（纺织工程专业论文）倍捻锭子细纱机的应用研究[纺织工程专业优秀论文].pdf

摘要 针对传统环锭纺纱机进一步大幅度提高速度、增加产量有很多限制因素的问题， 本文研究一种瓶型的倍捻锭子细纱机，它能提高锭速和增加单锭产量，可以直接大卷 装纺纱、合股加捻、也能生产多种新型纱线和花式纱线，顺应了现代纺纱技术要求高 速、大卷装的发展方向。倍捻纺纱锭子具有多种功能，应用范围很广。 在传统环锭纺纱机上由于钢领、钢丝圈的速度以及气圈张力的限制使锭速的提高 受到限制，并且管纱随锭子高速转动，从而引起高速和大卷装的矛盾。倍捻锭子细纱 机仍属环锭纺纱类型，但是一种新型纺纱技术。倍捻锭子细纱机是以倍捻锭子为基础 发明的一种能直接对喂入纱线进行加捻成筒的锭子，可用于纺纱，也具有纺制花式纱 线和合股加捻的功能。它没有钢领、钢丝圈，管纱静止，不随锭子转动，转一圈加两 个捻度，在与环锭速度相同的情况下捻回数增加一倍，用于纺纱机能使产量几乎可以 增加一倍，除自身外，没有制约提高锭速的因素，可以实现锭子高速运转的目的；管 纱不动使纱线卷装成大筒子成为可能，能够实现细纱的大卷装，它是解决传统环锭纺 纱机提高速度矛盾的一种有效方法。 通过对倍捻锭子细纱实验机的研发和操作应用，验证其设计原理的正确性以及研 究其纺纱功能的可行性，为研制倍捻纺纱机提供理论和实验基础。本文采用与环锭纱 的对比实验，在实验机上纺出了4 1 7 t e x 毛纱，测定纱线的各项质量指标，并开发出 赛络纺、赛络菲尔纺和包芯纱三种纱线。从实验结果和纺纱原理分析两方面找出倍捻 锭子细纱机现存的不足，提出改进方案。 近年来，人们不断致力于各种新型纺纱方法和技术的创新研究。倍捻锭子细纱机 这种纺纱新技术目前在国际和国内都未曾提出过，是纺纱技术的一种新发明和新突 破，填补了国际纺纱新技术的一项空白。 关键词：倍捻锭子；细纱机；新型纺纱：卷绕；加捻 t h ea p p 珏姐t o no f i w o - f o r - 佃e 拥r i s ts p 洒n i n gf h m e a b s t r a c t f o rt r a d i t i o n a 王r i n gs p i l l n e r m e r ea r el o t so fi i m i t i n gf a c t o r st om a k ef m h e ri n c r e a s eo f i t ss p e e da r i do m p u t a i ma tt 1 1 i sq u e s t i o n ，i n 也ed i s s e r t a t i o n ，an e wt y p eo ft 、v o f o r _ o n e t 、i s ts p i n d l es p i 曲e rw a ss t i l d i e d i tc a i in o to m yr a i s et h es p i n d l es p e e da n di n c r c a s et l l e s i n g l es p i n d l eo u t p u t ，a c l l i e v eb i g - p a c k a g es p i n n i n gd i r e c t i ya n dt w i n e ，b u ta i s oc 锄b e u s e di n t op r o d u c i n gm a n yk i i l d so fn e wy a n l sa n df h c yy 踟，w h i c hc o m p l i e d 埘t l lt h e d “e l o p i n gd i r c c t i o no fm o d e r ns p i 蛐_ i i l gt e c 胁q u ei nh i g l ls p c e da i l db i gp a c k a g e t w o f o r - o n et w i s t ss p i n d l es p i n n e rh a v em a j l y 劬c t i o n s ，i t sa p p i i c a t i o ns c o p ei sv e r y b r o a d o n 订a d i t i o n a lr i n gs p i l l l l e r b e c a u s eo f t l l es p e e dl i m i t a t i o no fr i n ga n d 台a v e l e r ，a sw e 】l a st l l et c n s i t yl i m i 伽o no fy a mb a l l o o n ，t oe 1 1 l l a n c es p i n d l cs p e e db e c o m er c s 砸c t e d f u r t l l e n n o r c ，也ec o ps p e c du pa l o n g 稍t 1 1t 1 1 es p i i l d l em t a t i o n a sar e s u l t ，t oa c c o m p l i s h h i 西s p e e da n db i gp a c k a g ea tt l l es 锄et i m ei sac o n 仃a d i c t i o n t 如o f b r - o n et 、i s ts p i n d l e s p i 册e rs t i l lb e l o n g st od n gs p i l l i l i n g 邯略b u ti ti san e ws p i 衄i n gt e c h n o l o g mt h en e w s p 妇e ri si n v e n t e do nt l l e 掣_ 0 u n do fa c l l i e v i n g 铆o - f b 卜o n et 、v i s tb yi t ss p i n d l e ，w h i c hc a n b ea p p l i e di n t os p i 枷n ga l l da j s oh a v e 曲e 舳c t i o no fm a k i n gf 妇c yy 帅a n d “n j n g 1 t d o e sn o th a v ed n g 锄d 眦e i e r 眦dm ec a pc a i lk e e ps t a 虹cd 删n gt l l es p i n d l er o t a t i o n s t a 鸳e i tc a i la d d t 、i s t sf o r0 n et 啪o ni t sa x i s ，w h i c hi st 、i c ea s 也et r a d i t i o n a lr i n g s p i n d e ra tt h es 锄es p 访d i es p e = e d i f u s c di n t os p i 衄e r t l l en e ws p i n d l ec a 芏1r a i t l l eo m p u t t ot w i c eo rs o i th 船n oo t l l e ri i m i t j n gf k t o r st or a i s es p m d i es p e e d a 1 1 dc a nr e a l i z e h j g h - s p e e do p e r a t i o n g o a i t h em o t i o i l l e s sc o p m a k ei tp o s s i b l et ow o u n d s p u ny 锄s t ob i g p o n yr o l l ，a n dr e a l i z eb i gp k a 2 eb y 雌sm e a n s s oi ti sa ne 任b c t i v em e n l o dt os o l v et h e c o n t r a d i c t o r yo f t r a d i t i o n a lr i n 2s p i n d e ra n da c h i e v e 上l 主g h e rs p e e d t h r o u g l lm er e s e a r c h 锄do p e r t a t i o no f t w o f o r _ o n et w i s ts p i n d l et e s t e r t l l ev a l i d i t yo f “s d e s i g mp r i n c i p l ea i l dt l 坨f 毫a s i b i l i t yo fi t sa p p l i c a t i o ni ns p i 曲i n g 、) l ，a sv e r i f i e d 。w h i c h p r o v i d et l l et i l e o r e t i ca n dt i l ee x p e r i m e n t a lf i o u n d a t i o n c o n t r a s te x p e r i m e m 、i t l lt h e t r a d i t i o n a lr i n gs p i 衄e fw a sm a d ei nt t l ed i s 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蝴ti n n o v a t i o na n db r e a l c t h f o u g hi n6 e l do f s p i 删n 卫t e c l m o l o g y a i l dm l 