加弹机卷绕成型问题的分析

加弹是生产差别化纤维的一个重要手段，最常见的品种是拉伸变形丝。这类纤维的共同特点是柔软，有伸缩陛、卷曲性和蓬松性。而在拉伸变形后所绕成的卷装，基本上都是作为出厂包装，送往针织厂或机织厂去使用，所以在拉伸变形机的卷绕机构中，需要采取一系列必要的措施，制成稳定性高、退绕性能好的卷装。本文着重时沦拉伸变形卷装的重叠、动程渐短、凸边、胀边等问题，并就文献中提到的有关问题作进一步的分析。

1、重叠问题
目前，加弹机的卷绕速度已达1000m/min，并正在向1500m/min以上的方向发展。拉伸变形机的卷绕机构中，卷装由摩擦辊摩擦传动，横动装置由独立的电机传动。根据卷绕速度关系式式中：α为卷绕升角；V1为卷装表面速度；V2为横动速度；H为卷绕动程；m为每分钟横动次数；dk为卷绕直径；n为卷装转速；i=n/m为卷绕比。

因为加弹机的V1和V2都是常数，所以卷绕升角α不变，这是一种等升角卷绕。随着卷绕的进行，卷绕直径dk不断增大，卷绕比i必然逐渐下降而不可避免地出现若干正整数。每逢出现正整数的场合，后层丝圈恰好叠放在前层丝圈之上，形成了所谓的重叠。
为了避开重叠，必须采取专门的防叠措施。它可以是机械式的，即将动程位置作缓慢的轴向小幅移动，不断改变丝圈卷绕位置；也可以是电气式的，比如在传动频率上叠加一个干扰频率，使横动速度时快时慢地变化，缓解重叠的症状，其中最常采用的是三角波扰动信号。
在文献中图1和图2上方的图形，就是为了防叠而没置的三角波扰动信号，它是一种周期性的无停顿的三角波(也可以是锯齿波等)。但采用三角波扰动信号，并不足“为了使动程修正效果达到最佳”。这不仅从下方图形的动程修正呈间断性、有停顿的趋势可以看出，还可以从图中纵坐标得以证明，因为DH正是横动运动速度(Trave motion speed)或双动程速率(Double strake rate)的意思。
2、动程渐短问题
低弹丝是一种柔软而富有伸缩性的长丝，卷绕时的张力不能太大，不能让其在卷装中处于完全的张紧状态，那样会影响丝的卷曲性能。因此，如做成直边形卷装，两端的换向丝圈稳定性较差，容易引起蛛网丝或脱圈。如把卷装两个端面制成倾斜角在5~15°之间的斜面，亦即横动动程自空管到满筒逐渐由长变短，情况就大为改善了。
动程渐短的机构由以下几部分组成：(1)L形摆杆——摆杆中心的转子嵌在一圆柱形凸轮的螺旋槽中，随凸轮转动而作往复运动；摆杆长臂上装着导丝器，引导长丝往复移动；摆杆短臂上的轮子嵌在一摇摆导轨中，随着导轨的转角不同而使导丝器的动程发生变化。为了美化卷装外观，通常在空管时导轨转角最大，卷绕动程也达到最大值，此时，长丝往复移动并不完全等速。在满筒时，导轨呈水平状态，卷绕动程最短，等于凸轮动程，长丝往复移动等速，丝条铺放最为均匀。(2)导轨摆动装置，可以采用空间连杆机构，也可以采用平面凸轮机构；当卷绕直径dk不断增大，筒子跟着摆动时，导轨的转角逐渐减小，导丝动程跟着缩短。
应当指出，倾斜角的大小，与卷装的容量直接有关。倾斜角小，卷装容量大；倾斜角大，卷装容量减小。
3、凸边问题
长丝卷绕时，不论空管或满筒，大体上作等速往复移动，卷装上的卷绕密度也基本一致。但是，在卷装端部换向时，换向丝圈可近似地看作为一段圆弧，卷绕密度有所增大。久而久之，比起卷装的中部来，两端堆积了更多的丝量，形成了凸边。卷装动程的渐减，换向位置有微量移动，有助于减轻凸边。
防止凸边出现的最好办法就是减少丝圈到达卷装端部的次数，让一部分丝层的动程定期缩进某个数值，如FK6—700型机器，在端部的缩进值为10mm。当缩进的动程和不缩进的动程数量有一个合适的比例的时候，凸边情况便得以消除。但在动程缩进的位置(如10 mm)处，因为有一部分换向丝圈转移于此而出现—个新的凸环，成型仍不够理想，这就是“一级动程修正”时的情况。近来。如FK6—900型、FK6—1000型和33H一1000型等一些机器，改进为“四级动程修正”，把缩进的动程分散在4个位置上(如13mm、11mm、9mm、7mm)，消除了卷装中间出现凸环的可能性。德国巴马格公司新的AFK2型拉伸变形机，动程缩进进一步增加到“六级动程修正”，防凸效果更为理想。
由此可见，缩进动程是为了防止凸边，但不能够起到“防叠”、 “保证端面和表面的平整，并可使丝的密度增大”的作用。
4、胀边问题
拉伸变形丝卷绕时的卷绕张力虽然不大，但要获得成型良好的卷装，仍然要在一定的卷绕张力下进行。而且在卷绕时，卷装与摩擦辊之间需要有足够的接触压力，以带动卷装作正常转动。当卷装绕到一定厚度后，外部丝层对内部丝层的向心压力达到相当大的程度，使得卷装内部某一区域中的卷绕张力趋于消失。在外部向心压力的作用下，这个区域中的丝层“无路可走”，只有沿卷装轴线方向向两端朝外胀出，形成一种光滑的鼓形或带台阶的鼓形，从而卷装成型受到破坏，严重的时候甚至会超出纸管的长度。因此，在卷绕时，让位于易胀出区域附近的卷绕动程预先设定得比正常动程更短一些，待卷装接近满筒状态时，内部丝层受挤向外胀出，而使卷装端面基本上呈一个斜面，把胀边消化掉，改善卷装的端面形状。
比如，在等升角卷绕时，卷绕角α保持不变，即使采用了防止重叠的摆频扰动卷绕法等各种方法，其卷绕角α的平均值仍应视为是不变的。现在，为了克服胀边，在胀边易发区预先设定一个卷绕角α随卷绕直径dK变化的曲线，为简单起见可取折线，从卷装的空管到满筒之间取若干折点，如图1所示。在图1中，在卷装的空管直径do到满筒直径dh的卷绕直径dk之间取6个点，起点取得稍小于空管直径do，终点取得稍大于满筒直径dH。经过胀边修正的卷绕角α是在一个小范围内(大约1°左右)变动的。图1中的“2~3”这一区域是等角的，也可以设为不是等角的。

所以，卷装端面的胀边，是靠“隐匿”胀边的办法来解决的，而并不是靠“一级动程修正”或“四级动程修正”来克服的。
5、结论
通过以上的讨论分析，可以看出：
叠加三角波扰动信号是防止重叠的一种方法，并没有防止凸边的作用；
动程渐短能够防止出现蛛网丝、脱圈与疵点的发生；
缩进卷绕动程、减少卷装端部的丝圈数量，是防止凸边的有效措施，多级缩进比单级缩进好，卷装表面更加平整、外形更加美观；
减短卷绕张力过小区域的动程，可以隐匿卷装上出现的胀边，改善卷装端面的形状。
因此，必须分析清楚产生问题的原因，采取切实有效的措施，才能解决卷装成型不良的实际问题。