纺纱学 第八章 细纱

1、纺纱学,主讲：朱军 纺织服装学院 纺织教研室,第八章 细 纱,第八章 细 沙,第八章 细纱（Ring Spinning ）,第一节 概 述 一、细纱工序的任务 细纱工序将粗纱加工成一定线密度且符合国家质量标准或用户要求的细纱。为此，细纱工序要完成以下任务： （一）牵伸 将粗纱均匀地抽长拉细到所需要的线密度。 （二）加捻 给牵伸后的须条加上适当的捻度，赋予成纱以一定的强度、弹性和光泽等物理机械性能。 （三）卷绕成形 将细纱按一定要求卷绕成形，便于运输、贮存和后道加工。,第八章 细 沙,二、细纱机的工艺过程,图为FA506型细纱机的示意图。,第八章 细 沙,细纱机,第八章 细 沙,第二节 细纱机的

2、牵伸部分,一、牵伸装置的主要元件 （一）牵伸罗拉 20号钢渗碳淬火或45号钢高频淬火，要求表面硬度HRC7881.5，而中心层保持良好的韧性，达到既耐磨又能校正弯曲。 （二）皮辊 两锭组成一套，由皮辊铁壳、包覆物（丁腈胶管）、皮辊芯子及皮辊轴承组成。用机械的方法将胶管内径胀大后套在铁套上，并在胶管内壁或铁壳表面涂上粘结剂，使胶管和铁壳粘牢。 硬度为邵氏A72以下的称为低硬度皮辊，7382的称为中硬度皮辊，82以上的称为高硬度皮辊。 低硬度皮辊俗称软弹性皮辊，一般硬度为邵氏A65（35），表面处理用专用涂料层，具有硬度低、弹性高、变形小、纺纱性能好等特点，成纱条干CV值可降低0.5%1.5%，而

3、且不需要重加压，有利于减少机械振动、磨损、电耗。,第八章 细 沙,（三）胶圈,三层粘合而成。 外层是伸长层。因直接和纤维接触，表面要求光洁，并具有一定的弹性和摩擦系数，以便有效地控制纤维运动； 内层是压缩层。因其直接与罗拉、销子接触，要求光洁、富有弹性、耐热、耐磨； 中层是补强层。利用棉或化纤作筋，以提高胶圈的强度、减少伸长。 新胶圈使用前通常经酸处理、氯处理、紫外光照处理或真空辉光离子处理，要求表面滑爽且具有一定的抗静电性能。 定期揩洗胶圈时，尽量不要用水洗、酸洗或碱洗，以免破坏胶圈的表面状态。如一定用水洗时，只能用的温水清洗510s后揩净晾干备用。 胶圈使用日久，弹性及表面性能会衰退，故需

4、一年左右更换一次。,第八章 细 沙,（四）胶圈销 FA506型细纱机采用弹性摆动上销和T形下销。 上销上装有尼龙隔距块，使上、下销间保持一定的隔距，简称原始隔距。 （五）集合器 作用：收缩须条宽度、减小前钳口处的加捻三角区宽度，使须条在紧密状态下加捻，成纱结构紧密、表面光滑、毛羽减少、强力提高；同时，集合器还能阻止须条边纤维的散失，减少飞花、减少缠绕现象、减少细纱断头并节约用棉。,第八章 细 沙,（六）摇架,细纱机采用摇架加压。 根据压力源的不同可分为弹簧摇架加压和气动摇架加压。 1.弹簧加压摇架 优点：结构紧凑、轻巧、吸震好、机面负荷轻且加压大等，在新型牵伸装置中得到了广泛的应用。 缺点：使

