《织造原理》教学课件-02络筒

第一章络筒络筒的目的和要求目的：

1.改变卷装形式：管纱（绞纱）筒子2.清除纱线上的杂质和疵点。要求：1.张力大小适度均匀，波动小。2.尽量清除纱线上的杂质和疵点，接头质量好。3.筒子卷装坚固，成形良好。络筒的工艺流程

自动络筒机的工艺流程1—管纱2—气圈破裂器3—余纱剪切器4—预清纱器5—张力装置6—捻接器7—电子清纱器8—张力传感器9—上蜡装置10—槽筒11—筒子本章主要内容络筒张力分析纱线的清洁和打结筒子卷绕成形分析络筒综合讨论第一节络筒张力

一、络筒张力的作用及要求

定义：处在筒子卷绕点处的纱线张力。大小：与纤维种类、纱线特数等有关。

--过大，强力、弹性受损

--过小，卷绕松散张力确定的依据：

棉纱：不超过其断裂强度的15%～20%；毛纱：不超过其断裂强度的20%；麻纱：不超过其断裂强度的10%～15%；涤纶长丝：0.88～1.0cN/tex。■络筒张力组成：

1）纱线退绕张力；

2）纱线和各导纱件的摩擦力及空气阻力；

3）张力装置附加张力。二、络筒张力分析几个概念：气圈：从导纱眼到分离点间纱线的旋转曲面。退绕点：管纱表面处在动静交界的点。分离点：脱离管纱表面而进入气圈的点。摩擦纱段：从退绕点到分离点的一段纱线，受管纱退绕影响在管纱表面呈蠕动状态。导纱距离：d气圈高度：h

轴向退绕中的管纱及气圈1、2、3—第1、第2、第3节气圈4—气圈颈部5—气圈腹部6—层级顶部7—层级底部8—退绕点9—分离点d—导纱距离h—气圈高度（一）退绕张力

退绕张力组成：①退绕点张力：非常小；②分离点张力:大小如何？③气圈部分的张力:大小如何？1、退绕点张力和分离点张力退绕点张力To,分离点张力：T1=To·efα例：已知To=20mNα=2πrodf=0.5

则T1=20×e0.5×2π=462.8mN

分离点张力远大于退绕点张力，如何调节分离点张力？2、气圈张力

相对运动：竖直平面的匀速曲线运动。牵连运动：水平平面的匀速圆周运动。绝对运动：旋转曲面上的曲线运动——空间S曲线。

退绕张力分析微元纱段ds的受力

①重力Q=mgds②空气阻力F=kw2r2ds③回转运动法向惯性力

C=mw2rds④前进运动法向惯性力

N=mv2/ρ·ds⑤哥氏惯性力K=2mωv×sin(ω,v)ds

微元纱段ds的受力结论：①分离点张力比气圈张力大很多，故退绕张力大小主要由分离点张力决定，即由摩擦纱段的长短决定；②气圈张力主要由回转运动的法向惯性力和哥氏惯性力决定，退绕速度增加时，这两项惯性力随之增加，使气圈运动的纱线动态张力增加。3、管纱退绕过程张力的变化规律

（1）层级退绕：摩擦纱段基本不变，由回转运动的法向惯性力决定。顶部半径小，ω大，故张力大。底部半径大，ω小，故张力小。

连续几个层级退绕时张力变化规律（2）整只管纱退绕：与摩擦纱段的大小和气圈节数有关从满管到空管退绕时，气圈节数由多到少，摩擦纱段增大，故张力↑；从满到空管退绕时，使气圈高度变大，半径小，摩擦纱段增长，故张力↑。结论①整管退绕张力差异很大，必须采取措施均匀；②其差异与摩擦纱段有关，与气圈节数有关。

整只管纱退绕时纱线张力变化（二）张力器的附加张力目的：适当增加纱线的张力，提高张力均匀程度，以卷绕成型良好、密度适宜的筒子。(a)累加法张力装置(b)累加法纱线张力的变化累加法张力装置的工作原理（二）张力器的附加张力

