纺纱学-粗纱

第六章粗纱

第一节粗纱工序概述

一、粗纱工序的任务文章源自两天的博客-https://2days.org/3273.html

1、牵伸：将棉条抽长拉细成为粗纱。文章源自两天的博客-https://2days.org/3273.html

2、加捻：给粗纱加上一定的捻度，提高粗纱强力。以避免卷绕和退绕时的意外伸长，并为细纱牵伸做准备。文章源自两天的博客-https://2days.org/3273.html

3、卷绕：将加捻后的粗纱卷绕在筒管上。制成一定形状和大小的卷装，以便储存、搬运和适应细纱机上的喂入。文章源自两天的博客-https://2days.org/3273.html

二、粗纱机的发展文章源自两天的博客-https://2days.org/3273.html

二十世纪50年代我国生产了第一代粗纱机，其代表机型有1271。文章源自两天的博客-https://2days.org/3273.html

二十世纪60年代我国生产了第二代粗纱机A453B、A456C。文章源自两天的博客-https://2days.org/3273.html

二十世纪90年代生产了FA401、FA423、FA423A。文章源自两天的博客-https://2days.org/3273.html

进入二十一世纪，变频技术、微电子技术、数控技术的应用，使纺织设备进入了智能化发展阶段，其代表机型有EJ521A、FA425、FA468、FA491。文章源自两天的博客-https://2days.org/3273.html

三、粗纱机的工艺过程

1、喂入机构：条筒、导条辊、喇叭口。
2、牵伸装置：牵伸罗拉、牵伸较辊、加压装置等级成。

3、加捻卷绕机构：锭子、锭翼、筒管，上下龙筋。

第二节粗纱机的喂入、牵伸机构

一、粗纱机的喂入机构

1、分条器和导条辊

分条器一般由铝或胶木制成，其作用是隔离棉条，防止相互纠缠。导条辊的作用是托持并引导棉条向前输送。由后罗拉通过链条依次积极传动。导条辊的表面速度略慢于后罗拉的表面速度，使棉条在输送中不致松垂。但在采用高架喂入时，因棉条经过的路线长，应尽量减少意外伸长，以保证粗纱质量。故应采取以下措施：

a) 在并条机上加大压辊压力，以增进棉条的紧密度。

b) 采用有弹簧底的棉条筒，以减少棉条引出的自重伸长。

c) 在保证操作方便的条件下，导条辊离地高度不宜过高，导条辊间的距离不宜过大。

d) 前导条辊与后罗拉间的速比、距离应视熟条规格和质量来调整。

2、导条喇叭（后区集合器）

导条喇叭的作用是正确引导棉条进入牵伸装置，使棉条经过整理和压缩后，以扁平形截面且横向压力分布均匀地喂入后钳口。

二、牵伸机构
（一）粗纱机的牵伸型式

须条从喇叭口出来，即进入牵伸装置。目前粗纱机普遍使用双皮圈牵伸装置，用双皮圈来控制浮游纤维运动，上、下皮圈的工作面对须条直接接触，产生一定的摩擦力界，且可大大加强牵伸区中部摩擦力界，同时其控制面大，摩擦力界较为均匀。其类型有三罗拉双短皮圈、四（三）罗拉长短皮圈、四罗拉双短皮圈三种形式。

1、三罗拉双短皮圈：由三对罗拉组成两个牵伸区，在主牵伸区设置有上、下皮圈，上、下销，隔距块，集合器等附加元件以加强对纤维运动的控制。

2、三罗拉长短皮圈：在双短皮圈机构中，由于各种累计误差使下皮圈过松或过紧，且在皮圈传动中,

上、下皮圈工作边为松边，而牵伸过程中过松的皮圈易使工作面中凹，从而影响皮圈中部对纤维的控制力，造成突发性粗纱条干不匀和纱疵。在纺制棉型或中长化纤时此种现象更甚。在长短皮圈机构中，长皮圈有张力装置可使皮圈的滑溜率较双短皮圈小，中凹现象有所改善，纺纱条干优于双短皮圈，但长皮圈有时易吊皮圈，造成皮圈断裂、空锭多，且在维护保养、清洁装置的设计上都比较困难。

