纺纱学课件：第7章 粗纱

纱条的加捻程度和用捻回角β具有同等的意义
，而且运算简便，特数也容易直接测量。
当采用公制或英制时，同样可以导出捻度公式 如下：
Tm m Nm
Te e Ne
式中，Tm和Te分别表示公制捻度和英制捻度，
分m别和表示e分两别者表相示应两的者支相数应。的捻系数，Nm和Ne
3.捻幅
单位长度纱线加捻时，截面任一点在该截 面上相对转动的弧长称为捻幅。
（1） 相同特数纱条加捻时的捻度与捻回角 （2）不同特数纱条加捻时的捻度与捻回角
捻度与加捻程度的关系 （1）纱线特数相同
取同样长度的A、B两段纱条。当A、B两段纱条的特数相同
时，即 rA=rB，A纱上有一个捻回，B纱上有两个捻回，如上 图所示。βB>βA，说明B纱条比A纱条的加捻程度大，即捻度 大的纱其加捻程度也大。故捻度可以用来直接衡量相同特 数纱线的加捻程度。
q t sin 式中，t和θ可视作常量，因0<β< 2，故q
与β成正比。可见，捻回角的大小能够代 表纱线加捻程度的大小，它对成纱的结构 形态和物理机械性质起着重要的作用。
三、捻回的度量
虽然捻回角能直接反映纱线的加捻程度， 但实际中，却用操作性更强的捻度、捻系 数和捻幅这三个指标衡量来纱线的加捻程 度。
式的自由端真捻成纱方法，生产率更高，例如转杯 纺纱、无芯摩擦纺纱、静电纺纱和涡流纺纱等。
第四节 捻回传递及分布
一.捻回的传递
加捻器回转使纱条产生扭转力矩，截面产 生相对角位移，即产生捻回。捻回从加捻 沿轴向向握持点传递，称为捻回的传递。 纱条上的捻回可以看成一个柱面波，捻回 传递符合柱面波的运动规律；波在传递过 程中有传递速度、传递数量，传递的动力 是力矩，由于纱条是非完全弹性体，传递 过程中有损失，也需要一定的时间。
图中AA1因加捻而倾斜至AB1，与纱条构成捻回 角β，纱段长为h，弧长A1 B1为该纤维A1点在截 面上的捻幅，以P0表示。P0=r0θ/h=r0Tr=2πr0T 为方便起见，令A1 B1弧长＝弦长， 则tgβ= A1 B1 /h=P0 同理截面中任意一点捻幅Px为：
Px/rx=P0/r0
Px=P0rx/r0
二.捻陷
纱条输送方向与捻回传递方向相反，摩擦 件位于加捻点与握持点间。由于摩擦件C 使纱条片段AC上的捻度比正常捻度减少了 ，这种现象称为捻陷。
捻度传递效率
n×η/v
三.阻捻
加捻区AB，中间摩擦件C，但纱条运动与捻 陷情况相反，即捻回传递与纱条输送方向相 同。C件的摩擦阻力矩阻止捻回传至AC段， 即T2捻度受阻未能完全传递到AC段。只有 T2vλ捻回传递过去。
开，属于连续式的非自由端真捻成纱方法，生产
率高，如翼锭纺纱和环锭纺纱等。
（3）A、B、C分别为喂入点、加捻点和卷绕点，A 点和B点之间的须条是断开的，B端一侧的纱尾呈自 由状态，当B以转速n回转时，B端左侧呈自由状态 的须条在理论上也随n回转，没有加上捻回，只在 BC段的纱条上产生倾斜螺旋线捻回，BC段获得的 捻也不度需T=停Vn止，加即捻为，成只纱要捻保度证。在在B这的种左方侧法不中断，喂卷入绕呈自时 由状态的须条或纤维流，就能连续纺纱，属于连续
1.捻度 单位长度纱线在截面上相对回转的角
度位移称为捻度。
常用单位长度的捻回数T表示捻度，因 长度单位不同有：
号数制捻度Tt=10cm长须条上的捻回数 ，
英制捻度Te=每寸长度须条上的捻回数， 公制捻度Tm=1米长须条上的捻回数。
它们间的换算关系为： Tt=3.937Te, Te=0.254 Tt=0.0254Tm, Tm=39.4Te
由上式可见，捻幅Px与该点距纱中心距离rx成正 比。
其物理意义可理解为：捻幅表示该纤维与轴线 的倾斜程度。也近似表示该纤维变形或应力的 大小，因此捻幅的分布也可近似表示纱线截面 内捻度与应力分布状态，此方法较简单，分析 结果接近实际，是捻合理论中常用的一种分析 方法。
4.捻度矢量
捻度是矢量，不但有大小而 且有方向，它的大小用单位 长度上的捻回数表示；方向 由回转角位移方向(螺旋线 的方向)来决定，Z捻（右捻 ，成纱为顺手纱），S捻（ 左捻，成纱为反手纱）。
