網(wǎng)格圈型緊密賽絡(luò)紡不同吸風(fēng)槽集聚效果的模擬與分析

魯禮凡，李崢輝，程隆棣，吉宜軍

（1.東華大學(xué) 紡織面料技術(shù)教育部重點(diǎn)實(shí)驗室，上海 201620；2.南通雙弘紡織有限公司，江蘇 南通 226671）

由緊密紡和賽絡(luò)紡技術(shù)進(jìn)一步發(fā)展起來的緊密賽絡(luò)紡紗技術(shù)，因其優(yōu)越的經(jīng)濟(jì)效益和獨(dú)特的紗線性能而日漸受到人們的關(guān)注.緊密賽絡(luò)紡能生產(chǎn)出類似股線結(jié)構(gòu)的紗線，該類紗線具有緊密紗及合股紗的優(yōu)點(diǎn)，即具有毛羽少、強(qiáng)力高、結(jié)構(gòu)緊密、摩擦性能好等優(yōu)點(diǎn)，因而緊密賽絡(luò)紡紗線具有很大的市場前景[1－4].關(guān)于緊密賽絡(luò)紡系統(tǒng)集聚原理的介紹、成紗質(zhì)量的測試分析以及其對紡紗后道工序的積極影響等，目前已有大量的研究，但從理論上系統(tǒng)全面地分析其集聚機(jī)制，探討不同結(jié)構(gòu)的吸風(fēng)槽對集聚效果的影響卻很少，文獻(xiàn)[5]從實(shí)踐角度，通過改造吸風(fēng)槽的結(jié)構(gòu)，測試不同吸風(fēng)槽結(jié)構(gòu)所紡紗線的性能，但其并未對其集聚效果進(jìn)行理論分析.基于此，本文通過不同排列方式吸風(fēng)槽的集聚區(qū)的流場模擬，進(jìn)行集聚區(qū)集聚效果的研究，旨在設(shè)計開發(fā)合理的集聚元件，通過設(shè)備改造達(dá)到緊密紡與賽絡(luò)紡的良好結(jié)合，紡制出性能優(yōu)良的緊密賽絡(luò)紡紗線.

1 模擬結(jié)果與分析

根據(jù)如圖1所示的吸風(fēng)區(qū)域結(jié)構(gòu)示意圖，建立不同吸風(fēng)槽結(jié)構(gòu)的物理模型如圖2所示.應(yīng)用Gambit軟件對所建模型進(jìn)行網(wǎng)格劃分后，導(dǎo)入Fluent軟件中，并設(shè)定邊界條件.面1～5為氣流進(jìn)口，設(shè)為壓力進(jìn)口邊界；面6為氣流出口，設(shè)為壓力出口邊界；其余面均設(shè)為壁面.壓力進(jìn)口面的壓力值設(shè)為標(biāo)準(zhǔn)大氣壓（101 325Pa），壓力出口面的壓力值設(shè)為異形管中的吸氣壓強(qiáng)（2 500Pa），壁面采用默認(rèn)設(shè)置.由于纖維須條和網(wǎng)格圈在集聚區(qū)內(nèi)占據(jù)的空間很小，為了簡化計算，可以認(rèn)為纖維須條與網(wǎng)格圈的存在不會影響到集聚區(qū)流場的變化.并且由于實(shí)際所用的負(fù)壓值較低，可以認(rèn)為氣體是黏性不可壓縮的；氣體流動過程中不考慮熱交換，視為等焓流動，因此可以采用標(biāo)準(zhǔn)κ－ε模型[7－8]對其進(jìn)行計算.可以通過流場模擬后處理軟件Tecplot，提取模擬計算后的流場區(qū)域的具體數(shù)值，描繪流場區(qū)域氣流流動的特征.本文主要探究不同吸風(fēng)槽排列形式下，集聚區(qū)域內(nèi)氣流的運(yùn)動特點(diǎn)，并以此為基礎(chǔ)分析纖維須條的運(yùn)動規(guī)律.由于流場體積較大，且氣流在整個空間中變化復(fù)雜，需要選取能夠反映流場特征的位置進(jìn)行分析.經(jīng)過觀察，纖維須條在集聚區(qū)的整個運(yùn)動過程中，都貼近異形管表面，所以選取與異形管鄰近的x-z平面（Tecplot中坐標(biāo)為y＝－27 mm）進(jìn)行分析，具體空間關(guān)系如圖3所示.

