（纺织工程专业论文）纺纱质量分析与预测.pdf

摘要 我国加入w t o ，纺织工业迎来了难得的发展机遇。也面临着新的挑战。为了 适应全球化市场形成而给企业管理和生产模式变化所带来的一系列问题，我国纺织 业生存和发展的关键在于提高竞争力。而提高和保证产品质量则是提高竞争力的核 心。 纺织行业的质量管理系统，尤其是质量预测系统的发展滞后，方法落后，在一 定程度上制约了纺织工业的可持续发展。 本文从纺纱生产过程的分析入手，阐明了影响纱线质量的要素除生产系统、纺 纱工艺参数外，原棉质量所起的决定性作用。从而来进一步分析原棉质量对纺纱工 艺参数和纱线质量所产生的重大影响，提出通过原棉质量来预测成纱质量具有很大 的现实意义，我通过相关分析进行了原棉质量指标间和成纱质量指标间的相关分 析。以此确定各因素间的相关性和相关程度，继而用人工神经网络系统来构建通过 原棉品质指标来预报纱线质量的神经网络模型。合理表征它们之间的关系。从而实 现对成纱质量的准确预报。 、 本文从本质上揭示了原棉是影响成纱质量的主要因素之一，并用人工神经网络 技术这一基于神经科学研究的最新成果发展起来的新兴边缘学科。完成了通过 原棉质量来预测成纱质量。 关键词：纺纱原棉 质量分析质量预测相关分析神经网络 u 作者： 指导者： 孙海兰 陈雁 a b s t r a c t c h i n a se n t r yi n t ot h ew t oh a sb r o u g h th e rt e x t i l ei n d u s t r ye n t i r e l y n e wc h a l l e n g e sa sw e l la sar a r ec h a n c ef o rd e v e l o p m e n t i no r d e rt oa d a p t t ot h ev a r i o u sp r o b l e m si nt h ec h a n g e so fb u s i n e s sm a n a g e m e n ta n dm o d e so f p r o d u c t i o na c c o m p a n y i n gm a r k e tg l o b a l i z a t i o n ，c h i n a st e x t i l ei n d u s t r y m u s tt r y ，a b o v ea l l ，t oi n c r e a s ec o m p e t i t i v e n e s sf o r i t ss u r v i v a la n d d e v e l o p m e n t ，a n dt h ei m p r o v e m e n ta n dg u a r a n t e eo ft h eq u a l i t yo fi t sp r o d u c t s s h o u l dh eo fv it a li m p o r t a n c ef o rt h isp u r p o s e t h el a g g i n gg r o w t ha n dt h eb a c k w a r dm e t h o d ss e e ni nt h eq u a l i t yc o n t r o l s y s t e m ，a n dp a r t i c u l a r l yi nt h eq u a l i t yp r e d i c t i o ns y s t e mo ft h et e x t i l e t r a d e ，h a v e ，t oac e r t a i ne x t e n t ，r e s t r i c t e dt h es u s t a i n a b l ed e v e l o p m e n t o ft h et e x t il ei n d u s t r y s t a r t i n gw i t ht h ea n a l y s i so ft h ep r o d u c t i o np r o c e s so fs p i n n i n g ，t h i s a r t i c l ee x p o u n d sh o wr a wc o t t o n a sa ne s s e n t i a lf a c t o ro t h e rt h a nt h e p r o d u c t i o ns y s t e ma n dt h et e c h n o l o g i c a lp a r a m e t e r so fs p i n n i n g ，p l a y sa d e c i s i r e r o l ei na f f e c t i n gt h eq u a l i t yo ft h ey a r n t h ea r t i c l ef u r t h e r a n a l y s e st h eg r e a te f f e c t sp r o d u c e db yt h eq u