轉杯紡筒紗卷繞密度的影響因素分析

高 原，宋桂珍

(太原理工大學機械工程學院，山西 太原 030024)

0 引 言

紡紗中的紗線質量及卷繞質量，對下游工序的生產效率影響較大。各種類型織機、整經機等下游工序用紗，都需有很好的卷裝質量。影響轉杯紡紗機卷裝質量的因素包括：轉杯紡紗機的卷繞形式、紗線的排列形式、卷繞密度、防疊等；影響卷繞密度的因素包括：卷繞張力、筒子架對卷繞羅拉的加壓力、卷繞角度等。紡紗技術對卷繞質量的影響因素還有紗線的摩擦系數、紗線回潮、紗線和纖維的結構[1]。

1 卷繞密度對筒紗成型的重要性

卷繞密度是指筒子單位體積中紗線的重量，單位是g/cm3。純棉紗的卷繞密度約0.4 g/cm3，滿筒紗重可達4.6 kg，卷繞直徑320 mm。滌棉紗的卷繞密度約0.5 g/cm3，滿筒紗重可達5 kg，卷繞直徑320 mm[2]。

轉杯紡筒紗成形的好壞，直接影響下游工序的順利進行；改進紗線的卷繞密度，可以顯著提高下游工序的織造效率。轉杯紡紗對織造效率的影響有：轉杯紗的質量、卷繞質量、其它管理因素等，其中改善卷繞質量的很重要的方面就是增加卷繞密度及筒紗重量。

2 影響卷繞密度的因素分析

轉杯紡紗機的卷繞系統包括：卷繞筒子架、卷繞羅拉、及其附屬裝置。

2.1 卷繞角

卷繞機構把紗線以螺旋線形式一層一層有規律地緊繞在筒管表面，形成圓柱形筒子、圓錐形筒子、或其他形狀的筒子。紗線卷繞到筒子表面某點時，紗線的切線方向與筒子表面該點圓周速度方向所夾的銳角為螺旋線升角α，通常稱為卷繞角，見圖1。來回兩根紗線之間的夾角稱為交叉角，數值上等于來回兩個卷繞角之和。

圖1 各種類型筒紗的卷繞角

見表1，卷繞角是筒子卷繞的重要參數，也是卷繞機構設計的依據之一。某些轉杯紡紗機的卷繞角α是可調節的，一般15°~20°之間，可用齒輪變換。

表1 卷繞角大小對其它參數的影響

2.2 卷繞張力牽伸

紗線在筒子卷裝中具有一定的卷繞張力牽伸，筒子外層紗線的張力對內層紗線的向心壓力使內層紗線產生壓縮變形，會使內層紗線卷繞密度增大，紗線張力減弱、甚至松弛，越往內層這種壓縮現象越明顯。在接近筒管的少量紗層里，盡管紗線受到最大的向心壓力作用，但由于筒管的支撐，其長度方向不可能收縮，仍維持較大的卷繞張力。故在筒子內部，介于筒子外層和最里層之間形成了一個弱張力區域。當紗線彈性不好或絡筒張力過大時，弱張力區域的部分紗線有可能失去張力而松弛、起皺，影響筒子成形質量。

卷繞張力牽伸，按下式計算：

卷繞張力牽伸=卷繞輥線速度/引紗羅拉線速度式中：卷繞張力牽伸一般控制在0.98~1.08之間，其要求卷裝既不松弛，又不因張力過大而增加斷頭。張力牽伸一般采用齒輪變換來調節[3]，見表2。

表2 卷繞張力牽伸與紡紗質量的關系

2.3 筒子架的壓力

轉杯紡紗機上，筒子架的壓力包括：筒子架的重量、卷繞重量、彈簧加壓重量產生的壓力。壓力的改變會影響到卷繞密度的變化，筒子架的壓力每增加1kg，卷繞密度增加0.04 g/cm2。通過筒子架壓力增加來增加筒紗的卷繞密度，從而增加了紗筒的重量，提高了織造效率；但是，筒子架彈簧的加壓力也不能過大。如果加壓力過大，隨著紗筒直徑的增加，筒子內層紗圈容易被向兩端擠出，形成壞紗，破壞成形，從而影響筒子繼續卷繞。

圖2 壓簧迫使筒子架向下卷裝被壓入槽筒圖

圖3 卷裝只受筒紗本身重量簡圖

見圖2，當紡紗剛剛開始時，卷裝底紗3及筒子架1的重量不能產生足夠壓力，于是就要在筒子架1上要附加一個重量。彈簧2迫使筒子架1向下，于是卷裝被壓入槽筒。見圖3。當卷裝直徑增大時，筒子架1上升，并以軸4為軸心。于是就改變了彈簧2的方向，隨即壓力越來越小。當卷裝直徑達到中間值時，彈簧作用為與卷裝軸支點成一直線，卷裝不再受彈簧力的作用，只有筒紗3本身的重量。見圖4，隨著卷裝直徑的增大，筒紗3的重量也在逐漸增大，為保持一定的卷裝壓力，彈簧2的力應變為降低筒子架1的壓力。然而為了所需最小壓力、保證卷裝質量，需要安裝另外一個彈簧4（安裝在避震活塞連桿上）；從筒紗直徑大于卷裝直徑中間值開始，該彈簧4就會提供一個矯正壓力。總之，為了保證卷繞密度的均勻不變、提高卷裝質量，卷繞過程中，筒紗筒子架的壓力必須保持恒定。

圖4 提供矯正壓力時卷裝示意圖

3 結束語

綜上所述，卷繞角、卷繞張力、筒子架壓力是影響轉杯紡筒紗卷繞密度的三個重要因素。此外，卷繞系統的結構、紡紗車間的環境等也對卷繞密度有一定的影響，還需要進一步研究探索。

[1] 馬克永.轉杯紡實用技術[M].北京：中國紡織出版社，2004.

[2] 郝文科.轉杯紡筒子成形質量的探討[J].紡織機械,2011（5）：35-36.

[3] 棉紡手冊編委會.棉紡手冊[M].第3版.北京：中國紡織出版社，2004：687-741.