圖1 物理模型示意圖Fig.1 The physical model diagram

圖2 異形管吸風(fēng)槽分布圖Fig.2 Distribution of the shaped slots on special pipe

圖3 x-z截面與異形管表面空間位置關(guān)系示意圖Fig.3 Diagram of the space relationship of the x-z cross section and the shaped slots surface

氣流流速為矢量，可以分解至x軸、y軸、z軸3個方向上的速度大小.定義：x軸方向為平行于纖維須條輸入的方向，氣流在x軸方向上的速度分量為vx；y軸方向為垂直于異形管面的方向，氣流在y軸方向上的速度分量為vy；z軸方向為平行于異形管面方向，氣流在z軸方向上的速度分量為vz.氣流各個速度分量在空間中的位置關(guān)系如圖4所示.

圖4 速度分量方向示意圖Fig.4 Diagram of the velocity components direction

1.1 吸風(fēng)槽附近流線圖分析

提取氣流在吸風(fēng)槽附近區(qū)域的矢量值，可以得到氣流模擬場中y＝－27mm處、x-z平面的氣流流線圖如圖5所示，圖中黑色粗實(shí)線表示吸風(fēng)槽邊緣.從圖5可以觀察到，氣流在集聚區(qū)域中吸風(fēng)槽附近的主要運(yùn)動狀態(tài)為氣流從吸風(fēng)槽邊緣以外區(qū)域向邊緣以內(nèi)區(qū)域運(yùn)動.在雙槽外側(cè)區(qū)域，氣流主要由兩側(cè)向中間運(yùn)動，近似于水平運(yùn)動；在吸風(fēng)槽邊緣以內(nèi)區(qū)域，氣流主要由吸風(fēng)槽上方向下運(yùn)動，近似于垂直運(yùn)動；在雙槽內(nèi)側(cè)區(qū)域，氣流運(yùn)動呈傾斜狀態(tài).并且雙槽內(nèi)側(cè)區(qū)域的速度矢量值明顯小于雙槽外側(cè)區(qū)域，說明雙槽內(nèi)側(cè)區(qū)域氣流流速較小.這主要是由于兩個吸風(fēng)槽同時吸風(fēng)，相互之間產(chǎn)生影響導(dǎo)致的.

圖5 氣流流線圖Fig.5 Airflow chart

1.2 vy等高線圖分析

圖6 vy等高線圖Fig.6 Contour map of vy

提取氣流在吸風(fēng)槽附近y軸方向上的速度大小，可以得到氣流模擬場中y＝－27mm處、x-z平面上vy的等高線圖如圖6所示，圖中黑色粗實(shí)線表示吸風(fēng)槽邊緣.從圖6可以觀察到，在吸風(fēng)槽邊緣以內(nèi)區(qū)域，vy值明顯比吸風(fēng)槽邊緣以外區(qū)域的vy值大，而且在吸風(fēng)槽兩側(cè)邊緣處，vy的等高線十分的密集，說明在吸風(fēng)槽邊緣處vy的梯度值大，vy變化很快.在吸風(fēng)槽邊緣以內(nèi)區(qū)域，vy值基本在20m／s以上；在吸風(fēng)槽邊緣以外區(qū)域，vy值則基本在2m／s以下.由此可以得知，氣流在y軸方向上的主要作用區(qū)域集中在吸風(fēng)槽邊緣以內(nèi)區(qū)域，并且同一個吸風(fēng)槽的左右兩側(cè)vy值并無太大的差異，說明vy值受到吸風(fēng)槽之間的相互影響很小.