1、累加法圆盘式张力器特点增加张力数值T=To+2fN

T=T0+2f1N1+2f2N2+…+2fnNn

式中：To初张力；f

摩擦系数N

正压力

特点：不扩大其绝对波动的方差；

降低纱线张力的不均匀程度。

（二）张力器的附加张力产生正压力的方法：垫圈加压：N=(m1+m2)(g+a)m2大，跳动剧烈弹簧加压：水平N=m1(g+a)+k△

垂直N=m1a+k△m1小，△变化小，动态张力波动小压缩空气加压：N=m1a+P张力波动小

（二）张力器的附加张力(a)纱线绕过曲面的示意图(b)纱线绕过曲面的张力变化纱线绕过曲面获得张力的工作原理（二）张力器的附加张力

2.倍积法：T=Toefα

式中：α摩擦包围角，决定了T值的大小；

f摩擦系数特点：

①增加张力的同时也扩大了张力的数值与波动值，纱线张力的不均匀程度得不到该善。②无冲击。3、间接法：整经机常用，张力装置依靠摩擦阻力矩间接地对纱线产生张力，故称间接法原理。

T=T0+Fr/R

式中：r—阻力F的作用力臂

R—圆柱体的工作表面曲率半径特点：略纱线绕过可转动圆柱体获得张力的工作原理（三）沿程阻力和空气阻力产生的张力

沿程阻力：纱线从管纱到卷绕在筒子上，与各种导纱部件产生的摩擦阻力。相当于倍积法张力装置，因此高速自动络筒机的纱路尽量设计成直线。空气阻力：与纱线长度及络筒速度的平方成正比。当络筒速度>2000m/min时，考虑其影响。三、络筒张力的均匀控制

（一）影响纱线退绕张力的因素（1）导纱距离d50mm自始至终单节气圈，张力波动很小，但操作不便。70m—100mm由双节变成单节，波动一倍，可以接受，用于1332MD络筒机。200mm满管五节，管底单节，波动4倍以上，不可采用。≥250mm，满管≥六节，管底出现双气圈，波动开始改善。500mm满管11个，管底三节，波动较小，操作不便，用于自动络筒。导纱距离对退绕张力的影响

导纱距离对退绕张力的影响（2）络筒速度的影响

络纱V↑，则ω↑，退绕张力↑。（3）纱线线密度的影响

纱线特数，特纱，张力大。

（二）均匀络筒张力的措施

（1）选择合理的导纱距离，方便操作。自动络筒机，长的导纱距离。普通络筒机，70—100mm导纱距离。（2）安装气圈破裂器：作用、形状、安装。新型气圈破裂器—气圈控制器：能控制气圈形状和摩擦纱段长度（3）络筒张力的自动控制气圈破裂器新型气圈破裂器的工作情况(a)使用传统的气圈破裂器(b)使用新型的气圈破裂器使用不同气圈破裂器时络筒张力变化情况络筒张力自动控制系统第三节清纱、打结及定长

纱线清洁■络筒打结频率：每10万米纱线中结头个数，标准为50个水平，对阔幅高速织机提出的打结频率为25个结头。■最佳清纱范围：允许保留在纱线中的无害纱疵级别及个数与必须清除的有害纱疵级别及个数之间最佳的折衷。一、纱线的清洁

（一）机械式清纱装置

清纱装置隔距：板式清纱装置的隔距：1.5～3.0d（d为纱线直径）；梳针式为4～6d。清纱器结构简单，成本低廉，但清除效率低。（二）电子式清纱装置

工艺参数短粗：S1=3d

L1=2cm

长粗：S2=1.5d

L2=70cm

长细：S3=0.7d

L3=70cm■清纱特性曲线

Uster纱疵分级图上应该清除的纱疵和应当保留的纱疵之间的分界线。鉴别特性分：直角型和函数型

纱疵分级样照电子清纱器衡量电子清纱器的指标1)正确切断率=正切数/（正切+误切）×100%2)清除效率=正切数/正切+漏切×100%3)清纱品质因素=正切率×效率×100%4)空切断率5）正确率不一致系数6）清除效率不一致系数7）损坏率8）故障率电子清纱器对电子清纱器工艺性能指标的要求：短粗节的正确切断率>70%，清除效率>70%，品质因素>55%，空切断率<4.5%，正切率不一致系数<20%，清除效率不一致系数<20%；长粗节的正确切断率>90%，清除效率>90%长细节的正确切断率>90%，清除效率>90%损坏率<3%故障率<5%（三个月内），或<5%（三个月以后）1.光电式电子清纱器

