3 自匀装置的原理、类型及特性
3.1 原理
变化牵伸区中的牵伸倍数实现对在制品的匀整。基本方程：
v2=v1E(1±△t/t)或 v1=v2 [E(1±△t/t)]………(1)
(1)式中：V1、V2分别为喂入，纺出罗拉的线速度，V2/V1=实际牵伸倍数=D
E为额定（设计）牵伸倍数
G为喂入品实际单位重量，以厚度t表示
△G为喂入品实际单位重量与额定（设计）单位重量之差，以厚度变化△t表示
当V1为恒量，V2喂入品厚度的变化作线性变化。当V2为恒量，V1随喂入品厚度的变化作双曲线变化。
3.2 自调匀整的类型有三种分开环、闭环、混合环
3.2.1 开环：控制迴路非封闭式，检测点设在机器喂入后罗拉的后方，控制点设在纺出点某处，按补偿原理工作。
3.2.2 闭环：控制迴路为封闭式，检测点设在机器纺出前罗拉的前方，控制点设在喂入点某处，按反馈原理工作。
3.2.3 混合环：在牵伸调整系统中，既有开环，也有闭环，兼有二者的优点。可有两处检测，一处控制，也可有一处检测，两处控制。
3.3 类型特点
3.3.1 开环
(1)顺产品运行方向，检测点在后，控制点在前，对喂入品实时检测，实时控制，针对性强。
(2)检测点在喂入方向，速度低，可提高检测。
(3)控制点在前，速度虽较高，但与喂入品厚度变化成线性关系，利于控制。
(4)匀整后，牵伸系统产生的外部干扰，无控制能力。
(5)匀整长度较短，对控制系统的运行时间有严格要求，必需与喂入在制品到达牵伸区中变速点某处的时间同步，匹配的好，可望对所匀整的短片段以上的所有中、长片段产生全匀整作用，否则效果欠佳，甚至恶化条干，故稳定性较差。
3.3.2 闭环
(1)顺产品运行方向，检测点在前，控制点在后，对喂入品检测过去，控制未来，针对性差。
(2)检测点在前，纺出方向，安装要求高。
(3)控制点在后，速度虽低，但应与喂入品厚度变化成双曲线关系，受影响。
(4)匀整系统对牵伸系统产生的外部干扰，有控制能力，故稳定性较好。
(5)由检测至控制、执行、系统运行时间较长，故匀整片段较长。
3.3.3 混合环
(1)融开，闭环之所长于一体，能同时匀整短、中、长片段。
(2)控制方式灵活，可有多种选择，或在喂入纺出两端均设检测点，有喂入或纺出处设一个控制点，也可在喂入，纺出两端均设控制点，在喂入或纺出处设一个检测点，视工艺需要而定。
(3)因增设了检测点或是控制点，特别是控制执行点，其成本较高。
3.4 开环变速点与时间
3.4.1 变速点。图为以牵伸区中前罗拉钳口中心为原点的直角坐标，A为检测点，在制品按矢示方向，以后罗拉
线束V1喂入，V2为前罗拉线速，前后罗拉的中心距为G、a、P分别为前、后钳口的实控宽度，Xe为变速点，纤维长度为L，牵伸倍数D=V2/V1。则
xc=[2(G-P+D·a)-L(D+1)]/2(D+1) ……(2)
棉条截面中纤维头端密度超前棉条厚度（截面纤维量）ф值。
ф=（L/2）[1+(σ/L)2] ……………… (3)
(3)式中，L为纤维平均长度，σ为纤维的离散度
图中，OA=M，因为调控的是棉条的厚度，故当喂入条行走至牵伸区中的C点时，应视为变速点。
3.4.2 系统运行时间
研究表明，只有当喂入条由A点行至C点时，自匀装置执行变速才能同步。设喂入品由A至C的时间为Tf，则
Tf=AC/v1={M-xc-0.5×L[1+(Q/L)2]}/v1 ………(4)
系统运行时间设为Tc，则必需使Tc-Tf=0，才能同步。此即意味能对此短片段长度以上的各片段长度进行全匀整。
4 纺纱系统中的应用
4.1 清棉成卷机上原有的铁砲自匀装置主要缺陷如下：
(1)铁砲表面曲线未严格按双曲线制造，常为直经，存在控制偏差；
(2)铁砲高速、大质量，转动惯量大，速度变化传递缓慢，灵敏度低；
(3)理论上，主被动铁砲速比变化，由线性传动皮带位置而定，但皮带是有宽度的，有滑失率还有爬高斜行效应，均影响速比变化；
(4)侧轴传动件及蜗杆快速磨损、故障停车多，影响效率，机件消耗大；
(5)人工调磅，受车间温湿度影响，视挡车工经验及操作熟练程度而异，不确定因素较多。
