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1、加捻以及加捻三角区的介绍-AP0711134 周湛知目录l加捻的基本概念、目的与要求l环锭纺加捻l二维模型介绍加捻三角区l三维模型介绍加捻三角区l加捻三角区的影响l消灭加捻三角区的方法加捻的基本概念l加捻在纺纱过程中，纤维须条、纱、线、丝（统称 纱条或纤维条），绕轴线扭转、搓动、轴线缠 绕加捻的目的与要求l加捻的目的纤维条成纱线的必要手段加捻前：散纤维要凝聚成纤维条加捻后：外层纤维向内层挤压产生向心压力,使须条沿纤维长度方向获得摩擦力.加捻的目的与要求l加捻的要求1.将单根状态的纤维或纱条捻合成纱线，使之具有一 定的细度、强力、光泽等物理机械性质2.多根纱、线、丝等捻合成较粗、较强、较均匀的股
2、 线、绳索3.不同纤维品种与色泽的纱线、长丝捻合成新品种与 特殊性质的纱、线与长丝4.使纱线具有不同的花式结构或变形结构5.提高成纱的加捻效率环锭纺加捻环锭纺加捻l前罗拉1输出的纱条3经过导 纱沟2，穿过钢领上的钢丝圈 4，绕到紧套于锭子的筒管5 上。锭子回转时，借助纱线 张力的牵动，使钢丝圈沿钢 领回转，钢丝圈带动纱条沿 钢领回转一圈，纱条就获得 一个捻回。同时因摩擦力等 作用，钢丝圈回转总滞后于 筒管转速，它与筒管的转速 差，使纱条卷绕到筒管上二维模型介绍加捻三角区l纤维经过主牵伸区罗拉加压后 ，已成扁平纤维状的纤维束， 特别是前罗拉输出口。l此时须条内纤维根数已经减少 至纱支所需的数量，
3、须条内部 抱合力已经消失，在前钳口处 的纤维呈自由状态。l在钢丝圈和锭子速度的差异下 ，扁平状纤维一离开前罗拉后 ，直接进入加捻过程，形成抱 合在一起的圆形截面细纱。钢丝圈导纱钩钢领纱管二维模型介绍加捻三角区l钢丝圈和锭子旋转速度差导致的加捻上传至细纱在前罗 拉附近的极限位置时，就不能继续上传。此时，前罗拉 圆形截面的细纱与前罗拉握持点处输出的扁平状纤维条 之间就形成一个俯视的三角形。二维模型介绍加捻三角区l喂入的纤维经过牵伸系统到达前钳口握 持线之前，其分布宽度设为B。B值的 大小取决于多种因素，如纱线的线密度 、粗纱的捻度、牵伸倍数，特别是牵伸 倍数的影响很大。牵伸倍数越大，同样 的纱线密
4、度下，则同样的纤维根数下， B值就越大。在纱线线密度和伸长不变 时，加捻三角区的宽度b主要取决于纺 纱张力P。试验表明b与P呈反比关系P 值越大，b值就越小。很明显，设=B- b，则0。由于0，加捻三角区不 可能聚拢前钳口的所有纤维，尤其是边 缘纤维。l边缘纤维一方面变成飞花损失掉；一方 面，部分纤维一端伸出纱体之外而形成 毛羽；还有一些纤维被具有捻度的纱芯 纤维以杂乱的方式卷入纱体之中。是纱 线纤维结构较乱，均匀度下降，强力不 能提高。建立三维模型研究加捻三角区l传统环锭纺中的加捻三角区，人们通常认为是扁平的 加捻三角区形态，并将毛羽产生原因归结为边缘纤维 ，但据研究和实验得知，环锭纺实质上
5、是三维加捻三 角区形态 。同时得知毛羽分类中的圈向毛羽与第三维 加捻区域有关。有人分析，传统环锭纱成纱结构中部 分纤维之间产生内外转移，相互缠绕联结，起到提高 强力和抗起毛起球性能的作用，但这类纤维量仅占纤 维总量的半数左右，其余部分的纤维或以圆柱螺旋排 列或以圈向毛羽、浮游毛羽存在。以上二类毛羽，极 易在摩擦力的作用下起毛起球，进而掉毛。因此传统 环锭纱的成纱结构并不是完全理想，有待进一步完善 。三维模型介绍加捻三角区1.纱线内纤维形态特征在不考虑纱线的结构情况下，而只观察单 纤维在纱线中的分布形态，大致可分为4种类 型：三维模型介绍加捻三角区la)圆锥形螺旋线，加捻过程中纱线内某根纤维发生
