（纺织工程专业论文）转杯纺竹节纱的研制.pdf

转杯纺纺竹1 ，纱的研制 中文摘要 中文摘要 作为花式线之一，竹节纱自2 0 世纪7 0 年代问世以来，得到了较快的发展， 在纺织品中的应用也越来越广泛。本文从竹节纱和转杯纺两个方面来探讨转杯纺 纺竹节纱这一课题。分析了目前转杯纺纺制竹节纱的三种主要方案即：纺杯凝聚 槽设置阻尼物；纺杯滑移面丌沟槽：利用竹节控制器控制转杯纺纱机的喂棉速度 或是引纱速度柬纺制竹节纱；并对其适用性进行了相应的比较。本课题采用改变 喂给罗拉速度纺竹节纱，控制器将生产工艺上的参数以信息的形式通过无级变速 装置传送到伺服电机，再幽伺服电机直接带动给棉罗拉，束控制给棉罗拉的速度， 在引纱罗拉速度不变的情况下纺制出来的纱线就会产生粗细变化的竹节纱。通过 实际试纺1 6 “竹节纱阐述了转杯纺纺制竹节纱的工艺流程、a u t o c o r o 一2 8 8 转杯纺纱 机纺制竹节纱的机构改造及参数设定情况。本文认为竹节纱的捻系数、纺杯速度、 竹节规格等工艺参数必须选择适当才能保证生产币常进行。在此基础上研究了竹 节纱独特的结构，即竹节纱的特征参数：竹节粗度、竹节长度、竹节间距以及基 纱线密度的相关知识，并得出结论：不同的竹节长度和基纱长度设置组合，会产 生不同粗度和形态的竹节：采用小于转杯周长竹节长度设置时，能获得相对较短 的竹节，但实际纺纱裉度小于设置值，小于转杯周长长度越长，竹节粗度与设置 值差异越大；采用竹节长度大于等于转杯的周长，竹节的间隔以大于等于2 倍的 转杯周长较好，粗细程度能够较明显：另外，出于伺服电机升降速过程的存在， 使竹节与基纱的转换过程有所延长，实际竹节长度为竹节设置长度、转杯周长和 伺服电机降速延迟长度之和。 关键词：花式线转杯纺竹节纱 试纺 理论分析 作者：刘常威 指导教师：俞加林 校外指导教师：徐浩贻 转杯纺纺竹”纱的研制 英文摘要 t h er e s e a r c ho fs l a by a r np r o d u c e d b yr o t o rs p i n n i n g a b s t r a c t a st h eo n eo ft h ef a n c yy a r n ，t h es l a by a mh a sb e e nm a d eg r e a td e v e l o p m e n ts i n c e b e i n gm a d ei n1 9 7 0 s i ti se x t e n s i v e l yu s e di nm a n yk i n d so f t e x t i l e sa tn o w t h ea r t i c l e a p p r o a c h e st ot h et a s ko fm a k i n gf a n c yy a r ni nr o t o rs p i n n i n gf r o mt h et w os u b j e c t s ：t h e s l a by a r na n dt h er o t o rs p i n n i n g t h ea r t i c l ea n a l y s e st h em a i nm e a n so fm a k i n gs l a b y a r ni nr o t o rs p i n n i n ga n dm a k e sc o r r e s p o n d e n t sc o m p a r a t i v e si ni t sa d a p t a b i l i t y h e r e t h r e em e t h o d so fm a n u f a c t u r i n gs l u by a r ni sb r o u g h tu pa n dr e l a ti v e l y c o m p a r e d f i t t i n gab a r r i e ri nt h ec o h e s i o nt u n n e l ：e a r v i n gi nt h er o t o r w a l1 ：c o n t r o l1in gt h ef e e d i n go rw in d in gs p e e d t h ea r t i c l ea d o p t st h em e 。d so f c h a n g i n gt h es p e e do ft h ef e e d i n gr o l l e r st om a k es l a by a m t h ec o n t r o l l e rt r a n s f o r m s t h ep a r a m e t e r so ft h em a n u f a c t u r i n gp r o c e s st h r o u g ht h es t e pl e s ss p e e dc h a n g e rt ot h e s e n o m o t o ri nt h ef o r mo fi n f o r m a t i o n ，a n dt h e nt h ee l e c t r i cm o t