也ev a c a n to f t l l ep r e s e n ti n t e m a t i o n a ls p i m l i n gt e c h n i q u e k e yw o r d s ：t w o - f o r - o n e 州s t；s p i n d l e ；s p i 衄i n g ；w i n d i n ga 1 1 dc o p p i n g ；t 讪s t i n g ； a d v a l l c e ds p i n n i n g c a oh o n g m e i ( t e x t i l ee n 西n e e r i n g ) d i r e c t e db ya s s o c i a t ep r o f e s s o rr e nx u e - q i n 第l 章绪论 1 绪论 1 1 纺纱方法的研究现状与发展趋势 纺纱工序是纺织品生产中最重要的工序之一，由于对纱线的质量要求逐渐提高， 市场竞争日趋激烈，因此必须不断降低纺纱成本。环锭细纱机自1 8 2 8 年美国发明以来， 己成为目前应用最为广泛的纺纱方法。但单锭产量低是环锭纺纱的一个不足之处，要 进一步大幅度提高速度、增加产量，还有很多限制因素。 环锭纺纱的加捻过程与卷绕过程是一起完成的。由于锭子和钢丝圈既要在加捻中 起作用，又要在卷绕中起作用，它们的速度受到许多限制，从而影响细纱机单产的提 高。因为细纱机速度的提高决定于锭子的转速，而锭子的转速又直接受钢丝圈线速度 的限制。钢丝圈在铜领跑道上的线速度一般都在3 叫o 州s 之间，这样高速度的回转， 使钢丝圈产生的离心力约为钢丝圈重量的7 0 0 0 倍。而钢丝圈与钢领的接触点面积却非 常小，所以钢丝圈对钢领的接触压强就相当大。钢丝圈在钢领上高速滑动摩擦，局部 产生大量热量，若不及时散热，当钢丝圈线速度超过一定限度时就会烧毁，产生飞钢 丝圈而造成断头。如果保持现有钢丝圈线速度水平，增加锭速势必要减小钢领直径， 减小卷装，这又不是发展的方向。如果用增大卷装来增加产量，就必须加大钢领直径 或增加筒管长度，这样，必然使钢丝圈线速度剧增，造成钢丝圈磨损或纺纱张力骤增 而断头增加。因此在一定的极限钢丝圈线速度条件下，尚存在高速与大卷装之间的矛 盾。 其次，在环锭纺纱的加捻和卷绕过程中，由于钢丝圈高速回转，必然产生气圈。 当锭子高速回转时，一方面使得纱线张力及其波动增加，另一方面引起气圈形态不稳 定，使得纱线断头增加。而且筒管转速随锭速增加而增加，不仅增加动力消耗，而且 筒管与锭子的同心度更难掌握，容易加剧筒管与锭子的振动，增加加捻、卷绕部件的 损耗。因此人们就思考将加捻和卷绕分开进行，从而出现了众多的非传统纺纱方法。 在本世纪6 0 年代以来，随着科学技术的迅速发展，出现许多有别于环锭纺纱方法 的非传统新型纺纱方法，如转杯纺、摩擦纺、喷气纺等，其最大的特点是：速度高、 流程短、卷装大、用人少。这些纺纱新技术的出现，既有利于纺纱技术与设备水平的 提升，也为成纱质量的提高和产品风格的多样性提供了可能。 1 1 1 非传统新型纺纱方法 a 转杯纺 转杯纺纱成纱过程包括喂入、断裂、凝聚、加捻和卷绕。喂入的纤维条用分梳辊 分解成单纤维，使之与纤维条断丌，形成自由端，然后将分梳后的单纤维脱离分梳 第l 章绪论 锯齿，喂人端与加捻点之间的须条是断裂成纤维流，而纤维再凝聚到加捻点后加捻成 纱的方法，属于自由端纺纱方法。 转杯纱比环锭纱条千均匀，耐磨度好，弹性好，蓬松度高，易上色。但强力低， 加捻效率也低于环锭纱，手感租硬，成纱外观质量差，给后加工带来一些困难。3 6 5 t e x 队上的偏粗的纱线，转杯纺纱机都能加工，而且环锭纺纱机难以加工的极粗化纤纯、 混纺纱，转杯纺纱机却能加工。因此转杯纺在适纺原料和中粗特纱领域内具有它的优 势，所以在新型纺纱中它是应用面较广，是目前推广较多的纺纱方法。转杯纺纱在针 织加工中以及针织产品的应用中受到青睐。 b 喷气纺纱 喷气纺纱的原理是运用假捻使纱芯上的纤维在退捻过程中获得包缠真捻。须条在 前罗拉和引纱罗拉的握持下，中间受到两个不同旋向气流的作用，使纱条产生假捻， 它属非自由端纺纱。喷气纺纱主要是头端离开罗拉钳口而尾端尚被握持的这部分“头 端自由纤维”依靠喷嘴的旋转气流被包缠到纱芯上，获得“包缠捻度”而成纱。采用 二级喷嘴主要是利用第二级喷嘴与第一级喷嘴气流旋转方向相反且旋转速度( 退捻力 矩更强) 较大的作用，使被第一级喷嘴作用下初始包缠的纤维在通过第二级喷嘴后在 退捻方向与初始包缠方向一致的情况下包缠更紧，因而成纱强度就更提高了。在喷气 纺中，牵伸作用基本上与环锭纺相似，在同一牵伸装置内完成，但牵伸倍数和加工速 度要高得多。环锭纺中对纤维的控制也适用于喷气纺。所以在喷气纺中，纤维定向和 中长及长纤维通过纺纱装置的有效控制，对纱线强力及均匀度具有积极的影响。与环 锭纺相同，喷气纺牵伸装置不能有效控制牵伸区内短纤维的速度，所以，喷气纺纱线 和均匀度随短纤维含量的增加而迅速恶化。