（纺织工程专业论文）降低筒纱毛羽的理论与应用研究.pdf

摘要 本文在研究与分析假捻原理的基础上，设计了一套涡流喷嘴，用于纱线毛羽 的控制。由于纱线毛羽产生于纺纱工序，增长于络筒工序，因此将喷嘴安装在 s a v l o 自动络筒机上。 通过分析影响喷嘴中纱线气圈转速的因素，合理设计与选取了涡流喷嘴的各 参数值。当纱线经过喷嘴后，表面毛羽显著减少，这可以理解为当纱线进入喷嘴 之前受到反向气流作用被解捻，而当纱线离开喷嘴时，纱线在正向气流的作用下， 捻度增加、纱身缠紧，表面毛羽包缠或卷入纱体中，从而实现减羽。 通过分析喷嘴气室、喷孔、纱道内的气体运动状态，可以得出纱道内沿径向 分为似固体旋转区和势流旋转区，在似固体旋转区纱线像刚体一样绕纱道轴线旋 转，而在势流旋转区纱线并不旋转，这样纱线表面的毛羽在公转的同时自转实现 包缠。分析纱线在纱道内的受力情况，从理论上推导出纱线气圈的转速方程。 选择影响纱线气圈转速的因素，即选择喷孔直径、纱道直径、气压等为变化 因子，利用二次回归正交设计实验，得到关于纱线毛羽( a 3 m m ) 指数的二次回归 方程。分析各因子对毛羽指数的影响，同时以纱线毛羽指数为目标函数，根据最 优化理论，选用不等式约束条件的最优化方法编制优化程序，对纱线毛羽指数的 回归方程进行寻优计算，可得到毛羽指数最小时的喷嘴结构参数的组合。 通过本课题的研究，制造出能解决长期困扰企业毛羽问题的涡流喷嘴。但是 当纱线经过喷嘴时，纱线表面的毛羽在气流的作用下伏贴在纱体表面，这将会导 致在很短长度内的纤维聚集，纱线的条干c v 值，尤其是粗节略有增加。 关键词：纱线毛羽；控制技术；涡流喷嘴；络筒；优化 a b s t r a c t ab r a n d n e wv o r t e xn o z z l eo nt h eb a s i so f p r i n c i p l e so ff a l s et w i s t i n gi sd e s i g n e d a n da t t a c h e di n t os a v i ow i n d e r i tc a nc o n t r o la n dr e d u c et h ey a mh a i r i n e s s e f f i c i e n t l yb e c a u s ey a r nh a i r i n e s s i sp r o d u c e di n s p i n n i n gp r o c e s sa n dm a i n l y i n c r e a s e di nw i n d i n g p r o c e s s t h ei n f l u e n c eo fe a c hf a c t o ro nr o t a t i o n a le q u a t i o no fy a r nb a l l o n si sa n a l y z e d a n dt h e nv o r t e xn o z z l ei sp r o d u c e d w h e nt h et w i s t i n gy a mp a s s e st h r o u g ht h en o z z l e ， y a mh a i r i n e s sc a nb es i g n i f i c a n t l yr e d u c e d t h i sr e d u c t i o ni sp o s s i b i l i t yd u et ot h e h y p o t h e s i st h a tt h ey a ms t r u c t u r ei sl o o s e n e df k r s tb e f o r et h ey a me n t e r st h ea i r - j e t n o z z l e ，a n ds u b s e q u e n t l yt i g h t e n e du p i nt h i sa c t i o n ，p r o t r u d i n gf i b e r sa r ew r a p p e d i n t ot h ey a mb o d yb yt h es w i r l i n ga i r f l o wp r o v i d e db yt h en o z z l e t h ec h a r a c t e r i s t i c so fa i r f l o wi nt h en o z z l ea r es t u d i e d b ya n a l y z i n gt h ea i r f l o w i n gc o n d i t i o ni n a i rr e s e r v o i r , j e to r i f i c ea n dt w i s t i n gc h a m b e ri nt h e o r y , t h e c o n c l u s i o ni sa c h i e v e dt h a tt h ec h a m b e ri nr a d i a ld i r e c 虹o ni sd i v i d