1 染整平幅傳動張力的形成
1.1 染整傳動中的張力的分類
(1)初始張力,即維持織物正常平幅進給的牽引張力由張力輥設(shè)定。
(2)摩擦張力,即各種被動輥筒轉(zhuǎn)動時,附加阻力矩給織物產(chǎn)生的附加張力。
(3)靜態(tài)速差張力,指兩單元間運行時速差所形成牽引張力。
(4)動態(tài)速差張力,指兩單元間在過度過程(升、降及啟停車)時,因加速度差異所引起的牽引張力。
1.2 多異布輥的張力增量
導(dǎo)布輥是染整連續(xù)平幅加工聯(lián)合機上應(yīng)用最多的專件之一。
1.2.1 導(dǎo)布輥用來支撐織物和導(dǎo)向織物進給。被動導(dǎo)布輥由織物牽曳轉(zhuǎn)動,因必須克服摩擦阻力矩而產(chǎn)生了附加張力。導(dǎo)布輥因采用不同的軸承,摩擦系數(shù)不同,滑動平面軸承的摩擦系數(shù)u=0.1,滾珠軸承的摩擦系數(shù)為0.0203,設(shè)導(dǎo)布輥自重50kg(W),導(dǎo)布輥直徑120mm(D),導(dǎo)布輥軸徑30mm(d),則滑動平面軸承張力增量系數(shù)f由式(1)計算:

令松緊架初始張力設(shè)置T0=5kg(織物進入第一根導(dǎo)布輥的張力),則:
T1=T0+f(W-2T0)=5.976kg
T2=T1+m(W-2T1)=6.292kg
T3=T2+f(W-2T2)=7.205kg
T4=T3+m(W-2T3)=7.533kg
T5=T4+f(W-2T4)=8.388kg
T6=T5+m(W-2T5)=8.729kg
T7=T6+f(W-2T6)=9.524kg
T8=T7+m(W-2T7)=9.877kg
上列式是4根下導(dǎo)布輥(滑動平面軸承)及4根上導(dǎo)布輥(滾珠軸承)組成的T1-T8多導(dǎo)布輥單元機,從第1根到第8根增量張力是9.877-5=4.877kg,此值為理想計算值,實際運行中,因工況不同,張力增量值會有變化。在傳統(tǒng)的染整聯(lián)合機中,各類多導(dǎo)布輥的阻力矩采用不同的補償方法,由于欠補償,在機張力大,聯(lián)合機落布伸長率,5%~8%,極大增加了縮水達標難度,影響成品合格率。
1.2.2 74型染整設(shè)備的平洗槽,下排導(dǎo)布輥在液中,采用石墨滑動軸承,織物牽曳液下導(dǎo)布輥,因在線張力導(dǎo)布輥軸頭摩擦,石墨致使軸孔變形,影響到上、下導(dǎo)布輥的平行度,織物進給極易形成皺紋;且因幅向牽曳力的不勻,織物進給因“游動”形成緯斜;96型染整設(shè)備平洗槽,下排導(dǎo)布輥軸頭穿越箱壁裝置改變滾珠軸承。導(dǎo)布輥箱外軸承有效解決了液下滑動軸承所引起的上、下導(dǎo)布輥不平行弊端,但也帶來軸穿過箱壁上的密封圈附加阻尼的張力,調(diào)節(jié)密封令液下導(dǎo)布輥易轉(zhuǎn)動,極低的附加張力,會漏水肯定讓人不接受,若調(diào)節(jié)密封到不漏水,附加張力陡增,手盤導(dǎo)布輥都轉(zhuǎn)不起來,可想而知,箱外軸承僅解決了上、下導(dǎo)布輥的不平行弊端,克服了因不平行引起的織物起皺、緯斜,而過大的經(jīng)向牽曳力會使織物緯縮、皺條。
染整裝備中的被動導(dǎo)布輥、網(wǎng)輥、滾筒摩擦阻力矩,給織物帶來附加牽曳張力,影響織物的應(yīng)力消除、變形、萃取、縮水率及織物尺寸的穩(wěn)定性應(yīng)予合理補償。
1.3 單元間速差的張力增量
由胡克定律可知織物張力F為:

式(3)中:?σ—織物的截面積
?y—織物的彈性模量
?L—兩個傳動點的距離
?t1—機器啟動時間
?V2—進布單元線速度
?V1—出布單元線速度