1.3 vz等高線圖分析

提取氣流在吸風(fēng)槽附近z軸方向上的速度大小，可以得到氣流模擬場中y＝－27mm處、x-z平面上vz的等高線圖如圖7所示，圖中黑色粗實(shí)線表示吸風(fēng)槽邊緣.從圖7可以觀察到，vz值從距離吸風(fēng)槽邊緣很遠(yuǎn)處開始增大，到達(dá)吸風(fēng)槽邊緣時出現(xiàn)最大值，隨著與吸風(fēng)槽中心之間的距離的減小，氣流流速又迅速減小，吸風(fēng)槽中心區(qū)域的vz值則為0.盡管vz值的大小由吸風(fēng)槽邊緣開始向左右兩側(cè)遞減，但在距離吸風(fēng)槽邊緣較遠(yuǎn)處vz依舊保持很大的值.在吸風(fēng)槽邊緣外側(cè)區(qū)域，vz等高線分布稀疏，梯度很小，vz值減小得很慢，所以氣流在z軸方向上的主要作用區(qū)域在吸風(fēng)槽邊緣處以及兩側(cè)外左右的區(qū)域.盡管同一個吸風(fēng)槽的左右兩側(cè)vz值的變化趨勢相似，但吸風(fēng)槽邊緣處的vz值大小有所差異，雙槽內(nèi)側(cè)區(qū)域vz值明顯比雙槽外側(cè)區(qū)域的vz值小，說明雙槽內(nèi)側(cè)區(qū)域vz值的大小會受到吸風(fēng)槽間的相互影響而明顯減小，因而氣流在z軸方向上對雙槽內(nèi)側(cè)的作用弱于雙槽外側(cè).

圖7 vz等高線圖Fig.7 Contour map of vz

1.4 vy和vz速度曲線分析

根據(jù)圖8所示的空間位置，在Tecplot中對氣流流場vy和vz值進(jìn)行提取，繪制氣流模擬場中y＝－27mm處、x-z平面上x＝15mm處z軸方向直線上兩種速度的對比圖，結(jié)果如圖9所示，圖中黑色粗實(shí)線表示吸風(fēng)槽邊緣.從圖9可以觀察到，vy值在吸風(fēng)雙槽邊緣以內(nèi)區(qū)域較大，在吸風(fēng)槽邊緣處vy值變化梯度很大，并且雙槽內(nèi)側(cè)和外側(cè)變化相似，氣流在y軸方向上受雙槽之間的相互影響很小.而vz值在吸風(fēng)槽邊緣處有極大值，在邊緣外區(qū)域vz值變化較慢，在很大范圍內(nèi)都保持在10m／s左右；但是對于雙槽內(nèi)側(cè)區(qū)域，vz值受到雙槽之間的相互影響，其變化趨勢雖然和雙槽兩側(cè)外區(qū)域相似，但在大小上明顯降低了很多，vz在雙槽內(nèi)側(cè)區(qū)域的最大值接近10m／s.

圖8 速度提取區(qū)域空間示意圖Fig.8 Diagram of velocities extracted space

圖9 vy和vz變化對比圖Fig.9 Diagram of the comparison of vyand vz

2 纖維須條在氣流作用下的集聚原理

集聚區(qū)域氣流運(yùn)動主要完成兩個作用：一是氣流對于纖維須條的固定作用（y軸方向），其保證纖維須條附著在網(wǎng)格圈表面或下層纖維表面，隨著網(wǎng)格圈向前運(yùn)動；二是氣流對于纖維須條的集束作用，其使得分散于兩側(cè)的纖維向中間集聚，纖維須條由扁平帶狀向圓形轉(zhuǎn)變.固定作用的實(shí)現(xiàn)是利用氣流在y軸方向上的作用.氣流在集聚區(qū)中由上往下運(yùn)動，對于纖維會有一個壓力作用，伴隨著壓力作用，纖維與網(wǎng)格圈之間或纖維與下層纖維之間會產(chǎn)生摩擦力，在這個摩擦力的作用下，受氣流作用的纖維就會達(dá)到一個相對的穩(wěn)定狀態(tài).集束作用的實(shí)現(xiàn)是利用氣流在z軸方向上的作用.氣流由吸風(fēng)槽邊緣兩側(cè)以外區(qū)域向吸風(fēng)槽區(qū)域運(yùn)動，使得在吸風(fēng)槽邊緣外側(cè)位置的纖維受到一個沿著z軸方向并由吸風(fēng)槽外側(cè)指向內(nèi)側(cè)的作用力.纖維在這個力的作用下，從吸風(fēng)槽邊緣外側(cè)向內(nèi)側(cè)運(yùn)動，達(dá)到集聚效果.

3 不同排列方式吸風(fēng)槽對纖維集聚的影響

直向平行排列吸風(fēng)系統(tǒng)中，纖維須條從前羅拉鉗口輸出后，須條會沿著吸風(fēng)槽的軌跡運(yùn)動，如圖10所示，其中ve為網(wǎng)格圈的運(yùn)動速度.