a l i t yo fr a wc o t t o no nt h e t e c h n 0 1 0 9 i c a lp a r a m e t e r so fs p i n n i n ga n dt h eq u a l i t yo ft h ey a r n a n dp o i n t s o u tt h a ti ti so fg r e a tp r a c t i c a lv a l u et op r e d i c tt h eq u a l i t yo ft h ef i n i s h e d y a r nb ym e a n so ft h eq u a l i t yo fr a wc o t t o n t h r o u g hi n t e r r e l a t e da n a l y s i s o ft h eq u a l i t yi n d e x e so fr a wc o t t o na n dt h o s eo ft h ef i n i s h e dy a r n ，t h e a u t h o rw a sa b l et od e t e r m i n et h ei n t e r r e l a t e d n e s sa n di t sd e g r e ea m o n gt h e v a r i o u se l e m e n t s ，a n dh a s ，w i t ht h eu s eo ft h ea r t i f i c i a ln e u r a ln e t w o r k ， c o n s t r u c t e dam o d e ln e u r a ln e t w o r kt op r e d i c tt h eq u a l i t yo ft h ey a r nb y m e a n so ft h eq u a l i t yi n d e x e so fr a wc o t t o n t h em o d e ln e u r a ln e t w o r k r a t i o n a l l yi n d i c a t e st h er e l a t i o n s h i pb e t w e e nt h eq u a l i t yo fr a wc o t t o na n d t h a to ft h ey a r n ，t h u sa c c o m p l i s h i n gt h ea c c u r a t ep r e d i c t i o no ft h eq u a l i t y o ft h ef i n i s h e dy a r n t h ea r t i c l er e v e a l st h ef a c ti ne s s e n c et h a tr a wc o t t o np r o v e st ob eo n e o ft h em a j o rf a c t o r sw h i c ha f f e c tt h eq u a l i t yo ft h ef i n i s h e dy a r n ，a n d ， b ya p p l y i n gt h ea r t i f i c i a ln e u r a ln e t w o r kt e c h n o l o g y - - t h en e w l y r i s i n g f r o n t i e rs c i e n c eb a s e do nt h el a t e s ta c h i e v e m e n t so ft h en e u r o s c i e n t i f i c r e s e a r c h e s ，a c c o m p l i s h e st h ep r e d i c t i o no ft h eq u a l i t yo ft h ef i n i s h e dy & r n b ym e a n so ft h a to fr a wc o t t o n k e yw o r d s ：s p i n n i n g ：r a wc o t t o n ：q u a l i t ya n a l y s i s ： q u a l i t yp r e d i c t i o n ： i n t e r r e l a t e da n a l y s i s n e u r a ln e t w o r k w r i t t e nb ys u nh a ll a n s u p e r v i s e db yc h e n1 a n v 7 8 1 9 0 1 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，均已在文中以明确方式标明。本人承担本 声明的法律责任。 研究生签名：亟! 盈兰日期：丝兰2 星： 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：蜀! 