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）悬吊式加捻机构（悬锭） 现代粗纱机多采用悬吊式加捻机构，如图6-3-1所示。锭翼1与锭杆5合为一组合件，以轴承固装于上方的固定龙筋2上，形成悬吊锭翼。锭翼顶端螺旋齿轮3由长轴齿轮或齿形带直接传动，锭杆从上部插入筒管9内以稳定筒管的上部。筒管固定在下部支承6上，通过长轴齿轮8带动筒管齿轮7而回转，并随升降龙筋一起作升降运动。锭翼1又称为锭壳，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。

图6-3-1  悬吊式加捻机构              图6-3-2  悬吊式锭翼

悬吊式锭翼有两种形式，如图6-3-2所示，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。

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）竖锭式加捻机构（托锭）  如图6-3-3所示。国产1271型、A453B型、A456C型、A454型粗纱机皆为这种类型。其锭子1为一圆柱形长杆，直径为19～22mm，长度为700～1000mm，随机型而定。锭子下端插在固定龙筋上作为下支承的锭脚油杯6内，中部靠锭管3上部的一段内壁支承。锭子顶端有凹槽，使锭翼销9嵌入其中。为了使锭翼易于插上和拔下，凹槽部分的外圆有锥度，以与锭翼套管10内壁相吻合。

图6-3-3  竖锭式加捻机构       图6-3-4  封闭式加捻机构

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，其传动有两种形式，一种是锭翼的传动轴在锭翼的上方，另一种锭翼的传动轴在锭翼的下方，如图6-3-4所示。在图（1）中，锭翼10由上部锭翼罩壳7内的螺旋齿轮６和转动轴９传动。压掌11位于空心臂的中部。导向轴１和锭套筒14分别由螺旋齿轮２和５传动。锭套筒14外套纱管13，内侧通过双键12与锭子相连，并带动锭子同向回转。锭子为空心，其顶部紧固一塑料六角形正齿轮以支承筒管，使其随锭子一起运动。锭子下部内壁有螺纹与导向轴的螺纹相吻合，当导向轴与锭子间同向等速转动时，锭子无升降运动，若导向轴转速快，则锭子向上运动，若导向轴转速慢，则锭子向下运动，从而达到纱管升降卷绕的目的。

    两种传动方式各有利弊，锭翼传动在下方时，生头比较方便，且锭翼传动轴与锭子传动轴在同一箱体（龙筋）内，车上机构较为简捷；锭翼传动轴位与上方时，上龙筋位于锭翼与前罗拉之间，阻隔了锭翼高速时所因起的气流对纱条的干扰，减少了纱条飘动和飞花，且发生断头时，须条堆落在龙筋上不会因飘头而造成相邻锭子断头。

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。

   

　　（四）加捻机构的设计要求

   

　　1.锭翼的开档和长度  锭翼两臂的开档和长度随粗纱的成形尺寸而定。为了减少细纱机换粗纱的频繁劳动、提高粗纱机的生产效率，粗纱的卷绕直径和高度在不断地增加，因此锭翼两臂的开档和长度也随之相应增加。为了适应大卷装的需要，新型锭翼除因厂家、机型不同而具有自身独到的特点外，还具有以下共同特性：

   

　　(1) 锭翼材料都选用铝合金，强度高而离心力小。

   

　　(2) 锭翼外型设计采用斜肩式，翼臂总长度缩短，臂上端刚度大，弹性变形量小。

   

　　(3) 锭翼表面涂有极光滑的特殊涂层，以减少空气摩擦阻力，并防止粘挂纤维。

   

　　(4) 翼臂断面设计为流线型，以减少高速回转时的空气阻力。

   

　　(5) 锭端都套有橡胶制成的假捻器，假捻效果明显。

   

　　不同机型，其加捻机构不同，锭翼的开档和长度不同，故卷装大小也不同。如国产FA425型、FA468、FA491型粗纱机为悬锭式加捻机构，因该机构锭翼上部刚度较大，并为封闭式空心臂，所以卷装可达φ150×400(ｍｍ) ，国产A454C型、A456G型粗纱机为竖锭式加捻机构，其卷装形式相应小些，分别为φ128×320(ｍｍ)、φ135×320(ｍｍ)。美国ROVEMATLC764 型粗纱机采用封闭式加捻机构，其卷装可达φ178×356(ｍｍ)。