5、用日久弹簧压力有衰减现象，压力稳定性与胶辊对罗拉的平行度尚不够理想。 2.气动加压摇架 优点：属软弹性加压，吸振性强，适合高速，它克服了弹簧易衰退的缺陷，压力稳定，调压方便。 缺点：对气囊的密封性及弹性、强度要求很高，对杠杆传递机构的精度也比弹簧摇架要高。,第八章 细 沙,第三节 细纱牵伸工艺,一、前区牵伸工艺 （一）浮游区长度 细纱的短片段不匀率均随浮游区长度缩小而获得改善。 纺制精梳棉纱或涤棉混纺纱时，由于纤维长度长、整齐度好、短纤维少，浮游区长度过小会引起牵伸力剧增，带来前钳口握持力难以满足过高的牵伸力的要求，反而造成不良后果。 缩小浮游区长度的措施： （1）采用双短皮圈； （2）选用较

6、小的皮圈钳口隔距； （3）较薄较软的皮圈等。弹簧摆动销的浮游区长度可以收小到12mm左右,第八章 细 沙,（二）皮圈中部摩擦力界的分布 （三）皮圈钳口 纤维变速点分布向前罗拉钳口靠近，且变速点稳定，除适当缩小浮游区长度和加强皮圈中部摩擦力界外，还取决于皮圈钳口部分摩擦力界的强度及其稳定性。 生产中实际掌握的是弹簧压力和钳口原始隔距。 配置一定的钳口原始隔距，既有助于减少上销的摆动幅度和频率，又可以充分利用皮圈对纤维的弹性控制作用。 （四）罗拉加压,第八章 细 沙,二、后区牵伸工艺,（一）后区牵伸倍数 作用：为前区牵伸作准备，使喂入前区的纱条具有结构良好和一定的紧密度，使之与前区摩擦力界相配合而

7、形成稳定的前区摩擦力界分布，以充分发挥皮圈控制纤维的作用，从而减少粗、细节，提高成纱条干均匀度。 机织用纱1.251.5，针织用纱1.021.15。 实际使用时，后区牵伸倍数以偏小掌握为宜。 （二）罗拉握持距 与粗纱的定量、纤维的长度、粗纱捻系数、温湿度等因素有关。 在生产中若所用的纤维细而长、喂入粗纱定量重、粗纱捻系数大、车间温湿度高，罗拉握持距应偏大掌握，以减小牵伸力，使之与握持力相适应；反之，罗拉握持距则偏小掌握。,第八章 细 沙,（三）粗纱捻系数,当后牵伸倍数为1.251.36倍时，粗纱捻系数选用95105； 当后牵伸倍数为1.361.50时，粗纱捻系数选用100110。 总之，后牵伸

8、倍数小，则粗纱捻系数小；后牵伸倍数大，则粗纱捻系数应稍大。 适当增加粗纱捻系数，对皮圈控制纤维运动也是有利的。捻回较多的粗纱经后区牵伸后并未完全解开，纱条上仍留有部分残余捻回进入前区。由于上、下皮圈对纱条的有效控制，纱条在皮圈间不发生翻动，消除了捻回重新分布现象，而残余捻回可使纱条牵伸时受张力作用产生向心压力，使纤维间接触紧密，增强纱条中部的摩擦力界强度，从而增强了皮圈牵伸区对纤维运动的控制，有利于成纱条干均匀度。 实践证明，当后区采用较小的牵伸倍数时，适当提高粗纱捻系数，对减少细纱断头、提高成纱均匀度是有益的。粗纱捻系数的具体应用，需结合喂入粗纱定量、后区牵伸倍数、中后罗拉隔距和加压、温湿度

9、等因素确定。,第八章 细 沙,第四节 细纱机的加捻卷绕与高速元件,一、细纱的加捻与卷绕 （一）加捻卷绕的过程 细纱机的加捻卷绕过程。 前罗拉表面速度； 纱管卷绕直径； 锭子转速；,前罗拉1；纱条2；导纱钩3；钢丝圈4；筒管5；钢领6,第八章 细 沙,因为是锥形卷绕，钢丝圈对纱条所加的捻度随着纱管卷绕直径的变化而不同。 在卷绕大直径时，所加的捻度比小直径多约1.5%。但是纱条卷绕在纱管上由于捻向矢量和回转矢量在一平面内回转。 纱条在卷绕同时，产生捻势nw /VR 。 当纱从管顶退绕时，捻势转化为捻度nw/V，纱的最终捻度为锭速所加捻度。Tnt/Vnw /Vns/V,第八章 细 沙,（二）、纤维在