亟兰 日 导师签名：z 垒亟 日 期：孙鼍夕护 期：出! 生：2 ：显。 纺纱质量分析与礞铡 引苦 引言 中国加入w t o ，为纺织工业创造了有利的国际国内环境，重要的是如何提 商纺织产业的国际竞争力。加快纺织企业的体黼改革，调整纺织工业结构，加快纺 织技术装备的创新，这一切都为纺织工业的发展创造了良好的外部环境，而提高纺 织产业竞争力的核心则是提高纺织产品的质量。 国内外对于纺纱质量的研究，主要围绕新型纺纱技术的发展及应用：纺纱新材 料的发展及运用；纺纱工艺的突破和改进等，所有这些领域的研究都存在着一定的 局限性。 纺织工业是原材料加工业，纺织产品的质量除了与纺纱工艺参数、技术装备水 平密切相关外，很大程度上决定于纤维原料的质量。原棉的特点和性能是决定和选 择合理工艺的主要依据，是决定和影响成纱质量的重要因素。所以本文力求从定性 和定量的角度出发来分析原棉的各项性毹指标对纺纱工艺过程和成纱质量的影响。 从而揭示出提高成纱质量的本质因素。研究原棉品质指标对成纱质量的影响具有普 遍意义，是提高纱线质量的有效途径之一。 建立纱线质量预测系统，对提高纺织企业对市场的反映速度，指导企业的原棉 管理、合理用棉、稳定生产、降低成本具有相当的实际意义和价值。基于神经科学 研究的最新成果发展起来的新兴边缘学科人工神经网络技术。已被广泛用于人 工智能、自动控制、机器人、统计学等领域，而应用于纺织领域还只处于初级阶段。 本文用人工神经网络系统来构建通过躁棉品质指标预报纱线质量的神经网络模型， 从而实现对成纱质量的准确预报。 对论文中的不足之处，本入真诚希望行内外专家学者提出宝贵的建议和意见， 以进一步提高论文在纺织工业发展中的理论意义和实用价值。 纺纱质量分析与预测 第一章绪论 纺纱质量分析和预测 第一章绪论 第一节纺织产业的发展 纺织的历史可以追溯到新石器时代。早在公元前5 0 0 0 - 6 0 0 0 年，人类就已经知 道种植棉花及棉花加工，随后在世界文明发源地就有了纺织品生产，例如非洲尼罗 河流域的亚麻纺织、我国黄河流域和长江流域的葛麻纺织和丝绸纺织、印度河流域 的棉纺织等。 1 8 世纪下半叶，纺织技术首先在英国出现了质的飞跃，水力纺纱和蒸汽动力在 纺纱机上的应用，使纺织工业进入了机械化生产阶段。中国手工纺织业的悠久历史 和巨大规模，在工艺技术、产品设计艺术、原料资源等方面，为机器纺织工业在中 国的兴起，奠定了基础。但旧中国时期的纺织工业外国垄断资本占支配地位，纺织 原料和设备严重依赖外国，技术和管理落后，生产效率低下，落后的社会经济和不 平等的对外开放环境严重阻碍了民族纺织工业的健康发展。新中国成立以后，中国 的纺织业得到国家的大力支持，在原来的基础上有了很大的发展，成为重要的支柱 产业之一，为我国的国民经济发展和人民生活水平的提高作出了巨大的贡献。但是 在科学技术和薪兴产业飞速发展的过程中，中国乃至全球的纺织工业遇到了极大的 挑战，在技术进步方面的前进步伐显得非常沉重。 由于传统纺织技术用入多、生产效率低、工费成本高，发达国家纺织生产通过 设备的输出大量地向劳动力成本较低的发展中国家转移。在这过程中，现代环锭 纺纱机取代了老式的纺纱机，新型纺纱机进步实现了纺纱生产技术的突破。化学 纤维的出现和发展，也对纺织工业的生产技术产生了重大的影响。除了环锭纺纱法 以外，气流纺、静电纺、自捻纺、包缠纺等不同的纺纱方法也得到了广泛的使用。 随着世界科学技术和社会经济的发展，特别是7 0 年代开始，电子信息技术在纺织 生产领域逐步得到广泛的应用。纺织技术围绕着优质、高产、自动化、柔性化和连 续化的目标而发展，走出了一条降低作业人员数量、提高劳动生产效率和稳定产品 2 纺纱质量分析与预测 第一章绪论 质量的道路。此间，中国纺织工业也进入了个前所未有的大发展时期。发展的重 点从天然纤维转向化学纤维，纺织纤维加工总量和加工结构都有了很大的变化。 2 0 世纪9 0 年代初至今，随着以微电子技术，信息网络技术，新材料技术为中 心的新技术革命浪潮的到来，传统的纺织工业不断得到改造。欧洲首先出现了全自 动纺纱工厂一万棉纺纱锭每班仅用6 个人管理。高新技术对纺织工业的渗透，促 进了纺织生产的效率提高、质量改进、纺织产业结构不断升级，纺织工业正在向技 术密集型产业转变。随着信息时代的到来，在知识经济的影响下，纺织工业还将进 一步向知识智力密集型方向转变。中国在深化改革，扩大开放。加快发展的宏观经 济背景下，纺织工业的总体发展模式发生了历史性的转变：从计划经济型转向市场 经济型：从单一国有型转向多元互补型；从高速增长型转向平稳发展型：从数量增 长型转向质量效益型；从供给约束型转向需求约束型：从内需导向型转向出口导向 型；从资源劳动密集型转向资金、技术、知识密集型：从生活型产业转向文化型产 立k 。 第二节提高我国纺织工业竞争力的措施 我国加入w t o ，纺织工业迎来了难得的发展机遇，也面临新的挑战。我国纺 织业生存和发展的关键在于提高竞争力。应该从以下各方面加以努力，以适应全球 化市场形成而给企业管理和生产模式变化引发的一系列问题。 加快纺织企业的体制改革这是提高纺织工业竞争力的基础。