第五节 细纱卷绕及其成形机构
一、细纱卷绕
1.卷绕方式
短动程圆锥形交叉卷绕形式，如图1-7所示。截头圆锥形的大直径即管身的最大直径dmax(比钢领直径约小3mm)；小直径d0就是筒管的直径；每层纱的绕纱高度为h，一级为46mm；管纱成形角γ／2为12.5°～14°。圆锥形卷绕的优点是细纱易于从圆锥形表面上退绕。其缺点是退绕时直径变化较为剧烈，在退绕速度较大时易脱圈；搬运储运时如被污染，油纱分散影响细纱的长度较长。
图1-7 细纱管圆锥形交叉卷绕
2.卷绕要求
卷绕紧密，层次分清，不相纠缠，后工序轴向退绕时不脱圈，并便于运输和贮存等。
3.卷绕过程
细纱卷绕过程分两步完成：先完成管底卷绕，然后进行管身卷绕。
（1）管底卷绕。在纱管底部卷绕时，为了增加管纱的容纱量，每层纱的绕纱高度和级升均较管身部分卷绕时为小。从空管卷绕开始，绕纱高度和级升由小逐层增大，直至管底卷绕完成，才转为常数，进行管身的卷绕，即h1<h2<h3＜…<hn=h；m1＜m2＜m3＜…＜mn=m。
（2）管身卷绕。为了层次分清，不相互纠缠，防止退绕时脱圈，一般向上卷绕时绕得密些，称为绕纱层；向下卷绕时绕得稀些，称为束缚层(此种成形凸轮为正装)。这样在两层密绕的纱层间有一层稀绕的纱层隔开。
4.卷绕过程对各部件运动要求
（1）升降牙决定钢领板一升降所需的时间，也即决定卷绕密度，升降牙愈大，钢领板升降速度愈快，卷绕密度愈小。
（2）撑头牙决定钢领板每一升降卷绕层的级升。
（3）成形凸轮的升弧与降弧所对应的圆心角之比，就是钢领板上升和下降的时间比，升弧和下降弧的曲线设计是依据钢领板升降速度的变化规律。
（4）钢领板的短动程升降，一般上升慢、下降快；每次升降后应有级升；应完成管底成形。
图1-8 FA506型细纱机卷绕成形机构
二、卷绕成形机构及其作用
国产FA系列细纱机的卷绕成形机构属于牵吊式成形机构。所谓牵吊式是利用钢丝绳牵吊钢领板与导纱板升降运动。老机的卷绕成形机构是利用摆轴和摆臂杠杆机构传动钢领板和导纱板升降运动，称为摆臂式卷绕成形机构。前者机构稍复杂，后者较为简单。FA506型细纱机卷绕成形机构如图1-8所示。
1.钢领板短动程升降机构和成形凸轮
因卷绕同一层纱各处卷绕直径不同，为了保持等圈距圆锥形卷绕，钢领板的升降速度须与卷绕直径成反比，由成形凸轮来控制一次短动程升降中的速度变化。
传动过程如图1-8所示：成形凸轮1→成形摆臂2→左端轮3→链条3′→链轮5→上分配轴4（正反往复）→牵吊轮6→牵吊滑轮7→牵吊带8→左右钢领板做短动程升降。
当成形凸轮与转子的接触从小半径转向大半径时，钢领板上升；由大半径转向小半径时，钢领板下降。成形凸轮每一回转，钢领板升降一次。成形凸轮升弧和降弧对应的圆心角之比，就是钢领板升降的时间比。钢领板升降时间与升降速度成反比，即钢领板上升慢、时间长时，凸轮升弧对应的圆心角大，钢领板下降快、时间短时，凸轮降弧对应的圆心角小。如果钢领板上升与下降的速比为1∶3，则成形凸轮升弧对应的圆心角为270°，降弧对应的圆心角为90°。
2.导纱板短动程升降机构
