织造学讲义第一章 络筒第一节 筒子形式及卷绕成形分析一、筒子的卷绕形式：根据纤维的种类及使用要求，筒子有多种卷绕方式主要分为平行卷绕和交叉卷绕二大类1．平行卷绕方式：纱圈间距极小且纱圈倾斜度很小的卷绕方式称为平行卷绕缺点：纱圈在筒子表面稳定性差，两端纱圈极易脱落，只能采用有边筒管做成有边筒子不适宜高速退绕多用于丝织及黄麻行业2．交叉卷绕方式纱圈倾斜地卷绕在筒子上且相互间有一定距离，上下层交叉成网眼状的方式称之为交叉卷绕这种卷绕方式外层纱圈紧压在内层纱圈上，纱圈稳定性较好，二端不易脱圈，可采用无边筒子根据外形可分为：① 圆柱形筒子：适宜于卷绕密度较小的松软筒子，直径处处相等，便于染液的均匀渗透，故适于筒子纱染色及热定形②圆锥形筒子：应用较多退绕时筒子固定不动，纱线沿着轴线方向引出，有利于高速退绕③三圆锥形筒子：多用于合纤长丝的卷绕，这种结构纱圈不宜脱落且容量大，可达5~10kg其它，精密卷绕：适于染色的松式筒子紧密卷绕：适于缝纫线卷绕，纱圈排列紧密且卷绕密度大二、纱线的卷绕原理：络筒卷绕就是使纱线以螺旋线的形状均匀地卷绕在筒管表面而形成筒子，由于无边筒子有利于纱线轴向高速退绕，生产中应用较广的为圆柱形和圆锥形两类筒子。
1．圆柱形筒子的卷绕分析：卷绕角α：绕纱方向与筒子端面的夹角交叉角β：β=2α一个导纱周期来回二根纱线间的夹角绕线的卷绕运动：筒子的回转运动与导纱器往复运动的合成 （m/min） 卷绕圆柱形筒子时有两种方式：① 筒子主动回转，导纱器往复运动导纱：利用导纱器导纱： h —纱圈轴向螺距 dt—筒子的卷绕直径 v1=πdt nt， nt—筒子的转速∴v2=h·nt h= V2/nt分析络纱过程中，卷绕角及纱圈螺距的变化规律：因为，v2、nt均不变，络纱过程中，纱圈螺距h保持不变, ，卷绕过程中，h恒定，dt↗，故α↙②筒子由槽筒磨擦传动，由槽筒导纱利用槽筒导纱：在络纱过程中，槽筒的平均转速是不变的，而筒子的转速则随着卷绕直径的增大而减小，因此用槽筒的转速来表示络纱速度比较准确筒子是由槽筒磨擦传动的，∵槽筒的平均转速是不变，我们认为筒子表面的线速度v1不变V1=πdt·nt dt↗ → nt↓分析卷绕角α及纱圈螺距h的变化规律:∵tanα=V2/V1—恒定，槽筒磨擦传动，dt增加，nt下降，V1不变∴卷绕过程中，α保持不变∵h= V2/nt—恒定，dt增加，nt下降 ∴h逐渐增大2．圆锥形筒子的卷绕分析：在卷绕圆锥筒子时，筒子是由槽筒磨擦传动，由于圆锥筒子大小端直径不同，受槽筒磨擦传动时，只有一个点的速度与槽筒表面线速度相等，此点为传动点C。
vc＞vt← 在C点左侧，R1小vc＜vt← 在C点右侧，R2大在C点筒子与槽筒间保持纯滚动关系，而在其它点筒子与槽筒会产生相动滑动，两者传动比i= R/ρ推导传动半径公式：微单元ds=dρ/sinγ，dF→dM→M左=M右，因为筒子在力矩作用下保持平衡，传动点C左右侧总力矩M左=M右可推出： 显然 说明：传动半径永远大于筒子的平均半径，传动点C始终处于平均半径的右侧三、自由纱段对筒子成形的影响自由纱段：位于导纱点与卷绕点之间的处于自由状态纱段导纱器由N1 点→NN点，N1→N1M1，α1； N2→N2M2，α2； N3→N3M3，α3＝0导纱器由左→右移动开始时纱圈从右向左卷绕，当导纱器移过N3时，纱圈开始由左向右卷绕，α由0逐渐增大，直至恢复正常值 导纱器由右→左移动，与上述相似以上分析看出：由于自由纱段的存在使L与ho间产生差异筒子大小端二侧卷绕角减小从而卷绕密度增大以圆锥形筒子为例，随着卷绕的进行，筒子的高度逐渐减小，最终形成一个圆锥体四、筒子的卷绕密度筒子的卷绕密度是指筒子上绕纱部分单位体积中的纱线质量（g/cm3）其大小反映了筒子的卷绕松紧程度影响筒子卷绕密度的主要因素：1．络筒张力对卷绕密度的影响：张力愈小，卷绕密度也越大，实际生产中可通过调络筒张力改变密度。