3、四罗拉双短皮圈：

四罗拉双短胶圈牵伸，也称D型牵伸
其Ⅲ~~Ⅳ罗拉间为后牵伸区，Ⅱ~~Ⅲ罗拉间为主牵伸区，Ⅰ~~Ⅱ罗拉间为牵伸区整理区。整理区牵伸倍数为1.05倍（固定值）。D型牵伸实际上是在三罗拉双短胶圈牵伸形式（例如A454型粗纱机）的基础上，在双胶圈主牵伸区不用集合器，并在经主牵伸区后再加一个牵伸整理区形成的。D型牵伸的特点是牵伸区不集束、集束区不牵伸，克服了三罗拉双短胶圈主牵伸区既集束又牵伸而影响纱条正常牵伸的特点，使纤维运动比较稳定，有利于提高粗纱条干均匀度。另外采用D型牵伸加捻的粗纱可达到前罗拉中心点，粗纱捻度均匀，有利于提高粗纱光洁度。

（二）粗纱机的牵伸工艺

1、粗纱定量

粗纱机的牵伸倍数依据细纱线密度、细纱机的牵伸能力、熟条及粗纱定量、粗纱机的牵伸型式而定。一般粗纱定量在2.5～6g/10m之间为宜。由于化纤在牵伸过程中的牵伸力大,粗纱定量和牵伸倍数应比纺棉时适当减轻和减小，粗纱定量一般以3～5g/10m为宜，牵伸倍数一般控制在10倍以下。在细纱牵伸能力较高时，粗纱机可配置较低的牵伸倍数以利于成纱质量。

2、牵伸倍数

（1）总牵伸倍数一般在5-8倍。因喂入粗纱机的前弯钩纤维较多，过大时对伸直前弯钩不利。

（2）后区牵伸倍数不宜过大，一般为1.08～1.35倍，通常情况下以偏小为宜。由于前牵伸区有双皮圈及弹性钳口，对纤维的运动控制良好，所以牵伸倍数主要由前牵伸区承担当喂入棉条定量过重时，后区可采用较大的牵伸倍数。纺化纤时，为了防止出硬头或条干恶化，后区牵伸倍数可稍大，以使后区牵伸力与握持力相适应。

3、罗拉握持距

考虑因素:纤维长度、纤维类别、牵伸型式等因素而定。一般主区为：皮圈架长度+（15-17）mm。后区为：纤维品质长度+（12-16）mm。

4、罗拉加压

在满足握持力大于牵伸力的前提下，粗纱机的罗拉加压主要根据牵伸型式、罗拉速度、罗拉握持距及牵伸倍数、须条定量而定。

第三节粗纱的加捻

一、粗纱机的加捻机构

粗纱机的加捻机构主要包括

锭子、锭翼和假捻器等元件。由前罗拉输出的须条由锭翼回转而加捻，

锭翼一转，纱条上加上一个捻回。粗纱机的加捻机构以锭翼的设置形式不同而分为三类，即悬吊式（吊锭）、竖式（竖锭）和封闭式。
（一）悬锭式加捻机构现代粗纱机多采用悬吊式加捻机构。

1、锭杆：用于支撑筒管，有的没有锭杆。

2、锭翼：由空心臂、实心臂、压掌等组成。

锭杆从上部插入筒管内以稳定筒管的上部下龙筋带动筒管作升降运动。

3、筒管：用于绕纱。

上龙筋固定，锭翼装在上龙筋上，形成悬吊锭翼。

悬吊式锭翼有两种形式，一种为锭杆式锭翼1，中央锭杆用于支承筒管上部，故也称为上锭杆式吊锭。采用锭杆式锭翼，因筒管的上下支承为不同构件，所以对锭杆与筒管下支承中心的同心度要求较高。另一种是无锭杆式锭翼2，采用无锭杆式锭翼时，筒管由升降龙筋上的长支承杆来支承，所以也称为下锭杆式吊锭。