“” 由于喷气纺的特殊成纱机理，使喷气纱的结构、性能与环锭纱有明显的差异。喷 气纱的单纱强度约为环锭纱的9 0 ，但强力不匀率则较环锭纱为低。成纱条干较环锭 纱为好，粗、细节少。喷气纱3 衄以上的毛羽较环锭纱少。喷气纱的摩擦系数较大， 但摩擦性能具有方向性。喷气纱体积密度小纱较蓬松，表现直径较租。因其纱号细、 硬挺、均匀、光洁和短毛羽较多的特性而通常用于制作衬衫、轻薄织物、床单、针织 物和磨绒织物等。n “” 传统的喷气纺由于其包缠假捻的成纱特性，较适合纺制涤纶和涤棉混纺纱，以及 其它较细、软的纤维，而纺制纯棉纱时强力较低，从而限制了其应用范围。这是喷气 纺的一个主要不足。喷气纺的另外一个缺点是设备和运转成本太高。“7 1 c 摩擦纺纱 摩擦纺纱是由e r n s tf e h r e r 博士创立于1 9 5 3 年的f e h r r 公司所发明研制和生产 的一种属自由端纺纱原理的新型纺纱方法。摩擦纺从1 9 7 7 年投入市场后，纺纱速度的 潜力很大，已达到3 0 0r p m 以上，与其他纺纱体系相比较，在摩擦纺纱体系中摩擦纺 的速度是最高的。摩擦纺是利用两只同向回转的尘笼与纱条问产生的摩擦力矩驱 第l 章绪论 1 1 2 环锭纺纱的现状与发展 环锭纺属传统的纺纱技术，其工艺成熟，纺纱质量稳定：在全世界纺纱总量中， 环锭纱占8 0 以上，是纺纱生产中比例最大而且最重要的一种纺纱形式。如今虽然各 种新型纺纱技术正在日益成熟和完善，且生产效率高、工艺流程短、适纺范围广等。 但由于新型纺纱成纱结构及性能与环锭纺纱相比还存在一定的缺陷和局限性，所以新 型纺纱不可能完全替代环锭纺纱，环锭纺纱仍然是现代纺纱生产中最重要、最核心的 纺纱形式。 随着科学技术的发展，环锭纺纱技术也经历了不断创新的过程，其高速、高效、 节能、机电一体化、自动化技术已成熟，尤其是各类纺织专用器材的研制与开发，极 大地推动了环锭细纱机的技术进步。面对许多新型纺纱技术的挑战，环锭纺本身也在 不断革新和完善。环锭纺纱技术除了保持纺制细特纱的优势外，还在扩大品种适应性、 改善纱线结构、提高纱线质量方面进行了一系列的改进，比如为了减小纺纱三角区内 浮游纤维造成的毛羽数而研制的紧密纺纱技术，加装长丝退绕装置及张力控制装置而 纺制包芯纱，加装竹节纱控制装置可纺制竹节纱，增加一套喂入装置可纺制赛络纱或 赛络菲纱等。这些纺纱技术的出现和形成，对于提高纺纱质量，丰富成纱产品的风格 等将起到有利的促进作用。另外，在环锭细纱机上为纺制纯化纤纱及各类新型纤维而 进行了改进，使环锭细纱机的可纺范围丈大增加。同时为了适应产品多样化的发展趋 势，环锭纱也向特细号精梳纱及粗号纱两极方向发展。 a 紧密纺纱 紧密纺纱技术也称为密实纺、压缩纺、凝聚纺等，国际上紧密纺纺纱系统的研究 在l o 多年前就开始了。这种纺纱技术的思想是对前罗拉输出的须条再加上一对控制罗 拉。其中，下罗拉有吸风集聚作用，使须条较紧密的排列，大大减少了传统细纱机中 加捻三角区中须条带的宽度，有利于将须条中的纤维可靠地捻卷到纱条中，从而可较 大幅度地减少毛羽，同时吸风也有利于纤维在加捻卷绕时有再一次的伸赢机会，从而 提高成纱强力。该技术的另一优点是与原细纱机完全一致，只多出一对集聚罗拉，在 环锭细纱机上也可进行改装，挡车操作也与原车一致。”1 紧密纺纱的优点： ( 1 ) 单纱可以代替股线，或者普梳纱代替精梳纱； ( 2 ) 浆纱可以完全或郝分免去，烧毛可以免去； ( 3 ) 捻度可以降低2 0 ，产量可以增加，纱较柔软，能源消耗也可以降低； ( 4 ) 纺后加工容易，产品的性能较好； ( 5 ) 织物柔软，上染容易，印花效果好，光泽好，起球少： ( 6 ) 原料损耗少： 4 第l 章绪论 ( 7 ) 特别适合纺制细特精梳纱。 缺点是：加工精度要求很；断，老机改造又有安装空间问题，零件易磨损，还存 在不小的困难。 紧密纺织物具有手感好，抗起球性和抗皱性好。用于机织高档纯棉衬衫、防羽布 等，织物具有光泽度佳、外观纹路清晰、色彩对比度增强等特点。紧密纺的应用将使 纺织品的质量达到一个新的水平，为人们在不久的将来生产不同的产品提供了一个有 意义的可能性，所以得到了广泛的关注。 b 赛罗纺 赛罗纺是由澳大利亚联邦科学与工业研究院与国际羊毛局共同研制开发的纺纱 技术。它是在细纱机上喂入两根保持一定间距的租纱，经牵伸后，由前罗拉输出这两 根单纱须条，并由于捻度的传递而使单纱须条上带有少量的捻度，这两根须条汇合后 被进一步加捻成类似股线的奏罗纱并被卷绕在筒管上。纱线具有结构紧密、表面纤维 排列整齐顺直、毛羽少、耐磨性好、起球少、手感柔软光滑、适用性好等特点。织物 手感柔软，有光泽，纹路清晰，透气性，悬垂性和热传导性好，手感和服用性能均不 差于甚至优于传统产品。该方法具有显著的四个特点：纺纱思想的新颖性、技术实现 的简易性、工艺流程的简便性、低特纱线的可纺性。