第五节 粗纱机的传动和工艺计算
一、粗纱机传动系统与变换齿轮的作用
（一）粗纱机的传动系统
⒈粗纱机的传动工艺要求
对粗纱机传动系统的工艺要求可以归纳为以下几点：
（1）粗纱机的恒速机件，如牵伸罗拉、导条罗拉、锭子及筒管的恒速部分，都应由主轴直接传动。
（2）粗纱的变速机件，如升降龙筋及筒管的变速部分，都需由变速机构来传动。
（3）粗纱机的锭子是恒速，改变捻度是由改变前罗拉输出速度来实现的。但前罗拉速度的改变必须与筒管的卷绕线速度一致，因此，改变捻度时，前罗拉输出速度、筒管卷绕速度和升降龙筋的升降速度必须同时改变，以保证卷绕规律不被破坏。
⒉粗纱机的传动系统
粗纱机的传动系统因机型而异，现以由机电化向智能化的过渡机型——FA425型粗纱机为例，其传动系统如图6-5-1所示。
图6-5-1 FA425型粗纱机
CCD—传感器 SR—继电器 SQ—行程开关 YC—电磁离合器 UC—控制单元
从图6-5-1中可知，FA425型粗纱机有两个传动系统，主电机传动恒速部分，卷绕电机传动变速部分，由工业计算机通过5个控制单元实现各运动机件的同步匹配。
⒊粗纱机的变换齿轮
为了保证粗纱的产质量，需根据机型特点和所纺品种对粗纱机进行工艺设计，设计的主要内容有牵伸倍数、捻系数和卷绕密度等。根据工艺设计对各种参数调整的需要，粗纱机上设有牵伸、捻度、卷绕、升降、成型和升降渐减等变换齿轮，使各参数具有一定的调整范围。二十世纪生产的粗纱机机型很多，但其传动系统中各变换齿轮的配置却基本相同，故工艺计算方法也大同小异。在智能型粗纱机上，仅有牵伸变换齿轮，而其他工艺参数则可通过触摸屏直接设定输入。粗纱机的变换齿轮有：
（1）捻度齿轮捻度齿轮可以改变粗纱的捻度，所以俗称捻度牙。改变捻度，即改变了锭子与前罗拉的速比，当锭速不变时，前罗拉速度随捻度的增大而减小，所以改变捻度即改变了粗纱机的产量。
（2）牵伸齿轮牵伸齿轮可以改变粗纱机的总牵伸倍数及纺出粗纱定量，因此又叫轻重牙。牵伸齿轮可分为主牵伸牙和后区牵伸牙，用于改变各牵伸区的牵伸倍数。
（3）升降齿轮升降齿轮用于调节粗纱在筒管轴向排列的疏密程度，改变升降齿轮的齿数，即改变了升降龙筋的升降速度和粗纱的卷绕圈距。
（4）卷绕齿轮配置在变速机构与升降齿轮、差动装置之间，用于调节空管上开始的卷绕速度。一般不作调整，只是在改换纤维品种（或筒管直径、粗纱定量改变较大时），方作调整。
在配有铁炮无级变速装置和成型装置的粗纱机上，还配有成型齿轮和升渐减齿轮。成型齿轮位于成型装置至铁炮皮带的传动路线上，用于调节铁炮皮带每次移动的距离，即决定筒管卷绕转速和龙筋升降速度逐层降低的数量；升降渐减齿轮由成型棘轮传动，其大小决定升降龙筋每次升降的动程，即确定粗纱两端的成形锥角，故又称角度牙。
二、工艺计算
（一）速度计算
⒈主轴转速ｎ0(r/min)
式中：ｎm1——主电动机转速（r/ｍin）。
⒉锭子转速ｎs（r/min）
⒊前罗拉转速nf(r/min)
式中：Z１ /Z2 ——捻度变换齿轮齿数，有79T/94T、94T/79T种；
Z3——捻度变换齿轮齿数，其范围为30T～60T。
（二）牵伸倍数和牵伸变换齿轮的计算
1.牵伸倍数
(1) 总牵伸倍数Ｅ
式中：dh——后罗拉直径(28.5mm)；
df——前罗拉直径(28.5mm)；
Z4——总牵伸变换齿轮齿数，有26T～71T；
(2) 后区牵伸倍数ｅ
式中：Z5——后牵伸变换齿轮齿数，其范围为45T～70T；
d3——中罗拉直径与皮圈厚度之和(28.5+1.4×2×0.8)。
(3)导条辊至后罗拉间的张力牵伸
式中：dｄ——导条辊直径（50ｍｍ）。
2.牵伸变换齿轮
(1)总牵伸变换齿轮Z4 Z 4 与总牵伸倍数Ｅ成反 比， 欲求Z 4 时，先根据喂入棉条定量及拟纺粗纱定量， 计算出所需的实际牵伸倍数， 再用配合率求出机械牵伸倍数Ｅ，然 后代入式(6-5-4 ) 中即可。 在 熟条定量不变的情况下，翻改纱特时，可按 下式计算Z 4 ：
式中：Z4——原有总牵伸齿轮齿数；
Z4’——拟改总牵伸齿轮齿数；
E——原有总牵伸倍数；
E′——拟改总牵伸倍数；
g——原有粗纱定量；
g′——拟改粗纱定量。
（2）后牵伸变换齿轮Z5 Z5可改变粗纱的牵伸分配。由式 (6-5-4)得：
由上式可知，后区牵伸倍数与后牵伸变换齿轮齿数成反比。工艺上一般先确定后牵伸倍数 e，再由式(6-5-7)求出后牵伸变换齿轮Z5的齿数。
例：熟条定量为２0g/5m,拟纺粗纱定量为5.5g/10m，设牵伸配合率为1.04，求Z4和Z5
修正机械总牵伸倍数E及后区牵伸倍数e：
（三）捻度和捻度变换齿轮的计算
⒈捻度