检测纱疵的侧面投影。纱疵的直径和长度。组成：光敏检测头（光源和光敏接收器）、信号处理电路和执行机构。2.电容式电子清纱器测定单位长度内纱线质量的变化。组成：检测部分、信号处理电路和执行机构。二、纱线的接头方式

（一）打结接头方式

1.结头方式①织布结：用于棉纱②自紧结：结头较大，用于T/C纱和股线2.要求、结头小而牢，不松脱，纱尾短，不纠缠邻纱，开口清晰3.缺点：布面显现率高，限制电子结纱器的推广使用。4.方式：手工打结刀、机械打结器（二）捻接接头方式

1、特点：

①粗度1.2～1.4d

②长度20mm③强度，80%原纱线的断裂强度④布面无显现2、工艺①捻结速度，设计值0.3～1s/次粗支纱不易退捻，可稍慢于细支纱；

T/C纱反捻力强易反捻，可慢于细支纱。②空气压力（0.5～0.7MPa）细支0.5～0.6细支纱0.65T/C纱0.7MPa

三、筒子定长

作用：减少筒脚纱和倒筒工作定长精度：±1%

测长原理：直接测量和间接测量直接测量原理：测量纱线运行速度

间接测量原理：通过检测槽筒转数，转换成相应的纱线卷绕长度实现定长。第三节筒子卷绕成形分析

卷绕原理筒子的卷绕密度自由纱段对筒子端面成形的影响纱圈的重叠与防叠一、筒子的卷绕与传动型式

（一）筒子卷绕的型式

1.按筒子形状分：圆柱形:筒子旋转低速退绕(cylindricalbobbin)

圆锥形:筒子固定,高速退绕(cone)

三圆锥形:卷装大,稳定,适用于光滑长丝,筒子中部呈锥体.2.按卷绕角大小分：平行卷绕α=3°～5°

交叉卷绕α=3°～20°3.从筒管边盘分：有边筒子无边筒子（二）筒子传动的型式1.槽筒摩擦传动

2.锭轴直接传动二、圆柱筒子卷绕原理

卷绕角α:纱线卷绕到筒子表面某点时，纱线的切线方向与筒子表面该点圆周速度方向所夹的角，又称螺旋线升角。交叉角β:等于来回两个卷绕角之和络筒速度V：纱圈卷绕运动是回转运动和导纱器往复运动的合运动。纱圈的卷绕圈数：二、圆柱形筒子卷绕原理1.等卷绕角卷绕:槽筒摩擦传动

采用V2=C

等速导纱

tgα=V2/V1=C，等升角卷绕每层卷绕圈数随卷绕直径的增加而减少螺距h随卷绕直径的增加而增大筒子转速nk随卷绕直径的增加而减小二、圆柱形筒子卷绕原理2.等螺距卷绕:筒子直接传动

采用等速导纱规律V2=C

nk=C,则h=V2/Nk=C,等螺距卷绕，此时：

V1随卷绕直径的增加而增加；

α随卷绕直径的增加而减小；每层纱线卷绕圈数m’不变。

◆精密卷绕：

◆有级精密卷绕：

有级精密卷绕三、圆锥筒子卷绕原理

①同一纱层沿母线各处半径不同，故圆周速度也不同，从小端到大端依次增大。②传动点C

：位于筒子上母线上与槽筒表面线速度相等的点C

传动半径：处在“纯滚动”状态的传动点处的半径称传动半径。圆锥形筒子传动半径图三、圆锥筒子卷绕原理

③传动半径的公式推导

根据筒子上某点B左右两边摩擦力矩方向相反、大小相等的原理

④传动点的位置

讨论1、因为ρ≥(R1+R2)/2=R平均半径

所以：传动点偏向于筒子大端2、为R1的减函数。随着卷绕半径的增大，传动点向小端移动，筒子的大小端圆周速度趋向一致。讨论：随D的增加，筒子大小端圆周速度的变化规律？