赛罗纺纱的初衷主要是为了利用 该纱独特的性能( 毛羽少、强力高、耐磨性好等) ，达到毛纱能单纱织造的目的，以实 现毛织物的轻薄化。但生产实践表明，尽管赛罗纱在许多方面较同类常规纱有了较大 的改善，但要真正达到毛纱单纱不上浆的织造，尚有一定距离。在毛纺厂的生产实践 还表明，要达到同样的成纱质量，赛罗纱所用的原料等级可比常规环锭纺低，而其织 物较常规环锭股线织物手感柔软、耐磨、透气性好。该技术于9 0 年代初逐步在国际毛 纺织工业中推广，先后在日本、德国、英国等她开发了一些毛织物产品，我国有不少 毛纺厂也在应用此技术。”1 c 赛罗菲尔纺 赛络菲尔纺纱是在赛络纺基础上发展起来的一种新型纺纱技术，是利用一定间距 的化纤与单纱合股加捻而成的。赛络菲尔纺使用的是两种不同的原料，所以习惯上称 之为双组分纺纱。一般说来双组分都是一种纤维条( 如羊毛) ，另一种是无弹性的长丝， 如锦纶长丝、涤纶长丝。由于纱线中有长丝的存在，纱线的强力和伸长明显增加，而 且还有闪色效应。两种组分可以根据需要而选择，也有将绢丝替代锦纶长丝的。赛罗 菲纺纱与赛罗纺类似，不同之处仅仅是将一根粗纱改为长丝，与另一根粗纱交捻成纱。 这对利用各种化纤长丝与细纱交捻成复合纱产品的加工尤为适合。与常规的细纱相 比，手感软中带有身骨，弹性、悬垂性、透气性好。不易起皱、不易粘贴皮肤。赛罗 纱或赛罗菲纱可以直接从细纱机上纺制出具有类似股线结构和性能的纱线，有利于缩 短工艺道数，提高生产效率，降低生产成本。目前，这种纺纱技术在毛纺生产中得到 了较普遍的应用，在新产品的开发和生产中发挥了有效的作用。”1 第l 章绪论 d 索罗纺纱 索罗纺是在前罗拉下加装一个表面有许多沟槽的分割罗拉，其作用是利用沟槽将 前钳口下输出的扁平须条分割成许多窄条，由于捻度传递，这些窄条带有少量捻度， 再被汇聚加捻后成纱，形成类似多股纱条捻成的缆绳纱，故国内又将其称为缆型纺。 纱线强力高、耐磨好、毛羽少、光泽改善、织物纹路清晰。在实际生产中，已能直接 利用索罗纱的单纱不经上浆而织造成布。织物性能可以与传统股线织物、双组分纱织 物相媲美，而且柔软性与单纱织物相似。” e 包芯纱 包芯纱一般是以天然纤维覆盖在纱线的外表，而纱芯是高强度的合成纤维，除了 具有特殊的结构以外，还有很多优点，它可以利用芯纱( 化纤长丝) 优良的物理性能、 外包纤维的性能和表面特征，充分发挥两种纤维的特长并弥补它们的不足。如棉包涤 的包芯纱可以充分发挥涤纶长丝挺爽、抗折皱、易洗快干的优点，同时又可以发挥外 包棉纤维吸湿好、静电少、不易起毛起球的特长。包芯纱在保持和改进织物性能的同 时，减轻织物的重量，织物强力高、耐磨、尺寸稳定、易保管，同时解决了织物起球 问题，外观好穿着舒适。包芯纱织物的耐磨度、撕裂强度、抗拉强度都比纯棉织物好。 利用化纤长丝和外包纤维的不同化学性能。在织物染整加工时，用化学药品烂去部 分外包纤维，制成具有立体花纹效应的烂花织物等，是提高产品附加值，拓展市场空 间的有效方法之一。 从发展趋势来看，传统的环锭纺纱还在不断地发展，例如牵伸装置的改造，高速 钢领、钢丝圈材质与结构及锭子的改进，甚至细、络联的研制，以及集聚纺的出现， 都增加了与新型纺纱的竞争力。目前人们还不断地努力，研究开发其它环锭新型纺纱 方法。 1 2 倍捻机的历史与现状 倍捻机是倍捻捻线机的简称，其特点是锭子每转一转可在纱线上施加两个捻回。 国外从本世纪4 0 年代起开始使用倍捻机，到6 0 年代，倍捻机得到了很大发展。各国相 继生产出各种形式的倍捻机用来加工棉、麻、毛、化纤等各种原料。我国从7 0 年代开 始引进倍捻机，至今已引进了西欧和日本多种型号的倍捻机。近年来，随着织物向细 号数、高捻度、高纬密方向发展，现有的环锭捻线机已经远远不能满足生产强捻织物 的需要，对倍捻机的需要量逐步增加。” 与老式环锭捻线机相比，倍捻机的优点是： ( 1 ) 生产效率比环锭捻线高。锭子每转一圈，纱线加两次捻，而环锭捻线机锭子 转一转只给纱线加上一个捻回，因此，当锭速相同时，倍捻机的加捻效率比环锭捻线 机的效率提高一倍，因而提高了设备的产量。另外，纱线成型卷装尺寸大、接头少， 6 第2 章倍捻锭子细纱实验机 纤维来说却是致命的，成为影响倍捻机在短纤维方面大面积推广的原因之一。但气动 穿纱装置的发明大大节约了生头时间，每次生头接头的时间几乎接近于环锭的水平， 为推广倍捻机创造了条件。 2 】2 倍捻纺纱锭子结构 倍捻纺纱锭子如图3 、图4 所示 图3 倍捻纺纱锭子燕视图图4 倍捻纺纱锭予俯视图 倍捻纺纱锭子的发明创新点在于，它采用倍捻锭子的原理，但其纱线路径与倍捻 机完全相反。空心锭子上的纱筒是成纱卷绕筒而非进纱筒，卷绕成形过程是在空心锭 子上完成的。发明的关键点是解决了在导纱钩与锭子这段封闭空间内卷绕动力的问题 ( 图4 ) ，它能实现对喂入纱线进行加捻成筒的功能，完成卷绕成形过程。因此可用 于纺纱。 倍捻纺纱锭子上的纱线是从上至下穿入的，它对纱线是积极导入式，而倍捻机上 的纱线是从下至上抽出的。