粗纱的计算捻度为单位时间内锭翼的回转数与前罗拉输出长度之比，以每米或每分米内的捻回数表示，而习惯上以前罗拉一转时锭翼转数与前罗拉周长之比计算。设粗纱捻度为Ttex（捻/10cm）,则
当Z2/Z1=94T/79T时,捻度常数=1862.28×(94/79)=2215.88,适用于纺棉。当Z2/Z1=79T/94T时，捻度常数=1862.28×(79/94) =1565.11，适用于化纤混纺。当捻度常数确定后，即可根据不同的捻度变换齿轮齿数求得捻度。
⒉捻度变换齿轮
(1) 捻度变换齿轮的确定 由式(6-5-9)可得：
确定Z3时，需先根据原料品质、粗纱定量、细纱机牵伸型式、细纱用途等条件，确定所纺粗纱的捻系数，再用式(6-3-3)计算粗纱捻度Ｔtex ，然后代入式(6-5-9)即可。
(2)翻改品种时的捻度变换齿轮计算 由式(6-5-10)知，Z3与捻度Ｔtex成反比；又因当捻系数不变时，捻度Ｔtex与粗纱线密度的平方根成反比，所以得：
例：所纺粗纱定量为5.5g/10m，求Z3。
解：由表6-3-1选定粗纱捻系数为96,则
修正计算捻度为:
(四)筒管轴向卷绕密度和升降变换齿轮的计算
⒈筒管轴向卷绕密度
筒管轴向卷绕密度P是指粗纱沿筒管轴向排列的稀密程度，简称圈密度，以每厘米内的卷绕圈数表示。计算时，可以升降轴一 转时筒管的卷绕圈数Nw与升降龙筋的升降高度h（cm）之比求得，即
式中： Z——升降齿轮的齿数；
a——升降齿轮每转过一齿升降齿条升降的高度。已知升降齿轮的模数为2.5mm，则齿条每次移动的高度为2.5π=0.7853Cm。
根据图6-5-1可知，筒管轴向卷绕密度可以下式计算：
式中：Z8/Z7——升降成对变换齿轮齿数，有50T/22T、45T/27T；
Z6——升降变换齿轮齿数，其范围为15T～31T。
当Z8/Z7=50T/22T时，轴向卷绕常数=40.5356×50/22=92.1264
当Z8/Z7=45T/27T时，则轴向卷绕常数=40.5356×45/27=67.5593
因为Z8、Z7两齿轮的中心距不变,所以使用时两齿轮成对调换,两齿轮齿数之和为72。
2.升降变换齿轮
(1)升降变换齿轮的确定 升降变换齿轮Z6可以改变粗纱沿筒管轴向排列的稀密程度，一般称为高低牙。从式(6-5-12)可得：
由于Ｐ与粗纱直径有关，粗纱线密度越小，直径越小，Ｐ值越大, 所以要确定Z6的齿数，应先根据所纺粗纱线密度求出Ｐ值，再代入式(6-5-13)即得Z6。
根据实践经验，Ｐ与粗纱线密度Ｔｔ有如下关系：
式中，C为常数，其值为85～90。当粗纱捻度大、纤维弹性差时，C 值宜大，反之宜小。
3.翻改纺纱品种时升降变换齿轮的计算
从以上分析可知，Z6与Ｐ成反比，而Ｐ又与Ｔt的平方根成反比,所以在翻改线密度时,可用下式计算升降变换齿轮Z6, 即
式中：Z6——原用升降变换齿轮齿数；
Z6＇——拟改升降变换齿轮齿数；
Ｐ——原用轴向卷绕密度；
Ｐ′——拟改轴向卷绕密度。
例：粗纱线密度为550tex,求Z6 。
解：取C=87，代入式(6-5-14)得：
取Z8/Z7=50T/22T时,卷绕常数为92.1264, 则:
取Z8/Z7=45T/27T时,卷绕常数为67.559则：
求得的Z6齿数是否适当，可开车试纺验证。当绕完第一层粗纱后，从粗纱间隙中隐约见到筒管表面，第二层绕完后，粗纱表面平整无凹凸现象，说明粗纱圈距正常，Z6齿轮适当。若卷绕过密，则应将Z6齿数增大；反之，应将Z6的齿数减小。
(五)筒管径向卷绕密度
筒管径向卷绕密度Ｑ是指粗纱沿筒管径向每１ｃｍ内的卷绕层数，简称层密度，它影响粗纱径向卷绕的松紧程度。
径向卷绕密度Ｑ与粗纱线密度、粗纱捻度、压掌压力、卷绕张力和圈密度等因素有关，一般可以圈密度Ｐ的6倍初定，通过试纺，再根据一落纱中粗纱卷绕张力的变化规律对Z6进行调整。
图（6-5-1）中的变换齿轮Z9为卷绕变换齿轮，纺棉时为66T，纺化纤时为47T。
以上工艺计算所求得的变换齿轮齿数，因没有考虑许多复杂的实际因素，所以还必须通过试纺进行校正。
(六)产量计算
1.理论产量Ｇ[kg/（锭·h）]
式中：df——前罗拉直径(mm)；
nf——前罗拉转速(r/min)；
g——粗纱定量 (g/10m)；
Ｔt——粗纱线密度（tex）；
R——粗纱伸长率（％）,一般为1.5％～2.5％。
2.定额产量Ｇd〔kg/（锭·h）〕
式中：K——时间效率,粗纱一般为８０％～8５％。
附FA401型粗纱机的传动图如下：
图6-5-2 FA401粗纱机的传动图
编辑：纺织大学堂
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