圖10 直向平行排列吸風(fēng)系統(tǒng)中須條運(yùn)動示意圖Fig.10 Motion diagram of yarn in suction system which is arranged parallel vertically

須條進(jìn)入吸風(fēng)槽區(qū)域后，由于須條為扁平帶狀結(jié)構(gòu)，寬度較大，處于吸風(fēng)槽邊緣內(nèi)側(cè)的纖維可以有效地受到氣流的固定作用，而吸風(fēng)槽邊緣外側(cè)的纖維受氣流的固定作用較小，但其會受到較強(qiáng)的集束作用.因而對于吸風(fēng)槽邊緣外側(cè)的纖維，由于不能受到有效的固定作用來平衡氣流的集束作用，就會向著吸風(fēng)槽邊緣內(nèi)側(cè)運(yùn)動，產(chǎn)生集聚，如圖11所示.

圖11 纖維集聚示意圖Fig.11 Diagram of fiber agglomeration

根據(jù)氣流特征分析可知，在雙槽內(nèi)側(cè)，氣流在z軸方向上的作用明顯比在雙槽外側(cè)的作用小很多.也就是在集聚過程中，兩根須條內(nèi)側(cè)區(qū)域的集聚效果會弱于須條外側(cè)區(qū)域，如圖12所示.

圖12 不同區(qū)域的集聚效果強(qiáng)弱示意圖Fig.12 Diagram of the agglomeration effects of different areas

對于V形和斜向平行排列的吸風(fēng)系統(tǒng)，兩根纖維須條從前羅拉鉗口輸出后，纖維須條會像直向平行排列的吸風(fēng)系統(tǒng)一樣被吸風(fēng)槽內(nèi)的氣流透過網(wǎng)格圈而捕獲，并隨同網(wǎng)格圈向前運(yùn)動.須條在固定和集束的共同作用下，處于吸風(fēng)槽邊緣兩側(cè)外的纖維向中間集聚.但是，在V形和斜向平行的吸風(fēng)系統(tǒng)中，由于吸風(fēng)槽的方向和纖維須條輸入的方向不一致，存在一個夾角（本文采用6°夾角），纖維的集聚過程與直向平行排列吸風(fēng)槽的纖維集聚過程有一定的差別.在吸風(fēng)槽和纖維須條輸入方向之間夾角的作用下，隨著纖維須條在網(wǎng)格圈的作用下向輸出方向運(yùn)動，須條位置和吸風(fēng)槽之間就會偏離.吸風(fēng)槽邊緣以內(nèi)的纖維依舊受到有效的固定作用，而偏離部分會失去有效的固定作用.在集束作用下，纖維向吸風(fēng)槽邊緣內(nèi)側(cè)運(yùn)動，使纖維重新獲得有效的固定作用，達(dá)到相對穩(wěn)定，如圖13所示.

圖13 偏離須條的纖維集聚意圖Fig.13 Diagram of deviating fiber agglomeration

偏離須條的纖維在集聚區(qū)連續(xù)進(jìn)行集聚，側(cè)端纖維的頭端一旦脫離吸風(fēng)槽負(fù)壓控制，就會產(chǎn)生纖維向吸風(fēng)槽邊緣內(nèi)側(cè)運(yùn)動，使得纖維須條維持在吸風(fēng)槽的軌跡上，如圖14所示.

圖14 V形和斜向平行排列吸風(fēng)系統(tǒng)中須條運(yùn)動示意圖Fig.14 Diagram of fiber bundle movement in the V-shape and oblique parallel shape suction system