十六届三中全 会，积极推进了公有制的多种有效实现形式，深化了国有纺织企业的体制改革，很 大程度地提高了企业资本的运作效率，极大地解放和发展了社会生产力，增强了自 我改造和发展能力，从而不断地提高行业竞争性，以适应市场经济的要求。 调整纺织工业结构这是提高纺织产业竞争力的前提。如今，我国已是世界 最大的纺织品和服装生产国，也是世界纺织品和服装第一出口国，但还不是强国。 重要原因就是质量水平不高和不稳，品种适应性差，市场反应速度缓慢。纺织工业 结构调整应以提高纺织产品质量，扩大品种范围，提高生产效率，提高劳动生产率， 降低生产成本，增强纺织产品在国际市场的适应能力和竞争能力为目标。 加快纺织技术装备的创新这是提高纺织产业竞争力的保证。传统纺纱技术 纺纱质量分析与预测 第一章绪论 以手工操作为主要特征，作业人员的技术水平、努力程度和生产现场的环境条件等 因素均会对生产的产量和质量产生影响。现代纺纱技术以电子信息为主导，以新材 料和高精度自动化机械加工技术为基础，运用光、机、电、气动、液压等传感技术 和变频调速等传动技术开发研制的现代化新设备。目前的设备已经基本上实现了纺 织生产过程中各种工艺参数的在线检测、显示、自动控制和自动调节，实现了设备 运行的自动监铡、显示、超限报警、自停、甚至故障自动排除。能够以定性、定量、 规范化的机械动作实现传统纺织生产中的手工操作，保证和提高了产品质量，提高 了生产效率，降低了产品成本，增强了产品的竞争力。 纺织工业是原材料加工业，纺织产品的竞争力在很大程度上决定于纤维原料的 质量、品种、工艺及技术装备水平。目前，我国棉纺织行业规模很大，但技术装备 水平不高，8 0 年代及以前的设备占7 0 左右，总体上还是以手工操作为主要特征的 传统技术，劳动用工多，产品质量难以保证，和国际先进水平有很大差距。加快现 有棉纺织企业的更新改造，加快纺织技术装备的创新己成为当务之急。 提高纺织产品质量这是提高纺织产业竞争力的孩心。无论是体制的改革、 结构韵调整还是技术装备的创新，都为纺织工业的发展创造了良好的外部环境，而 纺织产品的质量则是纺织工业的生命之本，是提高竞争力的核心。为了保证产品质 量，贯穿纺织企业生产的是管理技术。 第三节本课题的研究意义和内容 在纺纱技术飞速发展的今天，管理技术，尤其是质量管理技术的发展显得滞后 且很不成熟。许多纺织企业，在人力资源管理方面、物资供应管理方面、技术设备 管理方面、运转操作管理方面，尤其是质量管理方面仍然固守着与市场经济不协调， 难以有效保证质量的一些管理方法。这些管理方法无法很好地规范生产，保证质量。 管理制度的不完善给生产和质量带来很多潜在的危机，落后的管理技术在一定程度 上制约了纺织工业的可持续发展。 纺织产业的质量管理系统经历了全面质量管理、i s o 系列质量管理到当今的现 代化信息管理。而无论何种质量管理模式，质量预测子系统都显得缀不成熟。许多 方法，如数理统计方法、灰色系统模型、模糊系统等都曾被用在纺纱质量预报方面， 纺纱质量分析与预测第一常绪论 但效果均不很理想。甚至很多企业仍然依靠个人的经验和感觉对生产的质量进行评 价和控制。这种状况与社会发展的要求和水平极不相符，在定程度上阻碍了先进 技术的引进，不能充分发挥先进设备的生产效率，也不能满足产前质量控制的要求。 在国内外已经有人在纺纱质量方面进行过一系列的研究。但是这些方面的研究 仍然具有一定的局限性和不足。 l 、新型纺纱技术的发展及应用：自1 9 世纪5 0 年代环锭纺纱完善以来，纺纱 技术的发展一直未曾停止。从2 0 世纪的5 0 年代起，先后涌现出成纱机理与环锭纺 截然不同的转事f 纺、喷气纺、静电纺、摩擦纺、平行纺、涡流纺、自捻纺等新型纺 纱技术。近年来。环锭纺本身不断得到革新和完善，先后出现了在环锭纺的基础上 进行少量改动而形成的新的纺纱技术如：紧密纺、赛罗纺、赛罗菲、索罗纺等。这 些纺纱技术的出现，对于提高纺纱质量，丰富成纱产品的风格将起到有利的促进作 用。如1 9 9 9 年巴黎国际纺机展首次展出的紧密纺纱技术。它利用附加装置缩小细 纱前罗拉钳口输出须条的宽度，降低三角区的高度，减少毛羽和飞花，降低细纱断 头，提高细纱强力。在同等纺纱条件下，还可以降低捻度，改善细纱和织物手感， 同时有利于提高产量。但这些新型纺纱技术大面积应用的时间还不长，还需要在实 践中不断积累经验，有的甚至还未推广使用，它们不可能在短时间内取代传统的环 锭纺纱技术。 2 、纺纱工艺上的突破：传统的环锭纺纱技术一直处于不断的改进和完善中， 尤其是对纺纱工艺的认识，十年前我们一直偏重于细纱欠伸工艺，而忽视了对前纺 欠伸工艺的研究。瞿建增提出的系统工程学理论是对传统棉纺工艺的改革，它是通 过对清、梳、并、粗、细纵向关系进行研究，提出棉纺工程要以原料为主导，设备 服从工艺，工艺服从质量。前纺半制品是成纱质量的基础，梳并粗工序不仅要重视 外观质量，更要重视内在质量。按此理论，传统纺纱工艺已不断得到优化，进一步 突破的空间已不大。 3 、纺纱材料领域的发展：纺织新材料是近年来采用高技术工艺及设备制造生 产出来的高技术纤维。它包含新型合成纤维、特殊功能性纤维、环保类纤维和生物 型新纤维。如：彩色棉花、大豆蛋白纤维、天丝( l y o c e l l ) 、竹纤维、m o d e l 纤维等。