传动过程如图1-8所示：链轮9→链条12→链轮10→下分配轴11→链轮13→链条13′→链轮15→牵吊轮16→牵吊滑轮18→升降拉杆19→导纱板作短动程的升降运动。
3.钢领板和导纱板的逐层级升机构
钢领板和导纱板的级升运动是由级升轮Z(又称成形锯齿轮或撑头牙)控制的，传动过程如图1-8所示：成形摆臂2上升→小摆臂20上升→推杆21上升→撑爪22推动撑头牙Z。
成形摆臂2下降使撑爪在撑头牙上滑过；当成形摆臂2向下摆动时，撑爪22就在撑头牙上滑过，所以在成形摆臂2升降摆动中，撑头牙做间歇转动，通过蜗杆23、蜗轮24传动卷绕链轮17间歇转动一个角度，再通过链条3′、链轮14和3，使链轮5间歇转动一个角度，于是就在钢领板、导纱板的短动程升降运动中产生逐层级升运动。显然，每次链条缩短的长度或钢领板的升距取决于撑头牙的齿数和撑爪每次撑过的齿数。撑头牙的齿数和撑爪每次撑过的齿数，应根据所纺细纱的线密度和钢领直径加以选择或据其进行调节。
4.管底成形机构
FA系列细纱机的管底成形采用凸钉式，如图1-8所示。在链轮5上装有管底成形凸钉，在凸钉处，链轮5的半径较大。当卷绕管底时，与凸钉接触的链条3′，随成形摆臂2上下运动同样距离。由于链轮5的转动半径较大，而使上分配轴4、吊轮6做较小的往复转动，结果使钢领板升降动程较卷绕管身时为小。当链条3′逐层缩短、链轮5间歇转动使凸钉脱离与链条接触时，钢领板的每次升降动程和级升才达到正常，完成管底成形。
5.钢领板、导纱板重量平衡机构
钢领板、导纱板重量平衡机构的作用是：平衡钢领板和导纱板的升降重量，以抵消大部分升降负荷，减轻成形凸轮所受的作用力。FA系列细纱机设计中用牵吊式结构，用弹簧扭杆取代了笨重的重锤平衡，如图1-9所示。
在上分配轴的右端固装链轮1，通过车头垂直链条拖动平衡凸轮2，在平衡凸轮同轴固装有小轮3，小轮3通过链条与扇形板4相连，扇形板固装在弹性扭杆5的端部，扭杆另一端固定不转。由于扭杆的扭转而产生扭转力，使扇形板4与小轮3间链条、平衡凸轮2上的垂直链条产生一定拉力，对钢领板6、导纱板7等部分重量起到平衡作用，从而减轻成形凸轮8所受的作用力。从能量转换的原理来分析，当钢领板和导纱板等部件下降时，扭杆的扭角增加，即钢领板和导纱板等部件的位能转化为扭杆的扭转变形能。这样就能减轻车头垂直链条的拉力，从而减轻转子对成形凸轮的压力。当钢领板和导纱板等部件上升时，扭杆的扭角逐渐减小，也就是扭杆所储蓄的弹性位能逐渐释放出来，帮助钢领板等部件上升，即扭杆的变形能转换为钢领板等部件的位能。这同样减轻了车头垂直链条的拉力，从而减轻了成形凸轮对转子的压力。但是，平衡机构并不需要，也不应该全部平衡掉钢领板等整套升降部件的总重量，只需平衡部分重量，否则，下降时链条过分松弛，必然使钢领板产生严重的打顿现象，影响成形。弹性扭杆平衡既减轻了机器重量，又能使机身内部简洁，因此在国产新型细纱机上均得到采用。在FA506型、FA507型等细纱机上采用双扭杆平衡。
图1-9 扭杆平衡式升降运动
1—链轮 2—平衡凸轮 3—小轮 4—扇形板 5—扭杆 6—钢领板 7—导纱板 8—成形凸轮