⒉压掌压纱力  为了使粗纱在卷绕过程中压掌叶3始终压向粗纱管1，压掌杆的离心力矩总是大于压掌叶的离心力矩。依靠两者对空心臂4的力矩差，压掌叶将粗纱压向纱管，使粗纱紧密地绕在筒管上。卷绕过程中，随着粗纱卷绕直径2的逐层增加，压掌叶的离心力也逐渐增大，压掌杆的离心力逐层减小，故压掌叶对纱管的压力随卷绕直径的增加而减小，如图6-3-5所示。压掌压纱力的这种变化,使内外层粗纱直径被压扁的程度不一致,内层的压扁程度较外层的大,这样可避免在卷绕外层粗纱时因压掌压力过大而将内层粗纱向卷装两端挤出的疵病，但压纱力的变化将影响卷绕张力。

图6-3-5  压掌的压纱力

 

　　二、粗纱捻系数的选用

   

　　（一）纱条的加捻  将纱条一端握持，使另一端绕自身轴线回转，则回转一周，纱条上便得到一个捻回。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。

   

　　（二）捻度  纱条单位长度上的捻回数称为捻度，捻回数愈多则捻度愈大。捻度计算中的单位长度可以是米(m),也可以为分米(10cm)。

    纺出粗纱的计算捻度Ｔ_tex是由前罗拉表面速度ｖ和锭子转速ｎ计算得出的，即：                                              （6-3-1）

　　当锭翼速度一定时，捻度的变化影响产量，捻度大，则产量低。所以在调整捻度时，应考虑这一因素。

  

　　（三）捻回角  粗纱加捻前纤维的排列基本上平行于纱条的轴线，加捻后在加捻力矩的作用下，纱条横断面间产生角位移，使原来平行于纱轴的纤维倾斜成螺旋线，纱的表面纤维对纱轴的倾角β称为捻回角，如图6-3-6所示。取纱条表面一小段纤维ｌ进行分析，如图6-3-7所示，纤维两端张力t的合力q，形成向心压力，使外层纤维向内层挤压，缩小了纱条的直径，增加了纱条紧密度和纤维间的摩擦力，从而增强了纱条的强力。如不考虑螺旋线曲率半径对向心压力q的影响，加捻时纤维所受的张力越大，向心压力越大。纤维所受张力的大小，与捻回角的大小有关。如图6-3-8所示，加捻力矩施加于纱条表面的力Ｆ可分解为互相垂直的两个分力t与R，t为沿着纤维轴线的张力，Ｒ为垂直于纤维轴线，使纤维倾斜的力，则t＝Ｆsinβ。因为β角小于π/２，所以在一定的加捻力矩下，捻回角愈大，纤维所受的张力越大，产生的向心压力也越大，纺出纱条的结构越紧密。因此捻回角的大小，反映了纱条的加捻程度。

图6-3-6  捻回角

图6-3-7  表面纤维的向心压力       图6-3-8  加捻过程中纤维的受力分析

 纱线的粗细不同，单位长度上施加一个捻回的扭力矩不同，其捻回角也不相同，纱条的紧密程度及加捻程度因而也不同。纱线越粗，扭矩越大，β越大，纱线的紧密程度越大，所以不同线密度的纱线虽具有相同的捻度，但加捻程度并不相同。

   

　　纱条在加捻过程中，内层纤维和外层纤维，可以看作处于不同直径的圆柱体表面，施加捻度后，内层纤维的捻回角小，外层纤维的捻回角大，纱条结构内紧外松，所以纱条的紧密度，主要决定于外层纤维的向心压力。

（四）捻系数  虽然捻回角能够反映纱条的加捻程度，但捻回角在运算上很不方便，在探索捻回角与线密度、捻度之间的关系时，可以得出一个表示加捻程度的参数，即捻系数α_t。

                      α_t＝Ｃ×tanβ                   （6-3-2）

   