o rm a k e st h ef e e d i n g r o l l e rw o r kt oc o n t r o lt h ev e l o c i t yo ft h ef e e d i n gr o l l e r s t h e nw em a y g e tm a k et h es l a b y a mw h o s ed e g r e eo ft h i n - - a n d t h i c ks l a bi sc o n s t a n t l yc h a n g i n gw h e nt h ev e l o c i t yo f t h ey a r nw i t h d r a w a lr o l l e r s k e 印c o n s t a n t i td e m o n s t r a t e st h a tt h em a n u f a c t u r i n g p r o c e s so fm a k i n gs l a by a mi nr o t o rs p i n n i n g , m e c h a n i s mc h a n g i n go f m a k i n gs l a by a r n i nt h er o t o rs p i n n i n go fa u t o c o r o 一2 8 8a n ds e t t i n gp a r a m e t e r so ft e c h n o l o g yb y t e s t i n gs p i n n i n gt h es l a by a mo f1 6 5 t h ea r t i c l ec o n s e n t st h a t ：i fw ew a n tt ok e e pt h e m a n u f a c t u r i n gp r o c e s sw o r kw e l l ，w es h o u l dc h o o s et h er i g h tt e c h n o l o g i c a lp a r a m e t e r s ， s u c ha st h es p i nm u l t i p l i e ro ft h es l a by a r n t h er o t a t i o n a ls p e e do ft h er o t o rs t a n d a r do f t h es l a ba n ds oo n b a s e do nt h a t a f t e rr e s e a r c h i n gt h es p e c i a ls t r u c t u r eo ft h es l a by a r n ， s u c ha st h ed i a m e t e ro ft h es l a b ，t h el e n g t ho ft h es l a b ，t h ei n t e r v a lo ft h es l a ba n dt h e p a r t t e no ft h es l a b w ed r a wt h ec o n c l u s i o n st h a tw em a yg e tt h es l a by a r nw h i c hh a s d i f f e r e n tl e n g t ha n dp a r t t e no f t h es l a b si f w es e l e c td i f f e r e n tp a r a m e t e r so f l e n g t ho f t h e s l a b sa n dt h eb a s i n gy a r na n dw em a yg e ts h o r t e rs l a b si ft h el e n g t ho ft h es l a bs h o r t e r t h e mt h ec i r c u m f e r e n c eo ft h er o t o r t h eg r e a tt h ed i f f e r e n c eb e t w e e nt h ed i a m e t e ra n d t h es e t t i n g so ft h ey a r n s t h et h i c k a n d t h i nd e g r e em a yt a k eo nw e l lw h e nt h el e n g t ho f i i 转杯纺纺竹讧纱的研制 英文摘要 s l a bi sl o n g e rt h a nt h ec i r c u m f e r e n c eo ft h er o t o ra n dt h ei n t e r v a lo ft h es l a b si sn o t s h o r t e rt h a nt h et w ot i m e so ft h ec i r c u m f e m n c eo ft h er o t o r , o nt h eo t h e rh