e di n t op o t e n t i a l f l o ws w i r l i n gz o n ea n ds i m i l a rs o l i ds w i r l i n gz o n e i ns i m i l a rs o l i ds w i r l i n gz o n e ，t h e y a ms w i r la sr i g i db o d y , b u ti np o t e n t i a lf l o ws w i r l i n gz o n e ，t h ey a r nd o e s n ts w i r l a n a l y z i n gt h es t r e s so ft h ey a mi nc h a m b e r , r o t a t i o n a le q u a t i o no fy a mb a l l o n si s d e d u c e da n dt h ee f f e c t so f n o z z l ep a r a m e t e r so ny a mp r e d i c th a i r i n e s s t h ej e to r i f i c ed i a m e t e r 、t w i s t i n gc h a m b e ra n dn o z z l ep r e s s u r ew h i c ha f f e c t r o t a t i o n a le q u a t i o no fy a mb a l l o n sa r es e l e c t e df o rc h a n g i n gf t o m t h ee x p e r i m e n t i sd e s i g nb yu t i l i z i n go r t h o g o n a lr e g r e s s i o nd e s i g na n dr e g r e s s i o ne q u a t i o na b o u tt h e y a mh a i r i n e s si n d e x ( 3 n 曲) i sa c h i e v e d t h ee f f e c to fe a c hp a r a m e t e ro nt h ey a m h a i r i n e s si sa n a l y z e d i nt h i sp a p e r , h a i r i n e s si n d e xi st a k e na sg o a lf u n c t i o na n dt h e r e s t r a i nc o n d i t i o no fi n e q u a l i t yf o ro p t i m i z a t i o ni ss e l e c t e d t h eo p t i m a lr e g r e s s i o n e q u a t i o na n d t h eo p t i m a lc o m b i n a t i o no fe a c hp a r a m e t e rf o rr e d u c i n gy a r nh a i r i n e s s & r eo b t a i n e d b yr e s e a r c h i n gt h i sp r o j e c t ，ih o l dt h a tt h eh a i r i n e s sp r o b l e mc o u l db er e s o l v e d b ya t t a c h i n gaj e tn o z z l ei n t ow i n d e r b u t ，u s i n g - r e d u c i n gn o z z l ei nj e t w i n ds y s t a m c a u s e sy a mi r r e g u l a r i t i e st os o m ee x t e n tb e c a u s et h eh a l r i n e s sw r a p si n t ot h em a i n f i b e ri ns h o r tl e n g t h , w h i c hm a yp r o b eat h i c kh 1 0 b k e y w o r d s ：y a mh a i r i n e s s ；c o n t r o lt e c h n o l o g y ；v o r t e xn o z z l e ；w i n d i n g ；o p t i m i z a t i o n 独创性声明 本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作和取得的 研究成果，除了文中特别加以标注和致谢之处外，论文中不包含其他人已经发表 或撰写过的研究成果，也不包含为获得云洼王些太堂或其他教育机构的学位或 证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文 中作了明确的说明并表示了谢意。 