對于V形和斜向平行排列的吸風(fēng)系統(tǒng)而言，由于吸風(fēng)槽傾斜排列方式不一樣，導(dǎo)致伸出纖維受到的集聚效果不一樣.在V形吸風(fēng)系統(tǒng)中，須條中的纖維頭端伸出吸風(fēng)槽邊緣時，總是位于雙槽外側(cè)區(qū)域.如圖14（a）所示，左側(cè)須條伸出于左側(cè)吸風(fēng)槽的左側(cè)（雙槽外側(cè)）；右側(cè)須條伸出于右側(cè)吸風(fēng)槽的右側(cè)（雙槽外側(cè)）.而在斜向平行吸風(fēng)系統(tǒng)中，須條中的纖維頭端伸出吸風(fēng)槽邊緣時，由于雙槽傾斜的一致性，導(dǎo)致其中一根須條會在雙槽外側(cè)區(qū)域，另一根須條會在雙槽內(nèi)側(cè)區(qū)域.如圖14（b）所示，左側(cè)須條伸出于左側(cè)吸風(fēng)槽的左側(cè)（雙槽外側(cè)）；右側(cè)須條伸出于右側(cè)吸風(fēng)槽的左側(cè)（雙槽內(nèi)側(cè)）.雙槽內(nèi)側(cè)區(qū)域的vz值大小受到雙槽之間的相互影響，會明顯地小于雙槽外側(cè)區(qū)域.由于纖維須條的集聚作用主要通過氣流在z軸方向上的作用實(shí)現(xiàn)，因而對于伸出于雙槽外側(cè)的纖維須條，相比于直向平行排列吸風(fēng)系統(tǒng)中須條一側(cè)受到較強(qiáng)集聚作用而其另一側(cè)受到較弱集聚作用而言（如圖12所示），增加了原本集聚較強(qiáng)的區(qū)域，減小了原本集聚較弱的區(qū)域，使得集聚效果增強(qiáng)，如圖15（a）所示.對于伸出于雙槽內(nèi)側(cè)的纖維須條，相比于直向平行排列吸風(fēng)系統(tǒng)中須條一邊受到較強(qiáng)集聚作用而在另一邊受到較弱集聚作用而言，增加了原本集聚較弱的區(qū)域，減少了原本集聚較強(qiáng)的區(qū)域，使得集聚效果減弱，如圖15（b）所示.

圖15 集聚區(qū)域氣流變化示意圖Fig.15 Diagram of the changing of airflow in agglomeration areas

斜向平行排列吸風(fēng)系統(tǒng)中，兩根纖維須條中一根受到的集聚作用增強(qiáng)，而另一根纖維須條受到的集聚作用減弱，如圖16（a）所示，導(dǎo)致兩根須條集聚程度相差較大，集聚效果減弱的須條在紗線中嚴(yán)重影響整體質(zhì)量，相比于直向平行吸風(fēng)系統(tǒng)所紡的紗線，性能有所下降.V形吸風(fēng)系統(tǒng)中，兩根須條受到的集聚作用都得到增強(qiáng)，如圖16（b）所示，整根紗線中纖維緊密、平直，使得紗線性能相對于平行排列吸風(fēng)系統(tǒng)所紡的紗線有較大的提升.

圖16 V形與斜向平行吸風(fēng)系統(tǒng)的集聚作用區(qū)別示意圖Fig.16 Diagram of the difference in agglomeration between the V-shape and oblique parallel shape suction system

4 試驗驗證

為了驗證前文的理論與推測，在不同排列方式的吸風(fēng)系統(tǒng)下紡制緊密賽絡(luò)紡紗線，對其性能進(jìn)行檢測與對比，為網(wǎng)格圈型緊密賽絡(luò)紡的吸風(fēng)槽排列方式與優(yōu)化提供參考.根據(jù)吸風(fēng)槽排列方式以及吸風(fēng)槽的結(jié)構(gòu)參數(shù)，制作實(shí)物異形管紡紗原件，如圖17所示.

圖17 異形管實(shí)物圖Fig.17 Picture of shaped slots

紡紗原料均采用精梳純棉粗紗，設(shè)定細(xì)紗機(jī)的紡紗速度為14 000r／min，吸氣負(fù)壓設(shè)定為2 500 Pa.紡紗試驗在溫度為25℃和相對濕度為65%的環(huán)境下進(jìn)行，具體的紡紗參數(shù)設(shè)定如表1所示.

表1 紡紗參數(shù)設(shè)定Table 1 Setting of spinning parameters

對于每種吸風(fēng)槽排列方式所紡的紗線，主要測量其條干不勻率、3mm及以上毛羽數(shù)量（S3值）和斷裂強(qiáng)力指標(biāo).