此外，从空心锭下部也可喂入一根纱线，锭子上下部能同 时喂入两根纱线。 倍捻纺纱锭子的结构( 图5 ) 包括有：固定座8 ，固定座连接着空心锭1 2 ，空心锭 与托筒纱盘1 1 连接；托筒纱盘与固定座之间的空心锭上固定有导纱管1 0 ，该导纱管 的中空内腔与空心锭的中空内腔相互连通；托筒纱盘上固定有第一磁铁6 ，对应在固 定座上装有第二磁铁7 ，第一磁铁与第二磁铁相对的两个极为异性极，在磁力的吸引 下使托筒纱盘能与固定座的位置相对固定。空心锭杆的上部设置有转动盘1 5 ，转动 盘上有导纱钩1 9 ：空心锭顶部设置有皮带轮9 ，连接着双向螺杆3 。空心锭杆上套有 套管2 l ，该套管上还固定有主动皮带轮1 6 ，双向螺杆与空心锭杆平行地设置在转动 盘上，该双向螺杆上套有从动皮带轮2 ，主动皮带轮与从动皮带轮由张紧的环形皮带 l 连接，双向螺杆的螺槽内插有滑块4 ，该滑块与固定于转动架上的导套2 0 轴向连接， 滑块在导内滑动。滑块上有导纱钩5 。为了平衡，在转动架上与导套相对称的位置处 0 第l 章绪论 还具有将两股纱直接喂入机器的潜力。 ( 2 ) 倍捻机的锭速不再受到钢丝圈速度的限制， 这也是倍捻机生产效率高的原 因之一。采用倍捻锭子可加大喂入筒子的卷装，而不致于影响锭速，也可以增大输出 成形卷装。喂入和输出采用大卷装，不仅可以提高劳动生产率，而且可以减少断头，提高纱线的加工质量。( 3 ) 加捻工艺流程比环锭捻线工艺流程短。 倍捻加捻工艺流程是：并纱一倍捻成筒。环锭捻线工艺流程是：并纱一捻线一成筒。 由此可见，倍捻机的输出卷装筒子可以直接供后边工序使用，省掉了环锭捻线 机络筒的工序。倍捻机若能与无梭织机或筒子染色等配套使用，优点更为明显。 (5)适纺范围广。可用于棉、毛、丝、麻、化纤及各种混纺纱，适纺线密度广，捻度范围大， 它可以加工各种规格、性能的股线。( 6 ) 倍捻机不用钢领，钢丝圈加捻， 解决了环锭捻线易产生油污纱疵的弊病。 另外，也有利于施加强捻，使最高捻度可达3 0 0 0 t m 。 倍捻机锭子转一转产生两个捻度是加捻机的一个飞跃，特别霎霎薹茎蓄赛妻鋈薹；窭萋i 第3 章倍捻锭了细纱帆的纺纱胤堙 倍捻锭子的加捻原理是：喂入筒子套在静止的空心管上，纱线由筒子引出后，进 入空心管内，再穿入储纱盘的径向孔c 。纱条由c 孔引出后，通过导纱钩达到槽筒表 面卷绕成筒子。储纱盘随锭子高速回转，储纱盘的径向孔c 相当于环锭捻线机的钢 丝卷，因此径向孔c 是倍捻机的加捻点，则并纱a b 即得到一个捻回，而并纱c d 同时也得到一个捻回。值得注意的是，e 点和d 点同在加捻点c 的上侧，按图7 所 示锭子转向，并纱a b 和c d 都获得同向捻回。 由此可知，倍捻机中纱线获得的捻回数是锭子转数的二倍。简言之，当锭子回转 一周，纱线获得了二个捻回，这就是倍捻的原理。 3 1 2 倍捻纺纱锭子纺纱原理 a 加捻原理 倍捻纺纱锭子的加捻原理同倍捻锭子的加捻原理一样，如图8 所示。 b 工， 溷圜 l l c 图8 倍捻原理示意图 纱管套在静止的空心管上，纱线从前罗拉f 出来经导纱钩a ，再经导纱盘径向孔 b 后穿入空心锭，从空心锭c d 穿出后，通过导纱钩l 再穿过转动盘上的纱眼2 ，到达 纱管表面e 卷绕成筒子。导纱管随锭子高速回转，径向孔c 相当于环锭捻线机的钢丝 圈，因此b 是倍捻纺纱锭子的加捻点，e 和f 均可视作握持点。当导纱盘随锭子回转 一周，b 则带动纱线绕锭子轴回转，a b 纱段绕本身轴线自转一周，获得个捻回，这 和环锭加捻基本相同。与此同时，b 还使c d 纱段也绕自身轴线自转一周，获得一个 捻回，b c 段绕锭子轴线公转，没有获彳导捻回。 用稳定捻度定理：a b 段： ”一”2 ” 第3 章倍捻锭了知 纱帆的纺纱棘埋 7 。= ! v ( 3 一1 ) c d 段： l 口v + ”一毛d v = o = 2 二= 2 瓦 p ( 3 2 ) 式中：v 一前罗拉出条速度； n 一锭子的转速； t 。，a b 段的捻度； t ro c d 段的捻度。 则纱段a b 即得到一个捻回，而纱段d c 同时也得到一个捻回。按图8 所示锭子转向， 纱a b 和d c 都获得s 向捻回，整个纱段获得两个捻度。 3 2 卷绕原理分析 倍捻纺纱锭子管纱的卷绕运动，是由卷绕盘的转动与双向螺杆带动导纱滑块的 上下往复运动合成的，管纱是静止不动的。则 图9 管纱的卷绕速度 t 矗i l 口；鱼 ( 3 3 ) v l v = 订+ v ； v ：上 ( 3 4 ) c o s 口 式中a 一卷绕角： v i 一卷绕盘的圆周速度 v 2 导纱钩的往复运动，即导纱速度； v 管纱的卷绕速度。 由上式可算出卷绕角a 的大小与管纱成形关系很大。n 太大时，当纱线在纱管两 端折回时，纱线要回缩，不能稳定在纱管上，使纱线原有的张力松驰，卷装则因松散 1 6 第3 章倍捻锭子细纱机的纺纱原理 阻力造成了移线下垂的特性。张力越大，气圈的形状就越瘦长，比较均匀。