学位论文作者签名：南廊季 签字日期：脯，阴，口日 ? 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解云洼王些太堂有关保留、使用学位论文的规定。 特授权云洼王些太堂可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行 检索，并采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编以供查阅和借阅。同意学 校向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘。 ( 保密的学位论文在解密后适用本授权说明) 学位论文作者签名：辛码，嘻平 导师签名 签字日期：卯廖年，二月0 日 签字日期： 缓冲 工4 p 弘年l j 月口日 学位论文主要创新点 一、设计制造了一套降低毛羽的喷嘴减羽装置，并安装在e s p e r o - - m 全自动络筒机上。本减羽装置的研制、安装、调试、实测均达 到了设计要求：简单简便、易于调试、降低毛羽。 二、深入研究了在络筒机上安装减羽装置的减羽机理，在国内尚属首 例。 三、详细分析了气流、纱线在喷嘴纱道内的运动规律，得出一些重要 的结论。 四、利用数学工具，对减羽喷嘴的结构工艺参数进行优化设计，得出 达到最佳减羽效果的各参数组合。 第一章绪论 1 1 前言 。 1 毛羽定义 第一耄绪论 纱线毫羽是指伸出纱线表面的纤缎，主要是由于纺纱时没有很好的控制纤维 熬运动，锼静融纱钵表露瓣部分纡维星灏弧形或其镶形状露出纱体发葱。纱线滚 羽是影响纱线及其最终产黼乡 鼹、手感和使用性辘静麓要因素。隧羞入们对纺缓 品性能要求的提高和新型黼速织机对纱线表面光沽的特殊要求，嘏羽问题越来越 引起生产厂商和用户的高发重视，同时随着国内外纺织品市场对产黯质量要求的 不鼗舞缀，辩槔缪毛餮掇爨了更褒要求。在我国煞稳纱震塞标准审迩没寿慰毛鞠 的考核标准。所以一般众渡也不做此项铡试，而国际上的乌斯特公报早在1 9 8 9 年就已做出对纱线毛羽的考核规定，在1 9 9 7 年公报中又规定了考核的内容及相 荧夔线硼。 1 1 2 毛羽的形态 1 毛羽的澎态错综复杂，纱线毫羽拨其断面形态分为以下三莘中： i ) 端麓潮一纾维瓣蠊部 串蠢珍线的主体表霞，褥其余部分粥卷入纱线主体 ( 如图l i h ) ； 2 ) 圈壤羽一纤维的聪端同时卷入纱线主体，而纤维的中部拱出纱线主体袭 嚣影残圈获竣嚣狡 翅强l - - i b ) ； 3 ) 浮游毛羽一附着予纱线主体表面的松散纤维所造成的滋羽( 如图l l c ) 2 o a b c 圈1 一i 罨溯的基本形态 2 纱线蔼潮按其纱线熟运动状态硼分为五种：颞囱毛羽、逆肉龟羽、双肉礁 鞠、圈囱蕞羽和乱自毛羽等涵，魏圈i - - 2 掰示。联淘指靛是纺纱对颓羞纱线麓 进的方向，各自形态如下； 第一章绪论 善苣司爹萤匡蚕藩翊 垦 噘向毛羽 逆向毛藕 双i 句毛弱萤向毛弱乱向毛羽 图1 2 毛羽形态图 1 1 3 毛羽的分布 在通常情况下，端毛羽占短纤维纱线毛羽的绝大部分，约占9 6 6 ，这给用 假捻一解捻一包缠减少毛羽提供了数据基础。其中顺向毛羽约占4 8 6 ，逆向毛羽 约占2 9 6 ，双向毛羽约占1 8 4 ，圈毛羽约占2 2 左右，乱向毛羽约占1 2 左右 “。 1 1 4 纱线毛羽的测试 对纱线毛羽的评价可用单位长度内单侧面的毛羽累积总和数a ( 根m ) ，毛 羽平均长度b ( 哪) ，毛羽总长度l = a x b ( m m ) 来进行。一般认为长度超过3 m m 的毛羽才会发生缠结，危害纱线的可织性。表1 1 为j c l 4 5 r e x 的精梳棉纱毛 羽测试报告。目前用于毛羽测试的仪器主要有长岭纺电的y g l 7 2 和美国 l a w s o n h e d p h l l 公司的c t t - e i b 等，e i b 电子检测板是计算机技术与光学测量系 统在纺织上的应用。它们测试毛羽的机理相同，即光电计数法，结果为每米长度 内的毛羽根数，但是y g l 7 2 测的是纱线单侧毛羽情况，所利用的光学系统可以分 辨的纱线在长度方向上的最小尺寸是l m m ，具有累积功能。而e i b 测的是双测的 毛羽情况，可以分辨的最小尺寸是0 5 m m ，是目前分辨率最高的纱线测试仪器， 无累积功能。 纱线单位长度上“毛羽长度达到某一长度( x ) 的毛羽平均根数( y ) 与毛羽长度 _ - ，r 1 ( x ) 的关系为负指数函数” 如y = a e 知l z j ， 、b 为待定系数。 以精梳棉纱毛羽测试报告为依据画图如图1 3 所示。 表1 1 纱线毛羽测试报告 度 l m m2 m m3 m m4 m mb 哪6 m m7 m m8 m9 m m 对应频数 7 0 61 4 6 频数( ) 5 5 53 4 22 3 31 4 81 0 8 o 4 7 0 2 9 99 第一章绪论 图1 3 毛羽长度与频敦分布示意图 1 1 5 纱线毛羽的指标 纱线毛羽是复杂的纱线质量函数。 1 毛羽平均长度以毛羽根数为权的加权平均长度，单位为毫米； 2 毛羽指数单位长度纱线单侧面上投影长度大于设定值的毛羽累积根数， 单位为根米。 