a n d ，t h e t r a n s f o r m i n gp r o c e s sb e t w e e nt h es l a ba n d t h eb a s i n gy a mm a y b et a k em o mt i m et od o b e c a u s et h e r ei st h er a i s e a n d f a l ls p e e do ft h es e r v o m o t o r s s ot h el e n g t ho fs l a bi st h e r e s u l to ft h el e n g t ho fs e t t i n ga n dt h ec i r c u m f e r e n c eo ft h er o t o ra n dt h ed e l a y i n gl e n g t h r e s u l to f t h er i s e a n d f a l ls p e e do f t h es e r v o m o t o r k e y w o r d s ：f a n c yy a r n ，r o t o rs p i n n i n g ，s l a by a r n ，t e s ts p i n n i n g ，t h e o r e t i c a l w r i t t e n b y ：l i uc h a n g w e i s u p e r v i s e d eb y ：y uj i a l i n x uh a o y i y 7 8 1 8 3 苏州大学学位论文独创性声明及使用授权的声明 学位论文独创性声明 本人郑重声明：所提交的学位论文是本人在导师的指导下，独立 进行研究工作所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本论文 不含其他个人或集体已经发表或撰写过的研究成果，也不含为获得苏 州大学或其它教育机构的学位证书而使用过的材料。对本文的研究作 出重要贡献的个人和集体，均己在文中以明确方式标明。本人承担本 声明的法律责任。 研究生虢驯黼期：p 学位论文使用授权声明 苏州大学、中国科学技术信息研究所、国家图书馆、清华大学论 文合作部、中国社科院文献信息情报中心有权保留本人所送交学位论 文的复印件和电子文档，可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论 文。本人电子文档的内容和纸质论文的内容相一致。除在保密期内的 保密论文外，允许论文被查阅和借阅，可以公布( 包括刊登) 论文的 全部或部分内容。论文的公布( 包括刊登) 授权苏州大学学位办办理。 研究生签名：赵日 导师签名：础盈臼 日 揿参膨 并lrp 期：p 妊z 口 期：芝也! ：三 转杯纺纺竹节纱的研制 第一章绪论 第一章绪论 1 1 前言 花式线1 1 1 种类繁多，不同的品种不同规格为生活增添了无限的生机与情趣， 同时丰富了人们的生活和衣着；它的发展和开发是为了更好满足人们日盏增长的 要求与喜爱。此设计的竹节纱是摆脱传统环锭纺工艺，向另一种新型纺纱即转杯 纺工艺上试纺，并开发出新的风格和探讨其竹节纱独特的结构，即竹节纱的特征 参数：竹节粗度、竹节长度、竹节间距以及基纱线密度的关键性问题。在花式纱 线中竹节纱是一种具有独特结构的纺织材料而被广泛用于服装、装饰用品等， 越来越受人们的青昧。它的服用性能具有不规则的粗细竹节，以至风格有独到之 处：因此在面料开发和市场竞争方面有很大的发展空间。随着生产实践经验的积 累和各种知识的丰富，竹节纱的生产技术有了跃进性的进步，即从环锭纺细纱机 上纺竹节纱过渡到转杯纺竹节纱，由于它们的成纱原理和机械性能方面的限制， 以至它们的成纱风格在应用方面有很大的区别：先以环锭纺竹节纱来说，由于它 的纺纱速度较低所以它的竹节间距比转杯纺竹节的竹节问距能控制在较短的范围 内，由于弱捻区的存在它的成纱强力较低，它的竹节也只需长于纤维的长度就可 以生产，总的来说环锭纺竹节纱的强力较低，竹节密度大，竹节长度小并且明显， 竹节和基纱的过渡较急促，因此竹节看起来较粗，织成的织物手感较丰满柔软， 这种传统纺竹节纱的工艺在我国6 0 年代就出现了，到8 0 年代已经应用很成熟 了，它的纺纱原理：在普通的细纱机上另加装置，使前区罗拉变速或停动，从而 改变牵伸倍数，使正常的纱上突然产生一个租节，这种装簧主要有两大类；一是 使用电磁离合器控制前罗拉停动或中后罗拉超喂，使前区牵伸改变而产生竹节效 应，由于它的灵敏度有限，所以未能生产精致的竹节纱来( 如l m d 4 型多片式或 d d l 5 单片电磁离合器) ；在1 9 9 9 年又开发了另一种装置，采用步进电机或伺 服电机控制前罗拉变速或中后罗拉超喂从而改变牵伸倍数而生成竹节纱。这种装 置在2 0 0 0 年已经投入生产了，它的效果好，控制灵敏，没有动作后滞现象，该 装置是在环锭细纱机上提倡的竹节纱生产方式【2 】。