但由于这类纤维生产成本高，数量少，价格昂贵，以及所带来的一些可纺 纺纱质量分析与预测 第一章绪论 性和后整理上的问题，在一定程度上阻碍了它的发展。棉花，作为纺纱厂的主要生 产原料，由于其本身的性能特征和资源丰富等原因，还将在很长时期内占主导地位。 所以，研究原棉质量指标对成纱质量的影响具有很大的意义。 4 、原棉质量对纺纱质量影响的研究：直以来，人们从各个角度不断分析原 棉质量与纺纱质量的关系。常规纺纱理论中，人们注重棉纤维物理指标中的纤维长 度、短绒率和成熟度，认为它们与纺纱的关系密切。用h v l ( 高能量测试仪) 模式 来衡量整齐度后，人们又认为棉纤维的整齐度是一项不可忽视的重要物理指标， 它不仅影响半制品、成品的短绒率、条干c v 、粗节、细节、单强c v 等质量指 标。而且对强度的影响更明显。应用a f i s ( 原棉性质测试仪) 来改进棉纤维的成 熟度检验方法后，可以在不同的纺纱过程中，快速可靠地检测出纤维中不成熟纤维 含量及纤维的细度，细度偏差所占比例及分布的变化，使人们对纤维成熟度与成纱 质量的关系有了进一步的认识。但种种对原棉质爨与成纱质量的关系研究，都是偏 重于定性的分析，然后再用专纺的形式获取对应数据分析相关关系。这些研究一方 恧工作量大，受试验条件的影响大，另一方面，在实际生产中，即使获取了原棉的 各项性能指标，由于指标问的交互影响作用强。单从某一个指标很难预测成纱的质 量。归根结底，原棉的各项性能指标间是相互影响，相互作用的，它们与纱线质量 的关系是非线性的，它们对成纱质量所发挥的作用是难以用统计方法表达的。 国际纺织品市场的竞争表现为质量和价格的竞争，实质是科技的竞争，是用高 新技术改造传统产业的竞争，是纺织生产科技创新能力的竞争。针对纺织生产企业 普遍比较关注的纺纱质量问题，本文拟从纺纱质量分析和纺纱质量预测两个方面开 展分析和研究工作： 文章首先进行纺纱生产过程分析，从纺纱的实质出发，阐述纺纱过程是由开松、 梳理、欠伸和加捻四部分组成。进丽再进一步分析不同纱线的纺纱工艺流程及其要 素，说明各工序所要控制的重要质量指标。接着，对目前反映原棉质量和性能的指 标从定义、检测方法及实践中合理的取值等几个方面进行分析和评价。然后由原棉 的特点和性能引申出“原棉的特点和性能，是决定和选择合理工艺的主要依据，是 决定和影响成纱质量的主要因素”这一观点。继而具体进行原棉质量对纺纱过程和 纱线质量的影响的分析。最后对纱线质量的主要影响因素进行分析，从中进一步突 6 纺纱质量分析与预测第一常绪论 出原棉的质量是影响纱线质量的主要因素。 文章还阐述了原棉质量预测纱线质量的意义。接着提出人工神经网络系统在纺 纱质量预测中的应用、特点、可行性及工作贩理。然后，进行原棉质量指标和成纱 质量指标的相关分析，得出重要指标作为人工神经网络系统的输入、输出基础，运 用人工神经网络实现通过原棉质量指标预测纱线质量的目的。 纺纱质量分析与预测 第一二章纺纱生产过程分析 第二章纺纱生产过程分析 不管是古代的躁始方法，还是现代的机械化方法，纺纱的实质是使纤维由杂乱 无章状态变为顺序纵向排列的过程，并具备所必须的物理机械性能。 第一节纺纱过程的组成 在纺纱之前，纤维原料经过初步加工已经去除了大部分杂质，但纤维的排列是 杂乱的。纤维本身既不伸直，也没有统一的捧列方向。在纺纱过程中，先把纤维原 料中原有的局部横向联系彻底破除的过程，称为“松解”过程：然后牢固建立首尾 衔接的纵向联系过程，称为“集合”过程。“松解”过程是“集合”过程的基础和 前提，丽“集合”过程能够使纱线成型，并具备一定的强度。在现代纺织加工的技 术水平下，“松解”和“集合”过程还不能一次完成，因此纺纱生产工序可以分为 开松、梳理、牵伸、加捻等4 个部分，前两个部分属于“松解”过程后两个部分 属于“集合”过程。图2 1 为纺纱生产工序的图示表达。 图2 i纺纱生产i ：序图 1 ，1 开松 开松是把大的纤维团扯散成小块、小柬的过程，使纤维横向联系的规模缩小。 为以后进一步将纤维松解到单根状态的梳理工序做好准备。 纤维原料的开松主要是在开清棉工序中进行的，开清棉工序在进行开松的同耐 g 纺纱质量分析与预测 第_ 二章纺纱生产过程分析 还要完成除杂，混合和均匀喂给。这些作用是通过喂棉机械，混棉机械，开棉机械， 清棉机械来逐步加工完成的。 喂棉机械的开松作用是利用抓棉机抓棉小车上的肋条压紧棉包表面，打手刀片 从肋条间插入棉层抓取棉块实现的，抓棉机的抓取要勤抓少抓，才能保证前方机台 的进一步开松、除杂及均匀混和作用。因此，影响开松作用的因素主要有：打手伸 出肋条的距离结合抓棉小车每次下降的高度作调整，在能抓取棉块条件下以小 为宜这样才能保证每次抓取的棉块平均重量小且均匀；抓棉小车每次下降的动程 和运行速度小车的下降高度和运行速度要结合机台产量综合考虑，产量一定 时，在保证小车运转率的前提下提高小车运行速度，这样小车每次下降的动程就可 相应减小，既有利于开松，又有利于混和：抓棉打手速度在不损伤纤维和刀片 的前提下，适当增加打手速度，馒每刀抓取的棉量相对减少，开松作用就好：打手 型式和数量哥i l 【棉打手的型式有1 , 1 形和锯齿形两种。锯齿刀片对棉层穿刺能力强， 开松效果好。