2．纱圈卷绕角与卷绕密度的关系：取纱线在交叉处的微单元体积分析V=a·b·c =（c/ 2）l2sin2α a=lsind b=lcosα g=2×10-5 LN t γ= g/ v = 4×10-5N t / Lcsin2α交叉卷绕时，筒子卷绕密度与交叉角2α的正弦成反比当2α≈90°时，γ最小2α≈0°时，即平行卷绕，密度最大3．筒子对槽筒的压力对卷绕密度的影响：压力越大，则卷绕密度也越大随着筒子卷绕直径的不断增大，筒子自重加大，筒子对槽筒的压力增大，从而造成筒子卷绕密度沿筒子径向分布不匀为了改善筒子的卷绕质量应设筒子压力渐减装置Savio Espero-M，三厂所见络筒机设有重量平衡装置由气缸内的气压作用来保持筒子作用在槽筒上的压力恒定，使卷绕密度不受筒子直径及自重的影响而发生变化五、纱圈的重叠与防叠：筒子由槽筒磨擦传动，随着筒子直径的增大，筒子的转速逐渐降低因槽筒的转速与导纱速度恒定，则在某一时刻，在一个或几个导纱往复中，筒子也恰好转过整数转数先后绕到筒子上的纱圈就会集中卷绕到筒子上相同位置上，从而发生纱圈重叠现象1．发生纱圈重叠的条件：纱圈位移角θ：前后二次导纱周期纱圈在筒子端面起绕点的位移弧长所对的筒子圆心角θ为纱圈位移角。
纱圈重叠现象：后次导纱周期绕上筒子表面的纱圈与前次导纱周期绕上的纱圈发生重叠，称为重叠卷绕重叠会影响生产，造成筒子成形不良，高速退绕产生断头纱圈产生重叠的范围：位移弧长L= d / sinα，位移角θ= L /R = d / Rsinα θ=0时，线圈完全重叠，-d/ Rsinα＜θ＜d/ Rsinα 2．防止重叠的方法：为了防止重叠卷绕，络筒机上一般均配置防叠装置，常用以下几种：（1）周期性地改变槽筒的转速：采用间歇性开闭驱动槽筒的电动机，使槽筒转速作周期性变化因筒子是靠槽筒磨擦传动的，所以槽筒的转速变化会引起筒子转速的变化但在惯性力作用下，筒子转速变化总滞后于槽筒，使二者之间有一定规律的传动关系被破坏，从而达到防叠的目的这种方法结构简单，效果较好，应用十分普遍2）采用虚纹或断纹槽筒：槽筒表面非常光滑，并刻有两条相互衔接的螺旋沟槽，一条向左，一条向右，沟槽深浅是由工艺要求确定的沟槽有离槽和回槽之分虚纹槽筒：取消回槽的槽筒断纹槽筒：在离槽和回槽交叉处将回槽取消通过改变槽筒的结构，使用虚纹及断纹槽筒，可以防止纱圈重叠条带与沟槽啮合，一旦重叠发生，筒子传动半径改变较快，改善了纱圈的重叠。
3) 筒子托架周期性地作轴向移动：（水平、垂直）使相邻纱线产生位移，避免发生重叠六、槽筒的导纱运动规律：导纱规律：是槽筒沟槽螺线沿筒子母线往复运动的规律理想的导纱规律：应满足等张力络筒和等密度卷绕要求1．等速导纱规律：在络卷圆柱形筒子时，筒子上的周周速度v1是常数，如采用等速导纱规律，v2亦是常数，所以，v亦是常数，络纱张力均匀∵tanα=V2 /V1 α=arctan（V2/V1）也是常数；∴圆柱形筒子，采用等速导纱规律，可满足等张力，等卷绕密度的要求2．变速导纱运动规律圆柱形筒子不适宜于高速退绕可选用圆锥形筒子因圆锥形筒子大端的圆周速度大于小端的，且沿筒子母线上各点的圆周速度均不相同，所以为使络筒张力变化平稳、络筒速度恒定（v）故不能采用等速导纱运动规律必须采用变速运动规律：等加速、变加速导纱运动规律早期的1332M型槽筒络筒机采用等加速（或二次抛物线）运动规律实践证明，采用这种导纱规律，退绕张力波动较大，筒子成形不理想，（当筒子锥角大于12°时）小端易出现“里松外紧”菊花芯现象为了使锥形筒子适应高速整经机和新型无梭织机高速退绕的要求，必须采用变加速规律，采用这种运动规律筒子大小端的络纱速度差异减小了，接近等速卷绕，因而张力更为均匀，有利于成形美观、纱圈稳定和高速退绕。