但是由于环锭纺的局限性，钢 丝圈的限制生产速度提不上来，卷装小，工序多等阀题，人们就摸索着是否能在 转杯纺纱机加装置后纺出竹节纱来，这种研究在8 0 年代时东华大学就进行了， 在近1 0 年来取得一定的进展，真到瑞士a m s l e r - i n o 苏黎士公司推出的纺制竹节 转杯纺纺竹节纱的研制第一章绪论 纱的g o e 装置才算是真正走向市场。如今c a i p oa u t o m a z i o n e d u s t r i a l e 公司推出的c a i p os l u b b i n gc s m 9 0 9 装置是走在技术领先水平上：转杯纺纺 竹节纱与传统竹节纱各有各的优点和风格。在这个方面那一种都代替不了另外一 种。转杯纺生产的竹节长度较长、成纱强力高、竹节和基纱的过渡缓和，所以单 纱的竹节不明显，具有云纹效果和麻织物的风格。在这两种不同竹节纱的风格上 环锭纺竹节纱较受亚洲市场的欢迎，而转杯纺竹节纱较受欧美市场的青睐”3 。 1 ，2 花式纱线概述 花式纱线是指在纺纱过程中采用特种纤维原料、特种设备和特种工艺，对纤 维或纱线进行特种加工而得到的、具有特殊结构和外观效果的、绚丽多彩的纱线， 是纱线产品中一种与普通纱不同的、具有装饰作用的纱线。其原料一般由芯纱、 饰纱和固纱三者组成。其中芯纱也称基纱，是构成花式纱的主干，与固纱一起构 成花式纱的强力。饰纱也称效应纱或花纱，它以各种形态包缠在芯纱的外面而构 成起装饰作用的各种花型。固纱也称缠绕纱、压纱等，主要用来固定饰纱。 花式纱线种类繁多。分类方法也多种多样，常用的花式纱有如下几种： 包芯纱 包芯纱常有氨纶包芯纱和涤纶包芯纱。氨纶包芯纱是在普通细纱机上中罗拉 和前罗拉之间送入一根经过拉伸的氨纶长丝( 一般拉伸3 - 4 倍) ，与牵伸后的须 条汇合，通过前罗拉使原来带子状的纤维须条包缠在氨纶丝的外面而形成。这种 纱一般在1 2 3 0 t e x ( 3 3 - 8 3 公支) 之间。可用于针织或机织，使织物富有弹性， 穿着舒适。涤纶包芯纱的成纱原理与氨纶包芯纱相似，涤纶包芯纱经过合股可作 成高强涤纶缝线，不但强力高，而且表面包一层捣纤维后，在高速缝纫机针眼处 通过时不发热。如可用这种纱织成高强帆布以作运输带，不但强力高，而且表面 包棉纤维与橡胶的牯合性能好，克服了涤纶与橡胶亲含力差的缺点。 大肚纱 在普通细纱机上另加装置，使前罗拉变速或停顿，从而改变正常的牵伸倍数， 使j 下常的纱上突然产生一个粗节。 也可使中后罗拉突然超喂，同样使牵伸倍数改变而生成粗节。大肚纱以粗节 为主，撑出大肚，且粗细节的长度相差不多。目前常用豹大胜纱为1 0 0 1 0 0 0 t e x ( 卜1 0 公支) 。使用的原料以羊毛和腈纶等毛型长纤为主体。 2 转杯纺纺竹节纱的研制 第一章绪论 彩点纱 在纱的表面附着各色彩点子的纱称为彩点纱。彩点一般用各种短纤维先制成 粒子，经染色后在纺纱时加入，不论棉纺设备还是粗梳毛纺设备均可搓制彩色毛 粒子。深色底纱上附着的浅色彩点可在织物表面生成满天星的臼点：如在浅色织 物中加入深色彩粒子，使织物表面上出现绚丽多彩的点子，形成独自具有的一种 风格。 圈圈线 圈圈线是在线的表面生成圈圈，圈圈的大小、距离和色泽均可变化，根据饰 纱比芯纱超喂量的大小以及加捻大小，可形成各种波形线、小圈线、大圈线和珠 绒线等。这类花式线主要用于色织女线昵、精纺花昵、粗纺花呢、大衣昵和手编 绒线等。 竹节纱 竹节纱由竹节部分和基纱部分组成，其基本参数有竹节长度、竹节粗度、竹 节间距和基纱线密度。竹节纱的成纱原理和大肚纱相似，也是通过改变牵伸倍数 来产生粗节。只是竹节纱的粗节较细，而且较短，细节处较长，一般竹节纱的竹 节较少，在一米中只有两个左右的竹节，所以竹节纱以基纱为主，竹节作点缀作 用。 目前常用的竹节纱为1 2 - 8 4 t e x ( 1 2 - 8 3 公支) ，原料为纯棉，化纤混纺纱， 一般地用棉纤维纺的竹节长度较短，而毛型纤维纺的竹节长度较长。至于竹节的 粗度，则视品种而定，最小的竹节比基纱粗一倍左右，用这种竹节纱和一根同支 数的正常纱合并后制作服装面料，使织物表面呈现不规律的花纹。也有竹节比基 纱糨4 - 5 倍以上的，这种竹节纱在使用时往往外面再包上一根较细的纱或长丝。 因为粗节处与基纱的粗细相差太大，捻度很少，使这一段纱不但易发毛，而且强 力低，包上一根纱后可以克服这个不足。用这种纱做成的针织物或机织物，表面 粗犷，风格独特。也有用这种纱再在花式捻成机上制成波形纱，由于粗节的波形 特大，形似玉米，所以又称爆米花纱。 竹节纱的生产最早是在环锭纺纱机上进行的。环锭纺纺竹节纱的装置主要有 两大类。一类是使用电磁离合器控制前罗拉停动或中后罗拉超喂，使前区牵伸改 变而产生竹节效应。这类装嚣结构简单，改造费用低但因离合器的丌合次数及 转杯纺纺竹节纱的研制 第一章绪论 灵敏度有一定限度，所以适宜作较粗而精密度不高的竹节纱。另一类是采用步进 电动或伺服电动机控制前罗拉变速或中后罗拉超喂，从而改变牵伸倍数而生成竹 节纱。这一类竹节装置灵敏度高，适宜作较精密的竹节纱，但改装费用较大。 1 3 转杯纺纺竹节纱的研究现状 纺制竹节纱的研究是转杯纺纺制花式线最早研究的领域。最早的是2 0 世纪7 0 年代，美国的r o b e r tmi n g h a m 申请了发明专利，该专利的主要原理是通过特殊 机械机构使转杯纱的输出速度发生变化。 而后，又出现了利用电磁离合器改变牵伸的方法。