10、成纱（加捻）过程中的转移： 外层纤维受到的张力大，有向内层转移的趋势，内层纤维受到的张力小，易被挤出到外层。 纤维在纱条中的分布与纤维性能有关： 纤维长：易分布在内层； 纤维细：易分布在内层； 纤维初始模量大：易分布在内层。,第八章 细 沙,(三)钢领板一次升降动程内捻度变化,右图为一次升降动程内捻度变化。 可以看出上升和下降的纱条动态。 捻度处在两条曲线上，上升时的捻度比下降时略小。 其原因是上升时卷绕由大直径和小直径过渡，气圈形态偏松弛，张力偏小，钢丝圈阻捻少，气圈段捻度偏低。同时，加之导纱钩包围弧偏大，纺纱段捻度也稍小。,第八章 细 沙,（四）三段捻度,从图中可以看出，捻度传递过程中存在

11、着阻捻（气圈段）和捻陷（纺纱段）。 纺纱段TsT R T s 类似于粗纱的张力分布： 卷绕张力锭翼（或中部）张力纺纱张力。 根据式（2），可解得气圈方程： 式中： R钢领半径（cm） H气圈高度（cm） X-导纱钩到钢丝圈的距离。,第八章 细 沙,1、影响纱线张力的因素,（1）钢丝圈的重力 张力与钢丝圈的重力成正比，因此生产上常通过调换钢丝圈的号数来调节纱线的张力。 （2）钢丝圈速度 张力与钢丝圈速度的平方成正比，而在钢领直径一定时，决定于锭速的高低，所以当锭速增加时，纱线张力会显著增加。 （3）钢领半径R 张力与钢领半径R成正比，因此增大卷装、加大钢领直径时会增大纱线张力。 （4）钢领与钢丝

12、圈间的摩擦系数 纱线张力与值的大小成正比。如f从0.30.2时，张力变化较大。 （5）卷绕角（卷绕直径dx） 钢领板一次短动程升降中，卷绕直径的变化使卷绕角x随之变化。当钢领板在下降卷绕直径增大时Tw张力减小；钢领板上升卷绕直径减小时Tw张力增大。 （6）R 小纱大纱时，R+ R- ， TR 大 小,第八章 细 沙,四、一落纱中细纱的张力变化规律,在管底成型过程中，由于气圈长，气圈回转的空气阻力大，而且卷绕直径都偏小，因此张力大。随着钢领板的上升，张力减小趋势。管底成型完成后，卷绕直径变化起主导作用，因此在钢领板每一升降过程中，张力有较大变化。在大纱满管前钢领板上升到小直径卷绕部位，由于气圈过

13、于平直，失去弹性调节作用，造成张力剧增。 aa钢领板在升降动程的下部位置 bb钢领板在升降动程的上部位置,第八章 细 沙,五、突变张力和细纱断头,子午面（XAY）：A 外倾角A1A2中A2处深，A1处浅。 水平面（YAZ）：B 超前角A1A2处比A3A4处磨损深而广。 横切面（XAZ）：C 前倾角A3A4磨损位置高于A1A2。 A1218 B0 6 C22 28,第八章 细 沙,钢丝圈运动三向倾角,讨论： （1）Dm，HD： 最大，钢丝圈上正压力最大； A最大，内角短，散热条件差； C最大，纱线空间位置小，可能轧断头 （2） D0，Hmin： B最大，单边磨损 C最小，纱线通道小，易割断头。,