目前国内使用清棉成卷机的纺纱厂仍为多数，对之进行改造，实属必要，国内已有多家推出改进型号在10余种之多，如无锡的恒久ZQB系列，赛特的SS系列，申新系列，锡山灵特的FLT-3000B型，赛达SE-200型，金坛大宇的YSYH系列等等，有
变频与压调两种方式，共同点是：
(1)正卷率能提高至99~100%，重不匀纯棉在1%以下，化纤在1.2%以下。
(2)利用原机上天平曲杆作检测点，天平罗拉为控制点，去掉侧轴，铁炮及蜗杆蜗轮传动，代之以变频电机或调压电机单独传动，改造便捷。
(3)改造费用小，若采用调压电机，费用更小，但该电机功耗较大，温升高。
改造后，效益显著（见2、3、4节）是合算的，若能再提高一点检测，考虑打手开松 ，尘笼前方气流对棉流纵横方向再分布的影响，效果将更好。
4.2 卷喂梳棉机
全国大多数的梳棉机，仍以卷喂为主，一般地因其设备配合较多，而自匀装置售价又较高，故应视具体情况，经济合理地使用。
4.2.1 生条直喂的转杯纺
一些工厂，常用转杯纺利用废棉纺制副牌纱，以充分利用各种下脚，梳棉中的可用纤维，获限经济效益。这些废纺纤维，不大适合，并条加工，常生条直喂，若用户提出了质量要求，则需要梳棉机上添装自匀装置，强调支偏用长闭环，强调条干强力，则用短开环，两者都强调，则用前短开环或混合环。
4.2.2 精梳纺系统
精梳纱属升档产品，质量要求较高，属于精梳系统的并合数多于普梳，准备工序对中、短片段的均匀度有改善作用，梳棉机上必需采用混合环匀整装置，兼顾支偏及均匀度的改善，与精梳后的一道超短片段匀整的并条机组合，把好精梳纱的质量关。
4.2.3 普梳纺系统
一般地，也可不采用自匀装置，视用户要求而定。
4.2.4 针织纱
针织用纱的质量要求高于机织，可以是精梳针织纱、普梳针织纱或转杯纺针织纱，梳棉机上必需采用混合环自匀装置，与后续并条机上的短片段或超短片段自匀装置组合，加上多根并合，牵伸的耦合效应，以提高棉纱质量。
4.3 清梳联
清梳联已有逐步推广之势，随着化纤用量的增加，因清棉粘卷问题，更促进了这种趋势的发展，但与清棉成卷相比有不足处。
4.3.1 清梳联工艺缺陷
一是少了一道清棉成卷机上的在线自匀控制；二是少了一道对不合格的轻重卷的人工调磅，即少了对超长片段不匀的控制；三是少了清棉储备卷横排竖取码放的延时混合与梳棉机上轻重卷搭配的管理调整功能。
清梳联连续化、自动化、高产、高效、高劳动生产率等等诸多优点，虽已公认，但若不能弥补上述缺陷也不能推广，而自匀装置的使用，除对延时混合无能为力以外，其他缺陷均能弥补。
4.3.2 连续匀整
在台梳棉机侧管道处的压力
开关，控制着清棉机给棉罗拉变速喂给，使各梳棉机的上棉箱能均匀地储存原棉。下棉箱的压力
传感器，控制着上箱喂棉罗拉变速均匀地喂入原棉至下箱。下箱喂入梳棉机的棉层，再接受梳棉机的匀整。瑞士立达推出的C51型梳棉机，已将上、下棉箱的匀整信号纳入梳棉机自匀装置的控制器中。
4.3.3 清梳联梳棉机
有四种类型，机前、机后短开环、长闭环和混合环。国内外已有多种型号，在国内有纺科院与郑州纺机的FT025型，青岛纺机的FT024型（混合环），西北机器厂Y2-1/2F型（闭环），七二一厂YZ-I型（闭环），台湾东夏THCA-5861型（机前短开环），无锡恒久CCA型，金坛大宇的YSTSLL型和赛特FA系列，国外有瑞士洛菲（LOEPFE）SLT-4（机后短开环），乌斯特UCC-L（长闭环），立达的C4-RR（混合环），法国特吕茨勒（TRUTZSCHLER）CCD型（长闭环）和ICFD+CCD（混合环），勃乃特（PLATT）2000型（机前短开环）等。四种自匀装置的特点：
(1)机后短开环
改善生条短片段不匀，但对长片段重不匀率的改善有限。
(2)机前短开环
检测点，控制点都设在机前，对梳棉机自身的匀整使用及外部干扰，均可匀整、检测、控制两点距离近，若能做到3、4节所述，则可对该短片段以上各片段长度全匀整，但对纺出生条增加1.05-2..0倍牵伸产生的附加不匀率，无法控制。
(3)长闭环
改善生条支偏，对短片段不匀率的改善有限，若设备状态较好，道夫的纤维转移率稳定，可适应工艺需要。
(4)混合环
