整经机筒子架的结构与功能分析

根据整经机的工艺要求，整经机具有以下机构和装置。

(一)筒子架

筒子架是安置整经用筒子的支架，分左右两翼，安装在整经机的后方。筒子架与整经机机头一般相距2.5 ～4m。筒子架上装有一定数量的筒子插座、张力装置和导纱瓷板，断纱自停装置也可安装在筒子架上。筒子架上的筒子容量一般为500 ～600 只工作筒子，最多可达1000 只。

筒子架的作用不只是安置筒子，筒子架一般还有纱线张力控制、断纱自停与信号指示等功能，这些功能及它的结构形式对整经张力和生产效率有直接影响，因此它是整经机的重要组成部分。

筒子架的种类很多，按筒子架框架平面布局可分为V 形、矩形和矩—V 形等;按有无预备筒子可分为复式和单式两种;按更换筒子的方式可分为间断式和连续式两种。

1.间断整经矩形单式筒子架 间断整经矩形单式筒子架如图7-20 所示。其框架结构由金属圆管构成，中央立柱的两侧装有筒子插座，工作筒子插在它的上面。筒子插座略向下倾斜，与立柱呈75°夹角，以减少退绕气圈与筒子上表面之间的摩擦接触。张力器和导纱瓷板则装在两翼支架上。由于单式筒子架上仅装工作筒子，当筒子纱用完时就必须停车，再将两翼支架向两侧推开，在筒子架的中间形成换筒通道，换筒工进入通道摘断纱线，换下全部空筒管，换上满卷筒子，再把筒子上的纱头同张力器一侧被摘断的纱尾连接起来，最后将两翼支架推回中间，重新开车进行整经。这种必须停机的换筒方式，称作“间断整经”。

图7-20　单式筒子架

1—中央立柱 2—筒子插座 3—工作筒子 4—张力器 5—支架 6—导纱瓷板

间断整经矩形单式筒子架的优点是占地面积较小，整批筒子的退绕直径大致相同，因此整经纱片张力比较一致。其缺点是需停机换筒，生产效率低;换筒时，筒管上的残余纱线产生换筒回丝，增加倒筒脚的工作。因此，这种筒子架宜用于细特纱、小批量、品种多，质量要求高、厂地小的棉织、毛织和丝织生产中的整经工序。

为了消除更换筒子的停机时间，可采用连续整经复式筒子架。

2.连续整经V 形复式筒子架 备有预备筒子的筒子架，称作复式筒子架。其上的每一个张力器均配有两套筒子插座，分别插上工作筒子和预备筒子，工作筒子的纱尾和预备筒子的纱头打结相连，因而当工作筒子的纱线用完后，预备筒子便自然进入工作状态。这样，拔去空筒管、换上预备筒子和连接纱尾纱头等操作都可在不停车的情况下进行，这就是“连续整经”，如图7-21 所示。

图7-21　复式筒子架

连续整经矩—V 形复式筒子架的优点是更换筒子无须停车，整经生产效率高，换筒回丝少。缺点是筒子架占地面积较大;经纱片的张力不匀;工作筒子用完后转向预备筒子的瞬时，张力有突变。

连续整经复式筒子架宜用于中、粗特纱线，以及中低档织物的大批量生产中的整经工序。间断整经的整经张力均匀，但生产率低，而连续整经的情况正相反，生产率高但经纱片张力不匀。为了同时获得均匀的片纱张力和较高的生产率，可采用链式回转筒子架、旋转架组合筒子架、小车式组合筒子架和双筒子架等。这些筒子架的共同特点是以间断整经的单式筒子架整批换筒为基础，适当改进筒子架结构形式，以便能在不停机的情况下进行拔去空筒管、插上满卷筒子的操作，使更换筒子的停机时间大大缩短，从而既能保证整经经纱片张力均匀，又能获得较高的生产率。