14、第八章 细 沙,综合气圈形态、张力、倾角、动态捻度等因素等影响，分析断头等原因：,（1） dm，HD： 气圈形态最大，气圈稳定性差，纱条稍有杂质获不匀（粗节）增大气圈，碰隔纱板，钢丝圈运动不稳定，易发生张力突变，产生断头。 钢丝圈受力最大，磨损、发热大，同时钢丝圈外倾角A最大，内角接触点下移，易热磨损，飞圈断头，且钢丝圈外脚易触及钢领颈壁外侧，引起楔住断头。 钢丝圈C最大，纱线空间位置小，易轧断头。 纺纱段长，且由于凸形大，与导纱钩包围弧大，捻陷大，动态捻度最低，动态强力低，易断头。 （1） d0，Hmin： 气圈平直，吸收张力波动能力小，Ts大，易断头。 C最小，纱线通道最小，易交叉割断头。

15、 A最小，易造成钢丝圈内角碰钢领颈内壁而楔住断头。,第八章 细 沙,稳定张力与减少断头,1.合理选用钢丝圈型号 细纱高速和大卷装的主要矛盾是钢丝圈与钢领的配合问题，即如何选用钢丝圈型号问题。 选用钢丝圈型号时，为了防止因选型不当造成大面积断头率的波动，可先在少量锭子上试纺，然后逐步扩大使用，有时必须反复多次实践才能确定。 2.选用确当的钢丝圈（重量）号数 一般在生产中，以选用合适的钢丝圈号数来调节纺纱张力，使之在最大、最小气圈高度和最大气圈直径不超过隔纱板间距条件下，能维持一个正常气圈形态和降低断头率。 纺纱条件不同，纺同线密度细纱，所用钢丝圈号数不尽相同。如新钢领上机，钢领与钢丝圈间摩擦系数

16、较大，钢丝圈要偏轻一些。随着钢领使用时间延长，生产中会出现气圈膨大、纱发毛，此时应加重钢丝圈重量。 一般钢丝圈都要定期整批换圈，以选择在中纱换圈为好。 中纱换圈，断头会大大减少。纺线密度小的细纱时，因锭速低等原因，钢丝圈使用期长，不必定期换圈，而是飞掉一只换一只。,第八章 细 沙,钢丝圈走熟期：新钢丝圈上车后，开始运行不稳定，待钢丝圈磨成弧面，与钢领接触配合良好，纺纱张力稳定。这段与钢领磨损配合过程时间为走熟期。 3.钢领板转向与速度 钢领板在由最上位置转向下降的瞬间，张力突然加大，气圈形态也出现较大变化，容易引起断头。有的工厂将成形凸轮反装，使钢领板上升快，下降慢，对降低断头有一定好处。 钢

17、领板慢，断头少。如钢领板速度由32s/次降到42s/次，断头（根/千锭h）降低了50%左右。,第八章 细 沙,4.改善钢丝圈的散热性能 随着钢丝圈速度的提高，飞圈断头激增。 因高速运行中的钢丝圈离心力很大，与钢领接触面积又小，使接触压强很大，在高速滑动摩擦中产生大量的热量。 该热量一部分传向钢领，另一部分沿钢丝圈分别向上传向外脚和向下传向内脚。钢领上的摩擦接触点时刻在变，故热容量大、散热快；而钢丝圈的摩擦触点变化很小，截面细体积小，尤其是内脚，更因其短小而使散热不易，使触点处的温度显著上升（一般可达300400度）左右，从而易使钢丝圈产生局部退火、软化，迅速磨灭、飞圈断头。 散热能力： 其中：

18、n-锭子转速， D-钢领直径 L-整个钢丝圈长度，l-接触点以下内脚部分长度,第八章 细 沙,5.正常加捻卷绕部件的机械状态 加捻卷绕部件不正常会导致气圈形态的波动，产生突变张力而增加断头，特别是个别锭子的重复断头。因此在机械平装方面要求做到导纱钩、锭子、钢领三中心在一直线上；消灭摇头锭子、跳筒管、钢领起浮、导纱板和钢领板不水平及升降不灵活、导纱钩起毛等不正常状态。 6、钢领衰退与气圈炸断头 钢领衰退：新钢领上车经过一定时间运转后，由于跑道表面摩擦系数降低，使气圈膨大，纱发毛，断头显著增多，不能继续高速运转点现象。 气圈炸断头：由于衰退的钢领摩擦系数降低较多，使气圈膨大，猛烈撞击隔纱板，气圈形