与托锭式相比，锭翼无摆动。

锭翼，由空心臂、实心臂和压掌组成。空心臂是引导粗纱的通道，实心臂起平衡作用。压掌由压掌杆、压掌叶、上圆环和下圆环组成，上、下圆环套在空心臂上，可在一定范围内绕空心臂转动。前罗拉吐出的须条11自锭翼上端顶孔穿入，从侧孔引出后，再穿入空心臂。自空心臂引出的粗纱在压掌上绕2～3圈后经压掌叶上的导纱孔卷绕在筒管上。

4、粗纱路线：前罗拉→顶孔→侧孔→空心臂→压掌杆下部→筒管。

5、加捻作用：锭子带动锭翼回转，使锭翼到前罗拉段纱条获得捻度。卷绕作用：筒管转速大于锭翼转速实现卷绕；上龙筋带动筒管升降，实现不同部位的卷绕。

采用悬吊式加捻机构为粗纱机实现落纱自动化和生产连续化创造了条件。

（二）托锭加捻机构

1、锭子：由下龙筋传动；

2、锭翼：由锭子传动；

3、筒管：由上龙筋传动。

竖式锭翼在落纱时需将锭翼拔出，费时又费工，并易损坏锭翼，难以实现自动落纱。并限制了粗纱机技术性能的提高，所以已被悬锭所代替。

（三）封闭式加捻机构

悬吊式加捻机构与竖锭式加捻机构的锭翼两臂皆为开式，当锭翼回转时，两臂因离心力而产生的弹性变形使下端张开，使锭翼的径向实际尺寸变大。转速越高，两臂的开档和长度越大，这种变形越严重，甚至造成相邻锭翼两臂相撞，不能开车。开式锭翼限制了粗纱卷装的尺寸和一定锭距下粗纱锭距的提高，所以国外一些粗纱机上采用两端支承的封闭式加捻机构，这种加捻机构的锭翼双臂封闭，顶部和底部均有轴承支承

封闭式加捻机构取消了笨重的龙筋升降机构，且在高速时锭翼的变形量极小、运行平稳，故特别适应于高速大卷装。

二、加捻的一般概念及加捻程

度

（一）加捻的一般概念

1、捻回与捻回角

捻回：锭翼摆动一周，顶孔到前罗拉段纱条获得一个捻回。

捻回角：纱条加捻后表面纤维发生倾斜，表面纤维与纱条轴线的夹角，称为捻回角。

2、粗纱的加捻

握持点：前罗拉

加捻点：顶孔。顶孔起引导作用不加捻。

加捻器：锭翼

在粗纱机上，纱条自前罗拉输出，并被前钳口握持,穿过锭翼顶孔,从侧孔引出，通过空心臂、压掌叶缠绕在筒管上。当锭翼回转时，侧孔以下的纱条只绕筒管做公转，不绕本身轴线自转，不起加捻作用，而顶孔至侧孔的一段纱条，则随着锭翼的回转绕本身轴线自转，锭翼回转一周便加上一个捻回，完成加捻作用。这段纱条加捻时产生的扭矩向上传递，使捻回分布到锭翼至前罗拉间的一段纱条上。前罗拉连续输出，锭翼不停地回转，因而纺出具有一定捻度和强力的粗纱。3、粗纱加捻的实质纱条加捻后表面纤维发生倾斜，产生向心压力，使粗纱紧密并获得强力。

4、捻向

对须条加捻的方向，可分为S捻与Z捻。

（二）加捻程度的度量

1、捻度

纱条单位长度上的捻回数，称为捻度（捻/10cm）。有以下几种表示方法：

（1）特数制：10cm长度上纱条的捻回数（捻/10cm）。

（2）公制：1m长度上纱条的捻回数（捻/m）。

（3）英制：每英寸长度上纱条的捻回数。

（4）捻度的计算

式中，n为锭子转速（r/min）；V为前罗拉输出速度（10cm/min）。例前罗拉直径为28mm，转速为250r/min，粗纱锭子转速为800r/min，则粗捻度为：