(二)张力装置

在整经筒子架上一般设有张力装置，给纱线以附加张力。设置经纱张力装置的另一目的是调节片纱张力，即根据筒子在筒子架上的不同位置，分别给予不同的附加张力，抵消因导纱状态不同产生的张力差异，使全片经纱张力均匀。随着整经速度的提高，因导纱部件和空气阻力附加给纱线的张力已能满足整经要求，故有些整经机不再专门配置张力器，附加张力通过导纱部件作微调。

1.垫圈式张力装置 普通整经机一般将垫圈式张力装置安装在筒子架上，如图7-22 所示。当纱线绕过瓷柱时，其上所套的张力盘、毡圈和张力垫圈便对纱线加压，使之获得一定的张力。张力垫圈设有不同的重量规格，改变张力垫圈的重量便可达到调整整经张力的目的。毡圈起缓冲吸振作用，以减小因张力盘上下跳动而引起的张力波动。

2.双柱压力盘式张力装置 它主要通过改变双柱压力盘之间的张力柱的位置来改变纱线包围角，从而起到调节纱线张力的作用，如图7-23 所示。

图7-22　垫圈式张力装置

1—瓷柱 2—张力盘 3—毡圈 4—张力垫圈

图7-23　双柱压力盘式张力装置

1—纱线 2—挡纱板 3—压力盘 4—张力柱5—导纱钩 6—立柱 7—调节轴

(三)断纱自停装置

为了使经轴或整经滚筒及织轴上始终保持经纱的设计根数，并使各根经纱的长度相等，则经纱断头后，应及时停车。为此，在整经机上设有断纱自停装置。高速整经机对断头自停装置的灵敏度提出了很高要求，要求在800 ～1200m/min 整经速度下整经断头不卷入经轴，从而方便挡车工处理断头。断纱自停装置既可以安装在整经机机头上，也可以安装在筒子架上，而后者又有两种安装位置，即集中安装在筒子架的前方，或分散安装在每只张力装置前方。

断纱自停装置安装在筒子架上的优点是检测位置离经轴或整经滚筒比较远，有利于避免断头经纱卷入纱层;可以以每层为一组，设置断头位置指示灯。其缺点是结构较为复杂，维修比较麻烦。而安装在整经机机头上的情况则正好相反。

断纱自停装置应该结构简单、工作灵敏，经纱一旦断头，能迅速发出停车信号，并应稳定可靠、维修方便。常用的断纱自停装置有电气接触式、光电式和静电感应电容式。

1.电气接触式断纱自停装置 常用的三种电气接触式断纱自停装置如图7-24 所示。

图7-24　电气接触式断纱自停装置

1—U 形电极 2—电极 3—绝缘体 4—停经片 5—经纱 6—铜片 7—自停钩8—指示灯 9—突钩 10，13—长杆 11—铜棒 12—架座 14—导电板车15—鞋状触块 16—张力压杆 17—U 形导纱器 18—纱线 19—自停杆20—限位板 21—转轴 22—拉簧

如图7-24( a) 所示形式的断纱自停装置装于整经机机头，其工作原理是低压电路的一端通过墙板与断头自停装置的U 形电极连接，另一端与电极连接，在两电极之间嵌入绝缘体，经纱穿过金属停经片上端的圆孔。在未出现纱线断头时，经纱张力使停经片处于悬挂状态，两电极间断路，整经机正常运转;纱线断头时，经停片下落，其内孔上方的斜边将两电极接通，使自停开关器启动，整经机便停止运转。

如图7-24( b)、( c) 所示形式的断纱自停装置集中安装在筒子架的前方。如图7-24( b)所示形式的工作原理是在纱线未断头时，自停钩在经纱张力作用下向上抬起，使铜片处于实线所示位置，整经机正常运转;经纱一旦断头，自停钩便会因自重而绕A 轴摆至虚线位置，使钢片沿槽上升，并与左右两侧充作电极的铜棒接触，形成回路，使自停开关器启动，整经机停止运转，同时指示灯亮，指示断头所在位置。