4.1 紗線條干測試

采用YG 136A型條干均勻度測試分析儀，根據(jù)GB／T 3292—1997的規(guī)定，對試樣的條干均勻度進(jìn)行測試.該測試儀為電容式條干均勻度儀，通過紗條片段粗細(xì)引起的電容變化來計算紗條的不勻率，同時測定細(xì)節(jié)、粗節(jié)及結(jié)雜數(shù)等指標(biāo).試驗在恒溫恒濕實(shí)驗室進(jìn)行，溫度為（20±2）℃，相對濕度為（65±3）%.根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，試驗條件設(shè)定為測試速度為200 m／min，測試時間為2min，細(xì)紗通過5號測試槽.分別對直向平行、斜向平行和V形排列吸風(fēng)系統(tǒng)所紡紗線的條干進(jìn)行檢測，每個品種的紗線測試不同錠位的6管紗，取平均值，測試結(jié)果如表2所示.

表2 紗線條干測試結(jié)果Table 2 Test results of yarn evenness

從表2可以看出，V形排列的吸風(fēng)槽系統(tǒng)紡出的紗線條干CV值最小，直向平行的次之，斜向平行的條干CV值最高.這可能是由于在直向平行排列吸風(fēng)系統(tǒng)中，須條自始至終沿著吸風(fēng)槽的軌跡運(yùn)動，每根纖維須條都會在一側(cè)受到較強(qiáng)的氣流集聚作用，而在另一側(cè)氣流集聚作用較弱，總體而言集聚效果一般.在斜向平行排列吸風(fēng)系統(tǒng)中，由于吸風(fēng)槽排列和須條輸送方向之間的關(guān)系，兩根纖維須條中有一根纖維須條受到的集聚作用得到了增強(qiáng)，而另一根纖維須條受到的集聚作用卻減弱了，集聚效果減弱的須條中很多纖維排列不緊密、不整齊，加捻成紗后這根須條嚴(yán)重影響了紗線的整體質(zhì)量，因而斜向平行系統(tǒng)集聚的須條加捻后紗線的整體條干質(zhì)量下降.而在V形吸風(fēng)系統(tǒng)中，兩根纖維須條受到的集聚作用都得到了增強(qiáng)，集聚后的須條中纖維更加緊密、平直，因而加捻后的紗線條干更好.

4.2 紗線毛羽測試

采用YG 172A型紗線毛羽測試儀，根據(jù)FZ／T 01086—2000標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，對試樣進(jìn)行測試.試驗溫度為（20±2）℃，相對濕度為（65±3）%.紗線張力根據(jù)不同線密度的紗線，由標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的計算式進(jìn)行計算調(diào)節(jié).測量片段長度為10m，試驗次數(shù)為1管／10次，每個品種的紗線測試不同錠位的6管紗，測試速度為30m／min，測試結(jié)果用毛羽指數(shù)來表示，同時，統(tǒng)計出相應(yīng)的S3值，作為毛羽效果評判指標(biāo).分別對直向平行、斜向平行和V形排列吸風(fēng)系統(tǒng)所紡紗線的毛羽性能進(jìn)行檢測，測試結(jié)果如表3所示.

表3 紗線毛羽指數(shù)測試結(jié)果Table 3 Test results of yarn hairness 根／10cm

從表3可以看出，斜向平行排列吸風(fēng)系統(tǒng)所紡紗線的3mm以上毛羽數(shù)量最多，直向平行排列的毛羽數(shù)量次之，V形排列吸風(fēng)系統(tǒng)所紡紗線的毛羽數(shù)最少.這可能是由于斜向平行排列吸風(fēng)系統(tǒng)中，其中一根須條的集聚效果減弱，集聚過后很多纖維末端依然在須條的外面，加捻后形成大量的毛羽，導(dǎo)致整根紗線的毛羽增加，比直向平行排列吸風(fēng)系統(tǒng)所紡的紗線還多.V形吸風(fēng)系統(tǒng)中，兩根須條受到的集聚效果都得到了增強(qiáng)，大部分的纖維頭端都能被包纏進(jìn)入紗體內(nèi)部，減少了紗線的毛羽數(shù)量.

4.3 紗線拉伸性能測試

采用YG 063型全自動單紗強(qiáng)力儀，根據(jù)GB／T 3916—1997的規(guī)定，對紗線拉伸性能進(jìn)行檢測.試驗時試樣夾持長度設(shè)定為500mm，拉伸速度設(shè)定為500mm／min，預(yù)加張力則根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的計算式計算后設(shè)定，測試樣品取自于不同錠位的6管紗，試驗次數(shù)為每管3次.試驗溫度為（20±2）℃，相對濕度為（65±3）%.分別對直向平行、斜向平行和V形排列吸風(fēng)系統(tǒng)所紡紗線的強(qiáng)力進(jìn)行檢測，測試結(jié)果如表4所示.