3 毛羽值对应于l c m 纱线的检测长度内所有突出纤维的总长度。 4 毛羽标准差墨、变异c k 等指标”1 。 1 2 毛羽产生的原因、危害及减羽方法 1 2 1 毛羽的产生 纱线毛羽产生于细纱工序，增长于络筒工序。在纺织过程中，仅在上蜡及浆 纱过程中减少毛羽。从纱线至坯布的各生产工序只要纱线在运行中存在张力，只 要经过导纱和卷绕部件，均会产生毛羽。 1 2 1 1 纺纱过程中产生毛羽 纤维因受到纺纱张力和加捻的作用，产生了向心压力。处在加捻三角区边缘 的纤维，向心压力最大，而处在纱轴中心附近的纤维，向心压力最小。因此，纱 线毛羽形成的机理为”。：当须条从前罗拉输出时，由于加捻作用而使须条中原来 平行排列的纤维与纱轴成一定的倾斜角度，须条截面形状逐渐由扁平状变成近似 圆形细纱，形成加捻三角区。处在加捻三角区边缘的纤维，将克服纤维间的阻力 第一章绪论 而向内部转移，处在纱轴中心附近的纤维则被挤出。纤维发生由外到内和由内到 外的转移，而且一根纤维可能反复多次转移。转移的结果是使纤维的两端露在外 面，形成毛羽。 在环锭细纱机上产生毛羽主要有两大原因：一是经牵伸后( 如图1 4 中a 图) ，丛前罗拉钳口a o b 送出的扁平纤维丛，在加捻三角区爿c b 。受加捻作用包 缠成纱时，朱受加捻力矩控制的大量纤维端和少数纤维中段不能卷入纱体而露在 外面形成毛羽；二是纱线通过始捻线五d b ( 纤维丛与前罗拉脱离接触的线) ， 离前罗拉钳口线有一定距离，即图1 4 中的b 图中的删，在c 点基本成纱后( c 点可称为成纱点) ，纱线受导纱构、隔纱板和钢丝圈等的摩擦，使一些原本包卷 入纱体的纤维端或纤维中段被刮、擦、拉、扯露出纱体，或一些纱线表层纤维被 擦断浮出纱体形成新的毛羽”1 。 图l 一4 纤维丛的加捻 纱线毛羽形成还有下列几种原因。： 1 ) 当纤维吐出前罗拉时，由于牵伸作用使纤维间抱合力减弱，须条扩散， 使部分纤维一端与须条脱离了较好联系，因而在须条加捻成纱线时，这些纤维未 能全部捻入纱线中，尤其在须条外围和边缘的纤维，更易造成这种情况而形成毛 羽。形成的毛羽大都为顺向毛羽； 2 ) 由于离心力的影响，使已捻入纱线中的纤维端被甩出而形成毛羽，对于 纤维的末端部分在纱线中捻入不牢往往形成毛羽，形成的毛羽以双向居多； 3 ) 纱条通过的加捻卷绕部件不光沽，纱条受到摩擦起毛，或在后加工中， 由于纱条受到反复的拉伸和松弛，与导纱器摩擦等形成逆向毛羽； 4 ) 在加捻过程中形成不定向的浮游毛羽。 4 第一章绪论 1 2 1 2 络筒过程中产生毛羽 络筒工序是毛羽增长最严重的工序。纱线经络筒后，毛羽一般可增加5 0 1 5 0 ，有的可达2 5 0 “。从目前的资料来看，一般认为络简速度、张力盘和 清纱器是造成纱线毛羽增加的原因。这主要是纱线受到各摩擦部件摩擦力的作 用，导致埋入不深的纤维被抽拔出来形成毛羽或将原短毛羽摩擦成长毛羽，另外， 络筒时细纱毛羽的转移也是引起毛羽增加的因素之一。 1 ) 摩擦纱段和气圈破裂器对毛羽的影响 在络筒过程中，纱线从纱管上退绕时，由于摩擦纱段的存在而受到摩擦，其 结果导致毛羽的增加，就一只管纱而言，毛羽增加的幅度是不一样的。满管时， 摩擦纱段较短，纱线毛羽增加少，随着退绕的进行，纱管裸出部分不断增加，摩 擦纱段长度不断增大，毛羽也逐渐增加。特别是管底退绕时，纱线对纱管的摩擦 纱段急剧增大，毛羽增加较多。络简时，为了减少纱线张力的波动，在纱线形成 气圈的部位安装了气圈破裂器。纱线在运动中一直与气圈破裂器接触摩擦，毛羽 由此而增加。纱线与气圈破裂器接触摩擦的程度，也与管纱退绕的部位有关。满 管时，气圈直径较小，摩擦较轻，越靠近管底，气圈直径越大，摩擦也越剧烈。 2 ) 络筒速度对毛羽的影响 络筒速度越高，纱线跳动越严重，纱线与气圈破裂器、张力器、清纱器以及 槽简的碰撞和摩擦加剧，毛羽明显增加，特别是在机械状态不理想，工艺参数不 够恰当的情况下，速度越高，毛羽增加的幅度越大。 3 ) 清纱器隔距对毛羽的影响 清纱器的作用是清除纱线上的杂质和疵点。当清纱器隔距不同时，毛羽的增 加幅度也不一样。隔距越小，毛羽增加幅度越大，当隔距小络筒速度高时，毛羽 增加更多。因此所用电子清纱器的清纱特性应尽可能与要清除的纱疵划分设定相 靠拢，以取得良好的清纱效果。 4 ) 槽筒摩擦传动对纱线毛羽的影响 络筒之所以能使毛羽显著增加，槽筒摩擦传动影响最大。尤其是络卷圆锥形 筒子时，由于沿简予母线的直径大小不等，所以在筒子的母线上只有一个传动点 等于槽简的表面线速度，其余各点在卷绕过程中均产生滑移。也就是说，筒子上 的纱线不断地受到槽筒的摩擦。就筒子上的某一层纱而言，越是靠近筒子的两端， 筒子与槽筒的速度差越大，对纱的摩擦越严重，毛羽增加也越多，而靠近传动点， 速度差异小，摩擦较轻，毛羽增加较少。 第一豢绪论 1 2 2 毛羽的危害 纱线毛鞠给织造船工、嚣处瑾辑带来的危害己是入掰共知，弱缡起来主要蠢 以下两个方谢： 1 后部加工由于长港羽在织造过程中相互拉扯、纠缠不清，致使织造“假 聚经”增多，燹= 日不瀵，“三魏”痰杰窜主秀，一簿熬下海； 2 产品质量如果对嘏羽处理不当，将最终影响剿纺织品的手感、风格、光 洁度等外观质量，使产晶替级下降。 。2 + 2 。 