并丝机改造家纺包覆绳机的实践

时间：2024-09-03

毛成栋

(辽东学院服装与纺织学院，辽宁丹东 118003)

家纺包覆绳为家纺配饰设计生产的原材料，其生产加工是利用纺织包覆技术将饰纱以螺旋形式包覆于芯纱之上。与包覆纱不同，包覆绳主要用于家纺装饰产品的设计与生产，因此强调的是饰纱对芯纱包覆的完整性，绳体应呈现出圆润、饱满、装饰效果强的特点[1]。正是包覆绳这样的特点，决定了其不同于包覆纱的生产加工，因此也决定了包覆绳不同于包覆纱的加工特点及技术要求。

目前，家纺包覆绳的生产还没有专用的加工设备，相关的生产厂家主要采用自制或设备改造的方法进行包覆绳的加工。笔者在以前的研究中[1-2]，探讨了包覆绳的包覆原理，并对包覆原理进行了技术分析，在此基础上，对并丝机改造家纺包覆绳机进行了尝试，经过在丹东锦艺丝绸有限公司运行后，证明改造后的机器完全可以用于包覆绳的加工生产。现对改造方案及相关的包覆技术分析进行介绍，以期为今后的包覆绳技术开发提供参考。

1 改造方案

并丝机为长丝类股线的并捻设备，对其加捻机构与牵引机构进行改造，可实现对包覆绳的加工生产。本文以SGD122型并丝机为例，介绍改造包覆绳机的方法，并对包覆技术进行分析探讨。

1.1 包覆机构改造

如图1所示，根据并丝机的捻丝特点，将并丝锭子更换为包覆锭子3，去除钢领板，将并丝导轮更换为包覆绳牵引辊7。考虑到加工空间及牵引辊、卷取传动辊的改造与安装，每两个并丝锭子位置更换一个包覆锭子。

改造后的包覆机构其包覆过程为：芯纱2通过芯纱张力控制装置1后由包覆锭子3的空芯穿过，包覆锭子旋转带动饰纱筒子4上的饰纱5螺旋包覆于芯纱之上，形成包覆绳6，包覆绳通过牵引辊7的牵引及导绳钩8后卷绕于包覆绳筒子9之上完成包覆加工。

为了满足包覆绳的包覆要求，空芯包覆锭子应与包覆绳的加工直径相适应，建议锭子空芯直径选择在3～7 mm之间。根据文献[1]，饰纱筒子高度为85 mm，为方便包覆加工，包覆锭子高度应大于该高度15 mm左右。

1.2 牵引及卷取机构改造

包覆绳单位长度内饰纱的缠绕圈数为包覆度，家纺包覆绳的包覆度根据饰纱的不同通常在1 500～3 000圈/m的范围内[1]。为了实现这样的包覆度，在包覆锭速确定的前提下，可对包覆绳的牵引速度进行调控。

根据SGD122型并丝机机上捻度换算表可知，在并丝机传动机构下，并丝机的最大捻度为917捻/m，即用于实现包覆绳的包覆度最大可达917圈/m，这样的包覆度显然无法达到包覆绳的包覆技术要求。为了实现包覆绳的加工要求，本改造中通过调整链轮的齿数及牵引辊直径的方法，以达到包覆绳加工所需要的牵引技术要求。

图2为并丝机机上传动图，图中Z2为传动链轮，原齿数为16齿，改造时将该链轮齿数更换为32齿，这样，可实现包覆度在原来的基础上翻倍的目的。

图3为包覆绳牵引辊及卷取辊改造示意图，图中Z6为并丝机导轮传动齿轮。为使包覆度在翻倍的基础上继续有所增加，将原齿轮齿数32齿改造更换为45齿。

原导轮轴改造为牵引轴B，牵引轴为每节一通轴，同时将并丝导轮更换为卷取传动辊1和包覆绳牵引辊2。

改造后的包覆绳机其牵引与卷绕装置运行过程为：电机主轴传动主轴蜗杆M，主轴蜗杆M通过蜗轮N、链轮Z1、链轮Z2及变换齿轮b、变换齿轮a、变换齿轮d、变换齿轮c、传动齿轮Z3、传动齿轮Z4最终带动导轮传动轴A(见图2)。在图3中，导轮传动轴A通过传动齿轮Z5和传动齿轮Z6带动牵引轴B，牵引轴B带动包覆绳卷取辊1和包覆绳牵引辊2，包覆绳牵引辊牵引包覆绳3完成包覆绳的上行牵引。包覆绳卷取辊通过摩擦皮带带动包覆绳筒子将包覆绳卷绕其上(见图3)。