如图7-24( c) 所示形式的断纱自停装置的工作原理是自停杆的右端为U 形瓷质导纱器，另一端与鞋状触块相连，转轴和鞋状触块为低压电路的一极，低压电路的另一极为导电板。当整经机正常运行时，纱线的张力迫使自停杆下压在限位板上，此时鞋状触块与导电板分离( 实线位置) ，电路不通，限位板的作用是防止纱线张力波动而引起自停杆的跳动，进而避免电路的误导通，影响机台正常工作。当纱线断头时，自停杆在拉簧的作用下，绕转轴快速跳起( 虚线位置) ，使鞋状触块右上角的圆弧部分与导电板滑动接触，电路导通，使整经机停转。

2.光电式断纱自停装置 光电式断纱自停装置是利用光电转换原理而工作的，如图7-25所示，由发射器发出的平行光束照到对侧的接收器上，经纱穿过停经片上方的圆孔，每片停经片只穿一根经纱，停经片穿在停经铁条上。当经纱未断头时，停经片在经纱张力作用下悬挂在光路上方，光束直射到接收器内部的光敏管上，光敏管把光信号转换成高电位信号。当经纱发生断头时，停经片落下挡住光束，光敏管便输出低电位信号，低电位信号经运算放大器的放大，输出足够大的工作电压，经反相器使振荡器起振，再由脉冲变压器输出正脉冲触发信号，使执行器中的可控硅导通，电磁铁闭合，实现停车。

图7-25　光电式断纱自停装置

1—发射器 2—停经片 3—接收器 4—经纱 5—停经铁条

(四)机头部分

1.分批整经机机头部分

(1) 经轴传动装置。经轴传动装置用于实现经纱的等线速度卷绕，按其传动形式可分为间接传动和直接传动两类。

①间接传动:用圆柱形滚筒摩擦传动经轴是间接传动的常见形式，也是维持整经线速度恒定的最简单的传动方式。交流电动机通过带传动使滚筒恒速转动，整经轴置于导轨上并受水平压力的作用紧压在滚筒表面。由于滚筒的表面线速度恒定，所以整经轴亦以恒定的线速度卷绕纱线，达到恒张力卷绕的目的。用滚筒摩擦传动经轴的优点是结构简单、启动缓和，能避免开车时因经纱张力突然增加而造成大量断头。但是它不能适应高速整经，因为在快速启动和制动时，经轴由于自身的回转惯性而在滚筒表面打滑，使纱线遭受额外的摩擦损伤，并造成测长不准。此外，由于滚筒有较高的回转惯性，其快速启动和制动的难度较大，所以新型高速整经机倾向于采用经轴直接传动。

②直接传动:这种整经机的经轴两端为内圆锥齿轮，它工作时与两端的外圆锥齿轮啮合，接受传动。采用经轴直接传动后，为了获得恒定的整经线速度，须随着经轴卷绕直径的增大，逐渐降低经轴的转速，常用的变速方法有直流电动机调速、交流电动机变频调速、液压无级变速器调速等。

目前交流电动机变频调速比较普遍，这是因为直流电动机虽有较好的启动性能以及能在大范围内平滑调速的优点，但它的单机容量、最高电压和转速等要受到换向和机械强度等问题的限制，而且维修也比较麻烦。交流电动机则结构简单，价格便宜，其单机容量及最高转速均远远超过直流电动机。同时，变频调速系统具有调速精度高、响应快、性能可靠等特点。

所谓变频调速是通过变频器控制交流电动机转速。具体过程是交流电动机传动整经轴卷绕纱线，根据所设计的整经线速度，由电位器设定一个模拟量，实际的整经线速度经测速发电机测出作为反馈取出一个模拟量，经过A/D 转换，PLC 运算后输出一个模拟调节量，送入变频器，从而控制交流电动机速度，随着经轴直径的增大，线速度反馈量随之增大，经过PLC 运算后送入变频器，控制电动机速度不断下降，使整个整经过程中线速度保持恒定。