（捻/10cm）

2、捻系数

（1）定义：根据粗纱特数计算捻度的系数。

（2）计算公式

式中，N为纱条特数，αt为捻系数。由此可知：粗纱捻度与粗纱捻系数成正比，与粗纱特数的开方成反比。

三、假捻在粗纱机上的应用

（一）捻回的传递和捻陷

1、捻回的传递：在加捻过程中，靠近加捻点的纱条捻度多，远离加捻点的纱条捻度少，即纱条由捻度多的地方向捻度少的地方传递的现象，称为捻回的传递。

2、捻陷：在捻回传递的过程中，由于阻碍物的作用，使得阻碍物至加捻器间的捻度大于阻碍物另一侧区间的捻度，称为捻陷。

3、捻陷的危害：在粗纱机上，锭翼空心臂为加捻点，锭翼顶孔为捻陷点。由于顶孔陷的存在，使顶孔至前罗拉段纱条捻比粗纱少20-30%，导致该段的粗纱继头增多。

（二）假捻及其应用

1、静态假捻：当纱条两端固定，中间加捻后，加捻器两端产生数量相等、方向相反的

捻回；当加捻器去掉后，两端的捻度会自动抵消。

2、动态假捻：（利用图讲解）（1）稳定捻度定理：加捻器单位时间内

加给某区的捻回数等于同时间从该段带走的捻回。

（2）动态假捻：（纺纱原理图9-15）已知V为纱条的移动速度，T1为AB区捻度，T2为BC区捻度，由于T1与T2的方向相反，令T1为正，则T2为负，根据捻度定理：

AB区捻回为：n+(-T1×V)=0

所以：T1=n/v

BC区的捻回为：-n+n+T2×V=0

所以：T2=0

假捻定理：

? 当纱条作轴向运动，在两个握持点之间不论有多少加捻器和它们的转向如何，最后一个加捻区的纱条的稳定捻度都为零。

? 各加捻区纱条的稳定捻度和捻向取决于该加捻区出口处的加捻器的转速和转向，而与其他加捻器无关。

（3）假捻的应用：在粗纱机锭翼顶孔处加装假捻器，使锭翼顶孔到前罗拉段纱条的捻度增大，从而减少粗纱伸长与继头，而使粗纱捻度不变。

（三）粗纱捻系数的选择

但捻系数过大、捻度过高时，不仅影响粗纱产量，而且会使细纱机后牵伸区的牵伸力增加，易引起皮辊打滑出硬头，造成产品不匀和断头增加；捻系数过小、捻度过低时，粗纱在卷绕和退绕时易产生意外伸长，也会使不匀和断头增加，且在细纱牵伸时因须条松散，影响成纱的条干和强力。因此，合理选用粗纱捻系数是确定粗纱工艺参数的重要项目之一。粗纱捻系数的选用，主要依据原棉品质和粗纱定量，同时参照细纱机牵伸型式、细纱用途及车间温湿度等条件而定。粗纱的捻度越大↑→粗纱的捻度与强力↑→粗纱伸长↓