该方法利用转杯纺纱机的 条子喂入装置与牵伸装置间对条子进行短暂的牵伸变化而制成竹节纱。 日本d a i i c h ib o u s e k ik a b s h i k ik a i s h a 公司申请的专利也可纺制竹节纱， 它有两套变速机构，用来改变引纱罗拉和喂给罗拉的速度，其中第一级变速机构 改变引纱罗拉速度，第二级变速机构用来改变喂给罗拉速度，即可改变纱线的粗 细，从而可纺制出竹节纱。 2 0 世纪9 0 年代，瑞士a m s l e r - i r ei u r i c h 公司推出了g o e 装置，其基本原理 是精确地控制喂给罗拉的动态速率增量，以产生纤维喂入曩的高速可控变化，从 而产生可控的转杯纱花式结构，即竹节纱。 1 9 9 6 年，j k u a s n i a k 和e p e t e r s o n 提出高压气流法纺制竹节纱，在转杯纺 纱器的输送通道的一个位置放置一个喷嘴，喷嘴喷出高压气流，这样使分梳辊上 纤维的转移受到一定的阻力，当喷嘴的气流突然停止，或者受阻纤维聚集到一定 数量，则通过通道进入转杯的纤维曩突然增加，形成竹节纱，这种方法得到的竹 节纱竹节长度较短，但竹节长度和粗细的稳定性较蒺 1 4 本课题的目的意义与主要内容 转杯纺是一种新型的纺纱方法，而转杯纺纺竹节纱更是一项比较年轻的技 术，虽然到现在为止已经取得了一些成绩，比如所用原料已不再局限于棉、涤， 而且所纺竹节纱的风格也丰富多彩，但是，与此同时，也存在着一些问题，比如 转杯纺纺竹节纱普遍现象是粗节处捻度较低，容易形成强力薄弱环节；再者，现 在所采用的转杯纺纺竹节纱方式大多数是改变喂棉速度，即要采用相应的设备来 控制喂棉罗拉的变速，生产的竹节纱规格往往与设计值有些差异，而在纺杯内加 转杯纺纺竹节纱的研制 第一章绪论 装阻尼物的方式又对机械的损耗较大。本课题的主要内容就是要利用转杯纺纱机 构来开发花式竹节纱。设计在a u t o c o r o 一2 8 8 型转杯纺纱机上安装瑞士阿姆斯勒 一爱罗( a n o s l e ri r o ) 公司的g o e 专门装置，采用改变喂入罗拉速度的方法来纺 制竹节纱。该装置利用微电脑可编程序，通过行星轮系控制喂给罗拉变速和变速持 续时间，根据生产要求纺制出不同粗细和不同间距、长度的竹节纱。以较低的成 本，生产质量较好、风格较新颖的竹节纱。在此基础上，对转杯竹节纱规格：竹 节的长度、竹节的粗度、竹节的间隔、正常纱细度等进行了理论分析，并对转杯 竹节纱的竹节长度与粗度进行了探讨，以求对转杯纺纺竹节纱的生产有一定的指 导意义。 转杯纺纺竹节纱的研制第二章转杯纺纺竹节纱的方式和原理 第二章转杯纺纺竹节纱的方式和原理 转杯纺纱机主要由喂给分梳机构、凝聚加捻机构和卷绕机构等组成，如图 1 所示： 、 一一 l i1 t l 鲞专 图2 - i 转杯纺纱机的机构 1 一喇叭口2 一喂给罗拉3 一喂给板4 一分梳辊5 一输棉管道 6 排杂腔7 一纺纱杯8 一凝聚槽9 一假捻盘1 0 一纱臂段 单根棉条从条简引出后直接喂入喇叭口1 ，依靠喂给罗拉2 与喂给板3 将条子 握持并积极向前输送，接受分梳辊4 的分梳作用，分梳辊周围设有排杂装置6 ，在 分梳辊分梳纤维的同时，将细小杂质和部分短绒排除出去。纤维以单纤维状态脱 离分梳辊后经输棉管道5 输送到纺纱杯7 。纾维被吸入纺杯后，由于输棉管的出口 对蕾纺杯的入口处的内表面，所以纤维先落在纺杯入口处的内表面上，纺杯高速 旋转时，纤维滑入凝聚槽并在此形成一个完整的纤维环。受纺杯内负压的作用， 接头的种子纱的头端从假捻盘9 孔中引出，与凝聚槽中的纤维环相接触，引出的 纱线被绕在纱管上，直接形成筒子纱。 转杯纺竹节纱的原理是在转杯纺的基础上另加一个控制装置或者在通常的纺 杯上设置一些有特殊功能装嚣，其方式有以下几种：l 、纺杯滑移面上开沟槽：2 、 纺杯中设最阻尼点：3 、另加控制装置来改变牵伸倍数或增添附加纤维而得到竹节 效应。也就是它从- - o e 简单的工艺技术向另外一种至善至荚的工艺技术发展的趋 势，逐步优化转杯竹节纱的生产，为今后转杯纺竹节纱的生产打下坚实基础。 2 1 纺杯滑移面上开沟槽嘲 2 1 1成纱原理 6 转杯纺纺竹节纱的研制 第二章转杯纺纺竹节纱的方式和原理 在纺杯滑移面上加工的沟槽见图2 。 - - , i t h 址r s ： - 1 “莹 ，刊 轧 ：j 一 | + i i 7 ! _ i m ：一 圈2 2 纺杯滑移面沟槽加工示意图 在转杯纺的征常纺纱过程中，棉纤维随分梳腔的气流飞出来后经纺杯的滑移 面( 杯壁) 到达转杯的凝棉槽进行凝聚，并加捻成纱条，当纺杯滑移面上有沟槽或附 着物时，在纱条上就会产生粗细不均：沟槽或附着物愈大所产生的粗节就愈大， 所以在纺杯滑移面上开一个具有一定的长度和深度的沟槽，能使棉纤维在沟槽中 聚集多一些，使之形成较大的粗节，并且具有一定的长度和捻度，即所谓用这种 简单的工艺生产的竹节纱。 2 1 2 竹节的特点 因为这种改造是在较陈旧的纺纱机上实行的。所以纺杯的直径较大。一般 为6 6 m m ，因而所生产的竹节最大竹节距为2 0 0 m m 。 根据需要在纺杯的滑移面上加工出1 - 3 个积聚槽，在2 0 0 m m 的长度纱条上 就可形成1 - 3 个竹节，这种简单的工艺所生产的竹节风格稍有点像环锭纺竹节纱 的风格，竹节间距较短而且明显，竹节长度也较短。 