小端直径的圆周速度不断增加，大端直径的圆周速度不断减小，且大小端直径的差异随筒子直径的增加而逐渐缩小，并逐渐向平均线速度接近。筒子大小端线速度的变化

筒子大小端卷绕角的变化三、圆锥筒子卷绕原理3、随筒子卷绕直径的增加每层纱线的卷绕圈数逐渐减少；4、随筒子卷绕直径的增加螺距逐渐增加；5、传动点C靠近大端，Vc-V1>V2-Vc

故小端处的纱线与槽筒的摩擦较严重，细特纱卷绕时易产生纱线起毛、断头。可以采用圆锥槽筒（3°20′

），或减小筒子的锥度（9°15′改为5°57′

），或者在空筒卷绕时让筒子与槽筒表面脱离。四、筒子的卷绕密度定义：筒子单位体积中纱线的质量，g/cm3。要求：染色0.32～0.37；整经棉纱0.34～0.47，股线大于单纱10%～20%。一般：T/C>C，细特>粗特；强捻纱>弱捻纱；光洁的纱>粗糙纱影响因素：

纤维种类和纱线特数、表面光洁度、纱线张力、纱线卷绕角、筒子加压形式。等厚度增加的圆锥形筒子四、筒子的卷绕密度假设：导纱器n次单程导纱，形成厚度为δ厚度的纱层平行平面P1P2截取空心圆柱环，环内单根纱线的长度：

n根纱的总重量微元体积：微元密度：

四、筒子的卷绕密度同一纱层的另一区段有：

同一纱层不同区段上纱线卷绕密度之比为：对于圆柱形筒子：

结论1、等厚度卷绕的锥形筒子同一纱层上，不同区段的纱线密度反比于卷绕直径和卷绕角正弦的乘积，圆柱形筒子则反比于卷绕角正弦值。2、为保证锥形筒子r1=r2，同一纱层大端的纱线卷绕角应小于小端，柱形筒子同一纱层的纱线卷绕角应恒定不变。3、筒子两端纱线折回区域内，α由正常值减小到0，因而折回区的r及手感硬度远比筒子中部大。通常：交叉角范围30°～55°，染色筒子采用55°，整经和织造用筒子为30°。交叉角从30°增加到55°，密度减小20%～25%。其他影响因素①同等卷条件（张力、加压）下，卷绕角对密度的影响：卷绕角越大，密度越小;②卷绕直径的影响：直径越大，r越小，内紧外松;③纱线特数的影响：特数越小，纱线越细，则r越大;④筒子加压的影响：压力大，r大;采用筒子重量平衡装置；⑤络筒张力的影响：络筒过程中，张力越大，卷绕密度越大。纱线绕上筒子后，产生一定的向心压力压向内层。纱线张力越大，产生的向心压力越大，各纱层产生的向心压力逐渐向内传递，导致筒子结构发生变化，密度发生变化。五、自由纱段对筒子成形的影响