連續(xù)平幅加工的染整聯(lián)合機是由多單元機組合成立,式(3)中可知,織物張力調(diào)節(jié)是一個積分過程,顯然在穩(wěn)態(tài)運行中,只要V1或V2有任何波動,都將引起織物張力的變化。這就要求相鄰的兩個單元機的織物牽曳線速度恒穩(wěn)不變,進布單元(V2)對出布單元(V1)的速度跟隨敏捷,系統(tǒng)無速差協(xié)調(diào)運行,防止連續(xù)平幅加工織物張力增量。
2 單元間速差調(diào)節(jié)裝備
2.1 多單元聯(lián)合機中內(nèi)松緊架作用
染整多單元聯(lián)合機的單元間設(shè)置松緊架線速度微差調(diào)節(jié)裝置,其實質(zhì)就是一種簡易的張力控制裝置,其作用:
染整聯(lián)合機中擺式松緊架用得最多,按不同工作情況要求,還可采用升降式貯布斗式和光電垂環(huán)式等裝置。松緊架在多單元速度協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)中,具有以下三大作用:
2.1.1 初始張力的設(shè)定
它是指松緊架擺臂處于水平位置的工作情況下,張力輥對織物所施加的力,可通過改變重錘至轉(zhuǎn)軸的距離或氣缸所施加的壓力而確定。初始張力的大小,可根據(jù)松緊架所處位置,確??椢锝?jīng)此導(dǎo)布平穩(wěn)、不起皺,且跟隨協(xié)調(diào)靈敏而定。
松緊架擺臂的靜態(tài)角位移(工作點),盡可能在“零”位上(可藉調(diào)節(jié)松緊架速差變送器中的“零”位設(shè)定)。減小織物張力可有效改善縮水率,因而不應(yīng)將初始張力調(diào)得太大,更不允許重錘以外再懸掛重物。
2.1.2 有差調(diào)節(jié)
靜態(tài)時兩單元間出現(xiàn)速度微差,致使織物進出松緊架張力輥時張力發(fā)生變化;擺臂轉(zhuǎn)軸角位移,轉(zhuǎn)換成電信號輸出,反饋給控制器;被控單元獲得速差微調(diào)指令,直至協(xié)調(diào)兩單元間無差運行。
松緊架擺臂在有差角位移時,TMS型重錘式擺臂松緊架從水平位置上,擺臂上擺35°,下擺35°(全程70°),上、下限位置張力變化4:1,這是織物在張力輥上包角變化所致。因此,若因兩單元線速度設(shè)置不當(dāng),形成擺臂偏離水平位置時,應(yīng)予以調(diào)整。
氣動松緊架與重錘式擺臂松緊架的工作原理相同,前者以氣缸代替重錘作平衡力,使裝置更為精簡,調(diào)節(jié)平衡力方便。不足之處是壓縮空氣壓力變化,將影響平衡力的輸出。
2.1.3 動態(tài)緩沖
過渡過程中,由于單元間動態(tài)慣量不一,引起兩單元間因速率于擾引起速度變量差值加大,致使擺角加大。擺臂松緊架中的貯布量,就是用來補償動態(tài)兩單元間速差的,故可起到有效的緩沖作用。
有些區(qū)段,如退煮漂末道軋車與烘筒烘燥之間,常出現(xiàn)起動、停車、升速、降速過程,而使松緊架中貯布增多或拉盡,發(fā)生張力輥“越位”,再次開車便出現(xiàn)故障。其原因是未能按聯(lián)合機中動態(tài)慣量最大的單元機來設(shè)置動態(tài)加、減速度過程的時間。最高車速70m/min的聯(lián)合機,啟動至“導(dǎo)布速”(17.5m/min),以烘筒烘燥為準,“軟起動”過程時間設(shè)定在10~12S是可行的。
擺臂松緊架在多單元速度協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)中必不可少,合理而正確的應(yīng)用十分重要。
2.1.4 “越位”停車警報:當(dāng)聯(lián)合機因故導(dǎo)致擺式松緊架張力輥擺角“越位”(一般上下擺動各45度),及時發(fā)出故障停車信號防止擴大事故,安全生產(chǎn)。
