3 自勻裝置的原理、類型及特性 
3.1 原理 
變化牽伸區(qū)中的牽伸倍數(shù)實(shí)現(xiàn)對在制品的勻整?；痉匠蹋?nbsp;
v2=v1E(1±△t/t)或 v1=v2 [E(1±△t/t)]………(1) 
(1)式中：V1、V2分別為喂入，紡出羅拉的線速度，V2/V1=實(shí)際牽伸倍數(shù)=D 
E為額定（設(shè)計(jì)）牽伸倍數(shù) 
G為喂入品實(shí)際單位重量，以厚度t表示 
△G為喂入品實(shí)際單位重量與額定（設(shè)計(jì)）單位重量之差，以厚度變化△t表示 
當(dāng)V1為恒量，V2喂入品厚度的變化作線性變化。當(dāng)V2為恒量，V1隨喂入品厚度的變化作雙曲線變化。 
3.2 自調(diào)勻整的類型有三種分開環(huán)、閉環(huán)、混合環(huán) 
3.2.1 開環(huán)：控制迴路非封閉式，檢測點(diǎn)設(shè)在機(jī)器喂入后羅拉的后方，控制點(diǎn)設(shè)在紡出點(diǎn)某處，按補(bǔ)償原理工作。 
3.2.2 閉環(huán)：控制迴路為封閉式，檢測點(diǎn)設(shè)在機(jī)器紡出前羅拉的前方，控制點(diǎn)設(shè)在喂入點(diǎn)某處，按反饋原理工作。 
3.2.3 混合環(huán)：在牽伸調(diào)整系統(tǒng)中，既有開環(huán)，也有閉環(huán)，兼有二者的優(yōu)點(diǎn)。可有兩處檢測，一處控制，也可有一處檢測，兩處控制。 
3.3 類型特點(diǎn) 
3.3.1 開環(huán) 
(1)順產(chǎn)品運(yùn)行方向，檢測點(diǎn)在后，控制點(diǎn)在前，對喂入品實(shí)時(shí)檢測，實(shí)時(shí)控制，針對性強(qiáng)。 
(2)檢測點(diǎn)在喂入方向，速度低，可提高檢測精度。 
(3)控制點(diǎn)在前，速度雖較高，但與喂入品厚度變化成線性關(guān)系，利于控制。 
(4)勻整后，牽伸系統(tǒng)產(chǎn)生的外部干擾，無控制能力。 
(5)勻整長度較短，對控制系統(tǒng)的運(yùn)行時(shí)間有嚴(yán)格要求，必需與喂入在制品到達(dá)牽伸區(qū)中變速點(diǎn)某處的時(shí)間同步，匹配的好，可望對所勻整的短片段以上的所有中、長片段產(chǎn)生全勻整作用，否則效果欠佳，甚至惡化條干，故穩(wěn)定性較差。 
3.3.2 閉環(huán) 
(1)順產(chǎn)品運(yùn)行方向，檢測點(diǎn)在前，控制點(diǎn)在后，對喂入品檢測過去，控制未來，針對性差。 
(2)檢測點(diǎn)在前，紡出方向，安裝精度要求高。 
(3)控制點(diǎn)在后，速度雖低，但應(yīng)與喂入品厚度變化成雙曲線關(guān)系，精度受影響。 
(4)勻整系統(tǒng)對牽伸系統(tǒng)產(chǎn)生的外部干擾，有控制能力，故穩(wěn)定性較好。 
(5)由檢測至控制、執(zhí)行、系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)間較長，故勻整片段較長。 
3.3.3 混合環(huán) 
(1)融開，閉環(huán)之所長于一體，能同時(shí)勻整短、中、長片段。 
(2)控制方式靈活，可有多種選擇，或在喂入紡出兩端均設(shè)檢測點(diǎn)，有喂入或紡出處設(shè)一個(gè)控制點(diǎn)，也可在喂入，紡出兩端均設(shè)控制點(diǎn)，在喂入或紡出處設(shè)一個(gè)檢測點(diǎn)，視工藝需要而定。 