竹节长度约为1 2 m m 1 6 m m ，竹节粗细程度约是基纱的2 - 3 倍。 由于粗节与基纱的过渡较突然性，在粗节区难以加上捻度，所以就会形成 弱捻区，成纱强力较低。 2 1 3 纺杯滑移面沟槽的局限性 在这种方法纺制的竹节纱强力严重受到纺杯负压的影响，要使它的成纱强 转杯纺纺竹节纱的研制第一二章转杯纺纺竹节纱的方式和原理 力均匀，必须提高地道内的负压。 竹节数量和粗度与牵伸倍数有很大的关系，较难控制，应适当减小牵伸倍 数，以补偿竹节外对棉纤维的大量需求，竹节数量愈多且愈粗，其减小幅度越大。 棉纤维中含有相当数量的灰尘和小颗粒杂质，其充塞积聚槽会影响竹节的 形成或造成竹节粗细的波动，因此应在清棉和梳棉工序中尽可能把灰尘杂质去除。 因为纺杯的壁厚一般只有1 5 r a m ，所以积聚槽的深度不可能加工太深，这 就限制了竹节的粗细程度。 由于竹节的存在，其中部因较粗，捻回不易形成和渗透，因而形成弱捻区， 竹节的两端则会形成强捻区，此情况会影响纱线的强力均匀度。 在纺杯滑移面上加工积聚槽会破坏纺杯的动平衡，尤其加工一个能生产竹 节纱的积聚槽的情况下动平衡破坏更为严重，这样就会影响纺杯轴的使用寿命。 2 2 纺杯中设置阻尼点嘲 2 2 1 纺纱原理 在纺杯凝聚槽内设置一个、两个或三个阻尼点来纺制竹节纱，当纺杯在正常 高速回转生产时，输出的单纤维就不会均匀的叠加在凝聚须条上，而是在阻尼点 顺时针方向须条上凝聚较多的纤维形成辊段，紧跟粗段即出现细段，当凝聚须条 连续引出时，就形成连续的有规律的粗细段竹节纱。一个阻尼点时，竹节间距为 纺杯周长，两个或多个阻尼点时，竹节间距为沿纺杯从一阻尼点到另一个阻尼点 的周向长度，它生产的竹节长度较短，竹节的髑期长度小于等于凝棉槽的周长， 在转杯凝棉槽周长的范围内可通过调节阻尼物的大小、形状、数量、间隔来控制 竹节纱的质量、竹节的长度、粗度和周期，风格也类似于环锭纺的竹节纱。 2 2 2 纺杯阻尼点结构与竹节形态关系( 纺杯凝聚槽阻尼点即是 铝块) 铝块形状为梯形时，其纺制的竹节纱竹节部分偏毛，竹节上难以加上捻度， 所以竹节处强力低后加工易断头，给织造带来很大的麻烦。 铝块形状为三角形，其纺制的竹节纱竹节部分偏毛，但竹节上有一定的捻 度，强力比前一种方案好。 转杯纺纺竹节纱的研制第二章转杯纺纺竹节纱的方式和原理 在第二个方案的基础上对三角形的铝块稍作修改，把顶端加改为圆弧形， 两边改为圆滑的弧线，使铝块线条光滑没有棱角，该圆弧形阻尼点纺制的竹节上 捻度分布较好，而且竹节部分较光洁。 竹节的长度决定于铝块的长度，通常情况下铝块的长度等于竹节的长度，竹 节纱粗度决定于铝块的高度，铝块高竹节就粗些铝块低竹节就细些( 例如：4 m m 高的弧形铝块能纺制比基纱粗3 倍左右的竹节，高2 5 的弧形铝块纺制的竹节粗度 在基纱的2 倍左右) 。纺制的竹节纱的毛羽与铝块的棱角有关。 2 2 3 纺杯设阻尼点纺竹节纱的局限性 由于它是依据阻尼点来改变单纤维在凝聚槽的分布来产生竹节纱的，而喂 给速度保持不变即单纤维输出的速度不变，所以在每一个粗节的后面必定要产生 一个细于本号纱的细节，属于强力薄弱环节；而且由于细节的存在使粗节上的捻 度不容易加上去，影响粗节部分的强力及光洁度。 由于纺杯凝聚槽特别是靠铝块两角处易积灰，使竹节的粗细节和粗细程度 不稳定。 每做好一种纺杯( 即设置好了铝块) 只能纺出一种固定结构的竹节纱，它的 竹节的粗度、长度和间距等是固定不变的。 受纺杯周长局限，只能生产短片段竹节纱，而竹节间距最大不能超过纺杯 的周长。 由于在转杯中增加额外的阻尼物。导致转杯的动平衡被破坏，必须进行平 衡；其次纺过竹节纱，再想改变生产正常纱就变成了不可能，因为要对转杯的凝 棉槽进行重新处理和进行平衡，重新处理后，r a 于无法使转杯凝棉槽恢复到原状 态，成纱质量无法保证。 2 3 用控制器来纺制竹节纱国3 转杯纺竹节纱最终都是通过二种途径，即纺杯中纤维量随喂棉速度的改变而 改变或者通过改变引纱罗拉速度而达到牵伸倍数的变化，从而达到生产上的要求。 从这点出发构思纺转杯竹节纱的方式就有以下几个切入点。 改变喂给罗拉速度，即改变喂给量，使得转杯中的纤维量时多时少。 9 转杯纺纺竹节纱的研制 第二章转杯纺纺竹节纱的方式和原理 改变引纱罗拉速度：当给棉董不变的情况下，有以下等式： n t j v l = n h v 2( 2 一1 ) n t 广一熟条号数 v i 一一给棉罗拉速度m s n t 2 一一引纱号数 v 2 一一引纱罗拉速度r r d s 从上式可知n h v ，是恒量( 考虑n t l 不变，实际上由于棉条的重量不均，会 有少许的波动) ，那么当v 2 减小时n t 2 就增大，即纺制出来的纱线有粗有细间隔性 的分布，因此也能产生竹节效应。 同时改变喂给罗拉和引纱罗拉的速度，这样在理论上也能改变牵伸倍数达 到竹节效应。 在输送通道或分梳棍的适当位置添置附加喂入纤维机构，通过这种方案， 使纺杯中的纤维量产生变动，达到纺制出来的纱线有竹节效应。 熟条的定量作有自j 隔的变动，使得熟条的纤维量时多时少，这样可不改变 给棉罗拉速度和引纱罗拉的速度，在理论上也是可行的。 