19、态变化剧烈，张力波动大，断头多，这种因气圈膨大而产生的断头，生产上称气圈炸断头。 钢领修复：6个月周期砂光机轻磨钢领内跑道（“0”号砂皮沾菜油） 水磨处理（烧碱压缩空气）喷射水磨麻砂面 抛光处理喷珠（喷砂）,第八章 细 沙,五、提高纺纱段强力与减少断头,细纱大部分断头发生在导纱钩至前罗拉的纱段上。因为此段纱为强力薄弱环节，或因有过大的突变张力低于波动的纺纱张力而断头。 纺纱动态强力比管纱单纱的强力低得多，因此提高纺纱动态强力有着较大的潜力，并对降低断头率有重要意义。 （一）加捻三角区的纱条强力与断头 断头大部分发生在加捻三角区，这说明动态强力的大小取决于加捻三角区纱条的强力，要提高强力就应该提

20、高加捻三角区的纱条强力。 三角区纱条断裂时，大部分纤维或因罗拉钳口握持力不足，从罗拉钳口滑出；或因纱线的捻度大小，从已加捻的纱线中滑出；或因纤维断裂；或因三种情况同时发生，由于纺纱过程中纱条断裂发生在一瞬间，很难观察是纤维发生断裂还是滑动的现象。 三角区纱条断裂主要是纤维滑动所致。,第八章 细 沙,（二）增加纺纱段纱条的捻度 1纱线捻度分布 由钢丝圈到前罗拉钳口捻度逐渐减小，而气圈段捻度较纱管捻度大，从前罗拉钳口至导纱钩一段的捻度比纱管捻度小，即造成该纺纱段为弱捻区。由于捻度的差异，使纺纱段强力只有管纱强力的1/4左右。 2造成捻度差异的原因 在捻回传递过程中，捻回传递的滞后现象和导纱钩对纱线

21、摩擦阻力所引起的捻陷，使纺纱段的捻度逐渐减小，而罗拉钳口附近的捻度更加微小。 捻度损失的程度随摩擦阻力的大小而不同，且纺纱段的长度愈长，该段的捻度也愈小。,第八章 细 沙,动态捻度分布,第八章 细 沙,3减小无捻区长度 纱条在罗拉上的包围角、导纱角、罗拉座倾角三者的几何关系为： =- 罗拉包围角的大小影响三角形加捻区的无捻纱段长度，即影响罗拉钳口握住的须条中伸入已加捻的纱线中的纤维数量和长度，它是对纱线的动态强力颇有影响的一项参数。 在和 已定的条件下，生产上一般采用皮辊前冲来减小包围弧长度。但皮辊前冲与缩短浮游区长度又有矛盾，皮辊前冲过大会影响牵伸效果，也会影响罗拉加压的有效分力，因此，一般

22、前冲23mm。,第八章 细 沙,影响纺纱段动态捻度的主要因素有以下几点:,（1）纺纱段长度：小纱时，钢领板、导纱板位置低，气圈段纱条长，捻度传递到纺纱段距离长；同时纺纱段纱条也长，因此使纺纱段动态捻度减少。随着钢领板和导纱板的级升，气圈段与纺纱段纱条逐渐缩短，因此纺纱段动态捻度在中纱较多，大纱更多。 （2）导纱角： 大，导纱钩的捻陷小，对捻回与张力的传递均有利。但增大，线在导纱钩上的包角相应减小，会相应增加纺纱段的张力波动。实验表明在70以内增大时对捻回的传递有利。 （3）气圈顶角0：当气圈凸形大时，0 大，导纱钩捻陷作用大。在管底成形完成卷绕大直径时，气圈凸形最大，0处于一落纱最大值，对捻回

