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1、第七章 粗纱 第一节 粗纱工序与作用一、粗纱的目的与任务1.牵伸2.加捻3.卷绕与成形二、粗纱的工艺过程熟条从机后条筒1引出，经导条辊2和喇叭口喂入牵伸装置3。熟条被牵伸成规定线密度的须条，然后由前罗拉输出，经锭翼5加捻成粗纱4，粗纱穿过锭翼的顶孔和侧孔，进入锭翼导纱臂，然后从导纱臂下端引出，在压掌曲臂上绕几圈，再引向压掌叶绕到筒管上。为了将粗纱有规律地卷绕在筒管6上，筒管一方面随锭翼回转，另一方面又随下龙筋10做升降运动，最终将粗纱以螺旋线状绕在纱管表面。随着纱管卷绕半径的逐渐增大，筒管的转速和龙筋的升降速度必须逐层递减。为了获得两端呈截头圆锥形、中间为圆柱形的卷装外形，龙筋的升降动程必须逐
2、层缩短。 第二节 加捻的基本原理一、加捻的基本概念1.加捻基本对象 松散纤维须条或纤维集合体纱 单纱、单丝的集合体线、缆2.目的u给纤维须条以捻度，使之成纱或使纱、线捻合成股线u加捻后使纤维、单纱、单丝在纱、线中获得一定的结构形态，使制品具有一定的物理机械性能和外观结构。二、加捻实质u传统纺纱中，当须条一端被握持，另一端绕自身轴线回转，须条各截面间产生相对回转角位移，使须条形成捻回。u螺旋线AB和纱条母线之锐夹角，称捻回角。可见捻回是相邻截面产生角位移的结果，=360时，即须条绕本身轴线回转一周便获得一个捻回。u凡是在纺纱过程中，纱条(须条、纱、线、丝)绕其轴线加以扭转搓动或轴向缠绕，使纱条获
3、得捻回、包缠、交缠或网络等都称为加捻。取一小段纤维l，其对纱条的包围角为(不计摩擦力)，当纱条受轴向拉力时，l两端存在张力t。令q为两端张力t在l中央法线方向上的投影和，即l 对纱条中心压力，q=2tsin/2，当很小时，sin/2=/2,则q=t, ,q由于存在这个压力q，使外层纤维向内层挤压，改变了纱条的结构，增加了纤维间的摩擦力，从而增加纱条的紧密度和强力，并改变了纱条的物理机械性质。加捻后引起纱条结构及其物理机械性质的改变，这就是加捻的意义和实质。r为纱条半径，为捻回角，为螺旋线的曲率半径，向心压力与捻回角的关系为：式中，t和可视作常量，因0A，说明B纱条比A纱条的加捻程度大，即捻度大
4、的纱其加捻程度也大。故捻度可以用来直接衡量相同特数纱线的加捻程度。（1） 相同特数纱条加捻时的捻度与捻回角 （2）不同特数纱条加捻时的捻度与捻回角捻度与加捻程度的关系（2）纱线特数不同如上图所示，设A、B为两段特数不同、长度相同的纱段，即rA rB，纱上都有一个捻回，即捻度相同。由图中知，AB，即捻度相同时，粗的纱加捻程度大，细的纱加捻程度小。可见，不能直接用捻度来衡量不同特数纱线的加捻程度。2.捻系数从加捻的实质来看，最能反映加捻程度的是捻回角。捻回角与纱的粗细、捻度有关。圆柱螺旋线的展开 把半径为r、具有一个捻回的纱条圆柱体展开，设此段纱条上的捻度为Tt(捻10cm)，则：纱条的捻回角可表
5、示为：h为捻回螺旋线的螺距， 所以得：上式表示捻回角与纱条捻度以及纱条直径间的关系。如果纱条特数相同，即半径r不变，则捻回角随捻度的改变而改变；如果纱条捻度相同，则捻回角又随纱条特数的改变而改变。因此，捻回角既可反映相同特数纱条的加捻程度，又可反映不同特数纱条的加捻程度。但由于纱条半径不易测量，捻回角的运算又较繁，因此在实用上又将其转化为与捻回角具有同等物理意义的另一个参数，即捻系数。设：纱条的长度为L(m)，重量为G(g)，半径为r，比重为（g/m3）。纱条的特数(gcm)。因(g)，得到代入令则式中 t称为捻系数。因可视作常量，捻系数 t只随tg的增减而增减。因此，采用 t度量纱条的加捻程