(2) 制动装置。整经机制动装置的作用是在经纱断头或经轴满轴时，将经轴或传动经轴的滚筒迅速制停，从而避免因断头卷入而引起的缺经和因一批经轴的经纱长度不等而造成的回丝浪费。对于新型高速整经机，除经轴制动外，还需对压辊、测长辊进行制动，而且要求两者同步制动。

图7-26　钢带式摩擦制动装置

1—钢带 2—制动盘 3—踏杆

整经机制动装置一般可采用钢带式、内胀环式、圆盘钳制式和电磁式等结构。

①钢带式摩擦制动装置: 该装置( 图7-26) 常用于分条整经机整经滚筒的制动，它是依靠钢带对制动盘的摩擦力所形成的制动力矩而使整经滚筒停转的。

②内胀环式摩擦制动装置: 该装置( 图7-27) 广泛用于普通整经机和高速整经机上。在制动时，迫使胀环向外张开，使其上的摩擦片同制动盘相接触，利用摩擦作用使滚筒停转。其按加压性质分，有机械凸轮加压［图7-27( a)］和液压( 或气压) 加压［图7-27( b)、( c)］两类。

图7-27　内胀环式摩擦制动装置

1—制动盘 2—摩擦片 3—胀环 4—凸轮 6—液压缸或气压缸

③圆盘钳制式制动装置:如图7-28 所示，在经轴( 或压辊、测长辊) 的轴端固装一个大直径的制动盘，其周边伸入制动钳头端的两块刹闸之间。制动钳的另一端与液压缸( 或气缸) 的活塞杆相接触。当整经机正常运转时，液压缸( 或气缸) 的活塞杆内缩，在拉簧的作用下，制动钳的刹闸张开，不起制动作用。当需要制动时，活塞杆外伸，使制动钳的刹闸闭合，夹持住制动盘，使经轴( 或压辊、测长辊) 停转。根据需要，可以配置多副制动钳( 一般为2 ～3 副) ，沿制动盘周边均布。

圆盘钳制式制动装置结构简单，配置灵活，刹闸与制动盘之间的间隙调整方便，制动力矩大，常用于高速整经机。

(3) 经轴加压装置。整经时必须对经轴施加一定的压力，以达到工艺所要求的卷绕密度，并使经轴表面平滑圆整、内外密度均匀、松紧适度。对经轴加压，要求沿经轴轴向的加压力均匀一致，其大小以不压扁经纱而影响其吸浆能力为度; 同时还要求在经轴从空轴到满轴的整个整经过程中保持加压力不变。

常用的经轴加压装置有悬臂式重锤加压和压辊式液压加压等。

①悬臂式重锤加压装置:如图7-29 所示，经轴安置在经轴臂的轴承内，经轴臂的头端挂有加压重锤。经轴本身连同经轴臂和加压重锤构成一个加压系统，压向滚筒，滚筒对经轴的反作用力即为经轴所受的加压力。加压力的大小主要取决于经轴自重和加压重锤对经轴臂铰支点的合力矩大小。显然，随着经轴卷绕直径的增加，不仅经轴重量逐渐增大，而且经轴和加压重锤对经轴臂铰支点的力臂也在逐渐增大，因此在空轴到满轴的整经全过程中，经轴所受的加压力是逐渐增加的，虽然可通过及时调节加压重锤的重量来改善加压力的增大趋势，但不能完全保持加压力的恒定，这是悬臂式重锤加压装置的缺点。

图7-28　圆盘钳制式制动装置

1—经轴( 或压辊、测长辊) 2—制动盘 3—刹闸4—制动钳 5—拉簧 6—液压缸( 或气缸)