(3)因增設(shè)了檢測點(diǎn)或是控制點(diǎn)，特別是控制執(zhí)行點(diǎn)，其成本較高。 
3.4 開環(huán)變速點(diǎn)與時(shí)間 
3.4.1 變速點(diǎn)。以牽伸區(qū)中前羅拉鉗口中心為原點(diǎn)的直角坐標(biāo)，A為檢測點(diǎn)，在制品按矢示方向，以后羅拉線束V1喂入，V2為前羅拉線速，前后羅拉的中心距為G、a、P分別為前、后鉗口的實(shí)控寬度，Xe為變速點(diǎn)，纖維長度為L，牽伸倍數(shù)D=V2/V1。則 
xc=[2(G-P+D·a)-L(D+1)]/2(D+1)　(注三) ……(2) 
棉條截面中纖維頭端密度超前棉條厚度（截面纖維量）ф值。 
ф=（L/2）[1+(σ/L)2] ……………… (3) 
(3)式中，L為纖維平均長度，σ為纖維的離散度 
OA=M，因?yàn)檎{(diào)控的是棉條的厚度，故當(dāng)喂入條行走至牽伸區(qū)中的C點(diǎn)時(shí)，應(yīng)視為變速點(diǎn)。 
3.4.2 系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)間 
研究表明，只有當(dāng)喂入條由A點(diǎn)行至C點(diǎn)時(shí)，自勻裝置執(zhí)行變速才能同步。設(shè)喂入品由A至C的時(shí)間為Tf，則 
Tf=AC/v1={M-xc-0.5×L[1+(Q/L)2]}/v1 ………(4) 
系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)間設(shè)為Tc，則必需使Tc-Tf=0，才能同步。此即意味能對此短片段長度以上的各片段長度進(jìn)行全勻整。 
4 紡紗系統(tǒng)中的應(yīng)用 
4.1 清棉成卷機(jī)上原有的鐵砲自勻裝置主要缺陷如下： 
(1)鐵砲表面曲線未嚴(yán)格按雙曲線制造，常為直經(jīng)，存在控制偏差； 
(2)鐵砲高速、大質(zhì)量，轉(zhuǎn)動(dòng)慣量大，速度變化傳遞緩慢，靈敏度低； 
(3)理論上，主被動(dòng)鐵砲速比變化，由線性傳動(dòng)皮帶位置而定，但皮帶是有寬度的，有滑失率還有爬高斜行效應(yīng)，均影響速比變化； 
(4)側(cè)軸傳動(dòng)件及蝸桿快速磨損、故障停車多，影響效率，機(jī)件消耗大； 
(5)人工調(diào)磅，受車間溫濕度影響，視擋車工經(jīng)驗(yàn)及操作熟練程度而異，不確定因素較多。 
目前國內(nèi)使用清棉成卷機(jī)的紡紗廠仍為多數(shù)，對之進(jìn)行改造，實(shí)屬必要，國內(nèi)已有多家推出改進(jìn)型號(hào)在10余種之多，如無錫的恒久ZQB系列，賽特的SS系列，申新系列，錫山靈特的FLT-3000B型，賽達(dá)SE-200型，金壇大宇的YSYH系列等等，有變頻與壓調(diào)兩種方式，共同點(diǎn)是： 
(1)正卷率能提高至99~100%，重不勻純棉在1%以下，化纖在1.2%以下。 
(2)利用原機(jī)上天平曲桿作檢測點(diǎn)，天平羅拉為控制點(diǎn)，去掉側(cè)軸，鐵炮及蝸桿蝸輪傳動(dòng)，代之以變頻電機(jī)或調(diào)壓電機(jī)單獨(dú)傳動(dòng)，改造便捷。 
(3)改造費(fèi)用小，若采用調(diào)壓電機(jī)，費(fèi)用更小，但該電機(jī)功耗較大，溫升高。 
改造后，效益顯著（見2、3、4節(jié)）是合算的，若能再提高一點(diǎn)檢測精度，考慮打手開松 ，塵籠前方氣流對棉流縱橫方向再分布的影響，效果將更好。 