当纱线的体积质量为一常量时，C为一常数，则α_t只随tanβ的增减而增减，因此采用α_t表示纱条的加捻程度和采用捻回角β具有同等意义。当α_t确定后，可以用下式计算出不同线密度纱线的捻度。

                            （捻/m）        (6-3-3)

式中：Ｔ_t——纱线线密度（tex）。

    （五）捻向  纱线捻回的方向由螺旋线的方向决定，有Ｚ捻和Ｓ捻之分，从握持点向加捻点看，纱线绕自身轴线顺时针旋转，纱条表面的纤维与字母Ｚ的中部同一方向倾斜，即为Ｚ捻，俗称反手捻；纱线绕自身轴线逆时针旋转，纱条表面的纤维与字母Ｓ的中部同一方向倾斜，即为Ｓ捻，俗称顺手捻，如图6-3-9所示。

图6-3-9  纱条的捻向

 

　　（六）粗纱捻系数的选用  粗纱经过加捻，获得一定的强力，以承受粗纱卷绕和退绕时的张力。粗纱的捻度还用作粗纱在细纱机上牵伸时的附加摩擦力界，以改善细纱条干。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。当纤维长、线密度小、整齐度好时，因纤维间的抱合力大，选用的捻系数宜小，反之宜大。当粗纱定量重，因其截面内的纤维根数多,捻系数宜小,反之宜大。当细纱机加压较重、握持力较大时，粗纱捻系数宜偏大掌握。精梳纱所用粗纱因纤维整齐度好，捻系数宜小。针织用粗纱，因细纱条干要求高，为加强细纱机后区的摩擦力界，捻系数宜偏大。车间温度高，纤维表面棉蜡融化，摩擦系数小，捻系数应大；车间湿度大，纤维间摩擦系数大，捻系数应小。黄梅季节，为防止机前纱条松垂下坠，捻系数应大。化纤长度长、整齐度好、卷曲数多，粗纱加捻后纤维间的摩擦力大。为了不使细纱牵伸时牵伸力过大，粗纱的捻系数应较纺纯棉为小。棉型化纤纯纺或与棉混纺,粗纱捻系数约为纯棉纺的50％～70％，中长化纤混纺时约为纯棉纺的40％～60％，具体应视化纤原料的类别及粗纱定量的轻重而定。

总之，粗纱捻系数可根据实际情况调整，粗纱捻系数的具体数据由经验获得。当加工中等长度的棉纤维时，粗纱捻系数的选择可参考表6-3-1。当加工各种化纤纯纺与混纺时，粗纱捻系数范围可参考见表6-3-2。

表6-3-1  粗纱捻系数

粗纱定量/g.（10m）-1		2～3.25	3.25～4.0	4.0～7.7	7.7～10
捻系数	普梳纱	105～120	105～115	95～105	90～92
	精梳纱	95～100	85～95	80～90	75～85

 

            表6-3-2  化纤纯纺与混纺时粗纱捻系数的选择范围

纤维长度/mm	原料	捻系数		纤维长度/mm	原料	捻系数
≤40	纯涤	62～64		≤40	涤粘	50～60
	纯维	67～72			粘腈	48～60
	纯粘	62～81			粘锦	48～68
	纯腈	57～76		51～60	涤粘	45～60
	涤棉	48～67			粘锦	45～60
	棉维	81～86			涤腈	40～55
	粘棉	63～76			涤腈粘	40～55
	棉粘	73～86			腈锦粘	40～55

 

　　三、假捻在粗纱机上的应用

 

　　为了减少或消除粗纱前后排纱条因捻陷而引起的意外伸长及前后排伸长差异，在粗纱机上采用假捻以降低细纱的重量不匀率。

   

　　粗纱机的加捻作用发生在锭翼顶孔至侧孔之间,因加捻力矩的作用,捻回沿轴向向前罗拉方向传递，但粗纱在通过锭翼顶孔时，纱条与锭翼顶孔有摩擦，如图6-3-10的所示，在B₁、B₂ 处，摩擦使捻回不能顺利上传，使锭翼至前罗拉一段纱条的捻度，较粗纱的正常捻度约减少20％～40％，这种现象称为捻陷。捻陷使纺纱段纱条的强力减弱，在张力作用下易产生意外伸长，所以需采用假捻来增加纺纱段强力，减小意外伸长。

