我國新研制的FA481型、FA425型粗紗機，以現代變頻調速技術、可編程序控制器(PLC)及電子粗紗張力檢測調節系統，取代了錐輪變速機構、張力微調裝置及成形機構，大大簡化了粗紗機的結構，代表著我國現代懸錠粗紗機的最高水平，使粗紗機的工藝調整與維護保養工作強度大大降低，粗紗機基本實現了自動化。高精度的CCD傳感器，可以隨機自動檢測粗紗張力狀態，對不同的紡紗品種均能使粗紗張力始終保持最佳值，為提高粗紗質量創造了良好條件。
1 錐輪變速機構粗紗機張力控制的缺陷
設粗紗前羅拉鉗口輸出須條速度為v，粗紗卷繞直徑為Dx，錠子的轉速為n0，筒管轉速為nx，則有：nx=n0 + v/2πDx
一般認為，粗紗卷繞從里層到外層其層厚按等差級數遞增，在錐輪皮帶每次等間距移動的情況下將粗紗機的錐輪外形曲線設計成雙曲線。由于工藝設計不盡合理、原料不穩定等情況，導致紡紗張力不穩定，一落紗粗紗伸長率及其差異、臺間粗紗伸長率差異都較大。雖然采用了粗紗紡紗張力預置式微調補償裝置，使粗紗錐輪皮帶由等間距移動改為根據紡紗的情況變間距移動，在一定程度上降低了粗紗伸長率及其差異與斷頭率，提高了成紗條干。但當喂入原料等因素發生波動時，仍然會出現粗紗紡紗張力不穩定、粗紗伸長率及其差異發生波動。此外，粗紗紡紗張力始紡調整與日常調整技術難度大，工作量也大，對產品翻改影響較大。
2 粗紗張力自動檢測調節系統工作原理
2.1 粗紗紡紗張力控制系統
粗紗張力的大小及其穩定性完全取決于前羅拉鉗口的出條速度、筒管轉速、錠子轉速、龍筋升降速度之間的關系。通過粗紗紡紗張力檢測傳感器的在線檢測，并將其信息傳遞到單片機，PLC控制系統就可實現預定的紡紗張力要求。粗紗紡紗張力檢測，采用高精度的CCD線性位移圖像傳感器--電子眼，其在線測量精度達0.1㎜。粗紗紡紗張力檢測裝置通過對瞬間某特定位置粗紗位置狀態的檢測，來判斷粗紗張力的合適與否，其檢測原理如圖1所示
2.2 粗紗紡紗段位置與紡紗段張力之間的關系
2.2.1 托錠粗紗機紡紗時的情況
一般認為，托錠粗紗機紡紗時，其紡紗張力情況就紡紗正常與否，可劃分為三種情況：
第一種情況，紡紗段粗紗挺直，并伴隨劇烈抖動，即粗紗紡紗張力過大。由于錠子錠翼單側受力，使旋轉的錠子出現不平衡狀態，加上錠子錠翼動平衡狀態、錠子與筒管運動的同軸性，致使錠子擺動，紡紗段粗紗拉直而劇烈振蕩，同時，粗紗加捻三角區長度波動，這樣，不利于粗紗伸長率的穩定，使粗紗伸長率波動較大。
第二種情況，紡紗段粗紗嚴重松弛，張力小且極不穩定，加捻三角區長且不穩定，甚至出現"麻花狀"。由于加捻三角區增大，其中的纖維彼此間松散，聯系作用減弱，不利于粗紗捻回傳遞到加捻三角區，也導致粗紗伸長率過大且不穩定。
第三種情況，紡紗段粗紗緊而不拉直、不出現振蕩，墜而能使加捻三角區獲得捻回，且穩定。這樣就能使粗紗紡紗段張力穩定，粗紗伸長率比較穩定及其波動小。
2.2.2 懸錠粗紗機紡紗時的情況
由于懸錠粗紗機錠子中心、上下位置固定不變，在粗紗紡紗段張力過大時，不可能出現如托錠粗紗機紡紗時的紡紗段粗紗劇烈抖動現象。而懸錠粗紗機紡紗段粗紗出現劇烈抖動，其原因應該為錠子上端假捻器上端面旋轉時不在同一水平面內，導致粗紗與假捻器的接觸點位置變動，使紡紗段粗紗劇烈抖動，屬于假捻器安裝質量問題。因此，紡紗段粗紗張力大與比較合適與否，是很難從紡紗段粗紗在檢測區域的位置狀態來區別，當然，其粗紗伸長率是不一樣的，但其伸長率差異從理論上講沒有較大區別，應該都比較穩定；而紡紗張力小時出現的情況與上述相同。利用這個原理，運用CCD位移式傳感器在線檢測粗紗的位置，并與控制位置比較，作出是否調整筒管轉速的判斷，這樣可以保證紡紗段粗紗在要求的位置區域，實現了紡紗張力以及粗紗伸長率的穩定。從理論上講，紡紗張力太大與比較合適是很難作出區別，但對于紡紗張力過小時，應該能夠作出反應。
3 影響粗紗紡紗張力的因素
3.1 CCD位移式粗紗張力檢測裝置的配置數量