23、传递不利，使纺纱段动态捻度最少；而大纱时气圈收紧， 0最小，对捻回传递有利。使动态捻度达一落纱最大值。 （4）纺纱张力TS：张力增加，导纱钩射纱条的正压力大，从而使捻陷增大。,第八章 细 沙,第八节 细纱工序加工化纤的特点,一、工艺特点 棉型化学短纤维的纯纺和混纺时，只需将牵伸部分的加压和隔距作适当调整。纺5165mm中长纤维时，罗拉直径、加压等需做较大改动，工艺上必须进行调整。 （一）牵伸部分 化纤在牵伸时牵伸力较大，牵伸效率较低，牵伸工艺应采用较大的罗拉隔距，较重的胶辊加压，并适当减小附加摩擦力界。 1.罗拉隔距 化纤因长度长、整齐度好，所以隔距应偏大。纺38mm涤纶短纤维时，前、中罗拉中

24、心距一般为4143mm，中、后罗拉中心距为5153mm； 纺中长纤维时，前、中罗拉中心距为6882mm，中、后罗拉中心距为6588mm。 2.胶辊加压 加工化纤的胶辊还要比一般纺棉的更为光滑，防止缠胶辊，保证正常纺纱。因此胶辊需要较重的加压以保持足够的握持力。一般胶辊的加压比纺棉时加重约20%30%左右。,第八章 细 沙,3.总牵伸倍数 T/C混纺时，E化 E棉 稍大，一般在3050倍左右。 纺中长纤维时，E总=2745，成纱质量差异不大。 纺中特纱时， E总=3035，较适宜。 4.罗拉、皮辊直径 由于罗拉加压增加，罗拉承受的扭力增大，同时为了防止须条缠绕罗拉，罗拉与皮辊直径均应适当加大。

25、5.后区工艺参数 采取握持力强、附加摩擦力界小为宜。 放大中后罗拉隔距、增大后罗拉加压外，粗纱捻系数适当减小。 T/C 粗= 60% 棉左右，中长纤维粗更小。 纺中长纤维采用滑溜牵伸型式时，其粗应适当减小，否则粗纱捻回进入前区，影响牵伸过程顺利进行（一般后区牵伸倍数在1.251.5倍之间），后区中心距控制在53mm左右。,第八章 细 沙,6.皮圈牵伸中摩擦力界布置 适当考虑减小摩擦力界强。在纺化纤时皮圈钳口隔距可比纺纯棉时略大些。 在纺中长纤维时，下销的弧形可略平缓。 7.吸棉装置 提高吸棉真空度，可以减少绕罗拉、缠皮辊的现象。 T/C短纤维混纺时，吸棉真空度约在590680Pa左右为宜，机头

26、、机尾真空度差异不宜大于200Pa。 纺中长纤维时，为了克服断头后由于纤维倒吸现象而造成的粗结纱疵，除了可将吸棉真空度提高到7801080Pa外，吸棉装置以采用单独吸嘴式较为合适。,第八章 细 沙,（二）加捻卷绕部分,1.细纱捻系数 （1）T/C混纺织物应具有滑、挺、爽的特点，且要求耐磨性好，因此细纱捻系数一般较棉为高。一般捻系数掌握在360390范围内。 涤纶纤维初始模量较大，抗扭刚性较大，因此加捻效率低。涤棉混纺时，细纱实际捻度与计算捻度差异较大，捻度损失率平均达10%左右。 （2）维纶纤维容易发脆，捻系数偏大会使强力降低。一般维棉混纺时，细纱捻系数比纺纯棉低5%10%左右。 （3）中长纤维的细纱捻系数一般为263310。 （4）股线与单纱捻系数的比值选择合适，可获得较好的产品风格和内在质量，一般股线与单纱的捻系数比值为1.41.7，需经过实验对比确定。,第八章 细 沙,2.钢领与钢丝圈型号的选配 （1）化纤弹性好、易伸长，与钢丝圈的摩擦系数大，在同样条件下气圈凸形大，张力小，钢丝圈的重量应偏重选择。 纺棉型化纤时一般比纺棉重23号， 纺中长化纤时一般比纺棉重68号。 （2）大多数化纤属于低熔点纤维，在高温下的熔结物，不仅影响纱线质量，而且会阻碍