自由纱段：槽筒沟槽导纱点到筒子上相应的卷绕点之间的一段纱线。是变量。A—摩擦传动点M—卷绕点N—沟槽侧壁引导纱线的导纱点五、自由纱段对筒子成形的影响

筒子大端成形图

自由纱段对筒子成形的分析五、自由纱段对筒子成形的影响

1、自由纱段的存在使筒子高度h0小于导纱动程L，

h0=L-b大-b小；

b表示槽筒导纱端点与筒子端点之差2、随卷绕厚度的增加，大端b增加，有利于后来绕上纱圈的稳定性，小端b无明显变化。3、自由纱段对筒子中部成形也有积极意义

防止重叠有一定作用（导纱器速度和导纱速度大小不一致）六、筒子卷绕稳定性

卷绕到筒子表面的纱圈必须稳定，以便筒子成形良好。纱圈稳定的条件：沿短程线分布的纱圈最稳定；非短程线的纱圈，摩擦阻力能够阻止纱线的滑移趋势。纱圈稳定与纱线的摩擦系数、纱圈的形状有关，筒子半径、络筒的圆周速度和导纱速度影响纱圈形状，导纱速度与槽筒的沟槽圈数及沟槽中心线的形态有关，必须根据纤维和纱线的特性，对槽筒沟槽进行合理的设计。七、卷装中纱线张力对筒子成形的影响1.菊花心筒子的成因1）筒子上每卷绕一层纱都产生向心压力，且具有外层压力累加效应。2）当外层向心压力大于筒子内层纱线支持力时，筒子径向尺寸收缩，纱线张力下降。3）卷绕继续进行，内侧纱线受到外层压力增加，纱线张力变为零，造成松弛区。

4）紧靠筒管纱线，受筒管支撑不能变形，仍保持张力状态，同时使松弛区纱线沿轴向向筒子端面凸出，筒子端面的纱线松弛起绉如菊花状。

严重的菊花形小端端面七、卷装中纱线张力对筒子成形的影响2.改善菊花芯筒子的措施1）采用筒子压力渐减装置。因为随卷绕进行，筒子自重增加，筒子对槽筒压力增加，加速菊花芯的形成。新型络筒机上都设有较完善的压力调节机构，且可吸收筒子高速回转产生的跳动，故卷绕密度均匀且成形良好。2）改进成形机构，将筒子端面设计成一个内凹曲面。如球面成形卷绕机构。

八、纱圈的重叠与防止

1.纱圈位移角Ψ：在一个导纱往复中，筒子端面圆弧上纱圈转折点所夹圆弧的圆心角。

Ψ=2π(n-n’)

n—一个导纱往复中筒子的总转数

n’—筒子总转数部分的整数部分2.重叠产生的原因：当一个（或几个）导纱往复中，筒子正好转了整圈数，使端面上起止点重合，前后纱圈相互重叠。此时：Ψ=2π(n-n’)=0

一般易出现在筒子传动半径与槽筒半径大致相同时。八、纱圈的重叠与防叠3.重叠产生的条件：1）导纱器往复一次正常卷绕，图a所示，Ψ=2π(n-n’)

紧密卷绕，图b所示，Ψ=d/(r·sinα)

部分重叠，图c所示，0＜Ψ

＜d/(r·sinα)

完全重叠，图d所示，Ψ=0。

重叠范围：2）导纱往复n次

重叠条件必定会出现，不可避免

筒子上纱圈重叠分析八、纱圈的重叠与防叠

4.重叠的危害：纱圈相互嵌入，退绕困难，高速退绕张力不匀，甚至断头，纱线磨损严重，造成筒子跳动和轴向移动，形成蛛网、脱边等疵点，影响筒子密度，造成染色不匀。

八、纱圈的重叠与防叠

5.防止重叠的措施（槽筒摩擦传动）1）积极式防叠：周期性改变槽筒的转速，破坏重叠条件的防叠。

三页凸轮间歇开关；双向可控硅无触点间歇开；变频交流电动机传动槽筒。2）消极防叠：防叠槽筒，产生轻微重叠后阻止蔓延。

（1）回槽设置虚纹或断纹。（2）回槽中心线左右扭曲。（3）直角槽口（对称）3）周期性地周向移动或摆动筒子握臂架槽筒中心线扭曲示意图6.防止重叠的措施（锭轴直接传动

）（1）防叠小数防叠：设计筒子转数与导丝器往复频率的比值为一无限不循环小数（防叠小数），可以获得理想的防叠效果。（2）插微卷绕防叠在正常导丝运动的同时附加一个低频副运动，使导丝器的运动起点不断发生差微变化，丝圈在筒子两端的折回点不断改变轴向位置，达到防止重叠的目的。第四节络筒综合讨论一、络筒的工艺设计参数二、络筒产量计算三、络筒后纱线性质变化四、络筒的质量控制五、自动络筒机的最新发展一、络筒的工艺设计参数