毛羽瓣惹豢热王熟彩溺 毛羽影响纱线条干均匀和表面光法，影响纤维的强力利用系数，使成纱强力 降低，毛羽使纱线的耐磨蚀变差。毛羽对织造性能影响极大，其数量是高速觅 援织辊中影鹂织造牲巍豹纛要参数，翔喷气织毂会霞纬纱毛羽多减小缓搬开弱驹 有效高度，佼喷射受阻丽造成弓l 纬失败，过多的毛羽会影璃上浆麟燕常分绞。织 造过程中因棚邻毛羽粘贴缠绞，使织机开口不清，产生“假吊经”或造成经纱断 头。 。2 2 。2 毫溺辩织物性虢瓣彩晌 纱线亳羽是影响最终产品外观、乎感和使用性熊的重要因素”。毛羽直接影 响布面质量殿织物风格，磁羽过多的纱线在后加工王廖中表面受磨损两使布西怒 球。毛鬓不街会导致染色举鹭匀，英多褥遗方颜色鞍深，多酶琏方颜色较浅，萋 两根纬纱上的毛羽不同，公因反光程度的差别在布丽上形成横档。研究表明毛硼 对高支纱、特商支纱以及装些纱线的影响更为严重，较少毛羽能使织物表面光洁， 等惑滢爽势獒莠鞍努戆透骥挂翻渍骥发。 随着人们对纺织品靛熊要求的提商和新型高速绒梳对纱线袭西光洁的特辣 要求，毛羽问题越来越引起生产厂商和用户的高度黧视。 。2 。3 藏少笔羽的蠢法 1 2 3 1 合瑷控制各工序的工艺参数 l 。会理逸择骧辩 毛鬻太多是由短纤缀豹乡 露两形成，因此纱条内纤维根数越多，头尾数越多， 造成毛羽的可能性越大：而纤维长度趟短，产生毛羽的机会也越多。因此在选择 原料时，应按品种控制纤缎细度、长度、整齐度及蠛纤维率；控制低成熟度纤维 豹含量，避免经蘩拣磊攀裁嚣牵短绎缭搴豹增援“。 6 第一章绪论 2 改善半制品结构和光洁度 良好的半制品结构就是须条中纤维的分离度、平行伸直度好，短纤维含量少， 干扰纤维运动的棉结杂质少，有利于细纱装置对纤维运动的控制，从而减少毛羽。 3 细纱工序措施 1 ) 适当提高粗纱捻系数 在细纱工序”。，有许多毛羽在纱条离开前罗拉时就己存在，因此加强纤维在 牵伸区的凝聚作用，减少牵伸对纤维的扩散作用，对减少毛羽很有利。为此，适 当提高粗纱捻系数，放大细纱后区罗拉中心距、减少后区牵伸倍数，让须条整有 一定捻回并进入前牵伸区，有利于防止纤维的过分扩散以减少毛羽。 2 ) 采用软胶辊和内外花纹胶圈有利于减少毛羽数 皮辊软度、表面性能对须条的握持力有直接影响，当皮辊软度增加，可减小 浮游区长度，增加对钳口的握持力，减小加捻三角区的宽度和长度，有效控制纤 维，从而减少毛羽”1 。 3 ) 前罗拉适当前移 前罗拉钳口线前移3 m ，可以减少须条在前罗拉上的包围弧，使加捻力矩更 接近于前罗拉钳口从而缩小加捻三角区，因此能使毛羽数减少。 4 ) 适当提高细纱捻系数 生产实践中提高细纱捻系数有利于降低毛羽，但细纱捻系数的选择主要取决 于最后产品对细纱品质的要求，因为捻系数小时，纱条对纤维的密集作用减弱， 使纱线在加工中容易产生毛羽，捻系数过大，会使纱线手感发硬，细纱机产量降 低。因此必须在兼顾细纱品质及生产率时，适当增加细纱捻系数，以利于降低细 纱毛羽。 5 ) 合理选择锭速 在纺纱特数和纤维细度一定的前提下，锭速超过一定范围后，毛羽数随着锭 速的增加而增加。因为，锭速增加，纱线与钢丝圈和导纱钩接触压力增加，摩擦 力增加，并且钢丝圈速度也增加，使钢丝圈运行不稳，同时纱线离心力增加，使 纤维容易从纱体中甩出形成毛羽。 6 ) 钢领和钢丝圈要适当配合 钢丝圈过轻，运行不平稳，使纱线气圈与隔纱板摩擦加大，同时钢丝圈运动 的接触面积要大，可减少压强及热磨损，增强运转中的稳定性。钢丝圈的选择要 与纺纱支数相适应。在生产中要掌握好钢丝圈、钢领的走熟期、稳定期和衰减期 三个阶段，按期更换钢丝圈和钢领。 4 精梳工艺 经过精梳加工的纱线强力有所提高，光泽改善，同时短纤维含量的降低也意 第一章绪论 味着纱线单位重量中的纤维根数的减少，相应的纾维突出纱线表面行形成嘏羽的 霹魏瞧隧之减少。“。嚣建，壤拣王艺嚣麓充分逡疆毫珍线熬震，又藏少了逶碾。 5 ，烧毛工艺 烧嘏是一个十分复杂、成本高昂但是又有效的纱线处理过程。在络筒与清纱 之后，纱线以固定速度喂入一个骥火之上，突缝子纱体主干之外匏毛羽被烧焦嚣 去除。 1 2 3 2 采用新型的成纱技术 l + 喷气纺纱 喷气纺纱“1 是利用压缩空气程喷嘴内产生螺旋气流对牵镩后鹩须条磁行“假 捻一解捻一反向包缠”的原理成纱的。喷气纺纱中须条经四罗拉双短胶圈肇伸装 置约1 5 0 倍左右的零伸后，依靠加捻器中的负聪吸入加捻器，接受空气涡流的加 捻。热捻嚣枣第一凑骧和第二囔穗串接瑟盛，两个暖壤凝绥壤豹气流旋转方囱必 须相反，并且第二喷嘴的速度大予第一喷嘴的速度。由于前罗拉输出的须条为带 状，带的边缘有一部分纤维未被码上捻合，但魑边缘纤维的自由端到达喷嘴入口 时，被殴热捻懿纱芯瓠往嚣盘羹捻。忿辩纱芯已祓翔上捻度互，透缘纤维羧瓤取惹 又被翻上捻度r ，鄹么纱芯的捻魔为矗f + 嚣，两边缘纤维形成的矫层野维的捻 度只有a 丁，当纱线过了第二喷嘴厢开始解捻，产生反向旋转。当表面纤维捻度 为零时，即a r = o ，则纱芯仍有捻废五，继续解捻。当纱芯捻发解为零时，既夏；0 ， 瓣缪蕊袭瑟边缘纾缕产生反岛惫缀，其捻度为t = 夏。绶气纺缪或珍豹壤大优 点是氇羽少、纱线趣球少、吸湿快千、强力均匀、条干疵点少。 2 集聚纺 由于在传统静缨纱凝藏罗控钳嗣到导纱镑之闲形藏一个绣纱三囊送，葵孛豹 纤维完全失控，容翁产生毛羽。