为了满足对包覆绳的卷取与牵引，卷取传动辊直径应以满足包覆绳的正常卷取为前提，其直径应大于包覆绳筒子的传动轴直径。将并丝机圆柱形导轮改造为截面为圆锥形的牵引辊，这样可以满足对包覆绳的充分握持牵引。为满足包覆绳的包覆度要求，牵引辊直径R确定为50 mm。

图4为包覆绳卷绕走绞示意图。并丝机走绞杆1的左右往复运动通过连杆2及转子3带动滑动轴4做上下往复运动，滑动轴通过走绞传动链5与传动链转向轮6带动包覆绳绞杆7及绞杆上的导绳钩8做导绳运动，完成对包覆绳的走绞运动。

2 包覆技术分析

2.1 锭速

包覆锭速决定了包覆绳的包覆紧度，合理的锭速是保证包覆绳松紧适度的关键。改造后的包覆绳机其包覆锭速为

(1)

式中：Y为包覆锭速，r/min；P为电机转速，r/min；D1为电机皮带轮直径，mm；D2为包覆锭子摩擦轮直径，mm；α为皮带与锭子摩擦轮间的滑移系数。

上述参数的具体数值与原并丝机相同。其中，电机转速P为1 400 r/min；电机皮带轮直径D1为150 mm；皮带与锭子摩擦轮间的滑移系数α取0.9[3]。改造后的包覆锭子摩擦轮直径d为25 mm,代入式(1)，则包覆锭速Y计算为7 560 r/min，该锭速可以满足包覆绳的加工要求。此外，还可通过对电机进行变频调速，实现对锭速的微调。

2.2 牵引分析

由图2和图3可得包覆绳牵引辊的转速n为：

(2)

式中：Q为主轴转速，TM、TN、TZ1、TZ2、TZ3、TZ4、TZ5、TZ6、Ta、Tb、Tc、Td分别是主轴蜗杆，蜗轮，链轮Z1、Z2、Z3、Z4、Z5、Z6以及变换齿轮a、b、c、d的齿数。

链轮Z2改造后齿数TZ2为32齿，传动齿轮Z6改造后齿数TZ6为45齿，其余参数保持原并丝机参数不变。因电机皮带轮与主轴皮带轮相等，因此，主轴转速Q为1 400 r/min。蜗杆M线数TM为1；蜗轮N齿数TN为16齿；链轮Z1齿数TZ1为16齿；变换齿轮齿数Tb为30齿；变换齿轮a齿数Ta取60齿；传动齿轮Z3齿数TZ3为48齿；传动齿轮Z4齿数TZ4为56齿；传动齿轮Z5齿数TZ5为37齿。由此，包覆绳牵引辊的转速n为

(3)

包覆绳牵引辊的牵引速度为

(4)

式中：r为包覆绳牵引辊的牵引速度，m/min；R为包覆绳牵引辊的直径，mm。

将(3)式带入(4)，同时，上述R改造为50 mm，则

(5)

根据包覆度的定义，包覆度为

(6)

式中：W为包覆绳包覆度，圈/m；η为包覆绳饰纱重叠系数，取0.8。将(5)式带入(6)，Y取上述的7 560 r/min，整理后，包覆度为

(7)

通过调整变换齿轮c与d的齿数Tc与Td，可实现包覆绳牵引速度或包覆度的调整。例如，常见的300 D粘胶长丝细包覆绳，直径1 mm，采用Tc=51齿、Td=48齿的配合，可实现包覆度2 654圈/m的包覆加工参数。运用并丝机原有的变换齿轮，常用的包覆度与变换齿轮对应表见表1，不同的饰纱线密度可在表中选取适当的变换齿轮配合以达到包覆度的要求。

表1 包覆度与变换齿轮齿数对应表(Ta=60,Tb=30)