由于CCD位移式粗紗張力檢測裝置配置數量極有限，以致在線檢測的數據代表性差。設CCD檢測的平均粗紗張力為x，整臺粗紗機錠子的平均粗紗張力為y，當(y-x)的絕對值越接近于0，則CCD位移式粗紗張力檢測裝置反映整臺粗紗機的紡紗情況越真實，粗紗張力控制越有效；當(y-x)的絕對值很大，則CCD位移式粗紗張力檢測裝置反映整臺粗紗機紡紗情況的誤差就很大，即x不能完全代表y，這樣就必然出現粗紗機紡紗張力系統對粗紗張力進行不合實際的調節，有可能使整臺粗紗機大部分錠子的粗紗張力失去控制。因此，CCD的數量對粗紗張力在線檢測極為重要。要實現比較有效的粗紗張力控制，就必須配置相當數量的CCD位移式粗紗張力檢測裝置，否則仍有很大的局限性。
3.2 喂入熟條的重量不勻率
喂入熟條重量不勻率的大小或者喂入熟條的定量變異系數決定著CCD位移式粗紗張力檢測裝置采集數據的有效性。若熟條重量不勻或者定量變異系數較小，則粗紗須條定量差異更小，加捻卷繞過程中，粗紗張力可通過卷繞張力自調能力、變卷繞量自調能力，能順利地實現錠間紡紗張力差異的減小.若熟條重量不勻或者定量變異系數過大，則有可能出現(y-x)的絕對值過大，而使整臺車粗紗紡紗張力控制失控，所以，要有效發揮新一代粗紗機的優越性能，關鍵還在于嚴格控制熟條的重量不勻。此外，重量偏差大小不會影響張力裝置采樣的有效性。
3.3 熟條長片段嚴重不勻
熟條的長片段嚴重不勻，會使粗紗張力出現時緊時松，由于長片段不勻具有隨機性，使得整臺粗紗機的張力控制隨檢測錠位的粗紗變粗時而松弛，隨檢測錠位的粗紗變細時而收緊，同時使粗紗每層卷繞直徑不穩定，有可能使粗紗斷頭、粗紗卷裝結構惡化。要保證控制紡紗張力穩定順利實施，就必須提高成卷的正卷率及棉卷的縱向均勻性，較高的正卷率及棉卷的縱向均勻性好，就有可能實現較低的生條重量不勻率、熟條重量不勻率及長片段不勻CV值，同時，要嚴格控制梳棉機落物率臺差。此外，采用清梳聯，同時配置自調勻整裝置，使生條重量不勻率、長片段CV值較小。
3.4 假捻器安裝狀態對粗紗張力及其伸長率穩定的影響
假捻器的安裝狀態對粗紗張力及其伸長率穩定與否極為重要。如果錠子上端假捻器上端面旋轉時不在同一水平面內，導致粗紗與假捻器的接觸點位置變動，使紡紗段粗紗劇烈抖動，這對粗紗伸長率及其差異的控制極為不利，特別是高速時尤要注意。因此，要加強粗紗機的日常維護，使假捻器的安裝狀態有比較好的水平。
3.5 粗紗錠翼壓掌葉上繞圈數對粗紗張力與伸長率及其差異的影響
一般認為，粗紗在錠翼壓掌葉柄上的繞圈數多，則粗紗在錠翼壓掌葉柄上的摩擦阻力就大，導致粗紗卷繞段的卷繞張力增大，卷裝卷繞直徑就相對減小，同時考慮粗紗在卷繞段的伸長，使粗紗進入錠翼壓掌葉柄到卷繞區域的速度放慢，最終使紡紗段粗紗張力相對減小。相反，粗紗在錠翼壓掌葉柄上的繞圈數少，則紡紗段張力就相對大些，此外，粗紗紡紗張力具有自動調節能力，當紡紗段張力變大時，可以通過提高粗紗的伸長率及減小卷繞直徑，使粗紗的紡紗張力不至于突變增大很大。同樣，當紡紗段張力變小時，可以通過降低粗紗的伸長率及增大卷繞直徑，使粗紗的紡紗張力不至于突變降低很大，以保證粗紗紡紗張力變化平緩。因此，為保證粗紗張力檢測系統對粗紗紡紗張力與伸長率控制比較有效，在試紡時仍要通過觀察調整好整臺車的粗紗張力，使其在比較合適的水平，確保粗紗張力檢測系統在比較有效的狀態下工作，使粗紗紡紗張力、粗紗伸長率及其差異控制在比較良好的范圍內。
4 結論
(1)要使粗紗張力保持比較穩定，必須配備足夠數量的粗紗張力檢測裝置，以使粗紗機紡紗張力檢測裝置的采樣信號具有代表性。否則，(y-x)的絕對值很大，則CCD位移式粗紗張力檢測裝置反映整臺粗紗機的紡紗情況誤差就很大，即x不能代表y，這樣就必然出現粗紗機粗紗張力系統對粗紗張力進行不合實際的調節，有可能使整臺粗紗機大部分錠子的粗紗張力失去控制。
(2)要使粗紗張力控制系統發揮應有的作用，必須使喂入粗紗機熟條的重量不勻率嚴格控制在一定的范圍內。
(3)粗紗的條干CV值要小，這樣對粗紗卷繞及控制粗紗伸長率差異大小極為有利。因此，紡紗工藝流程中盡可能在梳棉機上或并條機上配備自調勻整裝置。
(4)保證假捻器的安裝狀態良好是控制粗紗伸長率差異大小的基礎。
(5)為保證粗紗張力檢測系統對粗紗紡紗張力與伸長率控制比較有效，在試紡時，仍要通過觀察調整好整臺車的粗紗張力，確保粗紗張力檢測系統在比較有效的狀態下工作，使粗紗紡紗張力、粗紗仲長率及其差異控制在比較良好的范圍內。
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