在这以上五种方案的比较来看： 方案l 是单纯改变喂入部分速度生产竹节纱： 由于喂入部分的部件为低速部件，给棉罗拉的输入线速度在生产币常纱时( 7 支2 0 支) 为o 3 1 1 6 n g m i n ，生产竹节纱时速度变化范围为o 3 7m m i n ，给 棉罗拉转速3 8 8 7 6 r m i n ，负荷小仅为o 2 o 5k w 左右，这样速度切换时，机 械惯性较小，能较快达到预定速度，加快喂人形成粗节，按最大粗节倍数4 计算 粗节部分的捻系数，仅为正常纱的2 倍左右，因此捻度不匀较小，另通过适当调 节j 下常纱的捻系数，可以兼顾不同粗细部分的捻系数，因此可以用控制器来控制 给棉罗拉的变速情况： 方案2 是单纯改变输出速度生产竹节纱： 出于输出部分速度较高，负荷较大，瞬间反复速度变化，对机械冲击非常大， 严重影响机械的寿命，此外捻度的变化亦会因输出速度的变化而大幅改变，表l 1 0 转杯纺纺竹节纱的研制第二章转杯纺纺竹节纱的方式和原理 为3 6 4 r e x ，4 倍竹节时输出部分速度及纱的捻度变化情况( 转杯速度不变) ，从表 中可看出：( 1 ) 速度变化非常大且时间短，上动力分配箱中机械冲击将特别大， 传动系统无法承受长期的冲击运行，变速时间很短。仅在o 2 0 3 s ，虽然变频器高 低频切换可以在几乎忽略不计的时间内完成，但实践证明，由于引纱，卷绕系统 的巨大运动惯性，根本无法达到高低速的瞬间切换，而需要较长的时问。因此要 生产较短长度竹节的纱就比较困难。( 2 ) 粗节处捻系数太大，正常纱处捻系数太 小，难以两头兼顾，将使纺纱断头大幅增加甚至可能无法纺纱并出于加捻程度 表2 - 1输出部分速度及纱的捻度变化 的严重不均匀，将大大影响后 道工序的生产效率与质量。 因此单纯通过调节输出 ( 弓l 纱) 速度的方法生产竹节 纱在现有技术条件下是不现实 的。 方案3 是方案1 和方案2 的结合：喂入输出双调速生产竹节纱。 通过喂入和输出两部分同时进行调速，可以减小输出部分的速度变化，当然 可以缩小速度切换时的惯性时间，但即使是l 倍速或0 5 倍逮的速度变化，对上动 力分配箱的冲击也是非常严重的，同样将影响上动力分配箱的使用寿命，而捻度 和强力的变化也是不言而喻的，而若再缩小输出( 引纱) 部分的变速比例，那么 对生产竹节纱已没有什么意义，而是既增加成本，又影响寿命。 方案4 需要添置附加喂入机构，比较困难。目前还不易开发研究； 方案s 是在这方面还未做过试验，将有待于进一步探讨和研究，因此本课题 选用方案1 。 2 3 1 改变喂给罗拉速度纺竹节纱的原理 控制器可将生产工艺上的参数的要求以信息的形式通过无级变速装置传送到 伺服电机，再由电机直接带动给棉罗拉，来控制给棉罗拉的速率，信号的不同， 给棉罗拉的转速将会随着变动，给棉量也会变动，这些量变化的棉纤维经过分梳 棍分梳后输送到纺杯凝聚槽中，这样改变纤维喂入量方法会使凝聚槽内须条的线 密度变化，在引纱罗拉速度不变的情况下纺制出来的纱线就会产生粗细变化的竹 节纱。 转杯纺纺竹节纱的研制 第二二章转杯纺纺竹节纱的方式和原理 连续的棉条经分梳棍分离成单纤维状态。随气流输送到转杯壁的凝聚槽上 如图3 示， 圈2 - 3 转杯纺装置示意图 图2 4 凝聚槽内凝聚槽内须条分布 分梳的纤维一层层凝聚在槽内，形成连续的环须条，且随转杯回转而加上捻 度，通过引纱罗拉的张力将它剥离转杯，如图4 ：纱条的剥离点相对于转杯与引出 速度相等的速度在转杯内运动，0 点为转杯内凝聚槽内任意一点。设剥离点在0 处 沿转杯圆周相对运动一圈再回到0 点处，在这段时间内剥离点经过输送通道出口 处的次数为w ，则有： ：一；r d ( 2 2 1 甜 w 一剥离点在转杯内回转一周的时间内转杯的回转数，也称合并数； 肛一转杯直径： r 转杯回转周期，即转杯回转一圈的时间： v 引纱速度。 在转杯高速回转时，在时间t 通过通道的单纤维在转杯凝聚槽内的分布长度为 l ，它的线密度为“r ) ： z ( f ) = 面d m ( 2 - 3 ) 办一在时间，到达凝聚槽纤维分布的长度； d m 在时间，到达凝聚槽纤维的质量。 设0 点为须条刚被剥离后的点，以转杯为参照物，观察剥离点在转杯上的运 动。州。表示剥离点回转一圈后回到。点处纤维层的线密度。 ( 1 ) 剥离点如果回转一周后与。点熏合，它所需的时间为纺杯的周长除以它 的剥离点运动速度，可得 塑；t ：渺f ( 2 - 4 ) 转杯纺纺竹节纱的研制第二章转杯纺纺竹节纱的方式和原理 因此 y ( o ，= x ( t ) i ( 2 。5 ) 即剥离处纤维是由w 层纤维束并合而成的，整个纺杯须条量的分布如图5 剥离点0 处的线密度 l 一转杆刷k o 点 幽2 - 5 凝聚椭内须条线密度分布 从图中可看出，以数学模型表示为y = 缸为纺杯须条在纺杯上分布，就是呈线 性关系。 ( 2 ) 剥离点如果回转不到一周，剥离点与0 点的距离为k n , ( o 七sw ) ；则由 上式可得 y o ) ，= x ( t ) i ( 2 6 ) 这y ( f ) 。表示，剥离点从0 点移动到k 点时，所需要的时间段t i 里，从通道 输送到凝聚槽的单纤维量在k 点上分布的线密度：即不包括在这时间段t i 之前在 k 点已有的须条线密度x ( 如图6 ，图7 示) 。