多一个抓棉打手，可减轻抓棉重量，增强开松作用。 混棉机械的共同特点是都具有较大的混棉箱和角钉机件，利用大的棉箱对原料 进行混和，靠不同规格角钉机件的撕扯作用进行开松，采用剥棉打手与尘棒进行除 杂。影响开松作用的因素有隔距，速度和角钉帘的结构。均搞罗拉、压棉帘与角钉 帘的隔距小，角钉刺入棉层深。两钉面角钉问的抓取作用加强。撕扯力加大，开松 作用好。角钉帘的速度增加时，产量增加，但开松作用减弱。角钉帘的植钉角和角 钉密度均影响开松效果。植钉角小，有利于开松。角钉密度小，则原料受开松次数 少，棉块易嵌入钉隙，开松效果差。密度过大，棉块会浮于钉尖表面，亦不利于开 松，故植钉密度要适当。影响除杂作用的因素主要是剥棉打手的结构和速度，尘格 的结构和隔距- 剥棉打手的速度过低会使落棉减少，除杂降低，速度过高会出现返 花，形成索丝和棉结原棉被逐渐开松，体积逐步加大。所以打手与尘格间的隅距 应采用进r i d 出口大的原则。而尘棒间隔距的配置要有利于排除大杂。 开棉机械和清棉机械都是打手机械。其主要作用是开松与除杂。合理选用打手 形式，合理配置工艺参数，合理运用气流，对充分发挥打手机械的开松与除杂作用， 减少纤维损伤和杂质破碎，具有重要的意义。角钉滚筒用于对原料的自由打击，开 松作用较为缓和，纤维损伤少，去大杂能力强，适于对原棉的初步开松与除杂。豪 9 纺纱质盈分析与预测 第二章纺纱生产过程分折 猪打手是先握持打击，后自由打击，其开松与除杂作用较强。三翼梳针打手与综合 打手是清棉机械，三翼梳针打手透过梳针刺入棉层内部进行分割，撕扯，以破坏纤 维与纤维间，纤维与杂质间的联系来达到开松与除杂作用，它的开松废好，但除杂 作用较弱。综合打手是先利用刀片对棉层进行较大打击，再用梳针进行较强的分割， 它的除杂作用比梳针打手好，开松作用则接近于梳针打手。锯齿滚筒主要用于自由 开松的机台，其开松与除杂效能均较好，与混棉机械相似，打手的速度，打手与尘 棒的隔距以及尘棒间隔距的配置要合理，当打手速度快时，开松除杂作用好。但杂 质易被打碎。打手与尘棒的隔距为适应棉块逐渐被松解后体积的加大，要进口小出 口大，并根据如工根量和原棉的含杂情况作相应调节。凝棉器风赢产生气流进行棉 块输送以及打手高速回转产生的气流形成了开清棉机械中的气流流动。由于气流对 槁块及杂质的阻力不同。促使棉块和杂质分离。又因杂质的比重大而体积小，所以 易从尘棒问落出，而棉块体积大，比重小，受气流托持而不易下落。因此，我们研 究气流规律并加以控制，以进一步提高机械的开松与除杂作用，减少较长纤维的损 失，节约用棉，提高产品质量。 1 2 梳理 梳理工序则是用梳理机上大量密集的梳针，把经过开松工序后的纤维小块、小 束进一步松解成单根状态。通过梳理，各根纤维间的横向联系基本上被破除了，但 还不彻底。因为每根纤维的两端大多届曲形成弯钩，与其他的纤维之间仍存在着一 定的横向联系。梳理工序以后，已经松解了的纤维形成网状，可以收成细长条子， 逐步达到纤维的顺序纵向捧列。 梳理主要在梳棉工序进行。梳棉机上的刺辊与锡林，锡林与盖板。锡林与道夫 等机件的作用都是利用针面间的相互作用来完成其分梳纤维和转移纤维的。针面对 纤维丛进行梳理时，首先使针齿刺入纤维丛或使纤维与针齿相接触因此两针面间 隔距应该很小，同时针齿应具有倾斜角度，符合针面运动时分梳、转移纤维作用力 的要求。梳橱机的梳理是非强制握持和自由态梳理，是依靠多个工作机件依次多次 梳理纤维。在给棉板与刺辊区是利用针面对握持状态下的纤维丛进行松解和梳直： 在盖板工作区多根盖板随梳理过程的进行与锡林的f s q l 疆逐渐缩小，被后边盖板分 梳过的纤维，由锡林循序转移到其他盖板上，在每一根盖板与锡林之间都有分梳作 纺纱质量分析与预测 第二二章纺纱生产过程分析 用；在锡林与道夫问，随着纤维由锡林向道夫针面上凝聚，总有一部分纤维仍留在 锡林针面上而起到分梳的作用。 梳理工艺的配置和分梳元件的选用对梳理效果起着决定性作用。在喂入与刺辊 部分，影嗡分梳作用的工艺参数主要有束辊速度，给棉板形式，分梳工艺长度及刺 辊与给棉板的隔距。提高刺辊转速，选用合适的锡林与刺辊速比，有利于分解纤维 束，除去杂质。在刺辊与给棉板隔距一定时，分梳工艺长度缩短，分梳作用强，但 短绒增加，分梳工艺长度须与加工纤维的长度相适应。刺辊与绘棉板阃的隔距小， 分梳作用强，但短绒增加；在盖板与锡林工作区，锡林和盖板间的五点隔距影响分 梳效果，隔距小时，针齿刺入纤维层深，接触钓纤维多，纤维易被针齿握持分梳 长度长，梳理力大，从而使棉束易松解，分梳充分且不易搓成棉结。因此，在不碰 针和机械条件允许的前提下，应尽匿掌握紧隔距。另外加装固定盖板还可起预分梳 作用；在锡林与道夫工作区。隔距较小时，有利于提高道夫转移率，亦能改普纤维 礴钓分梳质量。采用道夫馒车速，轻定量的工艺，可以减轻分梳负荷，加强分梳效 果，以获得清晰度较好的棉网。结杂和短绒较少的生条。另外，分梳元件的选择要 求应对纤维具有良好的穿刺和一定的握持能力，并能促使纤维经常处于梳针尖端， 经受两个梳针面的积极分梳，并具有适当的蝮隙和齿距，以便保持针面有一定的齿 密和符合工艺要求的容纤量，促进纤维的分梳和均匀混和，针齿应锋剩、光洁、耐 磨，针布齿面要平整，以利于正确校正隔距，提高分梳和转移。 