集聚纺纱方法凳在环锭纺纱技术的基础上加装一 套集聚装置，以增加对从前罗拉钳口到加捻点的纺纱三角区内纤维的控制，消除 了纺纱三角区、减少魄羽、提高强力。在第9 届c i t m e 上展出的大爨纲纱桃 上都辩蠢集聚装置，霾蓠豹集聚绞装萋有r i t e r 公霉匏t o m 4 、s u e s s e n 公司酶 e l i t e 和z i n s e r 公司的a i r c o m t e x ，其主要是利用气流吸力来凝聚牵伸后的须条； 而印度r o t o c r a f t 公司开发的r o c o s 装置则利用磁力的方j 虫凝聚牵伸后的须条 1 1 】 q 黻然集聚纺纱能减少毛羽提高强力但是存在如下缺点： 1 ) 设备投资资众大，固定成本高，另外因霈要气流集聚，车间内的窳气流 动快，其它工序的飞芘易在此集聚，因此需加强瀵洁工作； 2 ) 由于纱线毛瀚减少及更翱光淆整齐静静蕊，带来捻绦方瑶豹闻趱。一是 纱线上接头较为明鼹，二是由于没有那些有助于退捻、开松及并和再加捻的外部 第一章绪论 游离纤维而使空气捻结变得更加困难。 3 s o l o s p u n 索罗纺( s o l o s p u n ) ”。是1 9 9 8 年由澳大利亚英联邦研究机构以及国际羊毛局 和新西兰羊毛研究组织共同开发成功的新型纺纱方法。在传统羊毛精纺细纱机前 罗拉下方增加一对特殊沟槽罗拉，开有一系列圆周方向的浅槽，但并不在圆周方 向连续，而是将圆周分为四区，在区和区之间留有无槽圆柱条形面，这样能使环 锭气圈向上传来的加捻作用继续传入槽区，能使精纺毛纱表面短纤维完全有效捻 入纱中，大大增加了纱的强度，试验发现s o l o s p u n 纱的毛羽较少、较光洁、耐 磨性较高、手感柔软光滑。 4 喷气一环锭纺 j e t r i n gs p i n n i n g “是在细纱机上的加捻三角区添加一个空气涡流管来控 制纱线毛羽。j e t - r i n gs p i n n i n g 是一种新的纺纱技术，兼有环锭纺和喷气纺的 特色。在j e t r i n gs p i n n i n g 中，一个空气喷嘴被安装在环锭纺加捻三角区与导 纱钩之间。它的作用与喷气纺中第一喷嘴相似，喷嘴中旋转的气流将纱线上伸出 的纤维伏贴在纱体上，因此可减少毛羽。 i 2 3 3 采用新型络筒技术减少毛羽 1 控制络筒机速度 络纱速度采用变频调速，开车时按预设程序慢速启动，以减少筒子与槽简间 的摩擦，控制动态张力均匀，减少纱线毛羽。 2 设计新型气圈控制器 采用气圈控制器“，气圈破裂器以减少纱线退绕时气圈过大造成与空气及周 围零部件的摩擦碰撞，从而减少毛羽的产生。日本村田公司设计制造了上下移动 式气圈控制器b a l o n 如图卜5 所示。该气圈控制器，跟踪管纱余量下降以保持从 管纱退绕开始到结束退绕时张力的恒定，b a l o n 实现高速度、高质量地卷绕筒子， 配合张力程控系统应用。优越性能为：高速卷绕、高生产量、抑制脱圈、减少飞 花、减少毛羽、减少棉结。 第一章绪论 图1 - - 5 可移动式气圈控制器 1 气圈控制器2 一光电传感器3 一管纱 3 采用先进张力器 国外先进络筒机采用栅式张力器“，弹簧加压或气动加压张力器调节，稳定 络纱张力。意大利s a v i o 与青岛纺机合作生产的自动络筒机采用弹簧加压；村田 公司新型络筒机上安装了p e a r l d 张力盘式毛羽消除器与张力程控管理系统配 合使用，能生产低毛羽的筒子，适宜任何后工序的加工。减少毛羽特别是长毛羽， 而保持环锭纱的手感。 1 3 课题的提出、目的和意义 1 3 1 课题的提出 目前为了适应市场对纱线、织物的高质量要求，提高产品的竞争力，纺织企 业逐渐意识到引进世界上先进自动络简机的重要性。根据前面分析我们知道，纱 线毛羽主要产生于纺纱工序但在络筒工序大幅增长，对于高速络筒来说，减少络 简过程中纱线毛羽的产生是十分重要的，因此主要是控制络简毛羽。意大利 s a v i o 自动络简机采用槽筒变频调速、捻结技术、优良的张力控制系统、高效的 电子清纱系统、v o s 可视化查询系统、自动卷绕。具有高速度、高效率、高自动 化程度和高成品质量的特点，在国际市场上享有很高的声誉，为当今世界上纺织 企业普遍采用，特别是用于机织经纱和针织纱的络筒加工，其络筒速度为5 0 0 1 6 0 0 m m i n 。s a v i o 自动络筒机的工艺流程为：管纱一防辫装置一气圈控制器一 预清纱器一纱线探测器一张力装置及上蜡装置一捻结器一电子清纱器一槽筒一 筒子，其上没有减羽装置，随着企业逐渐意识到毛羽的危害性，客户对于在s a v i o 上安装减羽装置的呼声很高。e s p e r o - m 的纱道折角总量为5 3 。，纱路近似直线， 有利于减小摩擦和进行减羽装置的气圈调节。该减羽装置经过适当改造可以运用 于其它自动络简机或国产1 3 3 2 m 半自动络筒机上。 1 0 第一章绪论 1 3 2 嗣的 由予纱线毛羽谯络筒加工中大幅度增热，阂龀安装减弱装置于s a v l 0 螽动络 筒机上减羽。 i 。利用本减羽装援主要是减少纱线表蟊的蕺羽，提高纤饿的强力利用系数和 缪线豹瓣磨毪，缮翻纱线条于驽匀瘦弱表嚣巍法度，符舍纱绫痿萋要求，受努静 适应后加工对纱线的需要，增加最终产品的附加值。 