气圈有一 定弧形，张力的大小与气圈弧形膨胀程度密切相关，也就是说，张力越小，气圈越大； 张力越大，气圈越小，而整个气圈段的张力变化( 从a 点到b 点的张力变化) 比较稳定。 如图l l ，当锭速与前罗拉出条速度选择适当时，自由气圈形态稳定，不随管纱的大小 发生明显变化。锭子的高度一定，气圈的高度也是一定的。出条速度和锭子速度选择 不合适，当张力小，气圈大时，纱线会碰到实验倍捻锭子旁边的吸铁架壁上被挂断； 当气圈小，张力大时，在前罗拉加捻三角区易发生断头，不能纺纱。 3 3 2c d 段张力 图1 1 气圈形态 从c 点至d 点，d 点至导纱钩i 、2 ，再至管纱e ，每段纱线随着距离管纱越近， 其卷绕张力越大。滑块导纱钩至管纱之间纱段的张力最大。由于实验机所用的倍捻锭 子没有设计储纱盘，在空心锭管内也没有设计张力调节器，所以卷绕张力受出条速度 和卷绕成形过程的影响最大。 为实现正常卷绕，任一时间内前罗拉输出的须条实际长度相等。即 l f = 国。n 。 工， 2 高 ( 3 5 ) 式中，l r 单位时间内前罗拉输出须条长度，唧m i n d 。细纱的卷绕直径，衄； n 。卷绕转速，r ，m i n 从卷绕转速方程可以看出，细纱卷绕时，l f 不变，但d 。在一落纱时问内由小变 大，所以n 。将随着矾的增大而减小。但在实验机上，管纱不动，卷绕速度是由主、 第4 章纺纱实验 罗拉速度：k 。k 。1 0 0 0 1 1 0 1 8 l 3 6 0 6 0 3 1 4 0 0 2 5( 4 1 ) 其中，k 卜一罗拉参数 k 2 一变频器频率实际读数5 0 h z 单位：米秒 则按( 4 1 ) 公式计算得，倍捻锭子细纱机前罗拉的出条速度分别是： 7 9 8h z 相当于7 9m m i n ，8 6 1h z 相当于7 8m m i n 。 4 1 2 牵伸工艺的选择 牵伸工艺的选择应该是尽最大可能减少单根纤维在牵伸过程中的浮游程度，提 高喂入牵伸区内须条的紧密度和增加纤维间的联系力，尽可能使纤维变速点向前钳口 靠近，加强对浮游纤维的控制，缩小浮游区，以改善条干，提高纺纱质量。实验中 采用三罗拉单区滑溜牵伸，中罗拉为凹槽胶辊。滑溜牵伸的胶圈对纤维不起积极作用， 纤维依靠后罗拉和前罗拉的握持，由于中胶圈不产生积极的控制作用，只能起到对纤 维的约束集聚作用。滑溜控制形式，它既要允许正常纤维在一定的附加摩擦力界强度 下进行滑溜，又要对浮游纤维进行比较完善的控制。滑溜槽的宽度和深度与粗纱的定 量和纤维的长度有关，宽度大，沟槽深，粗纱的横动范围大，不易产生“硬头”和“橡 皮纱”，但宽度过大，沟槽过深，易产生跑偏现象，造成条千的恶化。沟槽过浅易产 生纱疵。所以，沟槽宽度一般掌握在胶圈不跑偏帕情况下，保持沟槽罗拉肩胛不小于 5 衄。胶圈钳口为弹性钳口，弹性钳口借弹簧作用，使上销能在一定范围内上下摆动。 使上销和下销保持紧贴，隔距块使上、下胶圈销之间的最小间隙保持统一和准确，下 销断面为曲面阶梯形，使上、下胶圈的工作面形成缓和的曲线通道，达到缩小浮游 区长度的目的。实验采用的凹槽胶辊沟槽深为1 5 岫，宽l o 衄。前、中罗拉的隔距7 0 哪，中、后罗拉的隔距1 2 0 姗。 牵伸装置要求罗拉钳口要有足够的、稳定的、有效的握持力与牵伸力。重加压 是增强和稳定罗拉钳口牵伸力和捶持力的基础，同时对纤维变速点的稳定与边缘纤维 的控制有积极的作用。通过摇架加压装置实现对纤维运动重加压、强控制。加压装置 使各罗拉钳口的纤维有足够稳定的握持及牵伸能力，造成合理的摩擦力晃，实现压力 稳定，增加对纤维运动的控制。但本实验中加压摇架为y j - 1 4 2 棉型摇架，对于加工毛 纱来说其加压轻，影响了牵伸力的大小，对纤维的控制较弱。这些原因影响了本实验 纱线的均匀度，测试数据不是很好。 在实验中，中罗拉选取的速度频率较后罗拉的稍微大一点，这是因为中罗拉要 带动胶圈转动，如果它和后罗拉的频率一样，它的实际转速就小于后罗拉的转速，中、 后罗拉之间的租纱条出现松驰，不能被拉紧。因此将中罗拉频率调高一些，让它的转 速略大于后罗拉的转速，不超过1 2 倍，使中、后罗拉间的粗纱条张紧，顺利牵伸。 2 l 第4 章纺纱实验 表6 毛涤粗纱物理指标测试值 原料比例细度细度变异平均长长度变异短毛公定重重量不 膨 啪系数肋度m m系数 率腻量g m 1匀率腻 面丽面焉f _ 面石西了一o 2 9 4 4 5 粗纱的质量直接影响细纱成纱的质量，从各种粗纱指标的测试结果看，粗纱的质 量合格。 4 3 2 细纱指标测试结果 表7 纱线性能指标测试结果 表8 纱线强力指标测试结果 注a 序号中横杠前的数字1 表示环锭纱，2 表示倍捻 第4 章纺纱实验 表6 毛涤粗纱物理指标测试值 原料比例细度细度变异平均长长度变异短毛公定重重量不 膨 啪系数肋度m m系数 率腻量g m 1匀率腻 面丽面焉f _ 面石西了一o 2 9 4 4 5 粗纱的质量直接影响细纱成纱的质量，从各种粗纱指标的测试结果看，粗纱的质 量合格。 