4.2 卷喂梳棉機(jī) 
全國大多數(shù)的梳棉機(jī)，仍以卷喂為主，一般地因其設(shè)備配合較多，而自勻裝置售價(jià)又較高，故應(yīng)視具體情況，經(jīng)濟(jì)合理地使用。 
4.2.1 生條直喂的轉(zhuǎn)杯紡 
一些工廠，常用轉(zhuǎn)杯紡利用廢棉紡制副牌紗，以充分利用各種下腳，梳棉中的可用纖維，獲限經(jīng)濟(jì)效益。這些廢紡纖維，不大適合，并條加工，常生條直喂，若用戶提出了質(zhì)量要求，則需要梳棉機(jī)上添裝自勻裝置，強(qiáng)調(diào)支偏用長閉環(huán)，強(qiáng)調(diào)條干強(qiáng)力，則用短開環(huán)，兩者都強(qiáng)調(diào)，則用前短開環(huán)或混合環(huán)。 
4.2.2 精梳紡系統(tǒng) 
精梳紗屬升檔產(chǎn)品，質(zhì)量要求較高，屬于精梳系統(tǒng)的并合數(shù)多于普梳，準(zhǔn)備工序?qū)χ?、短片段的均勻度有改善作用，梳棉機(jī)上必需采用混合環(huán)勻整裝置，兼顧支偏及均勻度的改善，與精梳后的一道超短片段勻整的并條機(jī)組合，把好精梳紗的質(zhì)量關(guān)。 
4.2.3 普梳紡系統(tǒng) 
一般地，也可不采用自勻裝置，視用戶要求而定。 
4.2.4 針織紗 
針織用紗的質(zhì)量要求高于機(jī)織，可以是精梳針織紗、普梳針織紗或轉(zhuǎn)杯紡針織紗，梳棉機(jī)上必需采用混合環(huán)自勻裝置，與后續(xù)并條機(jī)上的短片段或超短片段自勻裝置組合，加上多根并合，牽伸的耦合效應(yīng)，以提高棉紗質(zhì)量。 
4.3 清梳聯(lián) 
清梳聯(lián)已有逐步推廣之勢，隨著化纖用量的增加，因清棉粘卷問題，更促進(jìn)了這種趨勢的發(fā)展，但與清棉成卷相比有不足處。 
4.3.1 清梳聯(lián)工藝缺陷 
一是少了一道清棉成卷機(jī)上的在線自勻控制；二是少了一道對不合格的輕重卷的人工調(diào)磅，即少了對超長片段不勻的控制；三是少了清棉儲(chǔ)備卷橫排豎取碼放的延時(shí)混合與梳棉機(jī)上輕重卷搭配的管理調(diào)整功能。 
清梳聯(lián)連續(xù)化、自動(dòng)化、高產(chǎn)、高效、高勞動(dòng)生產(chǎn)率等等諸多優(yōu)點(diǎn)，雖已公認(rèn)，但若不能彌補(bǔ)上述缺陷也不能推廣，而自勻裝置的使用，除對延時(shí)混合無能為力以外，其他缺陷均能彌補(bǔ)。 
4.3.2 連續(xù)勻整 
在第一臺(tái)梳棉機(jī)側(cè)管道處的壓力開關(guān)，控制著清棉機(jī)給棉羅拉變速喂給，使各梳棉機(jī)的上棉箱能均勻地儲(chǔ)存原棉。下棉箱的壓力傳感器，控制著上箱喂棉羅拉變速均勻地喂入原棉至下箱。下箱喂入梳棉機(jī)的棉層，再接受梳棉機(jī)的勻整。瑞士立達(dá)最新推出的C51型梳棉機(jī)，已將上、下棉箱的勻整信號(hào)納入梳棉機(jī)自勻裝置的控制器中[注四]。 
4.3.3 清梳聯(lián)梳棉機(jī) 
有四種類型，機(jī)前、機(jī)后短開環(huán)、長閉環(huán)和混合環(huán)。國內(nèi)外已有多種型號(hào)，在國內(nèi)有紡科院與鄭州紡機(jī)的FT025型，青島紡機(jī)的FT024型（混合環(huán)），西北機(jī)器廠Y2-1/2F型（閉環(huán)），七二一廠YZ-I型（閉環(huán)），臺(tái)灣東夏THCA-5861型（機(jī)前短開環(huán)），無錫恒久CCA型，金壇大宇的YSTSLL型和賽特FA系列，國外有瑞士洛菲（LOEPFE）SLT-4（機(jī)后短開環(huán)），烏斯特UCC-L（長閉環(huán)），立達(dá)的C4-RR（混合環(huán)），法國特呂茨勒（TRUTZSCHLER）CCD型（長閉環(huán)）和ICFD+CCD（混合環(huán)），勃乃特（PLATT）2000型（機(jī)前短開環(huán)）等。四種自勻裝置的特點(diǎn)： 