图6-3-10 捻陷与纺纱段捻度                图6-3-11  粗纱前后排高低锭杆

 锭翼回转时，侧孔Ｃ₁、Ｃ₂也随着回转，侧孔在前方时，顶孔至侧孔间纱条的长度大于侧孔在后方时的长度（即Ｃ₁Ｂ₁＞Ｄ₁Ｂ₁），因而锭翼转一转，ＡＢ₁、ＡＢ₂就发生一松一紧的变化，引起纱条抖动，产生不正常的意外伸长。锭速越高，纱条抖动越激烈，粗纱的伸长差异就越大。前排因纱条长，导纱角小，摩擦阻力大于后排，捻陷现象较后排严重。由于前排捻陷较后排严重，则前排纱条上的捻度较后排少、强力较后排弱，意外伸长也大于后排，从而形成了前后排纱条的伸长差异，直接影响细纱的重量不匀率。为了减少这种伸长差异，在粗纱机上采用前后排高低锭杆，使罗拉的出纱角α₁、α₂基本一致。如图6-3-11。                   

 

　　（一）假捻原理  产生假捻的原理如图6-3-12所示。纱条两端（Ａ、Ｃ）被握持，在纱条中间（如Ｂ点）加捻，加捻点两侧的纱条上获得数量相等、方向相反的捻回。去掉当加捻点，在Ａ、Ｃ两端轴向张力的作用下，方向相反的捻回相互抵消，纱条上的捻回消失。这种暂时存在的捻回称为假捻。

图6-3-12  假捻原理           图6-3-13 假捻效应图         6-3-14  锭帽式假捻器

生产上运用假捻，是在运动的纱条上选取一点作为加捻点，如图6-3-13所示，纱条沿ＡＣ方向运动，取Ｂ点作为加捻点，ＡＢ为输入段，ＢＣ为输出段。设须条的线速度为ｖ，加捻点的回转速度为n,则输入段的捻度Ｔ_tex = n/ｖ 。输出段得到的捻回分为两部分，一部分来自加捻点Ｂ，捻回数为n，捻向与输入段相反；另一部分是输入段输入的捻回数n′=Ｔ_tex×ｖ，即输出段得到的总捻回数n′= n - Ｔ_tex×ｖ＝０，则输出段的总捻度Ｔ_tex′＝ｎ′/ｖ＝０。由此可知输出段的纱条上没有捻回。

   

　　上述在运动的纱条上设加捻点，使输入端有捻，而输出端无捻，这种现象称为假捻效应。输入端的捻回称为假捻，产生假捻的机构称为假捻器。

 

　　（三）粗纱假捻器  在粗纱机上产生假捻，最简单的方法是在锭翼套管顶端刻槽，当锭翼回转时，套管顶端刻槽和沿轴向运动的纱条间产生的摩擦力矩促使纱条在顶孔边缘绕自身轴线回转而产生假捻，使锭翼至前罗拉一段纱条上的捻度增加，以减少粗纱的意外伸长，使粗纱的短片段均匀度得到改善。锭翼刻槽的初期效果明显，但使用日久则假捻效果因刻槽磨损而减退，所以国内外粗纱机广泛采用锭帽式加捻器，如图6-3-14所示。

 

　　锭帽式假捻器采用塑料、尼龙、橡胶、聚氨酯等弹性材料制成，插放在锭翼套管的顶端，依靠弹性层紧套在锭端圆周槽内或粘结压配。锭帽假捻器的锥形加捻器上刻有凸起的条纹，或有三角形及球状微粒，以增加圆锥面的摩擦系数。在纺化纤及特细特纱时，采用较大外径的假捻器，可加大假捻器与纱条的直径比，提高假捻效果。当前后排的导纱角不同时，前后排可采用不同锥面角的假捻器，以减少前后排粗纱假捻效应的差异。假捻器使用日久，条纹磨灭，可以调换。

 

 

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