表4 紗線強(qiáng)力測試結(jié)果Table 4 Test results of yarn strength

從表4可以看出，斜向平行排列的吸風(fēng)系統(tǒng)所紡紗線的強(qiáng)力最小，直向平行排列的吸風(fēng)系統(tǒng)次之，V形排列的吸風(fēng)系統(tǒng)所紡紗線強(qiáng)力最高.這可能是由于在斜向平行吸風(fēng)系統(tǒng)中一根纖維須條的集聚效果減弱，使得這根須條中纖維排列不夠整齊、緊密，加捻成紗后受力分布不勻，成為紗線中的“弱節(jié)”，相比于直向平行排列吸風(fēng)系統(tǒng)所紡紗線的斷裂強(qiáng)力更低.而在V形吸風(fēng)系統(tǒng)中，兩根須條的集聚效果都得到了加強(qiáng)，集聚后纖維排列更加緊密、整齊，加捻后得到的紗線受力分布均勻，整體強(qiáng)力得到了提高.

5 結(jié) 語

（1）通過改變吸風(fēng)槽的排列形式，構(gòu)建集聚區(qū)模型，采用流場模擬軟件Fluent對直向平行槽、斜向平行槽、V形槽模型分別進(jìn)行集聚區(qū)域的氣流運(yùn)動模擬.分析異形管表面附近的氣流運(yùn)動，發(fā)現(xiàn)吸風(fēng)管邊緣以內(nèi)區(qū)域的氣流運(yùn)動主要以y軸方向為主；吸風(fēng)管邊緣以外區(qū)域的氣流運(yùn)動主要以z軸方向為主.氣流在y軸方向的大小受到雙槽排列形式的影響較小，但在雙槽內(nèi)側(cè)，氣流在z軸方向上的大小受到雙槽排列形式的影響明顯變化.

（2）集聚區(qū)域的氣流運(yùn)動主要會有兩個方面的作用：氣流在y軸方向上對纖維產(chǎn)生固定作用，使纖維達(dá)到相對穩(wěn)定的狀態(tài)；氣流在z軸方向上對纖維產(chǎn)生集束作用，使纖維向中間集聚.根據(jù)氣流運(yùn)動的分布特點(diǎn)可知，纖維在吸風(fēng)槽邊緣兩側(cè)外的區(qū)域受到的氣流固定作用較小，在氣流的集束作用下向吸風(fēng)槽邊緣以內(nèi)運(yùn)動，直至纖維在吸風(fēng)槽邊緣以內(nèi)區(qū)域受到的氣流固定作用增強(qiáng)，平衡氣流的集束作用，使纖維達(dá)到相對穩(wěn)定的狀態(tài).

（3）直向平行、V型和斜向平行排列的吸風(fēng)槽對于纖維須條的集束作用原理相同.由于V形和斜向平行排列吸風(fēng)槽與纖維須條的輸入方向之間存在夾角，隨著須條在網(wǎng)格圈作用下不斷前進(jìn)，須條會不斷伸出吸風(fēng)槽邊緣.在V形吸風(fēng)系統(tǒng)中，兩根纖維須條的集聚效果都得到了增強(qiáng)，提高了整根紗線的集聚效果；而在斜向平行吸風(fēng)系統(tǒng)中，盡管有一根須條的集聚效果得到了增強(qiáng)，但另一根須條的集聚效果卻減弱了，因而影響了紗線的整體集聚效果.故對纖維的集聚效果而言，V型吸風(fēng)槽最好，直向平行吸風(fēng)槽次之，斜向平行吸風(fēng)槽較差.

（4）通過比較不同吸風(fēng)槽排列方式所紡紗線的條干、毛羽和強(qiáng)力3個方面的指標(biāo)發(fā)現(xiàn)，V形排列吸風(fēng)槽所紡紗線在條干、毛羽和強(qiáng)力上表現(xiàn)最優(yōu)，直向平行排列吸風(fēng)槽所紡的紗線次之，斜向平行排列吸風(fēng)槽所紡的紗線最差.

參 考 文 獻(xiàn)

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