(1)機(jī)后短開環(huán) 
改善生條短片段不勻，但對長片段重不勻率的改善有限。 
(2)機(jī)前短開環(huán) 
檢測點(diǎn)，控制點(diǎn)都設(shè)在機(jī)前，對梳棉機(jī)自身的勻整使用及外部干擾，均可勻整、檢測、控制兩點(diǎn)距離近，若能做到3、4節(jié)所述，則可對該短片段以上各片段長度全勻整，但對紡出生條增加1.05-2..0倍牽伸產(chǎn)生的附加不勻率，無法控制。 
(3)長閉環(huán) 
改善生條支偏，對短片段不勻率的改善有限，若設(shè)備狀態(tài)較好，道夫的纖維轉(zhuǎn)移率穩(wěn)定，可適應(yīng)工藝需要。 
(4)混合環(huán) 
同時(shí)具有開、閉環(huán)優(yōu)點(diǎn)，已成為國內(nèi)外紡機(jī)制造廠共同趨勢，如鄭州紡機(jī)的FA221和FA225系列，青島紡機(jī)的FA232型，瑞士立達(dá)C4~C51型，法國特呂茨勒DK740~DK903型，DK903還將原后開環(huán)CFD型改進(jìn)為ICFD型。（超短片段） 
4.3.4 清梳聯(lián)梳棉機(jī)勻整類別選擇 
一般地應(yīng)考慮采用混合環(huán)，如限于資金，可考慮選用閉環(huán)或前開環(huán)。 
4.4 并條機(jī) 
并條機(jī)采用自勻裝置，將是必然趨勢，原因有七個(gè)： 
4.4.1并條工序是紡紗廠質(zhì)量把關(guān)的工序，對成紗支偏及條干均勻度，均有直接的影響，目前，許多工廠，都是采取離線檢測的手段進(jìn)行控制，其代表性、精度和反饋速度都存在極大的缺陷，越來越難適應(yīng)市場上花色、品種頻繁變化的需求。 
4.4.2 棉紗質(zhì)量能長期地穩(wěn)定在同一個(gè)檔次，是欲創(chuàng)商標(biāo)，品牌效應(yīng)的最終織物商（如服裝等）所追求的紗源。為此，他們愿以高出一般市面的售價(jià)來求購。 
4.4.3 自勻裝置與現(xiàn)有的并合、牽伸工藝相結(jié)合，對棉紗質(zhì)量的提高，能獲得較好的耦合效果。 
4.4.4 自勻裝置對超過允許偏差的紡出品的疵點(diǎn)（棉結(jié)、雜質(zhì)、長粗、長細(xì)等）建立門限，禁止通過，并實(shí)時(shí)發(fā)出警報(bào)。故可減少紗疵。 
4.4.5 自勻裝置對紡出品均勻度的改善，對后續(xù)工序，特別是織造工序，能減少斷頭，提高效率，降低生產(chǎn)成本，能創(chuàng)造可觀的效益。 
4.4.6 并條機(jī)單產(chǎn)高，設(shè)備臺(tái)數(shù)較少，投資可較小。 
4.4.7 混紡系統(tǒng)中，在混并之前，常對參與 混合的不同纖維原料，分別進(jìn)行予并，若采用短、中片段的自勻裝置，有利于混紡比例達(dá)設(shè)計(jì)要求。 
4.5 并條機(jī)上的自勻裝置 