目前应用较为广泛第二节 络筒张力一、络筒时纱线张力的作用和要求： 络筒时为了使筒纱获得必要的卷绕密度和良好的成形，纱线必须具有一定的张力；另外断头自仃装置也需要纱线有适当的张力；纱线张力大小不仅影响筒子的卷绕成形和卷绕密度，而且还会影响纱线的物理机械性能张力过大，则使纱线受到过分拉伸，其强度和弹性受损；张力过小，则卷绕太松，成形不良，退绕时会脱圈或断头络筒张力大小是根据纤维种类、原纱特数、络筒速度、织物风格和外观要求以及筒子的用途等确定的纱线在满足筒子卷绕密度适宜、成形良好以及断头自仃装置要求的条件下，络筒张力以小为好张力要求范围：棉纱：张力不超过其断裂强度的15-20%毛纱：张力不超过其断裂强度的20%麻纱：张力不超过其断裂强度的10-15%络筒时纱线张力的测定：单纱张力仪可以通过统计络筒时纱线断头率、检查的筒子密度及成形、检测纱线质量来分析络筒张力是否合适二、络筒张力分析： 络筒时构成纱线张力的因素： （1）纱线自管纱上退解进入导纱器之前的退绕力（2）附加的张力装置产生的张力（3）纱线在纱路中与导纱机件间产生的摩擦因退绕张力是引起张力波动的主要因素，故重点讨论退绕张力的形成和变化。
一）纱线退绕产生的张力：1．气圈的形成：在络筒过程中，管纱固定地插在锭杆上，纱线一方面沿管纱轴线方向做高速退绕，也就是沿轴线方向上升做前进运动，同时纱线又绕管纱轴线做回转运动，这二个运动的复合运动轨迹即是一旋转的弧形空间曲面，此弧形空间曲面，被称为气圈管纱退绕时各部分名称：退绕点：纱线开始运动的点分离点：纱线离开管纱的点磨擦纱段：处于退绕点和分离点之间的管纱上磨擦的纱段气圈高度：分离点至导纱器之距导纱距离：自管纱顶至导纱器2．退绕张力的形成：退绕张力的构成：①、由气圈引起的张力；②、纱线从附着管纱表面到离开它进入气圈时，需克服的粘附力、磨擦力、惯性力根据欧拉公式：分离点张力T1=T0efα—磨擦纱段对管纱的包围角T1主要取决于磨擦包围角α增大，T1迅速增大磨擦纱段产生的张力是所有退绕张力中最主要因素3．管纱退绕张力的变化规律（如下图）（1）管纱退绕一个层级时纱线张力变化规律管纱的纱线是分层卷绕的在退绕速度不变时，采用较高记录速度作出的图形见图管纱层级顶部：直径小，气圈旋转ω大，退绕张力↗大管纱层级底部：直径大，ω↙小，退绕绕力↙小图中可看出，退绕一个层级时，纱线张力绝对值变化不大（2）整只管纱退绕时纱线张力的变化，如图。
满管→空管，随着退绕的进行，管纱裸出部分逐渐增加，纱线对纱层表面及空管表面的磨擦纱段逐渐增加，使纱线张力逐渐增大举例P10，满管—空管：A（满管、张力小，三节）—B（稳定二节气圈，50%）—C（稳定单节，100%）—D为了减小纱与纱管表面磨擦力，纱管做得较光滑，但为防止纱圈脱落，纱管表面刻有浅槽二）张力装置引起的张力：管纱的退绕张力很小，例27.7tex棉纱，v=450m/min时，张力仅98mN若以这样的力卷绕，筒子将极其松软，成形不良，断头易嵌入纱层中，不利找头必须配置张力装置使纱线张力增大1．张力装置的作用及对其要求：（1）作用：给纱线适当的附加张力，可使纱线卷绕成成形。