6、 由外向内或由内向外的转移，这种转移振幅可大可 小，其包络线的形状为圆锥形或准圆锥形；lb)圆柱形螺旋线，加捻过程中纱线内纤维分层排列 ，不发生内外转移，为理想的螺旋分层结构模式；三维模型介绍加捻三角区lc)芯鞘型包缠结构，纱线内部纤维低捻平行排 列，外层纤维以螺旋线状包缠内部平直纤维， 形成芯鞘型包缠结构；ld)弯钩与折叠纤维，由于牵伸、梳理不充分， 在纱线内部存在折叠、弯钩纤维。三维模型介绍加捻三角区l下文中只考虑了加捻三角区纤维受加捻力矩影 响的排列取向趋势与转移规律。由于加捻三角 区内不同纤维所受张力差异、纤维的长短差异 、粗细的差异、初始模量的差异、表面摩擦稀 疏的差异等因素，也会影
7、响其排列取向趋势与 转移规律。上述因素会使得加捻三角区纤维运 动变得更复杂，有待今后进一步的研究。三维模型介绍加捻三角区2.加捻三角区三维模型及加捻几何变换l加捻三角区内须条截面形状由扁圆形转换为正 圆形(面积守恒)的同时，须条截面在加捻力作 用下还要绕纱线轴线旋转，带动须条内各根纤 维的位置也要发生相应的转换。三维模型介绍加捻三角区l假定进入加捻三角区前须条内纤维 沿轴线具有相当一致的取向性。进 入加捻三角区后，须条内位于不同 位置的纤维会沿不同的螺旋线轨迹 卷入纱条，纤维具有较复杂的转移 规律和不同的排列取向趋势，在形 成稳定纱线结构前，内部纤维之间 还可在一定范围内进行相对运动。 细纱须
8、条经过加捻三角区后， 纱线的结构就处于一个相对稳定的 状态l可以假定在须条内不同环形层面上各点纤维的转移也 符合上述规律。须条内各根纤维由于加捻力的作用发 生上述几何变换，定义为加捻几何变换。l假设加捻三角区位于截面1与截面4之间，截面1是前罗 拉钳口握持截面，截面4是形成稳定纱线截面处。在扁 圆状须条截面1的周面选择a,b,c,d,e,f,g等点代表该位 置的纤维。由于加捻力矩作用，上述各点经过加捻三 角区后分别转移到截面4的a,b,c,d,e,f,g点。转移 路线以及转移后各点的位置如图35所示。所以，说明经加捻几何变换后，纱线截面旋转180 度，截面上的g点和h点相互靠拢，e点和f点相向
9、分离 。即由于加捻几何变换效应，在加捻三角区截面的g ，h点处的纤维会产生相对集聚，而e，f点处的纤维会 产生相对分离的运动。因此可以认定，由于加捻几何 变换导致须条内部纤维产生相对截面中心的运动。3.加捻三角区纤维转移运动分析l将图6中4个截面上对应的g,h,e,f等点的运动轨迹分别 连接起来可得到加捻三角区对应点纤维转移轨迹的投 影图。由图6可以得出， g1h1g4h4， e1f1e4f4， g4h4=e4f4。三维模型介绍加捻三角区l如在纱线内部建立一动坐标系随纱线一起运动，则在 该动坐标系下加捻三角区内由加捻几何变换导致的纤 维相对截面中心的运动速度Vf分布规律见图7。即扁圆 形截面的
10、须条进入加捻三角区后，在加捻力矩作用下 ，由于加捻几何变换的原因，在截面长轴方向上会产 生收缩，在截面短轴方向上会产生扩张，最终其截面 形状由扁圆形转换成圆形，截面面积基本保持恒定。三维模型介绍加捻三角区l经过上述分析可知，在加捻三 角区内单根纤维的运动可分解 为3部分：l1)由前罗拉输出速度决定的沿 纱线轴向的移动，设为速度V0 ，可看成是常量；l2)由加捻效应带来的绕纱线轴 向的转动，其回转速度为Vs， 与该点离转动中心的距离成正 比；l3)由加捻几何变换导致须条内 部纤维相对截面中心的运动， 设速度为Vf，见图8。三维模型介绍加捻三角区l4.加捻三角区内纤维的几何变换规律l为讨论方便，将