T n.t L
捻度，式中L为喂入点
至加捻点的距离，t为加捻时
间。这种方法如手摇纺纱和
走锭纺纱等，加捻时不卷绕
，卷绕时不加捻，属于间隙
式的真捻成纱方法，生产率
低。
（2）A、B、C分别为喂入点、加捻
点和卷绕点，纱条以速度V自A向C
运动，A、C在同一轴线上，B、C同
向但不同速回转，当B以转速n绕C回
转时，则AB段纱条上便产生倾斜螺
λ---阻捻系数,λ<1。
根据捻度稳定定理：
BC段： n-λT2 v =0 T2=n/λv AC段：λT2v-T1v=0 n-T1v=0 T1=n/v 以上分析可以看出，摩擦件C对一段纱条 (BC段)有增捻，这种现象称为阻捻，但对产 品捻度并无影响。
四.纱条结构 纱条绕其轴线扭转，搓动、轴向缠绕
旋线捻回，AB段获得的捻度T1=
n V
。由于B和C在同一平面内同向回转，其转速差只起
卷绕作用， BC段的纱条只绕AC公转，不绕本身
轴捻线度自T2等转于，由没A有B获段得输捻出回的，捻故度由TC1，点即卷T绕2=的T1成V=n 纱。 这种方法，加捻和卷绕是同时进行的，能进行连
续纺纱，又因在喂入点A至加捻点B的须条没有断
（1） 相同特数纱条加捻时的捻度与捻回角 （2）不同特数纱条加捻时的捻度与捻回角
捻度与加捻程度的关系 （2）纱线特数不同 如上图所示，设A、B为两段特数不同、长度相同的纱段， 即rA> rB，纱上都有一个捻回，即捻度相同。由图中知， βA>βB，即捻度相同时，粗的纱加捻程度大，细的纱加捻程 度小。可见，不能直接用捻度来衡量不同特数纱线的加捻 程度。
第七章 粗纱
第一节 粗纱工序与作用
一、粗纱的目的与任务
1.牵伸 2.加捻 3.卷绕与成形
二、粗纱的工艺过程
熟条从机后条筒1引出，经导条辊2和喇叭口喂入 牵伸装置3。熟条被牵伸成规定线密度的须条， 然后由前罗拉输出，经锭翼5加捻成粗纱4，粗纱 穿过锭翼的顶孔和侧孔，进入锭翼导纱臂，然后 从导纱臂下端引出，在压掌曲臂上绕几圈，再引 向压掌叶绕到筒管上。为了将粗纱有规律地卷绕 在筒管6上，筒管一方面随锭翼回转，另一方面 又随下龙筋10做升降运动，最终将粗纱以螺旋线 状绕在纱管表面。随着纱管卷绕半径的逐渐增大 ，筒管的转速和龙筋的升降速度必须逐层递减。 为了获得两端呈截头圆锥形、中间为圆柱形的卷 装外形，龙筋的升降动程必须逐层缩短。
统称加捻。由于加捻前纤维喂入方式不同 ，会使加捻后的成纱结构产生很大差别， 大体可分以下几种：
螺旋线AB‘和纱条母线之锐夹角β，称捻 回角。可见捻回是相邻截面产生角位移的 结果，∠θ=360°时，即须条绕本身轴线 回转一周便获得一个捻回。
凡是在纺纱过程中，纱条(须条、纱、线 、丝)绕其轴线加以扭转搓动或轴向缠绕 ，使纱条获得捻回、包缠、交缠或网络等 都称为加捻。
取一小段纤维l，其对纱条的包围角为φ(不计摩擦力)， 当纱条受轴向拉力时，l两端存在张力t。 令q为两端张力t在l中央法线方向上的投影和，即l 对纱 条中心压力，q=2tsinφ/2，当φ很小时，sinφ/2=φ/2,则
q=φt, φ↑,q↑
由于存在这个压力q ，使外层纤维向内层 挤压，改变了纱条的结构，增加了纤维间 的摩擦力，从而增加纱条的紧密度和强力 ，并改变了纱条的物理机械性质。加捻后 引起纱条结构及其物理机械性质的改变， 这就是加捻的意义和实质。
r为纱条半径，β为捻回角，为螺旋线的曲
率半径，向心压力与捻回角的关系为 ：
稳定捻度定理：当捻度 达到稳定时，加捻器连 续回转所加给AB区段 的捻回数等于同时间从 AB区段带走的捻回数 。即：n-Tv=0 若从A 点喂入的纱条是有捻度 的，为T0，则，上式为 ：T=±T0+n(1-e-vt/e)/v T=±T0+n/v
二、真捻的获得
（1）如右图所示，A为须条喂 入点，B为加捻点并以转速n 回转，则AB段纱条便产生倾 斜螺旋线捻回，AB段获得的
而BC区得到同样相反捻度。