→锭速↑→振动与耗电↑→产量↓

因此在确定粗纱捻系数时应考虑以下因素：

1、粗纱定量：定量大时，纤维根数多，粗纱抱合力大，捻系数可偏小。

2、精梳与普梳：精梳粗纱纤维的长度与整齐度都较好，可偏小掌握；一般同特数的精梳粗纱与粗梳纱低10%左右。

3、纤维品种：化纤的纤维长度长、化纤之间的摩擦系数大，一般约为纯棉粗纱的60%；中长化纤约为纯棉的50%。

4、车间温湿度：温度高时，棉纤维表面的棉蜡融化，摩擦系数羞小，捻系数应大；湿度大时，棉纤维之间的摩擦系数增大，捻系应小。

第四节粗纱的卷绕

一、实现粗纱卷绕的条件

卷绕的基本要求：

? 有适当的紧密度，增加卷装容量；

? 纱圈排列整齐，层次分明，不脱圈，不塌边，使退绕顺利。

? 粗纱在下道工序中采用的是周向退绕，故粗纱筒子采用圆柱形平行卷绕。（一）管纱的形成

1、同一层粗纱一圈挨一圈地卷绕→同一层纱卷绕直径不变；

2、自内向外一层挨一层地卷绕→卷绕直逐渐增大；

3、两端成圆锥形→绕纱动程逐层缩短。

管纱的形状：中间是圆柱体，两端呈截头圆锥体

粗纱的卷绕首先是，第一层绕完后，改变轴向卷绕的方向，卷绕第二层，依次逐层卷绕，直到满纱，这样逐圈逐层卷绕便于在细纱机上退绕。卷绕过程中，粗纱沿着筒管轴向的卷绕高度逐层缩短，使两端绕成截头圆锥的形状，以免两端脱圈、冒纱，难于退绕而成为坏纱。

（二）粗纱卷绕的条件

为了将管纱绕成上述的形状，粗纱卷绕时，必须符合以下四个条件：1.管纱的卷绕速度与卷绕直径成反比粗纱卷绕时，任一时间内管纱的绕取长度，必须和前罗拉输出的长度相等，即

式中：nw——管纱的卷绕转速(r/min)；
L——单位时间前罗拉输出纱条的长度(mm/min)；

dx——管纱的卷绕直径(mm)。

由式(6-4-1)可知，由于前罗拉的输出速度是常量，且管纱的卷绕直径逐层增大，因此管纱卷绕转速，在同一层内相同，而随着卷绕直径的变大应逐层减慢，即与管纱的卷绕直径成反比。

2.筒管与锭翼有相对运动粗纱通过锭翼压掌的引导卷绕到筒管上，筒管和锭翼必须有相对运动，才能实现卷绕。由于筒管和锭翼同向回转，因此两者的转速应有差异。筒管回转速度大于锭翼回转速度的称为管导，锭翼回转速度大于筒管回转速度的称为翼导。管导与翼导时的压掌导纱方向、筒管绕纱方向各不相同，如图6-4-2所示。

由于加捻过程中,锭翼转速恒定不变，因此采用翼导时，筒管转速随着卷绕直径的增加而增大，致使管纱回转不稳定，动力消耗不平衡，而且断头后，管纱上的纱头在回转气流作用下退绕飘头，易影响邻纱。此外，采用翼导还会因传动惯性而使开车启动时张力增加而导致断头。所以在棉纺粗纱机上，都采用管导式卷绕。在卷绕中，筒管转速与锭翼转速之差为卷绕的转速nw，即 ｎw＝ｎb－ｎs

式中：ｎb——筒管的回转速度(r/min)；

ｎs——锭翼的回转速度(r/min)，即锭子转速。

由式(6-4-2)可知，筒管的回转速度由恒速和变速两部分组成，筒管的恒速与锭速相等，筒管的变速为卷绕速度，与管纱的卷绕直径成反比。

3.筒管的升降速度与管纱的卷绕直径成反比
为使粗纱沿筒管轴向排列均匀紧密，筒管相对于锭翼压掌作升降运动，即导纱运动。

粗纱逐圈轴向排列是由升降龙筋带动筒管作升降运动而实现的，每绕一圈粗纱，升降龙筋需移动一个圈距。升降龙筋的升降速度为：

（６-4-3）式中：a——粗纱轴向卷绕圈距(mm)。

如果粗纱线密度不变，轴向卷绕圈距是个常量。由式(6-4-3)可知，升降龙筋的升降速度在同一卷绕层内相同，而相继各层逐层减慢，即筒管的升降速度与管纱的卷绕直径成反比。

4.升降龙筋的升降动程逐层缩短为了使管纱绕成两端呈截头圆锥体的形状，升降龙筋的升降动程需要逐层缩短，以使管纱各卷绕层高度逐层缩短。

计算：已知A456D型粗纱机前罗拉直径为28mm，纺制粗纱的特数为729，粗纱的捻系数为92。

1、粗纱捻度（捻/10cm）；

2、若锭速为801r/min，前罗拉转速是多少(r/min)？