2 农无梭织机织造中增加开口有效高度，防止织造过程中因相邻毛羽粘贴缠 绞，傻织艇秀口不溱。产生“缀麓经”或造成绞纱陵头。 3 掇高布面质量及织物风格，防止纱线在嚣加工工序串表面受磨损搿使布面 起球。降低染色不匀，防止在布面上形成横档，使织物表面光洁，手感滑嶷并具 有较好的透明性和清晰度。 1 3 3 纛义 在s a v i o 上安装减羽装置。可以进一步提高自动络筒机的整体性能，照好的 灌足矮户夔需求，基鸯齐整往意义。 采用减羽装置可以大幅度降低筒纱毛羽，掇高纤维强力利用系数。在藤加工 过程中减少纱线断头，适应织机离速、无梭的鞭求。改善纱线的外观，增加纱线 的光泽。随着孵o 鹣加入，国终绫缀贸易公司投零壁垒的设麓，对纱线的袋蓉要 求越来越离，经过减羽的筒纱可淤适应薪技术秣准，提高纱线簸终产品静辩加值， 增加竞争力。具体有| 2 上下优点： 1 生产的经纱可以减少织机缀纱开口不良遗成的次布和停台，提高了擞产效 率； 2 纱线减少了嘏羽从而降低了浆纱的上浆率，降低了上浆和洗涤工序的消 耗： 3 。低毫羽篱予东蹇速退绕鲢霹戳减少嚣弱纱或驳塑造成豹蘸头，喷气织撬瓣 整经和纬纱断头也将减少； 4 影响针织机的飞花会显著减少，机织纬纱筒子周围的飞花也会减少。 第二章喷嘴减羽机理 第二章喷嘴减羽机理 2 1 络筒机上喷嘴减羽机理 由于络筒机的任务和原理是将管纱络卷成大容量的筒纱，同时消除纱线的疵 点，纱线的强力和捻度并不下降，但是纱线在络筒过程中毛羽大幅度增加，针对 这一特点我们利用假捻原理设计涡流喷嘴安装在络筒机上减少毛羽。 i 假捻原理两端握持不改变纱线捻度。 利用稳定捻度理论“：在加捻区内单位时间内捻回数的变化为零，即增加 的捻回数与减少的捻回数相等。假设纱线进入喷嘴之前捻度是瓦，图2 一l 中共有 四个假捻区a b 、b c 、c d 、d e ，捻度分别为互，正，墨，l 。b 、c 、d 为假捻点，它们 转速分别为n ，v 为络纱速度。当纱线作轴向运动时，且假捻点在两握持截面之 间时，不论有多少假捻器和它们的转向如何，最终加捻区的纱线稳定捻度为零。 图2 一l 四加捻区假捻示意图 不考虑假捻点的相互干扰，用稳定捻度的方法求得各段纱条中的捻度为： a b n 一互y + 瓦y = o ，五= 瓦+ 号 1 2 第二章喷嘴减羽机理 b e 段一h 一月十y z y = o ，= t o 一兰。 v c d 段m + h 十矿正一y 五= o ，正= t o + ； r d e 段一h + 正矿一t , v = o ，正= t o 根据以上捻度分析可得，当纱线经过喷嘴上下搓持器之闯时，捻魔并没有下 降，属于馁捻。 2 包缠原理本课题利用假捻包缠原理来降低成纱嘏羽，根据阻上假捻原理 豹分撰，鼗方法不袭交袋纱捻菠，锻捻不莛幸挈曩主要是裂惹气滚寒实臻对乏粥豹 包缠。 本谦趱所设计鲍喷嘴秘丽弦捻满流，奁纱线避入喷嘴之君巍将纱线松解，当 纱线离开喷嘴时，纱身缠紧。这样纱线结构发生松解和捻紧的过程中，毛羽被捻 入纱体中。本喷嘴与传统喷气纺纱喷嘴有所不同，生要利用“假捻一解捻一包缠” 骧壤针对终麓过程孛跫疆戏镶增长的特点，月予降低筒妙毛羽。 该喷嘴采用三喷孔设计( 两个喷出气流逆时针旋向，个喷出气流顺时针旋 自；与嚷气纺纱审双凑嘴设置鞭理褪弱懿强2 2 辑示，藏辩左铡翡秀个缕孔襁当 于篇一喷嘴，其作用是使纱线表面的毛羽形成初始包缠。右侧的一个喷孔相渴于 喷气纺中的第二喷嘴，它韵作爝是使纱线发生解捻，其涡流酶麓淹登缀与双精疆 的涡流旋囱相反，两且涡流强度必须小于发侧双喷孔的涡流强度，以傈证纱线表 面包缠呈现同向捻度分布。在纱道内纱线程气流的作用下，纱线既做融传又做公 转躲圈2 3 藏零。 包缠原理为当纱线经过灰侧的第一孔喷孔时，气流先将纱体表面的毛羽初步 搭搂到纱俸，然嚣在舂翻裔遮气流静律焉下，珍线捻废鸯所降低，这榉憝将搭接 到纱体表颇的亳羽进入纱体的空隙，然后经过左侧第二个喷孔时，将增加经过纱 线的捻度，纱身缠紧从而达到将毛羽包缠藏捻入纱体觚而实现减少亳羽。 萋 罨 萋 如 番 逸喷砘 圈2 2 兰喷孔位置示意豳 圈2 3 纱道内纱线旋转示意胬 第二章喷嘴减剁机理 2 2 纱线在络筒机上减羽过程分析 纱线运动过程：在络筒过程中纱线发生断头时，断后纱线一段绕在筒子上， 而另一段则留在纱管上，两个吸管各在筒子上和纱管上依靠空气动力，将两段纱 线吸住，然后拉出这两段纱线送到捻结器的捻结腔里，这样纱线就顺利滑入喷嘴 的纱道中，由捻结器开始接头。当捻接器将纱线捻接成功后，上。卜- 两个握持端闭 合握持纱线，由于流体在纱道内作圆周运动且速度与半径成正比，圆周运动的离 心力使纱线移向管壁，所以纱线总是沿纱道的管壁转动。纱线在喷孔喷出的高速 气流的作用下高速旋转，由于左边的双喷孔喷出的涡流强度大于右边单喷孑l 喷出 的涡流强度，在假设气流互相不干扰的情况下，纱线( z 捻) 表层纤维( 毛羽) 的 假捻或包缠过程如图2 4 所示。