所以有y 。= y ( 0 k + x ，( 在喂棉 罗拉均速时，忽略熟条的不匀率和在分梳棍开松除去的杂质和灰尘) 。 一“7 彳 l 一转杯周长 幽2 - 6 剁离点在0 点时k 点的线密度值x幽2 - 7 剥离点从0 点到k 点时增加的线密度 图6 中的斜线表示剥离点从0 点移到k 点所用的时间t i 里，从输棉管道输送 进来的纤维在纺杯凝聚槽中的均匀分布。 当喂给罗拉加快时，它在瞬间t 的给棉量就会增加，那么在时间t ，从通道输 转杯纺纺竹节纱的研制第二章转杯纺纺竹节纱的方式和原理 送到凝聚槽单纤维集合体的线密度工( f ) = ! 拿会增大，即如果y = 七k 表示那么k ， a l 比k 就要增大，如图8 示： 么 l - 一转杯周长 竹节的线密度a 基纱的线密度b 图2 - 8 竹节纱的线密度 a 值为竹节所设计的线密度，b 值为基纱的线密度。 假设在。点时刻，给棉罗拉由正常变成快速给棉设剥离点移动三纺杯周长 时，须引出来的纱条的线密度为，= 丢( 加) 女+ 哇桕= l x d ( k + 七，) 如图9 示： k | 么 d 2 ， 竹节的线密度a 基纱向竹节过渡的线密度。 基纱线密度b 图2 - 9 基纱向竹节过渡的线密度 假如在0 点快速，剥离点经f m m 后移动到x 点时，此时x 点上的线密度为 ( 加一，) k + ，k ，即在a 、b 值范围内波动，a 为设计的竹节线密度，b 为基纱线 密度。 只有，。= j d 盯时，纱线才达到所设计的线密度，即基纱达到所设计的竹节倍数 的过渡长度应要达到一个纺杯周长。同理，从设计的粗节倍数过渡到基纱时应等 转杯纺纺竹节纱的研制 第二章转杯纺纺竹节纱的方式和原理 于一个纺杯的直径，即竹节要等于或大于2 个纺杯直径才能达到所设计的粗度。 如果它的过渡长度7 z c d 时，输出纱线的糨节线密度介于基线密度和设计值 之间。其竹节长度大于转杯周长。 在控制器的作用下，竹节长度的生成是由3 部分组成，从基纱线密度过渡 到粗节线密度；设计正常的粗节线密度部分；竹节线密度过渡到基纱线密度。 在凯普竹节控制器和纺纱机a u t o c o r 0 - 2 8 8 的连接控制如下： 纺纱机二边的工作是由控制器分开控制的，即说明s i d ea 和s i d eb 可纺同一 种工艺参数的竹节纱，也可以纺不同规格的竹节纱，互不干扰，并且纺纱机如果 出现异常情况，也能反馈给控制器，控制嚣就会发送出让给棉罗拉停止给棉的信 号。 2 3 2 竹节参数与风格“3 转杯竹节纱的最基本参数有以下4 个，基纱、粗节倍数、竹节长度和竹节间 隔。如图1 0 示： 基纱 竹节闻隔 一笪蔓孽蜓i 图2 一1 0竹节纱结构示意图 这4 个参数将直接影响到竹节的效果和风格，转杯纺竹节纱竹节长度和粗节 倍数是竹节的一个重要指标。竹节长度定义如下：从纱线线密度开始变化的瞬问 转杯纺纺竹节纱的研制第二章转杯幼纺竹节纱的方式和原理 开始，直到线密度回到基纱线密度的时刻止这段称为竹节长度。竹节粗度：一般 以竹节的线密度比基纱密度的倍值来表示。其中竹节粗度( 即倍数) 和竹节长度 是转杯纺工艺参数中重点研究的方面，它不仅与设计的风格有关，并且与试纺的 成功有很大的联系。 粗节倍数的确定依据 在同样纺纱工艺条件下，如突然增加喂给量，捻度传递长度也会缩短。( 捻度 传递：它对转杯纺的纺纱稳定性至关重要，即纺杯对纱条施加的捻度和假捻盘对 纱条施加的假捻捻度向凝聚槽内传递，使凝聚槽剥离点后方的凝聚须条上产生了 一段有捻纱段，这一纱段的长度称为捻度传递的长度( 见下图1 1 ) 。当突然增加的 喂给量达到定值时，捻度传递的长度将缩短到难以维持正常纺纱的状态，此时 即可认为在这个工艺条件下，竹节已达最大粗度，因此可借捻度传递长度的研究 来估算粗节倍数。捻度传递长度涉及的因素很多，假捻盘的规格、纺杯规格和转 速、纱线的捻系数、线密度、纤维性能、纤维与假捻盘摩擦面与纺杯凝聚槽摩擦 面的摩擦因数等等，均会对捻度传递长度有影响，因此在凯酱竹节纺纱器上竹节 粗度的设定范围为基纱的1 2 5 0 倍。假如你设定的的倍数为3 ，要纺的基纱为 3 0 英支，那么竹节的粗度就为1 0 英支。 图2 - 1 l 捻回传递的长度 竹节长度确定的依据 竹节的长度和粗度是影响布面风格的重要指标，它的长度受到纺机性能的影 响。要维持正常的纺纱条件，竹节的最短长度不能短于一个纺杯周长，且竹节长 度与粗节倍数有内在的关系如下： 6 转杯纺纺竹节纱的研制 第二章转杯纺纺竹节纱的方式和原理 墨一l 趾捌+ 蠡， f j s 竹节最短长度； d 纺杯直径； f i 基纱线密度； f 2 设计的最大粗节线密度： f 3 实际粗节线密度。 如果想让纺制出来的粗节达到设计值 转杯竹节纱的风格 ( 2 7 ) 其竹节长度要大于转杯周长的两倍。 以上分析可知，转杯竹节纱的竹节细而长，为了达到设计竹节粗度倍数的要 求，一般会达到2 倍纺杯周长，如果纺杯直径为3 4 r a m ，那么竹节长度为2 1 0 m m ， 有些类似于麻的风格。它从基纱过渡到竹节纱的那一段较缓和，故它的成纱质量 较好，强力高，竹节部分没有形成弱捻区。用凯普竹节纱控制器纺竹节纱时，它 的一个循环是由1 0