图7-29　悬臂式重锤加压装置

1—经轴 2—经轴臂 3—加压重锤 4—滚筒

②压辊式液压加压装置:几种常见的压辊式液压加压装置如图7-30 所示。压力油进入油缸的加压腔，推动活塞，再通过摆杆［图7-30( a)、( b)］、或滑块［图7-30( c)］，使压辊压向经轴，从而对经轴加压。压辊式液压加压装置，按压辊的根数分为单压辊式［图7-30( a)、( c)］和双压辊式［图7-30( b)］两类。单压辊的压辊轴向长度等于经轴幅宽;双压辊则采用两根轴向长度均短于经轴幅宽的压辊，利用它们沿轴向的不对齐伸缩排列，可以很方便地实现对不同幅宽的经轴的全幅加压。

压辊式液压加压装置的优点是加压力与卷绕过程中经轴的重量的变化无关，从而能在空轴到满轴的整经全过程中保持加压力恒定;经轴急停时，能迅速完成压辊回退、离开经轴的动作，从而避免对经纱的意外损伤。

图7-30　压辊式液压加压装置

1—经轴 2—压辊 3—油缸

显然，压辊式液压加压装置优于悬臂式重锤加压装置，是一种比较理想的加压方式。但因这种加压装置的压辊要占据一定的空间位置，影响了它在滚筒摩擦传动经轴的整经机上的应用，所以它仅用于经轴直接传动的整经机上，并可利用图7-30( a)、( c) 中的大直径单压辊，作为经轴直接传动调速装置的测速元件或作为计长装置的测长元件。

(4) 计长和满轴自停装置。计长和满轴自停装置的作用是测定并指示出经轴上的绕纱长度;当经轴绕满工艺规定的经纱长度时，发出整经机停机信号。常用的计长和满轴自停装置有机械式和电子式两种。

随着电子技术的发展，机电一体化的电子预置式计长和满轴自停装置得到了广泛的应用。当显示器显示的数字与预置长度相符时，使驱动电路导通，继电器吸合，满轴自停电路作用，整经机停止工作。

(5) 上落轴装置。为了减轻上落轴的劳动强度和缩短上落轴的停台时间，整经机配备有上落轴装置。常用的上落轴装置有电动式、液压式和气动式。

①电动式上落轴装置:其机构简图如图7-31 所示。它由能正反转的、带减速轮系的电动机驱动。链轮活套在传动轴上，离合器与传动轴之间采用轴向可移式键连接。上落轴时，将离合器与链轮左侧的啮合爪相啮合，落轴时按落轴按钮，使电动机顺转，经链轮和离合器使传动轴旋转，再经蜗杆、蜗轮，使固定在蜗轮轴上的连杆推动经轴臂向前下方移动，经轴便倚靠着滚筒的表面下降，当经轴落地时，蜗轮轴上的限位块正好触及限位开关，电动机停转，落轴结束;上轴时，按上轴按钮使电动机反转，仍经链轮、离合器及蜗杆、蜗轮、连杆将经轴臂向后上方拉起，使经轴上升，当经轴上升到规定位置时，限位块触及限位开关，电动机停转，完成上轴工作。脱开离合器，借助手轮可以手动上落轴，以便进行限位块和限位开关相对位置的调整。

图7-31　电动机上落轴装置

1—电动机 2—减速轮系 3，6—链轮 4—手轮 5—离合器 7—传动轴 8—蜗杆 9—蜗轮10—连杆 11—经轴臂 12—经轴 13—滚筒 14，16—限位块 15—限位开关

②液压( 或气动) 式上落轴装置: 其机构简图如图7-32 所示，以液压式为例，上轴时压力油进入上落轴油缸的下腔，推动活塞向上移动，经轴升降托臂逆时针转动，使安置在经轴升降托臂上的经轴上升完成上轴动作; 落轴时，压力油进入油缸上腔，推动活塞向下移动，经轴升降托臂顺转，完成落轴动作。经轴上升最高位置与下落的最低位置由限位开关控制。

