纺纱过程机械波的原理解析

　　纱条波谱图主要用于分析纱条条干的各种周期性不匀产生的原因，及时排除设备或工艺上出现的问题。机械波分析中要分清基波和各次谐波，其中谐波频率是基波频率的整数倍。基波和谐波有着各自的幅度和相位，基波和各次谐波可叠加成各种形状周期性波动的合成波，合成波的波长就是基波的波长。
　　一、波谱图应用的几点说明
　　1.1牵伸波
　　牵伸波是由于纤维随机分布造成的纱条各截面结构性差异差异，最 高峰位于2.5-3.0倍纤维平均长度处。
　　1.2机械波
　　机械波是由于机械缺陷或故障(如罗拉偏心、齿轮缺齿、齿面磨损、转杯内有脏物、针布缺损等)或设备调整不当造成的，一般占据一个或两相邻的频道。
　　1.3波的可信性
　　为保证测试结果的可信性，被测波长数量必须达到25个，否则要延长测试时间、增加试样长度。再需注意的是，若波谱图上出现异常现象，不要急于分析或下结论，应重复试验三四次，确认波谱图上出现同样的现象才能认为是可信的。
　　例如测试速度为400m/min、测试时间1min，那么试样长度为400m，则波谱图上波长在16m以内的机械波是可信的。当将测试时间延长到5min，试样长度达到2000m时，则在波长在80m以内的机械波是可信的。
　　1.4有害波“拇指准则”
　　纱线中出现周期性不匀或牵伸不匀，反映在波谱图上“烟囱”或“小山”凸出的高度，将不同程度地对织物外观造成不良影响。不应只关注“烟囱”或“小山”凸出的絶對高度P，而应与波谱图相应位置的正常幅度B做相对比较。如“烟囱”占据二三个频道，则应累加后取总高度P值进行比较。可遵循“拇指准则”，即当P>B/2时，则可认为对织物外观的影响是严重的。
　　1.5波谱分析应注意的事项
　　(1)波长的计算值与实测值两者“基本相符”即可，允许差异可在±15%以内。分析计算只是手段不是目的，最终结论要在分析的基础上，经现场排除故障证实后才能确认。
　　(2)日常测试宜采用规律性取样，即对纺纱设备的每一加工部位(每锭、每眼)在规定时间内至少巡回检测1次。例如，乌斯特公司曾建议整台设备检查一遍所需时间，梳棉机为1周，精梳机为2天，末道并条机为1天，粗纱机为1个月，环锭细纱机为6个月。要科学地设计取样计划，重点品种、重点设备、重点工序要重点监控。
　　(3)分析故障时要理清思路，注意区分个性、共性；静态、动态；负荷轻、负荷重；稳定出现还是时有时无等。
　　(4)必要时可做一些模拟故障试验进行对比验证，做到知其然又知其所以然。同时在解决问题的过程中，从现象到分析、计算，到排除故障的全过程，都要做好记录，不断总结、不断提高。
　　二、几种常见的机械波
　　2.1圈条波
　　条筒与圈条器相对转动时，每当棉条运动到条筒周边，就会受到拉伸，而运动到条筒中心又会受到挤压，导致附加牵伸引发周期性不匀，称为圈条效应。由圈条效应引起的假机械波，波长为圈条的周长，即波长λ=2×π×Rs(Rs为圈条器圈条半径，随条筒直径大小而不同，一般为1～1.2m)，严重时还会出现一连串的奇次、偶次谐波(60cm、40cm机械波)。判断类似圈条长度的机械波真波还是假波，可将测试过的棉条重新进行倒向测试，也可以直接用托盘从圈条器斜管中取样(棉条不进入条筒)进行测试。
　　2.2精梳机“搭接波”
　　精梳机由于钳板运动时纤维丛分离接合不良，会使棉网产生周期性厚薄不匀，波长范围约为30～50cm，一般不影响纱线质量。波长λ=Up/n1
　　其中：Up为精梳机出条速度(m/min)；n1为面板上显示的钳次值(双程，钳次/min)。