4 3 2 细纱指标测试结果 表7 纱线性能指标测试结果 表8 纱线强力指标测试结果 注a 序号中横杠前的数字1 表示环锭纱，2 表示倍捻 第4 章纺纱实验 ( 3 ) 捻度指标基本相同，甚至略好一点。这是因为捻度低。倍捻锭子的加捻长度 长，当加捻程度增大后，捻度偏差和不匀会增大。 ( 4 ) 强力性能指标方面：与相同原料的环锭纱比较，倍捻纱的断裂强力明显降低， 断裂伸长也有较大降低，断裂伸长率减小。因此，倍捻纱的弹性差于环锭纱。纱线 的强力性能主要受纱线张力的影响，在倍捻锭子纺纱过程中，纱线的张力比较大，影 响了纱线的强力指标。 ( 5 ) 倍捻纱的实纺线密度总是低于设计线密度，这也是由于纺纱张力大造成的。 纺纱张力大，捻缩减小，影响纱线的粗细。 ( 6 ) 倍捻锭子细纱机的锭速约是环锭机锭速的一半。在获得相同捻度的情况下， 倍捻锭子细纱机的锭速降低了近一半，它的纺纱效率提高了约一倍。 ( 7 ) 正常纺纱过程中气圈形态稳定，不随管纱的大小发生明显变化，气圈的高度 也一定，不变化。卷绕盘的高度阑定，不发生上下往复运动，因此，气圈的大小和高 低也不变化。 44导纱钩1的高度与张力的关系 纱线从空心锭管中出来要经过导纱钩1#，再进行卷绕。导纱钩l撑的结构和安装位 本实验的目的是研究导纱钩l 群的高度对纺纱张力的影响程度。纱曩2 t 导抄钩1v 蕾抄 圈1 4 导纱钩l # 位置示意图 意境蠢 实验步骤：以卷绕盘位置为基准，调节导纱钩l群的高度，选择高(33姗)、中(28 咖)、低(18衄)三个位置，进行纺纱实验。空心锭管的顶端距离卷绕盘的高度是18帆。 卡日纱为毛涤纱，粗纱指标见表；纺纱工艺参数见表5。然后，对纱线进行单纱强力的性能指标测试，测试结果见表11。 第4 章纺纱实验 瓣 业 世 麒 藩 l 5 5 5 5 5 5 5 5 1 82 83 3 导纱钩l # 高度m 图l7 导纱钩l 撑高度与单纱断裂伸长率的关系 图1 7 显示，导纱钩l # 的高度在2 8 m 时，断裂伸长率最大，高度在1 8 眦时，断裂伸 长率小，高度在3 3 衄时，断裂 率长率居中。说明导纱钩的高度居中时，纱线张力大， 导纱钩的高度处于低位和高位时，纱线张力较小。纱线从空心锭管中出来，经导纱钩 1 # 和纱眼2 # ，这段纱的拐点多，导纱钩1 # 的高度的变化会引起其它拐点角度的变化， 从而对纱线张力的影响也在变化。 实验结果说明导纱钩l # 的高度位置对纱线的强力和纺纱张力有着较大的影响。在 纺纱过程中要注意选择合适的导纱钩位置，同时考虑导纱钩l # 的高度对纱线强力和张 力的影响关系，应该选择偏低的位置好，这样得到的纱线强力高，而且纺纱张力小。 但其高度不能低于空心锭管的顶端高度，如果低于锭管高度，纱线会悬空于导纱钩的 孔眼中，使纱线在锭端与纱眼2 # 这段距离内形成“小气圈”，张力波动加大，增加断 头。 第5 章新型纺纱的开发 种类 c v i i l 9 6 细节细节粗节粗节毛粒毛粒毛羽 一4 0 一5 0 + 3 5 + 5 0 + 1 4 0 + 2 0 0 表1 5 赛络纺纱强力测试结果 上述各表显示的实验结果说明，与倍捻纺毛纱相比，倍捻实验机纺出的赛络纺毛 纱具有： ( 1 ) c v 值明显降低，说明纱线的条干均匀度有较大的改善，粗节和细节数减少 很多。 ( 2 ) 毛羽降低，表面光圆。赛络纺纱表面毛羽少，主要有两个方面的原因：在纺 纱“v ”形区，输出前罗拉的单纤维束内的纤维因所受的张力、扭曲力小，头端冒出 纱线表面的纤维数量较少。在两根单纱条汇聚点附近，单根纱条表面冒出的一些纤 维端又有可能被卷缠到另外一根纱条上，从而进入股线之中。 ( 3 ) 纱线的强力指标也有显著的提高，断裂强力增大，断裂伸长高，弹性好。这 主要有两个方面的原因： 第5 章新型纺纱的开发 a 在赛络纺纱过程中， “v ”形区两单根纱条所受的张力、扭曲力均较小，所 获得的捻度也较小，使得两单纱条内纤维移动程度小，排列整齐。 b 当两根弱捻的单纱条汇聚时，两股间将产生紧密挤压彼此被挤压成近半圆 形，使得成纱内两单股接触良好。由于这两方面因素，赛络纺纱线受到拉伸时，纤维 应力均匀，降低了纱中纤维断裂的不同时性提高了强力利用率，提高了纱中纤维因 受拉力而产生的伸长。 赛络纺是在细纱机上以双股纱的形式一次成纱，普通纺则以单纱的形式成纱。因 此，在纺相同线密度的纱线时，赛络纺的双纱强力比普通纺的单纱强得多，赛络纺的 纺纱断头率必然低于普通纺纱。在实验纺纱过程中明显的感觉到，赛络纺比纺单纱要 顺利的多，可纺纱线的特数也降低。 5 2 赛络菲尔纺纱 s 2 1 纺纱方法 6 1 0 图1 9 赛络菲尔纺纱示意图 1 、长丝，2 、螺旋导丝钩，5 、导纱钩，6 、细纱纱管， 7 、前罗拉，8 、中罗拉，9 、后罗拉，1 0 、粗纱管 如图1 9 所示，在倍捻锭子细纱实验机上，将涤纶长丝穿过芯线张力器、螺旋导丝 钩，喂入前罗拉，与经过后、中罗拉的