自调匀整装置原理及在棉纺中的运用

一、 导言

在纺纱半制品和成品中，总是会存在着纤维沿纱条方向排列的不均匀，即粗细不匀，如果对纱条的不匀不加以控制，那么所加工的纱条将会在后段加工过程中，增加各工序所造成的不匀，这些不匀都将出现在成纱中，而且，不匀的最初波长会随着各工序的牵伸而大大增加，最终导致成纱强力低、断头率高、均匀度差、品质下降，严重影响了纱线的外观和质量。自调匀整装置是人们为了提高纱线和织物的质量而采用的一种匀整方法，它根据喂入或者纺出的半制品单位长度重量（或粗细）差异，自动调节牵伸倍数，从而使纺出的半制品单位长度重量（或粗细）稳定在一定的水平，是自动控制理论在纺纱过程中的具体运用。采用此装置将提高产品质量，缩短工艺流程，提高劳动生产率。

(一) 自调匀整装置的作用与类型

在纺纱过程中，纱条内存在着各种形式和各种片段的不匀，而自调匀整装置能在一定范围内消除和调节这些不匀。下图7-1所示即说明了自调匀整装置的作用。

图7-1 自调匀整装置的作用

图（甲）中，是一理想纱条经过普通的牵伸区，由于牵伸装置对纤维控制的不完善，结果使输出纱条产生了一些短片段不匀。不过这种不匀仅仅是短片段的，它代表了所能期望的最好情况。而实际上正常喂入的纱条本身就是不匀的，他包含有长片段和短片段两种不匀。当具有这种不匀的纱条喂入普通牵伸区后，其不匀的波长会随着牵伸倍数的变化而变化，加之在牵伸区又形成了短片段不匀，结果就会使输出纱条存在着长片段不匀和短片段不匀，如图（乙）。如将正常喂入的棉条喂入带有自调匀整装置的牵伸区，能在某种程度上消除喂入纱条不匀，虽然还是会有短片段不匀，但是这些不匀是由于牵伸装置对纤维控制不良而产生的，即自调匀整装置能基本上消除中、长片段不匀，同时又在牵伸区形成短片段不匀，如图（丙）。

显然，自调匀整装置能代替普通牵伸机上的并合作用并合作用主要是改善纱条的随机不匀和在负相关情况下的不匀，但不能改善正相关情况下的不匀或同步不匀，并且并合作用是有限度的，他能减少的不匀数值仅为喂入纱条的不匀率除以并合根数的平方根，并且随着合并数的增加，又增加了牵伸负担，从而增加了牵伸不匀。同时，在喂入纱条不匀较小时，并合效果最差，甚至可能在通过的道数过多时出现相反的效果。自调匀整装置在作用正确时，除了喂入纱条的短片段不匀外，能基本上消除全部不匀。只要喂入纱条的不匀率在匀整防卫内，都能使输出纱条的均匀度达到预期的要求，而且自调匀整装置对正相关不匀（或同步不匀）同样具有匀整能力。

另外，并合作用能消除的不匀是有限度的，在经过牵伸以后，残留的不匀便会延伸，需要用更多的并合来弥补。采用自调匀整装置能连续、自动地进行较正和监督，并使纱条均匀度达到要求。

目前，自调匀整装置形式多种多样，但其基本原理是相同的，只是具体机构上有些差异，它们可以从不同的角度进行分类。

（1） 根据控制方式可分为开环系统、闭环系统和混合环系统如下图7-2

图7-2 自调匀整系统

开环系统（图中（1））的自调匀整装置其主要特点为先检测后控制，系统中的控制回路为非封闭的，此系统大都在精梳毛纺中采用。在开环系统中，只要控制系统的时间延迟与纱条通过检测点到匀整点之间所需的时间配合得当，以及使牵伸倍数的变化完全正比于纱条厚度的变化，就可以消除一定频率范围的不匀波。这类系统是按补偿原理工作的，匀整效果好，尤其是对片段长度比较断的不匀；闭环系统（图中（2））中，喂入纱条是在经过牵伸机构后进行检测的，由于检测的纱条是已经被匀整过的，一般纱条的重量差异较小，因此，闭环系统往往需要一个高倍放大器，以放大检测偏差信号，才能改变调速机构的速度，使偏差减小。闭环系统是按反馈原理工作的，它能自动修正各种因素波动所造成的偏差，从而使输出纱条的平均粗细能符合正常水平，使纱条粗细保持稳定。但是由于闭环系统是先匀整后检测，因此 它不能匀整波长等于或小于匀整点到检测点距离的不匀波，从匀整点到检测点的距离即为匀整死区，它决定了闭环系统主要是匀整较长片段的不匀。一般匀整死区越大，可匀整的片段长度也越大，即可匀整的片段长度决定于封闭回路的长短；混合环性的自调匀整装置（图中（3）），兼有开环和闭环的优点，既能保持匀整效果，又能自动修正各种波动造成的偏差，从调节性能上来看是比较完善的。

（2） 根据调节效果来分，有三种类型：短片段自调匀整系统，对制品的匀整长度为0.1～0.12mm；中片段自调匀整系统，对制品的匀整长度约为3m；长片段自调匀整系统，对制品的匀整长度在20m以上。