6、度和用捻回角具有同等的意义，而且运算简便，特数也容易直接测量。 当采用公制或英制时，同样可以导出捻度公式如下：式中，Tm和Te分别表示公制捻度和英制捻度， m和 e分别表示两者相应的捻系数，Nm和Ne分别表示两者相应的支数。 3.捻幅单位长度纱线加捻时，截面任一点在该截面上相对转动的弧长称为捻幅。图中AA1因加捻而倾斜至AB1，与纱条构成捻回角，纱段长为h，弧长A1B1为该纤维A1点在截面上的捻幅，以P0表示。P0=r0/h=r0Tr=2r0T为方便起见，令A1B1弧长弦长，则tg=A1B1/h=P0同理截面中任意一点捻幅Px为：Px/rx=P0/r0Px=P0rx/r0由上式可见，捻幅Px与
7、该点距纱中心距离rx成正比。其物理意义可理解为：捻幅表示该纤维与轴线的倾斜程度。也近似表示该纤维变形或应力的大小，因此捻幅的分布也可近似表示纱线截面内捻度与应力分布状态，此方法较简单，分析结果接近实际，是捻合理论中常用的一种分析方法。4.捻度矢量捻度是矢量，不但有大小而且有方向，它的大小用单位长度上的捻回数表示；方向由回转角位移方向(螺旋线的方向)来决定，Z捻（右捻，成纱为顺手纱），S捻（左捻，成纱为反手纱）。加捻点回转的单位矢量根据加捻器回转方向用右手法则表示(如右图）第三节 加捻过程与捻度获得一、 加捻区及其捻度1、加捻区：在传统纺纱工程中如上图，须条被罗拉握持从A点输入加捻区AB，加捻器
8、B使纱条作回转或扭转运动。B点称加捻点。被加捻成纱的纱条从另一端输出或卷绕在卷装上，即BC区，由于卷绕处并不使纱条扭转，因此在加捻过程的分析中可以看作握持点，而加捻器总是在输入端和输出端这两个握持点之间，加捻器对两侧纱条的作用是不同的。由此，在任何一个加捻过程至少有两个加捻区，这是加捻过程的基本形式。如果在加捻过程中有两个以上的加捻点，它们之间可以组成三个或者更多的加捻区。加捻过程除具有这种区域性过程外，还具有时间性的过程，即加捻对须条所起的作用会随着时间而变化，加捻过程的这两种性质成为加捻过程的基本概念。在静态下，加捻器B相对握持点A转动的角位移L=t, 加捻程度Tr=dz/dz=L/l=t
9、/l,故AB区的捻度是时间的函数。t,Tr,而BC区得到同样相反捻度。当动态时，经过t时间，AB区l段纱条捻度为T；在t+dt 时间，将有vdt长度的须条输入AB加捻区，AB区l段纱条捻度增加dT，同时有vdt纱条长度带着T+dT捻度离开AB区而进入BC区。而BC区捻度要根据加捻矢量的变化而定。2.瞬时捻度及稳定捻度定理根据捻回不灭定理，加捻器对AB加捻区在dt时间内增加的捻回应等于加捻器加入AB区上的捻回扣除同时从B点带走的捻回。dTL=ndt-vdt(T+dT)dTL=ndt-vTdt-vdTdtdt/L=dT/(n-vT)n-加捻器转数v-纱条输出速度积分得T=n(1-e-vt/l)/v
10、 上式为加捻区的瞬时捻度。当时间足够长，即t时，AB区的捻度为T=n/v，捻度达到平衡，其变化过程如下图所示。稳定捻度定理：当捻度达到稳定时，加捻器连续回转所加给AB区段的捻回数等于同时间从AB区段带走的捻回数。即：n-Tv=0 若从A点喂入的纱条是有捻度的，为T0，则，上式为：T=T0+n(1-e-vt/e)/vT=T0+n/v二、真捻的获得（1）如右图所示，A为须条喂入点，B为加捻点并以转速n回转，则AB段纱条便产生倾斜螺旋线捻回，AB段获得的捻度，式中L为喂入点至加捻点的距离，t为加捻时间。这种方法如手摇纺纱和走锭纺纱等，加捻时不卷绕，卷绕时不加捻，属于间隙式的真捻成纱方法，生产率低。（
11、2）A、B、C分别为喂入点、加捻点和卷绕点，纱条以速度V自A向C运动，A、C在同一轴线上，B、C同向但不同速回转，当B以转速n绕C回转时，则AB段纱条上便产生倾斜螺旋线捻回，AB段获得的捻度T1= 。由于B和C在同一平面内同向回转，其转速差只起卷绕作用， BC段的纱条只绕AC公转，不绕本身轴线自转，没有获得捻回，故由C点卷绕的成纱捻度T2等于由AB段输出的捻度T1，即T2=T1= 。这种方法，加捻和卷绕是同时进行的，能进行连续纺纱，又因在喂入点A至加捻点B的须条没有断开，属于连续式的非自由端真捻成纱方法，生产率高，如翼锭纺纱和环锭纺纱等。（3）A、B、C分别为喂入点、加捻点和卷绕点，A点和B点