　　2.3细纱牵伸波
　　牵伸区内浮游纤维不受控制、运行不稳定，导致粗细不匀而形成牵伸波。产生牵伸波的主要因素主要有：原料发生变化、工艺及部件配置不良、工艺部件状态不良或缺失、压力发生突变，牵伸发生变化、空调环境不良等。在细纱波谱图上，7-10cm处出现的牵伸波，如果是个别锭，应检查：
　　(1)无下皮圈纺纱或皮圈破损。
　　(2)加压是否太轻。
　　(3)隔距块是否正常。
　　(4)上下皮圈位置及运转是否正常。
　　(5)集合器位置是否正确。
　　如果是整台车，应检查：
　　(1)是否存在工艺配置不当造成的牵伸力过大问题。
　　(2)原料是否发生了变化。
　　2.4并条牵伸波
　　在高速并条机的波谱图上，如果1.5～4cm处有明显牵伸波(基本波长约为2.2cm)，一般是由于自调匀整的匀整点调节不当造成的。
　　2.5细纱张力效应波
　　在接近满管的状态下，钢领板带动纱线上下运动时卷绕张力的波动会导致周期性不匀，波长与细纱钢领一个升降动程一致(大多在8～9m或5～6m)，若细纱机纺纱速度为Upm/min，钢领板升降次数为n1次/min，则细纱张力效应波的波长λ=Up/n1。细纱张力效应波经络筒后会自行消失。
　　2.6粗纱的捻度效应波
　　粗纱加捻时，由于“捻度效应”粗纱条上会产生周期性的粗细不匀，它的波长与粗纱机出条速度Up(m/min)和粗纱机锭翼转速n1(r/min)有关。
　　(1)真捻度波：真捻的每个捻回会导致粗纱上产生两个粗细不匀，每个粗细不匀对应的波长λ=0.5×Up/n1。一般波长为1cm左右，比较弱。个别粗纱机上比较强，且会影响到细纱。
　　(2)假捻度波效应波：测试粗纱时，常见在2～3cm左右处有机械波，波长λ=Up/n1。这一般是假捻度波效应波，经细纱牵伸后不会对成纱波谱图造成影响。
　　三、机械波的分析计算方法
　　3.1牵伸系统常见故障计算
　　根据传动比或牵伸倍数计算出可能产生故障的部位，是最基本的分析方法。以JWF1566型环锭细纱机牵伸区的齿轮传动部件为例：
　　牵伸部件(罗拉、皮辊、皮圈)波长λ=π×di×Di×E
　　其中：di表示牵伸件的直径；Di表示本部件到前罗拉的牵伸倍数；E表示下道工序的牵伸倍数。
　　例如：在本工序的波谱图上：
　　前罗拉对应的波长=π×d(前罗拉直径)。
　　中罗拉对应的波长=π×d(中罗拉直径)×D1(前区牵伸倍数)。
　　皮圈对应的波长=π×d(上皮圈直径)×D1(前区牵伸倍数)。
　　后皮辊对应的波长=π×d(后皮辊直径)×D(总牵伸倍数)。
　　3.2梳棉常见机械故障计算
　　假设梳棉机的出条速度为Up(m/min)，道夫直径为d1(m)，道夫转速为n1(r/min)。道夫针布上有一处损伤导致转一周使棉网产生一次厚薄不匀，相应使输出棉条中出现周期性粗细不匀的波长为λ，它等于故障部件道夫的周长乘以道夫到输出端的牵伸倍数D1，即：λ=π×d1×D1=π×d1×梳棉机出条速度/道夫线速度=Up/n1
　　根据已知设备的生产速度Up和机械波 波长λ，很容易计算出n1，据此找到设备上转速与n1基本相符的部件，很可能就是故障源。当故障部位呈往复式周期运动时，用此方法进行分析更为直接和方便。
　　3.3传动比计算法
　　波长λ=π×d×i×E
　　其中：
　　d表示前罗拉的直径。
　　i表示本齿轮到前罗拉之间的传动比。
　　E表示下道工序的牵伸倍数。
　　四、结语
　　借助波谱图，可以分析出纱线周期性不匀的产生的原因，快速找出并消除质量隐患，提高企业经济效益。