1、络纱速度

影响：机器效率、劳动生产率、络筒张力选择范围：1332MD—500-800m/min

自动—1200m/min以上选择原则：保证良好的纱线质量和卷装质量，提高劳动生产率，保证合理的机械效率。

一、络筒的工艺设计参数2、导纱距离考虑均匀纱线的退绕张力。普通络筒机：80～100mm

自动络筒机：>500mm3、络筒张力：影响筒子成型调节张力垫圈的重量、气压或张力装置的刻度选择依据：原纱质量、纱线原料和特数、络筒速度。选择原则：保证筒子成形满足工艺要求的条件下尽量采用较小的张力。一、络筒的工艺设计参数4、清纱器工艺参数纱线特数络筒速度清纱设定值：纱疵的粗细和长度

纱疵分级样照一、络筒的工艺设计参数

5、筒子卷绕密度主要与络筒张力、槽筒与筒子间的压力有关。确定原则：以筒子成形良好、紧密，有一定弹性为原则。0.38～0.46g/cm3。6、筒子卷绕长度根据整经工序的要求确定。

测长原理

7、捻接器的参数

捻接速度、空气压力工艺参数举例公制JC11.7/JC14.5566.5/314.5160cm英制JC50×JC40×144×80×63"府绸布幅布幅厘米160匹长公称公称匹长米(码)36.58(40)规定规定匹长米(码)36.89(40.31)号数/支数经纱公制:11.7英制:50纬纱公制:14.5英制:40绞边纱涤纶长丝75D废绞边纱C40/2加强纱

经密根/10cm566.5纬密根/10cm314.5织物技术条件织物组织平纹平纹总经根数9054其中边纱根数32另外绞边纱4废绞边纱8加强纱

缩率织物缩率经向10.2纬向3.2强力强力（N）经向504纬向3311m2无浆(带浆)干重110.1(118.7)棉结杂质疵点格率%优18(5)一等23(12)机器形式村田络筒机1332M槽筒速度(r/m)2400卷绕线速度(m/min)1500609.4清纱器型号UsterQuantumDQSS-4清纱器工艺参数N=350%S=170%×2L=40%×40T=-40%×40S=180%×2L=80%×40T=-70%×40筒子净重/kg1.63张力圈重量/g8.5～9.5张力圈形式光盘+黄片接头形式捻接捻接二、络筒产量计算单位时间内络筒机卷绕纱线的质量。Kg/锭时1、理论产量：

2、实际产量：3、时间效率：取决于原料的质量，机器运转状况工人的技术数量程度等。自动络筒机90%左右，1332M型65%～70%三、络筒后纱线性质变化1、塑性伸长约0.1%～0.2%特数下降

2、清除纱疵、细节后，纱线的平均断裂强力上升。

3、捻度上升每圈增加一个捻度

络筒后捻度k与络筒前捻度K1的关系K=K1+1/πd四、络筒的质量控制络筒质量：

络筒清除杂质疵点的效果和毛羽增加程度、筒子外观疵点、筒子内在疵点四、络筒的质量控制1、络筒清除纱疵的效果测试方法：乌斯特纱疵分级仪。去疵后残留的纱疵级别必须在织物外观质量及后道加工许可的范围内。

合理选择清除杂疵的工艺参数2、毛羽增加的程度测试方法：纱线毛羽测试仪毛羽增加最严重的一道工序四、络筒的质量控制3、筒子外观疵点

重叠起梗、蛛网或脱边、菊花芯筒子、大小筒子、松筒子、形状不正等。4、筒子的内在疵点

结头不良、飞花回丝附入、纱线磨损、原料混杂、错支错批、纱线磨损等。五、自动络筒机的最新发展自动络筒机日本村田公司的No.21C型德国赐来福（SCHLAFHORST）公司的AUTOCONER338型意大利萨维奥（SAVIO）公司的ORION型上海二纺机股份有限公司的EJP438型五、自动络筒机的最新发展高速、高效、高质、智能化最终目的：为下一工序提供高质量的卷装形式，满足高速整经机的要求。减少纱线损伤，承受后道工序力的作用。改善卷装质量，利于整经机高速退绕。严格筒子定长，减少整经回丝。五、自动络筒机的最新发展采用电子防叠系统电脑在线检测筒纱直径、传感器测得槽筒和筒子的转速，确定是否在重叠区域。意大利萨维奥（SAVIO）公司的ORION型须防叠时槽