11、须条截面划分为7个区 域，即边缘区的外部层纤维A1、A2， 边缘区的内部层纤维B1、B2，中央区 的外部层纤维C1,C2 ，中央区的内部纤 维D。假定进入三角区前须条内纤维沿 轴线具有高度一致的取向性。平面1处 须条表层各点的纤维运动到平面4后， 原来b,c,d间的纤维转移到b,c,d后， d,a,b间的纤维转移到d,a,b处。加捻 几何变换可由图9表示。在截面旋转的 同时，边缘区的外部层纤维A1,A2之间 有相向运动的趋势，截面内中央区的 外部层纤维C1,C2之间有相互背离运动 的趋势。在随同须条一起移动和转动 的动坐标系下，须条的“加捻三角区”内 会形成一个如图9所示的几何变换。三维模型介
12、绍加捻三角区l5.结论l在加捻力矩作用下，由环锭纺纱机前罗拉输出 的须条其截面由扁圆形变换为圆形，同时在须 条上产生了三角区。单根纤维的运动是由须条 的移动，加捻效应的转动和须条截面几何变换 造成纤维转移运动构成的复合运动。在该区域 内纤维集合体具有较复杂的转移规律和不同的 排列取向趋势。加捻三角区的影响l1.产生毛羽 经牵伸后从前罗拉钳口送出的扁平纤维丛在加 捻三角区受加捻作用包卷成纱时，未受加捻力 矩控制的头端自由纤维（尾端处在前钳口须条 中，而头端从须条中分离出来的纤维）不能卷 入纱体而露在外面形成毛羽。在张力的作用下，距纱轴中心不同距离的纤维 受到的向心压力大小不同而在纱条内外层间发
13、生反复的内外转移，在转移过程中被挤出纱体 的纤维端，由于向心压力难于作用于其上而留 在纱的表面形成毛羽。 纤维的前端受传递来的捻度控制，而尾端在脱 离前罗拉钳口但尚未被较大的捻度控制的瞬间 ，受纤维挠曲刚度的作用被弹出纱体而形成毛 羽。加捻三角区的影响l纱线毛羽的危害性很大，主要表现在三个方面：l第一，是纱线上的毛羽分布不均匀以及在织造中毛羽 会形成新的棉结；l第二，是影响生产高密织物，特别是在喷气织机上织 造时，毛羽会使相邻经纱相互缠纠，也会使引纬产生 困难，由于毛羽的存在，减少了织机开口的有效高度 ，造成经纱开口不清，使纬纱喷射受阻造成停台，喷 气织机的停台约有75%与纱线毛羽有关；l第三
14、，是纱线上的毛羽在下游各工序因受摩擦而脱落 ，形成飞花，污染环境，危害人体健康，也会产生新 的疵点使纱线及织物质量下降。加捻三角区的影响l降低强力l加捻时纤维受纵向的张力。加捻三角区外 侧的纤维所受张力最大，中央的纤维所受 张力最小，成纱受拉伸负荷时预加张力最 大的单纤维将首先断裂。纱线断裂的不同 时性导致纱的总强力低于截面内单根纤维 强力的总和。消灭加捻三角区影响的方法l赛络纺l赛洛菲尔纺l索罗纺l紧密纺l等等参考资料lP35加捻过程基本理论-张文赓 陈铭右 于寿基 庞韦廉 （1983年11月第1版）lP7 纺纱学-郁崇文（2009年2月第1版）lP810，2326紧密纺技术-李济群 瞿彩莲（2006年10月 ）lP1222环锭纺加捻三角区纤维转移机理及其运动规律分析- -薛元 曹艳（纺织学报第26卷第5期2005年10月）lP11 半紧密纺在毛纺半精纺产品中的研究和应用-金凤珊 周文华 王林尧 戴自怡（上海毛麻科技2009年第2期）
