现代高速自动络纱机气圈及退绕张力的讨论.doc

现代高速自动络纱机气圈及退绕张力的讨论
内容提要：自动络纱机上管纱退绕时会形成气圈，从而对纱线形成张力，张力在纱线退绕时会因气圈高度及直径的变化而变化，在退绕时因槽筒及导纱元件的运动造成纱的交*卷绕，也会对纱线产生高频的张力负荷，纱线张力、断头、损伤及毛羽都与上述两因素相关，现对自动络纱机气圈形成及对纱线张力的影响进行讨论。关键词：自动络纱机纱线退绕张力、气圈、空气阻力、张力峰值
现代化生产中纱线在卷绕及织造退绕中的速度都很高。尤其是退绕速度增加许多，高速退绕使纱线产生的短片段张力峰值对纱线质量极为不利。在不同物理条件下，如卷绕速度增加过大给纱线带来的损伤是值得研究的。1、纱线从满纱到空管不同区段张力的变化纱线从满管到空管退绕全过程分三个区段，各区段中纱线张力受到不同的作用。1.1纱线退绕及气圈形成区(从纱管到第一导纱器之间)：当纱线从纱管上部退绕时，纱线运动是一种复杂的运动，包括沿着轴向的纵向运动及退绕点沿轴向的圆周运动。由于纱线绕纱管轴作回转运动，当退绕速度超过100米／分时即形成气圈，该气圈是纱线从管纱顶部退绕时产生的，气圈的转数使纱线退绕速度增加，并且因退绕顶部与导纱器之间距离的增加而使气圈增大。当纱线退绕时气圈旋转形状及尺寸不恒定，与纱线张力之间有一定的相应关系。①在第一位置上纱线张力的变化取决于气圈高度及直径。②在同样气圈数条件下纱线张力随气圈高度增加而增加。③在细纱管退绕完后，气圈数相应减少，与在管纱顶部与导纱器之间管纱的尺寸、卷绕方法及纱线特征无关，气圈突然减少时使纱线张力突然增加。④进一步增加卷绕速度、角速度及离心力，纱线张力，特别是纱的张力峰值及负荷都相应增加。1.2纱线的制动区会造成高频的纱线张力峰值，并会使纱线平均张力增加。1.3在卷绕区，由于转动的槽筒及导纱元件造成纱线的交*卷绕，会对纱线产生高频的张力负荷，纱线的张力、断头及损伤率等都与其紧密相关。经过综合性试验，认为卷绕对纱线有物理作用。2、气圈形成区的研究为了对气圈形成区进行测试与研究，将纱线从纱管退绕的速度无级变化到2000米／分，纱管头端到第一导纱器的距离也相应改变。对气圈形成的研究发现：纱管头端与纱线距离从50毫米增加到350毫米(每档增加50毫米)，纱线退绕速度从200米／分增加到2000米／分时，气圈与纱线张力之间有一定的关系，用20tex纱进行试验。2.1气圈是沿着整个管纱形成的，试验表明气圈大小随退绕速度的增加而增加，当纱管顶端与第一导纱器之间的距离增加时，对气圈产生的物理作用是相同的。纱线沿着轴线回转形成气圈。随着退绕速度的变化而波及到气圈形成区。围绕管纱回转的纱线需要一个相当的分离时间才能达到一定长度。这表明在细纱机上的龙筋的升降中(在同一退绕速度条件下)，纱线围绕纱管回转(纱在管纱头部以下不同位置)具有不同的角速度，使纱线张力不停地变化。气圈形成中，纱线呈现螺旋型轨迹，有时气圈直径很小，这个极小值却代表着一个“结”(knots)，形成多个气圈，每个小气圈都被这个“结”分开。气圈结的出现，是气圈形成时受离心力的作用及互补加速度的作用，使纱进行卷绕并因此继续形成变化直径的螺旋形气圈。2、2互补加速度的力另外一个惯性力——互补加速度力，产生在回转运动中。当一物体(纱线)运动半径向外(从最小到最大气圈直径)或向内(从最大到最小气圈直径)在一个回转系统(纱的气圈)，其轨迹上速度是变化的，纱体因而受到正切加速度作用。纱线的轨迹速度从最小值变化到最大值。2.3半径运动纱线在气圈中的半径运动改变着角度λ，必须由互补加速度计算。①低于最大气圈直径要克服气圈回转方向的阻力。②在最大直径时互补加速度等于零。③气圈回转中，其直径从最大到最小的变化。2.4空气阻力静止的空气阻力对纱线体(纱的气圈)有制动作用，空气阻力因纱体速度增加而呈二次方增加，其线性增加与空气密度及纱体横截面积(投影面积)相关。纱线的表面结构及毛羽都对空气阻力有影响，这些作用以阻力系数表示。阻力系数为恒定值(纱线的特征恒定)，经纱线表面结构的检测而得。空气阻力有与面积相关的作用，而且产生阻尼气圈直径扩大的作用，并因此增加了纱线的张力。2.5纱线从纱管上分离的时间及纱线从管纱锥体头部退绕分离的时间，根据退绕速度的变化而变化，在同样距离条件下，会影响到卷绕状况。在同等距离条件下气圈回转数因退绕速度的上升及气圈数的增加而增加。2.6纱线张力峰值在一定退绕速度下，气圈回转数因纱线在顶端脱离点距离的增加而增加。当距离增大时气圈数上升，而气圈直径减少，纱线张力也减少。当退绕速度增加时纱线张力上升(同一距离)，气圈数增加，表示角速度、离心力及空气阻力随退绕速度的增加而上升。离心力和空气阻力的增加及气圈角速度上升时，纱线张力呈二次方相应增加，纱线受到损坏。纱线退绕速度约为1600米／分时，纱线张力峰