当动态时，经过t时间，AB区l段纱条捻度为T；在t+dt 时 间，将有vdt长度的须条输入AB加捻区，AB区l段纱条捻 度增加dT，同时有vdt纱条长度带着T+dT捻度离开AB区 而进入BC区。而BC区捻度要根据加捻矢量的变化而定。
2.瞬时捻度及稳定捻度定理 根据捻回不灭定理，加捻器对AB加捻区在 dt时间内增加的捻回应等于加捻器加入AB 区上的捻回扣除同时从B点带走的捻回。
影响捻度传递的因素是：
扭转刚度、纱条粗细、转动惯性矩、纱 条的圆整度、纱条紧密度、纱条长度(吸 收功)、纱条捻度多少。纱条张力，传递 中摩擦和受阻情况。
要达到快速传递的方法有：纱弦振动、 纱条转动方向振动、轴向振动。
阻止传递的方法有：浸湿、热定型、附 加摩擦力界
加捻过程中，常常有纱条与机件产生摩擦 ，滑动，使纱条张力发生变化，形成一边 张力大(紧边)，一边张力小(松边)，以克 服摩擦阻力。
tg 2rTt
10
上式表示捻回角与纱条捻度以及纱条直径间的关系 。如果纱条特数相同，即半径r不变，则捻回角随 捻度的改变而改变；如果纱条捻度相同，则捻回角 又随纱条特数的改变而改变。因此，捻回角既可反 映相同特数纱条的加捻程度，又可反映不同特数纱 条的加捻程度。但由于纱条半径不易测量，捻回角 的运算又较繁，因此在实用上又将其转化为与捻回 角具有同等物理意义的另一个参数，即捻系数。
设：纱条的长度为L(m)，重量为G(g)，半径为r，比
重为（g/m3）。
纱条的特数 Nt 因 G r2 L
1000
100 G (g／cm)。
(g)，L 得到
r
Nt
105
代入
tg 2rTt
10
Tt
tg
107 2
1 Nt
令
t
tg
107 2
则
Tt
t
Nt
式中 t称为捻系数。因δ可视作常量，捻系数 t只随tgβ的增减而增减。因此，采用 t度量
第二节 加捻的基本原理
一、加捻的基本概念 1.加捻基本对象
松散纤维须条或纤维集合体——纱
单纱、单丝的集合体——线、缆
2.目的
给纤维须条以捻度，使之成纱或使纱、 线捻合成股线
加捻后使纤维、单纱、单丝在纱、线中 获得一定的结构形态，使制品具有一定 的物理机械性能和外观结构。
二、加捻实质
传统纺纱中，当须条一端被握持，另一 端绕自身轴线回转，须条各截面间产生相 对回转角位移，使须条形成捻回。
由此，在任何一个加捻过程至少有两个加 捻区，这是加捻过程的基本形式。如果在 加捻过程中有两个以上的加捻点，它们之 间可以组成三个或者更多的加捻区。加捻 过程除具有这种区域性过程外，还具有时 间性的过程，即加捻对须条所起的作用会 随着时间而变化，加捻过程的这两种性质 成为加捻过程的基本概念。
在静态下，加捻器B相对握持点A转动的角位移θL=ωt, 加 捻程度Tr=dθz/dz=θL/l=ωt/l, 故AB区的捻度是时间的函数。t↑,Tr↑,
加捻点回转的单位矢量根据 加捻器回转方向用右手法则 表示(如右图）
第三节 加捻过程与捻度获得
一、 加捻区及其捻度 1、加捻区：
在传统纺纱工程中如上图，须条被罗拉 握持从A点输入加捻区AB，加捻器B使纱 条作回转或扭转运动。B点称加捻点。被 加捻成纱的纱条从另一端输出或卷绕在卷 装上，即BC区，由于卷绕处并不使纱条扭 转，因此在加捻过程的分析中可以看作握 持点，而加捻器总是在输入端和输出端这 两个握持点之间，加捻器对两侧纱条的作 用是不同的。
2.捻系数 从加捻的实质来看，最能反映加捻程度的
是捻回角。捻回角与纱的粗细、捻度有关
。
圆柱螺旋线的展开
把半径为r、具有一个捻回的纱条圆柱体展 开，设此段纱条上的捻度为Tt (捻／10cm) ，则：纱条的捻回角可表示为：
tg 2r
h
，
10
h为捻回螺旋线的螺距，
h Τt
所以得： tg 2rTt
10
dT·L=ndt-vdt(T+dT)
dT·L=ndt-vTdt-vdTdt
dt/L=dT/(n-vT) n----加捻器转数 v----纱条输出速度 积分得T=n(1-e-vt/l)/v 上式为加捻区的瞬时捻度。当时间足够长，即 t→∞时，AB区的捻度为T=n/v，捻度达到平衡， 其变化过程如下图所示。