1 3 牵伸 牵伸是把梳理后的棉条抽长拉细。使其中的纤维在抽拔过程中逐步伸直，纤维 两端的弯钩也逐步消除，同时使棉条逐步达到预定粗细的过程。牵伸时。纤维被一 根裰越扶周围纤维群中逐步摘引出来，由于相互摩擦。顽固弯钩逐步顺直。这样， 残留在每根纤维内部的横向联系有可能得到彻底破除，并形成沿辙取向，为牢鼠地 建立有规律的首尾衔接关系创造条件。 在环锭纺纱中牵 申是指借助于表露速度不同的两对罗拉方式韵罗拉牵伸。牵伸 是连续过程，当输出速度高于喂入速度，且外力足以使纤维产生楣对运动时，产 品便获得了牵悻。在纺纱工艺流程中，并条、粗纱、细纱即是连续的牵伸工序。正 确确定工序道数，适当选择牵伸形式和合理配置牵伸工艺，对改进生产。提高质量 纺纱质量分析与预测 第二章纺纱生产过程分析 具有很大的意义。 生条中的纤维大部分呈后弯钩状态，细纱机是伸直纤维的最后工序，而且牵伸 倍数最高，有利于消除后弯钩，而不利于消除前弯钩，所以在梳棉与细纱之间的工 序道数应按奇数配置，否则由于纤维的伸直平行度不好，会导致成纱强力的下降。 随着牵伸理论和实践的发展，牵伸机构的牵伸形式经历了从渐增牵伸、双区牵 伸到曲线牵伸的发展过程，这种新的摩擦力界机构改变了牵伸区中摩擦力界的强度 分布，能更有效地控制纤维运动。这一改进使质量有了较大的提高，并适应于高产 优质的要求。并条机的牵伸形式是采用压力棒型曲线牵伸。粗纱机采用三上三下双 皮圈牵伸细纱机采用三罗拉、上短下长双皮圈摇架加压的牵伸装置。 并条机的牵伸工艺主要有罗拉隔距、牵伸分配和皮辊加压等。压力棒曲线牵伸 的前区隔距对条千均匀度影响较大，愈小则条干愈好，而后区隔距对条千均匀度没 有显著的影响。后区牵伸倍数对条干均匀度也有一定的影响，过小时，纱条牵伸力 剧增，容易产生皮辊滑溜而使重量不匀率增大；过大时，纤维扩散，不利于前区的 牵伸而影响条干。只有安排适当时，条干质量才较好。在曲线牵伸中由于纱条的牵 伸力较大，所以皮辊加压要增加。 粗纱机的牵伸工艺主要有牵伸倍数、罗拉握持距、罗拉加压、皮圈钳口、集合 器等。粗纱机的总牵伸倍数主要是根据细纱号数和熟条定量而定，三上三下双皮圈 牵伸形式的粗纱机不宜纺定量过重的粗纱，否则会由于中上罗拉打滑，上下皮圈发 生速度差异丽使须条产生分裂或分层现象。当总牵伸倍数较小主牵伸区的牵伸能 力大时，后区牵伸倍数偏小掌握为宜，以便能充分发挥主牵伸区有效控制纤维运动 的特点。 粗纱机的罗拉握持距主要根据纤维品质长度而定，同时考虑纤维整齐度和影响 牵伸力大小的有关因素来合理配置。为了有效地控制纤维运动，尽量使变速点前移 和集中，采用“紧隔距，重加压”的工艺原则。 钳口弹簧摆动上销和阶梯下销组成的皮圈钳口，应在具有足够的簧片压力条件 下偏紧掌握以利于提高粗纱的条干均匀度。 成纱的条干不匀由随机不匀，喂入粗纱工艺流程附加不匀及细纱机工艺流程附 加不匀三部分组成。细纱是纺纱的最后一道工序，降低细纱不匀意义重大，而细纱 1 2 纺纱质量分析与预测 第一二章纺纱生产过程分析 的附加不匀主要由牵伸部分产生。细纱的中长片段不匀和部分长片段不匀产生于细 纱牵伸装置的后区，而细纱短片段不匀主要产生于缅纱牵仲装置的前区。细纱有规 律的粗细不匀是由牵伸部件状态不良造成的。在工艺设计时，一般采用后区较小的 牵伸，提高前区牵伸倍数，这样可使牵伸力大，牵伸力不匀率小。同时适当加大粗 纱捻度，既有利于后区控制纤维运动，又有利于发挥前区皮圈控制纤维运动的作用， 采用后区隔距较大，有利于满足牵伸力小于握持力的条件，偏紧掌握前区钳口隔距， 这些均可改善成纱均匀度。 1 4 加捻 加捻是利用回转运动，把牵傅后的条子加以扭转通过纤维之间相互抱合而产 生的摩擦力使一定长度的短纤维的纵向联系固定起来。形成纱线。 牵 卑装置输出钓须条，通过加捻，使结构发生改变，成为具有一定物理机械性 能的细纱。纱条加捻是通过细纱工序的加捻卷绕部件锭子、筒管、铜领、钢丝圈来 完成的。细纱捻系数的选择主要是决定于最后产品对细纱品质的要求。在不超过临 界捻系数时，细纱捻系数高，成纱强力大；在捻度不大时，细纱的弹性随捻度的增 加而增大，断裂伸长也随之增加，成品的坚牢度增加；捻度小时，纱线光泽好；捻 度大时。纱的紧密度增加，手感较坚硬。反之手感柔软，僵捻度过小，纱易发毛， 手感松烂，光泽也不一定好。 蒽之，开松是初步的松解梳理是松解的基本完成，同时又是初步的集合；牵 伸是最后完成松解，同时基本上完成集合。加捻则是最后巩固集合。 以上为纺纱的主要环节，为了保证加工的正常进行和产品的质量，还需要一些 辅助作用的配合。混和，除杂。精梳并合等总称为“匀净作用”，其中混和和除 杂主要由清、梳工序来完成，通过该工序后，已基本实现了原料的单纤维混和，并 去除了大部分杂质；而并合是并条工序采用的方法，用以进一步实现单纤维的混和， 保证混棉成分均一，稳定成纱质量，降低细纱断头率，改善条子的长、中片段均匀 度，使成纱重量不匀率降低；精梳刚是为了去除不符合要求的过短纤维和细小杂质。 总之，这部分辅助作用的目的在于使纱线产品更加均匀和洁净以提高纱线的质量。 还有“卷绕作用”，是为了使前后道工序雕相互衔接，后道工序实现连续化时， 其间的卷绕过程就可省略。