同时具有开、闭环优点，已成为国内外纺机制造厂共同趋势，如郑州纺机的FA221和FA225系列，青岛纺机的FA232型，瑞士立达C4~C51型，法国特吕茨勒DK740~DK903型，DK903还将原后开环CFD型改进为ICFD型。（超短片段）
4.3.4 清梳联梳棉机匀整类别选择
一般地应考虑采用混合环，如限于资金，可考虑选用闭环或前开环。
4.4 并条机
并条机采用自匀装置，将是必然趋势，原因有七个：
4.4.1并条工序是纺纱厂质量把关的工序，对成纱支偏及条干均匀度，均有直接的影响，目前，许多工厂，都是采取离线检测的手段进行控制，其代表性、和反馈速度都存在极大的缺陷，越来越难适应市场上花色、品种频繁变化的需求。
4.4.2 棉纱质量能长期地稳定在同一个档次，是欲创商标，品牌效应的终织物商（如服装等）所追求的纱源。为此，他们愿以高出一般市面的售价来求购。
4.4.3 自匀装置与现有的并合、牵伸工艺相结合，对棉纱质量的提高，能获得较好的耦合效果。
4.4.4 自匀装置对超过允许偏差的纺出品的疵点（棉结、杂质、长粗、长细等）建立门限，禁止通过，并实时发出警报。故可减少纱疵。
4.4.5 自匀装置对纺出品均匀度的改善，对后续工序，特别是织造工序，能减少断头，提高效率，降低生产成本，能创造可观的效益。
4.4.6 并条机单产高，设备台数较少，投资可较小。
4.4.7 混纺系统中，在混并之前，常对参与 混合的不同纤维原料，分别进行予并，若采用短、中片段的自匀装置，有利于混纺比例达设计要求。
4.5 并条机上的自匀装置
主要是改善棉条的短片段或超短片段的不匀。对于片段长度，瑞士乌斯特曾提出：超短＜0.25m，短片段为0.25~2.5m，中长为2.5~25m，长片段为25~250m，超长＞250m，因在并条以后的粗纺、细纺工序都是单根纺纱（特低号纱或采用双根粗纱喂入），再无并合改善的机会，故在并条机上，既要把好支偏这道关，还要为改善细纱的条干CV值创造条件，其采用的自匀装置、速度、远远大于清梳工序。
目前，国内外并条机的自匀装置，国内有洛阳613厂的Byz（中长片段）BYD（超短片段）型，台湾东夏的THA-901AL型和金坛大宇的YSBT型，国外有鸟斯特的ADC-EC、USC（超短片段）型，立达的RSB-D30型（超短片段），法国特吕茨勒的HSR-1000型（超短片段）等。除BYZ型为全部检测，部分匀整以外，其余型号均为全部检测，全部匀整，均采用开环控制迴路。
4.5.1 全匀整方式
检测点，控制点为图所示，对喂入品在牵伸区内C点的确定和系统运行时间TC有极严格的要求（即TF-TC=0），由于是高速，超短片段匀整，对检测机构，伺服执行机构要求有极高的响应度，必须是毫秒（MS）级，以匀整该短片段以上的各片段长度。
4.5.2 监测
开环迴路对前牵伸产生的附加不匀率及外来干扰，均无控制能力，在前罗拉纺出的前方，设监测点，对纺出的棉结、杂质、粗细节等纱疵采取停车禁行措施，并实时报警，由现场设备看护人员排除，以弥补开环迴路之不足。
4.5.3 并条机上自匀装置的使用
(1)立足于用户需要。根据用户对品种，纺纱号数质量上的要求，配用原料纤维的性能，结合本企业的工艺，设备条件，平衡经济效益，选用合适的自匀装置。
(2)将自匀装置的使用，纳入产品工艺设计中去。根据（1）项所述，决定采用哪种自匀装置，用于何处，与并合、牵伸工艺互补，求得较佳的耦合效果。
(3)充分发挥原有设备的潜力。自匀装置是附属于并条机上的设备，使用自匀装置时，不一定要将原机更新，（设备过于陈旧、改造费用过高者除外），可选用挡次较低的匀整中、长片段的装置，用于头道并条，低速高运转率使用，经济而实用。
(4)普梳系统，选用价格较低的匀整中、长片段的装置，用于头并，二道末并采用多根的并合、牵伸，着重改善短片段不匀。头并采用适度少并合数，低牵伸倍数的工艺，纺出速度适当降低。
(5)混纺系统，一般采用三道并条机进行混合、短、中片段的自匀装置应用于对各种不同原料纤维进行予并的并条机上，有利于提高混合比例的程度。
(6)精梳系统，精梳予并，可用也可不用，但在精梳后一道并条机上，必须采用超短片段的自匀装置，以消除精梳机产生的接合波。
总之，市场需求多变，自匀装置的使用，必需以满足用户需要为原则，合理选用，不拘一格。