（3） 根据自调匀整装置的各组成部分的结构形来分，可以机械式、液压机械式、电气电子式、机电式和气动电子式等。
（4） 根据自调匀整的作用特性，有可分为后罗拉变速方式和前罗拉变速方式。

（二）自调匀整装置的组成及各主要机件的作用

自调匀整装置种类较多，但是其基本组成基本相同，都是有以下四个部分组成（图7-3）：

图7-3 自调匀整装置的组成

4.2 卷喂梳棉机

全国大多数的梳棉机，仍以卷喂为主，一般地因其设备配合较多，而自匀装置售价又较高，故应视具体情况，经济合理地使用。

4.2.1 生条直喂的转杯纺

一些工厂，常用转杯纺利用废棉纺制副牌纱，以充分利用各种下脚，梳棉中的可用纤维，获限经济效益。这些废纺纤维，不大适合，并条加工，常生条直喂，若用户提出了质量要求，则需要梳棉机上添装自匀装置，强调支偏用长闭环，强调条干强力，则用短开环，两者都强调，则用前短开环或混合环。

4.2.2 精梳纺系统

精梳纱属升档产品，质量要求较高，属于精梳系统的并合数多于普梳，准备工序对中、短片段的均匀度有改善作用，梳棉机上必需采用混合环匀整装置，兼顾支偏及均匀度的改善，与精梳后的一道超短片段匀整的并条机组合，把好精梳纱的质量关。

4.2.3 普梳纺系统

一般地，也可不采用自匀装置，视用户要求而定。

4.2.4 针织纱

针织用纱的质量要求高于机织，可以是精梳针织纱、普梳针织纱或转杯纺针织纱，梳棉机上必需采用混合环自匀装置，与后续并条机上的短片段或超短片段自匀装置组合，加上多根并合，牵伸的耦合效应，以提高棉纱质量。

4.3 清梳联

清梳联已有逐步推广之势，随着化纤用量的增加，因清棉粘卷问题，更促进了这种趋势的发展，但与清棉成卷相比有不足处。

4.3.1 清梳联工艺缺陷

一是少了一道清棉成卷机上的在线自匀控制；二是少了一道对不合格的轻重卷的人工调磅，即少了对超长片段不匀的控制；三是少了清棉储备卷横排竖取码放的延时混合与梳棉机上轻重卷搭配的管理调整功能。清梳联连续化、自动化、高产、高效、高劳动生产率等等诸多优点，虽已公认，但若不能弥补上述缺陷也不能推广，而自匀装置的使用，除对延时混合无能为力以外，其他缺陷均能弥补。

4.3.2 连续匀整

在第一台梳棉机侧管道处的压力开关，控制着清棉机给棉罗拉变速喂给，使各梳棉机的上棉箱能均匀地储存原棉。下棉箱的压力传感器，控制着上箱喂棉罗拉变速均匀地喂入原棉至下箱。下箱喂入梳棉机的棉层，再接受梳棉机的匀整。无锡普莱特ZNS梳棉棉箱自调匀整，已经成功运用。

4.3.3 清梳联梳棉机

有四种类型，机前、机后短开环、长闭环和混合环。国内外已有多种型号，在国内有纺科院与郑州纺机的FT025型，青岛纺机的FT024型（混合环），无锡恒久CCA型，普莱特 ZNS系列（图示7-4），国外有瑞士洛菲（LOEPFE）SLT-4（机后短开环），乌斯特UCC-L（长闭环），立达的C4-RR（混合环），法国特吕茨勒（TRUTZSCHLER）CCD型（长闭环）和ICFD CCD（混合环），勃乃特（PLATT）2000型（机前短开环）等。四种自匀装置的特点：

(1)机后短开环

改善生条短片段不匀，但对长片段重不匀率的改善有限。

(2)机前短开环

检测点，控制点都设在机前，对梳棉机自身的匀整使用及外部干扰，均可匀整、检测、控制两点距离近，若能做到3、4节所述，则可对该短片段以上各片段长度全匀整，但对纺出生条增加1.05-2..0倍牵伸产生的附加不匀率，无法控制。

(3)长闭环

改善生条支偏，对短片段不匀率的改善有限，若设备状态较好，道夫的纤维转移率稳定，可适应工艺需要。

(4)混合环

同时具有开、闭环优点，已成为国内外纺机制造厂共同趋势。

4.3.4 清梳联梳棉机匀整类别选择

一般应考虑采用混合环，如限于资金，可考虑选用闭环或前开环。

结语：自匀装置与现有的并合、牵伸工艺相结合，对棉纱质量的提高，能获得较好的耦合效果。对纺出品均匀度的改善，对后续工序，特别是织造工序，能减少断头，提高效率，降低生产成本，能创造可观的效益。现有的国产自调匀整系统已经比较完善，特别是普莱特ZNS系列梳棉自调匀整仪（图示7-4）价廉质优值得广大中小纺纱企业深入推广。

图示7-4 ZNS型梳棉自调匀整工作示意图