2.2 松緊架的安置點及初始張力設(shè)定
2.2.1 在圖1中,單元間呈現(xiàn)等線速度時,松緊架安置在a點。當(dāng)織物進入處理單元后出布,基本上無伸縮現(xiàn)象,應(yīng)考慮織物進入處理單元前應(yīng)有一初始張力,以利平幅加工且不起皺。1#軋車跟隨2#軋車,由松緊架速差變送器調(diào)節(jié)v1=v2。通常平洗槽與小軋車組合時,皆將松緊架設(shè)置在a點平洗槽進布處。

單元間織物發(fā)生明顯伸縮時,則將松緊架安置在b點處。這是因為當(dāng)處理單元使織物發(fā)生明顯伸縮時(如棉布絲光浸堿后的收縮,或經(jīng)大量導(dǎo)布輥摩擦阻力矩嚴重欠補償?shù)纳扉L等),1#軋車跟隨2#軋車,此時進人2#軋車的織物線速度v'1高于或低于V2,織物皆會起皺,甚者則積布或拉斷。所以,松緊架應(yīng)安置在b點處。a、b兩點松緊架的初始張力不等,b點初始張力還應(yīng)包括增量張力。
2.2.2 松緊架線速度微差調(diào)節(jié)裝置,其實質(zhì)上亦是一種簡易的張力控制裝置。當(dāng)相鄰單元間發(fā)生線速度差時,產(chǎn)生張力,大于初始張力(由松緊架設(shè)定)時松緊架擺臂輥下擺(張力輥動作);小于初始張力時張力輥上擺,調(diào)節(jié)單元間速度微差,維持織物進給張力在初始張力周圍。
2.2.3 兩單元間當(dāng)松緊架設(shè)置在織物出軋車進平洗槽(蒸洗箱、多導(dǎo)布輥裝置)之間,則該松緊架的張力設(shè)定,僅須設(shè)定保證織物平幅進給過程不起皺的初始張力則可;當(dāng)松緊架設(shè)在平洗槽(蒸洗箱、多導(dǎo)布輥裝置)出布處,則松緊架對織物張力的設(shè)置,應(yīng)該是在初始張力的基礎(chǔ)上,還要加上織物進給途中因摩擦阻力矩而增加的附加張力。多單元緊式工況織物進給的初始張力不可減小,以防導(dǎo)布皺條的產(chǎn)生;而附加張力應(yīng)控制得愈小愈好。
2.3 張力傳感器能替代松緊架嗎?
張力傳感器位移量是μm級的,所以它又稱作微位移型張力檢測器,靈敏度高、分辨率高,適合對低張力進給系統(tǒng)的應(yīng)用,一下幾個方面需要重視。
2.3.1 張力傳感器是通過平幅織物進給因速差所引起導(dǎo)布輥的微量位移,致使張力傳感器微位移輸出張力變化信號。而導(dǎo)布輥在制作過程,僅作靜平衡的“校條”處理,在被織物帶動旋轉(zhuǎn)時,徑向跳動是毫米級的,這樣令張力傳感器輸出一種持迫振蕩的干擾信號(見圖2),極可能“淹沒”正常速差信號,導(dǎo)致無法進行速度微差的糾偏工況。

必須對導(dǎo)布輥進行動平衡校正,若導(dǎo)布輥-工藝轉(zhuǎn)數(shù)200r/min,則導(dǎo)布輥在動平衡校正設(shè)備上運轉(zhuǎn)在2000r/min以上進行動不平衡校正,可有效防患張力傳感器輸出干擾的振蕩信號。
2.3.2 張力傳感器應(yīng)具有擺式松緊架的初始張力設(shè)定,有差調(diào)節(jié),“越位”停車警報(張力設(shè)定值的上、下限),但沒有動態(tài)緩沖動能,在過渡過程升、降速,或啟、停車,因單元電動機的加速度電磁力矩不一,而形成單元間瞬時線速度不一,導(dǎo)致動態(tài)速差張力,織物受到牽伸或松堆形變起皺,對獨立傳動的印花圓網(wǎng),將出現(xiàn)“錯花”。
擺式松緊架是在多單元協(xié)調(diào)傳動系統(tǒng)中工作的,若換成張力傳感器,則傳動系統(tǒng)必須是多單元同步傳動系統(tǒng)。也就是說在多單元協(xié)調(diào)傳動系統(tǒng)中,由張力傳感器取代擺式松緊架是不可行的。