这些都是纺纱的辅助作用，对能否成纱没有决定性的影 纺纱质量分析与预测 第二章纺纱生产过程分析 响。 第二节不同纱线的纺纱工艺流程分析 棉纺生产是将原棉或化纤纺制成细纱。对于不同种类的纱线，往往采用不同的 工艺流程。一般来说，目前常用的有两种方法：梳棉纺纱方法和精梳纺纱方法。梳 棉纺纱方法的工艺流程为：开清棉一梳棉一并条一粗纱一细纱。精梳纺纱方法是在 梳棉纺纱方法的流程中，增加精梳工序，其工艺流程为： 开清棉一梳棉一精梳前准备一精梳一并条一粗纱一细纱。 图2 2 为该两种工艺流程的图示表达。 图2 2纺纱工艺流程图 2 1 开清棉工序分析 开清棉是纺纱工艺流程中的第一道工序。它的任务是通过一系列机械的逐级加 工来完成开松、除杂、混和和均匀喂给四大功能。开清棉的加工对象是来自轧棉厂 的棉包或化纤制造厂的化纤包。由于运输的需要，这些纤维原料大多以压紧成包的 形式进厂的，而且这些原料中含有各种杂质，化纤中含有疵点。所以纺纱的第一个 主要步骤就是把原料包中压紧的纤维松解成纤维小块或小柬，以破除纤维集合体中 纤维的横向联系，为今后梳理的顺利进行创造条件。同时也松解了纤维与杂质之间 的联系，以便能清除原料中的杂质、疵点以及部分短绒，使原料变得较洁净。另外 通过该工序将不同的原料进行充分混和，并制成一定重量和长度的卷子，以满足下 道工序加工的需要，也可用气流均匀地输送给下工序机台使用。 提高开清棉产品质量和节约用棉是对立的统一，正确处理好两者的关系将直接 影响成纱质量和成本控制好棉卷含杂在整个纺纱过程中，原捣中杂质的清除 1 4 纺纱质量分析与预测 第二章纺纱生产过程分析 是由开清棉及梳棉两工序合理分工完成的。在开清棉工序中要掌握好多松少打、先 松后打、早落防碎、先落大杂、后清小杂的原则。根据原料中所含杂质的数量、内 容和清除难易的不同，调节好落棉含杂率、棉卷岔杂率和除杂效率；控制好棉卷均 匀度棉卷的纵向不匀直接影响梳棉产品的重量不匀和细纱的重量不匀、细纱的 重量偏差。横向不匀则影响梳棉机的梳理。在开清棉工序中控制好以上两个指标， 使棉卷的质量达到：开松好，棉结索丝少，含杂少，没有大杂，均匀度好，正卷率 高的要求。 2 2 梳棉工序分析 梳棉工序的主要任务是梳理、除杂、均匀混合和成条。梳理作用是靠大量梳针 和纤维群之间分梳、剥取和提升等的相互作用，以达到纤维的松解和顺直，即纤维 的分离和定向，然后靠纤维的沿针运动来完成纤维的转移：分配和提升。梳棉机是 以非强制握持和自由态梳理将纤维群基本松解到单纤维状态的。除杂作用是清除留 在棉层中的多为较小的带纤维或粘附性较强的杂质。混和与均匀作用是使单根纤维 之间充分混和，同时利用梳理机件的“吸”、“放”纤维的性能，增进生条均匀度。 成条是使纤维集拢而呈条状，并有规则地圈放在条简内。 梳棉工序是纺纱生产的核心工序，对纱线质量起到重要影响。梳棉机上棉束被 分离成单纤维的程度和混合均匀度与后道工序的牵伸效果、成纱强力和条干密切相 关。它的除杂作用在很大程度上决定了成纱的结杂与条干。梳棉机的落棉率是纺纱 各工序中最多的，且含有一定数量的可纺纤维，因而合理控制落棉的数量与质量， 直接关系到节约用棉。从梳棉机上生产出的条子。尽管纤维的尾端大多数呈后弯钩， 纤维伸直度差，短纤维多，纤维分布不够均匀，但控制好该工序的生条结杂、生条 条干不匀率、生条重量不匀率、生条短绒率等指标对提高成纱质量具有决定性作用。 生条结杂的控制应充分发挥该工序中排除杂质疵点的作用，减少棉结的形 成和杂质碎裂。主要方法有增强分梳，促使纤维伸直，分成单纤维，并促使纤维同 杂质分离，同时也对棉结进行松解；早而适时落杂：针对杂质的性质、大小、数量 和清除难易不同制定相应措施，合理分工；分析梳棉机上新棉结的产生原因，采取 适当的措施来消除纤维搓转现象，减少棉结的产生。 生条均匀度的控制要控制好生条条干不匀率，应从分梳程度、纤维向道夫 纺纱质量分析与预测 第二二章纺纱生产过程分析 转移的均匀程度、机械状态和棉网结构等方面着手进行控制。而控制生条重量不匀 率主要是减小棉卷不匀，减小梳棉各机台问落棉率的差异，改善机械状态等。 生条短绒率的控制降低生条短绒率的目的是为了减少纤维的损伤断裂，增 加短绒的排除；保证棉卷结构良好，开松充分。针布光洁，隔距准确，可减少纤维 损伤断裂；保证各落杂点工艺合理，发挥吸尘装置作用，可以加强短绒的排除。 2 3 精梳工序分析 精梳纱的条干和外观质量要求比较高。由于梳棉生条中存在大量较短纤维，杂 质和疵点，纤维伸直度差，弯钩卷曲多，纤维分离不够，纤维条中各种成分的纤维 不够均匀，不能满足提高成纱质量的要求，所以要增加精梳工序。精梳工序的主要 任务是排除短纤。清除结杂，伸直平行分离纤维，均匀混和。 排除短纤将纤维条中一定长度以下的不适应纺纱要求的短纤维去除，从而 提高纤维的长度整齐度，改善纤维的可纺性和成纱条干，减少纱线毛羽，提高成纱 强力。 清除结杂较为完善地除去纤维条中存在的各种纠缠扭结纤维形成的棉结 以及细小的草屑、籽屑等杂质，以减少细纱断头和成纱疵点。 伸直平行分离纤维较大程度地提高纤维条中纤维的伸直平行度和分离度， 以提高纱线的条干、强力和光泽。 均匀混和通过喂入和输出条的并合作用，使各种成份的纤维得到进一步的