12、之间的须条是断开的，B端一侧的纱尾呈自由状态，当B以转速n回转时，B端左侧呈自由状态的须条在理论上也随n回转，没有加上捻回，只在BC段的纱条上产生倾斜螺旋线捻回，BC段获得的捻度T= ，即为成纱捻度。在这种方法中，卷绕时也不需停止加捻，只要保证在B的左侧不断喂入呈自由状态的须条或纤维流，就能连续纺纱，属于连续式的自由端真捻成纱方法，生产率更高，例如转杯纺纱、无芯摩擦纺纱、静电纺纱和涡流纺纱等。第四节 捻回传递及分布 一.捻回的传递加捻器回转使纱条产生扭转力矩，截面产生相对角位移，即产生捻回。捻回从加捻沿轴向向握持点传递，称为捻回的传递。纱条上的捻回可以看成一个柱面波，捻回传递符合柱面波的运动规
13、律；波在传递过程中有传递速度、传递数量，传递的动力是力矩，由于纱条是非完全弹性体，传递过程中有损失，也需要一定的时间。影响捻度传递的因素是： 扭转刚度、纱条粗细、转动惯性矩、纱条的圆整度、纱条紧密度、纱条长度(吸收功)、纱条捻度多少。纱条张力，传递中摩擦和受阻情况。 要达到快速传递的方法有：纱弦振动、纱条转动方向振动、轴向振动。 阻止传递的方法有：浸湿、热定型、附加摩擦力界加捻过程中，常常有纱条与机件产生摩擦，滑动，使纱条张力发生变化，形成一边张力大(紧边)，一边张力小(松边)，以克服摩擦阻力。二.捻陷纱条输送方向与捻回传递方向相反，摩擦件位于加捻点与握持点间。由于摩擦件C使纱条片段AC上的捻
14、度比正常捻度减少了，这种现象称为捻陷。捻度传递效率=T1/T2100%T2=n/vT1=T2=n/v三.阻捻加捻区AB，中间摩擦件C，但纱条运动与捻陷情况相反，即捻回传递与纱条输送方向相同。C件的摩擦阻力矩阻止捻回传至AC段，即T2捻度受阻未能完全传递到AC段。只有T2v捻回传递过去。-阻捻系数,1。根据捻度稳定定理：BC段：n-T2v=0T2=n/vAC段：T2v-T1v=0n-T1v=0T1=n/v以上分析可以看出，摩擦件C对一段纱条(BC段)有增捻，这种现象称为阻捻，但对产品捻度并无影响。四.纱条结构纱条绕其轴线扭转，搓动、轴向缠绕统称加捻。由于加捻前纤维喂入方式不同，会使加捻后的成纱结
15、构产生很大差别，大体可分以下几种：1实捻加捻须条基本上是呈圆柱体形。如长丝、股线等，单丝呈圆柱螺旋线。2卷捻传统纺纱中，罗拉钳口处的须条为扁平状。加捻过程中宽度逐渐收缩，两侧逐渐折叠而卷入须条中心形成加捻三角区，最后呈圆柱形纱条。3层捻纤维一边凝聚一边加捻，凝聚一层加捻一层，先凝聚多加捻，后凝聚，少加捻，成为分层加捻状态如：摩擦纺,转杯纺4缠捻 部分纤维绕纱条主体包缠起来，如：喷气纺，平行纺，包覆纺5搓捻 纱条作圆周滚动，如自捻纺，如毛纺搓捻粗纱由于加捻方式不同，成纱结构不同，不管何种方法，加捻后纤维会产生(1)纤维各点作螺旋转移和位移，(2)纤维产生应力，其间相互挤压。当纱条受到一定张力产生
16、径向压力，纤维相互抱合紧密，不易滑脱，呈现一定强力。第五节 真捻及应用、假捻及应用 一、真捻的获得图中A为喂入点，（无捻）须条以速度V自A向B运动，B为加捻点，并以转速n回转，A与B间的距离为L，AB段上的捻度为T。在稳定状态下，AB段上单位时间中加上的捻回数应该等于输出的捻回数。单位时间t中，加上的捻回数系加捻器回转所致，为nt，而输出的捻回是由于有捻纱条带出AB段，为VtT，因此，稳定状态下有：nt=VtT，即：T= 。可见，在稳定状态下获得的纱条最终捻度，与加捻时间和加捻区的长度无关，仅与加捻器转速和纱条线速度有关。 二、假捻的形成过程（一）静态假捻过程AB与BC段捻回数量相等，方向相反。（二）纱条沿轴向运动时的假捻过程1、二个加捻区右图表示AB与BC为两个加捻区，其纱条捻度分别为T1，T2。T1=n(1-e-vt/l1)/vT2方向与T1相反，经dt后，T2T2+dT2dT2l2=ndt-vdtn(1-e-vt/l1)/v-vdt（T2dT2）整理上式得：dT2/dt+vT2/l2=ne-vt/l1/l2解此微分方程，得：当捻度稳定，即t，T2=0，产品中没有捻回，称为假捻。捻