主要是改善棉條的短片段或超短片段的不勻。對于片段長度，瑞士烏斯特曾提出：超短＜0.25m，短片段為0.25~2.5m，中長為2.5~25m，長片段為25~250m，超長＞250m，因在并條以后的粗紡、細(xì)紡工序都是單根紡紗（特低號(hào)紗或采用雙根粗紗喂入），再無并合改善的機(jī)會(huì)，故在并條機(jī)上，既要把好支偏這道關(guān)，還要為改善細(xì)紗的條干CV值創(chuàng)造條件，其采用的自勻裝置、速度、精度遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于清梳工序。 
目前，國內(nèi)外并條機(jī)的自勻裝置，國內(nèi)有洛陽613廠的Byz（中長片段）BYD（超短片段）型，臺(tái)灣東夏的THA-901AL型和金壇大宇的YSBT型，國外有鳥斯特的ADC-EC、USC（超短片段）型，立達(dá)的RSB-D30型（超短片段），法國特呂茨勒的HSR-1000型（超短片段）等。除BYZ型為全部檢測，部分勻整以外，其余型號(hào)均為全部檢測，全部勻整，均采用開環(huán)控制迴路。 
4.5.1 全勻整方式 
檢測點(diǎn)，控制點(diǎn)為第一圖所示，對喂入品在牽伸區(qū)內(nèi)C點(diǎn)的確定和系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)間TC有極嚴(yán)格的要求（即TF-TC=0），由于是高速，超短片段勻整，對檢測機(jī)構(gòu)，伺服執(zhí)行機(jī)構(gòu)要求有極高的響應(yīng)度，必須是毫秒（MS）級(jí)，以勻整該短片段以上的各片段長度。 
4.5.2 監(jiān)測 
開環(huán)迴路對前牽伸產(chǎn)生的附加不勻率及外來干擾，均無控制能力，在前羅拉紡出的前方，設(shè)監(jiān)測點(diǎn)，對紡出的棉結(jié)、雜質(zhì)、粗細(xì)節(jié)等紗疵采取停車禁行措施，并實(shí)時(shí)報(bào)警，由現(xiàn)場設(shè)備看護(hù)人員排除，以彌補(bǔ)開環(huán)迴路之不足。 
4.5.3 并條機(jī)上自勻裝置的使用 
(1)立足于用戶需要。根據(jù)用戶對品種，紡紗號(hào)數(shù)質(zhì)量上的要求，配用原料纖維的性能，結(jié)合本企業(yè)的工藝，設(shè)備條件，平衡經(jīng)濟(jì)效益，選用合適的自勻裝置。 
(2)將自勻裝置的使用，納入產(chǎn)品工藝設(shè)計(jì)中去。根據(jù)（1）項(xiàng)所述，決定采用哪種自勻裝置，用于何處，與并合、牽伸工藝互補(bǔ)，求得較佳的耦合效果。 
(3)充分發(fā)揮原有設(shè)備的潛力。自勻裝置是附屬于并條機(jī)上的設(shè)備，使用自勻裝置時(shí)，不一定要將原機(jī)更新，（設(shè)備過于陳舊、改造費(fèi)用過高者除外），可選用擋次較低的勻整中、長片段的裝置，用于頭道并條，低速高運(yùn)轉(zhuǎn)率使用，經(jīng)濟(jì)而實(shí)用。 
(4)普梳系統(tǒng)，選用價(jià)格較低的勻整中、長片段的裝置，用于頭并，二道末并采用多根的并合、牽伸，著重改善短片段不勻。頭并采用適度少并合數(shù)，低牽伸倍數(shù)的工藝，紡出速度適當(dāng)降低。 
(5)混紡系統(tǒng)，一般采用三道并條機(jī)進(jìn)行混合、短、中片段的自勻裝置應(yīng)用于對各種不同原料纖維進(jìn)行予并的并條機(jī)上，有利于提高混合比例的精確程度。 
(6)精梳系統(tǒng)，精梳予并，可用也可不用，但在精梳后一道并條機(jī)上，必須采用超短片段的自勻裝置，以消除精梳機(jī)產(chǎn)生的接合波。 
總之，市場需求多變，自勻裝置的使用，必需以滿足用戶需要為原則，合理選用，不拘一格。