细纱表面顺向毛羽比例大，络筒时纱线表面毛 羽如图2 4 ( a ) 所示，当纱线进入纱道后，表层纤维头端进入涡流场随气流与气 圈同向包缠在纱线表面如图2 4 ( b ) 所示，随着纱线前进到达右侧喷孔时，纱线 自传受气流作用产生解捻，从而降低纱线的捻度，纱身疏松如图2 4 ( c ) 所示， 当纱线经过左侧第二个喷孔后，由于气流旋转方向与纱线捻向一致，对纱线起加 捻作用，纱线原来的捻度得以恢复，纱身缠紧，纱线结构经过这样的疏松和捻紧， 一些突出毛羽就缠绕到纱线上或被捻入纱体内如图2 4 ( d ) 所示，而另一些则飞 离纱线表面，于是纱线毛羽得到减少。 ( q ) 纱 线 前 进 方 向 问 ( b ) 圈2 4 假捻- 解捻- 包缠过程示意图 对于较长和较短的毛羽而言，在气流的作用下，长毛羽螺旋地包缠在纱线表 面，毛羽数量大大减少，与此同时，长毛羽也会把短毛羽包缠带入到纱体中。加 装喷嘴用于减少毛羽的方法与集聚纺不同，它综合利用了喷气纺纱和自动络筒的 优点，只需要在传统设备上加装一个附加装置即可。改装置可以用在自动络筒机 1 4 第二章喷嘴减羽机理 和1 3 3 2 m 半自动络简机上，图2 5 为在自动络筒机上安装减羽装置示意图。 大暖嘴 图2 5 络筒机上安装喷嘴的络纱示意图 该喷嘴上设计了为所有自动络筒机进行自动打结所用的纱线滑入通道、纱 道、喷孔、气室等。试验结果表明，选用几何参数恰当的喷嘴会使纱的毛羽大大 降低，同时提高了成纱质量。如在其它工艺条件相同时，加装喷嘴装置后，纱线 表面的毛羽会大幅度减少。 第三章减羽装置的设计与研究 第三章减羽装置的设计与研究 3 1 减羽喷嘴工艺参数的选择 本课题所设计的喷嘴是利用高速旋转气流降低成纱毛羽，而喷嘴中气流流动 的特征与喷嘴参数的选择有密切的关系，因此喷嘴的结构、压力等工艺参数直接 影响了减羽的效果，所以，在设计制作减羽装置时，必须重视喷嘴的结构工艺参 数的选择。 该减羽装置的作用原理与喷气纺气流成纱原理相似，即利用假捻涡流来包 缠、伏贴纱线表面的毛羽，但纱线经过该装置后捻度和强力并不下降。从以往喷 气纺纱试验结论得到：影响前气圈转速的显著因素为一级喷孔直径、角度及其它 们之间的交互作用，影响后气圈转速的显著因素为二级喷孔的直径、角度“。 由喷气纺实验的回归分析，可得结论：影响单纱强力的显著因素为一级喷孔直径、 角度；二级喷孔直径、角度和一级喷孔直径和角度之间的交互作用“。由以上 分析可知喷孔直径、角度、纱道直径以及气压等影响纱道内气圈转速、“假捻一 解捻一包缠”效果等，所以我们在设计喷嘴结构时选择喷孔直径、纱道直径、角 度等为主要参数。喷嘴内速度分布如图3 1 所示。 3 1 1 纱道直径 y 图3 1 喷嘴速度分布示意图 纱道是络纱减羽时纱线经过的主要通道，纱线在纱道内部形成旋转气圈。 纱道直径与纱线支数、成纱质量特别是耗气量有着密切的关系，影响假捻效 率，对纱线气圈的形成有重要影响。为了使纱条在喷嘴内形成稳定的气圈，更好 的达到降低毛羽的效果，取纱道直径为2 彻、3 m m 、4 咖。纱道直径过小时，将会 6 第三章藏璎装麓豹设谤与磺究 导致管中气流的撞击，因而影响气圈转速。 3 。 。2 赜孑l 直径 喷孔是逐接纱道和气黛的等圆截丽气流通道。 喷孔直校对气流的流动有着显著的影响。喷孔赢径小，会阻捎气流的流动， 减弱气滚鹃平稳牲。减少潢藐壹羟嚣瑷鸯瑟气压，过小瓣气渡豹缝冷炭要求太裹， 对喷孔的加工精度要求也商。在一定范围内喷孔直径增大，纱道内气圈转速提离， 有利于喷嘴的加捻作用，降低毛羽。赢径为0 4 m m 、0 5 m m 、0 6 i i 1 1 时孔径比较通 用，既能产生较高豹适用气圈转速，也不需要过离的空气压力，且空气动力消耗 瞧低。 3 1 3 喷予l 角度( 喷射角) 嚷琵焦发楚指囔孑l 瓣纱瀵轴线戆额瓣建度，该囊发决定羞凑魏窭嚣豹囊淘速 度以及轴向速度，进而影响纱道内气圈的转速和减羽效率。安装夜自动络筒机上 的减羽装置中喷嘴的主骤功能是首先产生反向的解捻力松解纱线，接着利用气：i j i 瓣歪囱缓捻将亳羽谈蛄在纱线豹表嚣或豢入纱体，且鞠为麸夔孔爨袋貔气滚遮废 分为轴向、镯向及治半径葳方向盼三个分速度。为充分利雨假稔髂捻力矩，要求 沿切向的分速度大些，沿轴向的分速度小些，同时为提高零件的加工制造精度， 降低加工难度，减少毛羽喷嘴磺孔的轴心线与纱道纛燕，在与纱遵轴心线垂直酾 上喷射爨莰黧为1 3 。、1 4 。、1 5 。 3 1 4 喷孔数 褛魏数越多，嚷魏基瑟获越太，气滚滚蠢逮丈，气瓣转速越大，毽数量过多， 会引起喷嘴内气流的相甄撞击造成自耗，一般取2 4 个。本减羽装置利用“假捻 一解捻一包缠”原理减羽，为了更好实现预期效果选用一个反向喷孔和两个正向 磺孔。 3 1 5 表藤 由于本嶷验减少毛羽艨理与喷气纺纱剥用气压成纱不同，不嚣要过大气压， 避大气歪会黢彀纱线凄鸯耩琵羽葚至造戏纱线静强力辩 氍。气珏( 袭疆) 越丈，魏 向速度越大。根据以往喷气纺纱的实骏结果，压力较高，气流在涡流轴向速度方 向不一致，会产生通常所说的“反喷”。谯“喷气一环锭”纺中气压选择为1 o b a r ( 其孛l 鼢= 1 0 2 1 0 5 p 。“1 个大气悉) ，毽魏本试黢选撰表压为l 。o b a r 。 第三幸菇凌装鬟静设诗每蹬突 3 2 减羽装最的结构设计 豳3 - - 2 络筒机减鹈装置藏澎黼 1 8 第三章减羽装置的设计与研究 3 2 1 减羽装置的总体设计 本减羽装置的设计本着安装方便、易于操作、耗气量小的原则。 1 减羽装置的设计原理 本减羽装置的工作原理是当纱线被空气捻结器捻结滑入纱道