2.分条整经机机头部分 分条整经机机头部分主要装置有分绞、整经滚筒卷绕、导条和圆锥角调节、倒轴时织轴横动、织轴卷绕、满绞自停、制动和上落轴等装置。

(1) 分绞装置。为了能在经轴上保证经纱颜色、捻向等配列循环的正确顺序，分条整经机配置有分绞装置。分绞时，该装置将来自筒子架的经纱分成上下两层后穿入分绞线，借助分绞线，使经纱保持其正确的配列循环。分绞装置由分绞筘和分绞筘升降机构两部分组成。

分绞筘如图7-33 所示，它是由封点筘隙( 筘隙中间部分焊有两个封点) 和不封点筘隙间隔排列而成。将条带经纱按奇、偶数顺序分别穿过分绞筘的封点筘隙和不封点筘隙。当分绞筘下降时，如图7-33( a) 所示，穿入封点筘隙的奇数经纱随焊封点下沉，穿入不封点筘隙的偶数经纱则保持不动，于是条带经纱被分成上下两层( 奇数经纱在下层，偶数经纱在上层) ，在其间引入分绞线，接着将分绞筘提升到图7-33( b) 所示位置，穿入封点筘隙的奇数经纱随焊封点上升，穿入不封点筘隙的偶数经纱仍保持不动，此时形成奇数经纱在上，偶数经纱在下的两层纱，再将分绞线引入，按图示形式将分绞线打结后，便能保持经纱配列循环不变。

图7-32　液压( 或气动) 式上落轴装置

1—上落轴油缸( 或气缸) 2—经轴升降托臂3—经轴 4，5—限位开关

图7-33　分绞筘

1—不封点筘隙 2—封点筘隙 3—分绞线

分绞筘位于后筘和定幅筘之间，但穿分绞线的位置在定幅筘和整经滚筒之间。每当条带在整经滚筒上生头后即进行分绞。

分绞筘的上升和下降是由分绞筘升降机构来完成的，如图7-34 所示。扇形板上的三个半圆形缺口，是用来定位分绞筘上、中、下三个位置的。分绞时，分绞筘依次位于如图7-34( a)、( c) 所示位置上。分绞后整经时，分绞筘应位于如图7-34( b) 所示位置上。分绞筘通过采用脚踏开关控制分绞;配有三点定位的全自动分绞筘架，可实现自动分绞。

图7-34　分绞筘升降机构

(2) 整经滚筒头端圆锥角装置。在整经滚筒头端有16 根( 或24 根) 角状杆，组成了带有一定倾角的圆锥面。为适应不同品质、不同线密度的纱线条带卷绕的成型要求，对该圆锥面的圆锥角还设有调节装置，如图7-35 所示。

图7-35　圆锥角调节装置

1—角状杆 2—升降杆 3—手柄 4，7—圆锥齿轮 5—丝杆螺母 6—丝杆

当转动手柄时，通过圆锥齿轮、丝杆、丝杆螺母和升降杆，使角状杆偏转，从而改变角状杆的倾角。其余角状杆的同步偏转，是借助丝杆底部的圆锥齿轮来实现的。纱线粗，条干表面光洁，整经长度短，α 宜小些; 纱线细，条干表面粗糙，整经长度长，α 应大些。一般α 的调节范围为0 ～30°。

需要说明的是，新型分条整经机具有固定的圆锥面，控制条带成型是定幅筘不动而滚筒作相对横移，卷绕过程中，测厚辊检测滚筒上纱层厚度，发出每绕纱一周平均增厚的信息，经计算机处理，无级修正滚筒横移速度，使条带卷绕成型更正确。另外，还有配备锥体结构测定仪的分条整经机，可以确定条带的位移和锥角，保证条带卷绕成形良好。