叉點(diǎn)減少紗筒中棉條的壓縮。試驗(yàn)以線密度為5 000 tex的棉條和聚酯(PET)條為例。

1 條筒存儲(chǔ)幾何結(jié)構(gòu)的模擬設(shè)計(jì)

基于紗條壓縮和紗條形狀的數(shù)值模擬，建立了紗條在圈條系統(tǒng)卷繞過(guò)程中的模型。模擬過(guò)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(shù)；

μ——堆積密度；

μmin——最小堆積密度；

μmax——最大堆積密度。

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

圖1 紗條在壓縮載荷下的變形

數(shù)值模擬中，紗條的幾何形狀和圈條運(yùn)動(dòng)過(guò)程中的邊界條件用數(shù)值表述。以圖2為例，數(shù)字過(guò)程的描述包括紗條喂入點(diǎn)位置(喂條點(diǎn))與條筒旋轉(zhuǎn)的函數(shù)、喂條點(diǎn)與條筒中心點(diǎn)的距離，以及卷繞半徑等。為改進(jìn)紗條的卷繞運(yùn)動(dòng)，本文研究了喂條點(diǎn)在條筒不同曲面上的位置，評(píng)價(jià)了喂條點(diǎn)對(duì)棉條壓縮和圈條運(yùn)動(dòng)的影響。

圖2 紗條喂入點(diǎn)位置

2 結(jié)果

模擬結(jié)果表明，通過(guò)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(biāo)準(zhǔn)堆疊相比，交替堆疊時(shí)紗條的堆疊不再出現(xiàn)在下層兩根紗條的正上方，而是出現(xiàn)了偏移，這意味著紗條間的壓縮將降低，條筒邊緣的凸點(diǎn)也明顯減少。

圖3 條筒中紗條的標(biāo)準(zhǔn)堆疊與交替堆疊

改變紗條堆疊方式，可實(shí)現(xiàn)不同紗條種類(lèi)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(biāo)準(zhǔn)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(shí)，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?yàn)門(mén)-Move+條筒圈條系統(tǒng)中，喂入板的最大動(dòng)程受圈條系統(tǒng)的限制，較小的條筒直徑允許紗條堆疊層出現(xiàn)更大的偏移。

圖4 恒定圈條條件下條筒卷裝量模擬結(jié)果的對(duì)比

采用可移動(dòng)自動(dòng)圈條系統(tǒng)T-Move 2對(duì)模擬結(jié)果進(jìn)行試驗(yàn)驗(yàn)證，試驗(yàn)結(jié)果與模擬結(jié)果具有較好的一致性，從而證實(shí)了模擬結(jié)果的準(zhǔn)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(shí)，條筒圈條量最多可增加15%，相當(dāng)于增加2 400 m的紗條，但尚且無(wú)法確定是否會(huì)對(duì)紗條的不勻率產(chǎn)生不良影響。

條筒卷裝量的增加取決于纖維材料種類(lèi)。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(yùn)動(dòng)方式，對(duì)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(duì)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(zhì)量更優(yōu)的紗條。

圖5 紗條可承受的最大壓力模擬結(jié)果的對(duì)比

使用美國(guó)Tekscan公司的I-Scan模壓測(cè)試系統(tǒng)對(duì)模擬結(jié)果進(jìn)行驗(yàn)證。該測(cè)試系統(tǒng)被安裝在條筒的底盤(pán)上。研究表明，測(cè)試結(jié)果與模擬結(jié)果具有較高的一致性。

3 結(jié)語(yǔ)

研究表明，通過(guò)優(yōu)化條筒上紗條的卷繞運(yùn)動(dòng)可提高條筒卷裝量。同時(shí)，條筒中紗條所受的壓力分布更均勻，紗條質(zhì)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(tǒng)喂入紗條的質(zhì)量?？梢苿?dòng)自動(dòng)圈條系統(tǒng)T-Move 2與直徑為1 200 mm的條筒(圖6)的結(jié)合，具有一定的技術(shù)優(yōu)勢(shì)，可顯著提高紡紗廠的生產(chǎn)率。

圖6 可移動(dòng)自動(dòng)圈條系統(tǒng)T-Move 2和直徑為1 200 mm的條筒